“海洋气象学”课程教学知识点设计与教学实践.pdf

西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期“海洋气象学”课程教学知识点设计与教学实践王磊，骆鉴洲，翁锦文，骆蔚健（广东海洋大学海洋与气象学院，广东 湛江，524088）课程是高校人才培养的重要渠道，而“金课”已成为新时代高等教育改革最重要的关键词之一1-3。一流的大学要有一流的学科，一流的学科要有一流的课程，“金课”建设已成为高等教育的自觉追求。当前，课程建设对课程内容提出了更高的要求。即课程内容需要科学完整，课程内容需要与时俱进，课程内容需要跟踪学科前沿，课程内容需要进行动态更新。笔者认为，在课程教学知识点的设计方面，要能够体现课程建设对课程内容的要求4-6。通过对课程教学知识点的设计，能够有效地提升课程教学效果7-8，同时有助于构建课程的知识结构和整合课程的内容体系9-10。基于此，面向“金课”建设及新时代对课程内容的高要求，本文拟结合“海洋气象学”课程，在说明教学目标及教学存在的问题的基础上，对教学知识点设计与教学实践加以探讨。一、“海洋气象学”课程教学目标及教学存在的问题“海洋气象学”课程是面向海洋科学专业本科一年级学生开设的一门专业课程。该课程内容既涉及大气又涉及海洋，具有海洋科学与大气科学学科交叉的属性，故该课程的设置有助于海洋科学与大气科学交叉复合型人才的培养。“海洋气象学”课程教学目标主要包括：在知识层面，使学生通过课程学习能够掌握“海洋气象学”的基础知识和基本理论；在能力层面，使学生通过课程学习能够初步掌握运用“海洋气象学”知识解释海上天气系统的能力，对海洋气象和地球环境等前沿热点问题具有进行综合分析和思考的能力，并且具有运用海洋科学与大气科学交叉知识对相关问题进行跨学科分析和思考的能力；在素质层面，使学生通过课程学习具有海洋科学与大气科学交叉复合型人才应具备的跨学科基础知识储备，且注重培养学生的创新意识和科学素养，让学生具备在今后从事相关专业工作的专业素质。“海洋气象学”课程在以往教学中存在的问题主要如下：教学内容更新不及时，没有很好地做到与时俱进，且相关领域的新热点问题和新研究成果没有被及时地融入教学内容；教学方法比较单一，没有有效地实施创新性教学方法，导致新型课堂未能建立；没有很好地实现从“教师中心”向“学生中心”的转变，也没有突出增强学生的自主学习能力，且教学中对知识的理解和掌握、获取知识的方法的传授还存在不足；课程思政元素融入不够充分，尤其没有将专业知识点与思政元素有机自然融合；在“两性一度”（高阶性、创新性、挑战度）方面尚有差距。二、“海洋气象学”课程教学知识点设计为了进一步优化教学内容及提升教学内容的系统性，笔者对“海洋气象学”课程主要部分（包括绪论、海洋气象要素和气象学基础知识、海上天气系统与天气特征、海洋与气候变化等）的教学知识点进行分析总结和剖析梳理，并注意将每节课的教学知识点在思考题目中予以体现。在绪论部分，主要的教学知识点包括：海洋气象学的主要研究内容和学科介绍、海洋气象学对社会和生活的重要性、海洋气象学的学科交叉属性与学科交叉复合型人才、我国海洋气象学的学科发展历史、海洋气象学研究采用的主要研究方法、海洋与大气之间的相互作用、海洋对天气和气候的重要影响。这部分内容相关的思考题目包括：淤海洋气象学的研究内容DOI：10.16681/ki.wcqe.202323043作者简介：王磊（1979），男，教授，博士。研究方向：海气相互作用与气候变化。注：本文系 2022 年度广东海洋大学本科教学质量与教学改革工程“课程思政”示范课程项目（编号：PX-6223458）；2021 年度广东海洋大学本科教学质量与教学改革工程教学团队项目（编号：202188）；2021 年度广东海洋大学研究生教育创新计划资助项目（编号：202109）；2022 年度广东省研究生教育创新计划资助项目（编号：2022SFKC_057）。摘要：为了培养海洋科学与大气科学交叉复合型人才，文章首先说明了“海洋气象学”课程教学目标及教学存在的问题，然后对“海洋气象学”课程教学知识点进行了设计，最后论述了“海洋气象学”课程教学实践。关键词：“海洋气象学”课程；教学知识点；教学设计中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：2095-6401(2023)23-0179-04西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期包括哪些；于海洋与大气之间的相互作用体现在海洋与大气之间可以交换哪些物理量；盂我国海洋类高校海洋气象学研究方向主要集中在哪些方面；榆海洋和大气科学研究采用的三种主要的研究方法及其手段具体是什么。通过该部分知识点的教学，让学生了解海洋气象学在社会发展中的重要性、发展过程及该学科的主要研究内容，熟悉我国海洋气象学科的发展历史及取得的丰硕成果，理解海洋气象学的主要研究方法及海洋对天气和气候的重要性。同时，在这些知识点教学中，教师要自然地融入学科交叉与科研创新等思政元素，因为学科交叉在科技创新中的重要性日益突显，多学科、多领域交叉已成为现代和未来科技发展和创新的驱动力，故融入学科交叉与科研创新，能够让学生体会到课程所具有的海洋科学与大气科学的学科交叉融合属性，进而引出学科交叉与科研创新的思政点。比如，结合最近频繁发生的一些极端天气和气候异常事件，强调海洋在这些天气和气候异常事件中的重要作用，让学生认识到海洋对天气和气候的重要性；结合 中国科学报 关于中国海洋大学海洋气象学科发展之路的新闻报道，让学生了解中国海洋大学海洋气象学科发展的历史；通过对老一辈海洋气象学家王彬华先生相关事迹的介绍，引出老一辈科技工作者爱国、创新、求实、奉献、育人的科学家精神及艰苦奋斗、不屈不挠、勇攀高峰、追求真理的科研精神的思政点。在海洋气象要素和气象学基础知识部分，主要的教学知识点包括：大气层结与大气成分、主要海洋气象要素的基本定义和特征（包括气温、气压、空气的水平运动风、大气环流、大气湿度、空气的垂直运动和大气稳定度、云、降水、雾等）。这部分内容相关的思考题目包括：淤哪些大气成分可以显著影响天气和气候；于什么是“拉波特效应”？什么是细颗粒物和可吸入颗粒物；盂空气增热和冷却的各种方式分别对应什么样的物理过程；榆什么是大气热浪和海洋热浪，全球变暖可能对大气热浪和海洋热浪产生什么影响；虞为什么气压表又称为“晴雨表”；愚利用单位气压高度差与温度的关系，判断以下的压强系统是深厚系统还是浅薄系统：冷性高压、暖性低压、冷性低压、暖性高压；舆利用风压定律判断北半球的低气压中心会驱动出什么方向的风（大气运动）；余根据摩擦层的风压定律判断受地面摩擦力的影响，近地面的低层大气的风向有什么变化，对于北半球的低压中心，低层大气的风场在地面摩擦力作用下会出现什么特征？根据以上结果，分析为什么低压和高压系统可以产生不同的天气；俞北半球的 1 月份和 7 月份，欧亚大陆和西北太平洋海平面气压场分别主要受什么气压系统的控制？由于不同季节海陆高低压分布的不同，冬季和夏季的亚洲区域主导风向会有什么改变；逾比较海陆风与季风，有什么相似和不同的地方；輥輯訛什么是回南天；輥輰訛如何利用大气稳定度的判据判断大气的稳定度状况；輥輱訛全球降雨的分布有哪些特征？为什么纬度 30 度附近的平均降雨量少；輥輲訛海雾通常是什么类型？陆地雾多是什么类型？北极烟雾是指哪种类型的雾？“十雾九晴”通常指的是哪种类型的雾；輥輳訛气候变暖背景下，全球降雨特征可能发生怎样的变化。通过该部分知识点的教学，让学生掌握主要的海洋气象要素及其变异可以引起的天气和气候异常现象，并能够运用各气象要素基础知识分析气象要素特征的变化。另外，在学习海洋气象基础专业知识的同时，要让学生了解相关的最新研究成果，如全球气候变化对降雨变率的影响、大气和海洋热浪事件的变异、南半球臭氧层空洞的变化可以引起南半球大气环流的改变等方面的最新研究成果。在海上天气系统与天气特征部分，主要的教学知识点包括：气团和锋、锋面气旋、冷高压与寒潮、副热带高压、热带气旋、西风带高空天气系统、热带辐合带、东风波、热带云团、中小尺度天气系统（雷暴、龙卷风等）、海洋气象灾害、天气图与天气预报、气象卫星、常用的气象站观测仪器等。这部分内容相关的思考题目包括：淤影响我国天气的最重要的气团有哪些；于江南的梅雨及“清明时节雨纷纷”是与什么锋面类型有关的天气；盂锋面气旋的四个发展阶段是哪些阶段？哪个阶段是温带气旋强度最强、风力最大的阶段；榆怎样理解寒潮与全球变暖的关系；虞分析说明西北太平洋副热带高压对我国的天气和气候有哪些影响；愚什么是华南前汛期和华南后汛期？什么是华西秋雨；舆热带气旋的生成条件有哪些；余热带气旋和温带气旋的相同点与不同点有哪些；俞为什么精确地预报台风的强度，必须考虑台风与海洋之间的相互作用过程？当一个台风遇到一个海洋暖涡的时候，推测这一台风的强度可能发生的变化；逾2014 年美国冬季的西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期寒冷天气主要与什么异常活动有关；輥輯訛龙卷风的水平尺度很小，地转偏向力影响较小可以忽略，因此龙卷风可以用什么风的模型来表征；輥輰訛什么是飑线？什么是下击暴流；輥輱訛什么是海洋气象灾害？其主要的类型有哪些；輥輲訛在我国的天气图中，风羽里的一个长杠、短杠和三角旗分别代表多大的风速；輥輳訛天气预报的三种主要方法是什么？什么是数值天气预报。通过该部分知识点的教学，教师要让学生掌握各种主要海上天气系统的定义、特征及天气特征，学会运用相关海洋气象学知识分析海上天气系统及其相关的天气特征，熟悉海洋气象灾害、天气图与天气预报等方面的基础知识，了解相关的最新科研进展和研究成果（如全球气候变暖对台风活动的影响、全球变暖与寒潮的关系、极地涡旋对寒潮的影响、全球气候变化对北极雷暴增多的影响等），进而使学生能够对海洋气象和地球环境等前沿热点问题进行综合分析。在海洋与气候变化部分，主要的教学知识点包括海洋在全球气候系统中的重要性、海洋水文动力环境在全球变暖背景下发生的变化、不同时间尺度的气候变异过程、碳中和与碳达峰等。这部分相关的思考题目如下：淤为什么海洋对全球气候变化有重要的影响；于在全球变暖背景下，海洋环境在发生哪些变化；盂海洋对于减缓全球变暖可能起着哪些作用；榆引起全球海平面上升的因素主要有哪些；虞在全球变暖背景下，海洋深层环流有什么变化趋势？通过温度、盐度的变化引起的海水密度的变化来分析海洋深层环流形成过程可能发生的变化，以及这种海洋深层环流的变化趋势可以对气候产生什么样的反馈影响；愚什么是和碳中和与碳达峰；舆什么是大气遥相关；余东部（EP）型 ENSO 和中部（CP）型 ENSO 对应的海温异常有什么不同？为什么两类 ENSO 产生的气候影响不同；俞什么是印度洋偶极子；逾什么是冰雪反照率反馈？冰雪反照率反馈是正反馈过程还是负反馈过程；輥輯訛古气候可以用哪些代用资料来反演；輥輰訛下列ENSO、PDO、AMO、IOD、MJO、AO、ENSO Modoki 气 候现象中，属于季节内尺度的有哪些？属于年际时间尺度的有哪些？属于年代际或多年代际时间尺度的有哪些；輥輱訛列举影响全球气候变化的自然因素。通过该部分知识点的教学，教师要让学生了解有关海洋与气候变化的最新科研成果。例如，在全球海平面的变化方面，让学生了解 Nature 期刊 2020 年发表的关于 1900年以来全球海平面变化原因的评估的研究成果；在海洋热浪事件的变化方面，让学生了解 2020 年 Science期刊发表的关于人类活动引起的气候变化可以使海洋热浪事件发生概率显著增加的研究成果。三、“海洋气象学”课程教学实践在“海洋气象学”课程教学过程中，笔者采用了“回顾引入正课练习总结”五步过程法，以安排教学各个环节。在“回顾”环节，通过课堂提问的方式对上节课的专业知识内容进行回顾，促使学生能够迅速进入上课的学习状态。例如，在讲授“大气的水平运动风”这一节内容时，首先对之前一节课关于“气压”的相关内容进行回顾，通过课堂提问的形式让学生解释为什么气压表又称为“晴雨表”，以及如何判断压强系统是属于深厚系统还是浅薄系统。在“引入”环节，以恰当的方式引入本节课的新内容，首先让学生明确“海洋气象学”专业知识内容的学习要点和核心问题，以便使学生能够带着问题及清晰的目标展开接下来的学习，从而提高学习效率。例如，在讲授“大气的水平运动风”这一节内容时，首先引导学生思考风是如何产生的，以及大气的气压与风之间是否存在一定的联系，从而从上节课关于“气压”的内容过渡到本节课“大气的水平运动风”的内容。在“正课”部分，注意授课内容之间的逻辑联系（如在海洋气象要素和气象学基础知识部分，注意各个海洋气象要素之间的联系），明确各个专业知识点的逻辑位置，让学生能够更顺利地跟上课堂的授课节奏。例如，在讲授“大气的水平运动风”这一节内容时，要特别注重基本物理概念的讲解，包括地转风、梯度风、旋衡风、热成风、自由大气的风压定律、摩擦层中的风压定律、涡度和散度等相关的物理概念，并引导学生理解这些物理概念之间的逻辑联系。在“练习”环节，通过学习通的随堂练习等形式，让学生对本节课的专业知识点进行习题练习和小测试，以检验学生本节课的学习效果及对知识点的掌握情况，这有助于学生即时了解自己的学习效果并能够即时地进行相应的查漏补缺。例如，结合风压定律的相关内容，让学生判断在给定的一些气压分布状况的情况下可以产生怎样的风场运动。在“总结”环节，对本节课的专业知识点的逻辑链条进一步进行总结，帮助学生对整节课的专业知识点进行更整体全面的把握。例如，在总结“大气的水平运动风”这一节内容时，特别要强调相关物理西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期概念及对风压定律的理解，风压定律体现了风与压强之间的物理关系，从而能够将前一节课“气压”的内容与本节课“大气的水平运动风”的内容联系起来，帮助学生理解前后不同章节内容之间的逻辑联系。笔者在教学中，还采用了其他一些教学方法来促进学生学习效果的提升。具体来说，利用质疑激趣法，让学生带着问题来参与学习，并激发学生的学习兴趣和求知欲望，引发学生的联想和想象，以促使学生对全球气候和环境问题进行深层次的思考；利用自主探究法，鼓励学生自主探究，以增强学生的主动学习意识，使学生在学习中掌握获取知识的方法；利用辩证交流法，组织学生在课上或课下对相关的全球气候和环境问题展开辩论与交流，从而加深学生对相关问题的认识和理解；利用联结变通法，鼓励学生将不同的知识点联系起来，发现不同知识点之间的内在联系，以培养学生对问题进行全面综合分析的能力与思维。例如，格陵兰岛冰层的快速融合与其他全球变化问题（海平面上升、海洋深层环流改变、北极放大增温效应、冬季极寒天气频发、北极地区的雷暴现象增多等）之间可能存在着联系，故通过引导学生对这些问题从不同角度开展全面综合分析，能够培养学生分析全球气候和环境问题的综合能力与高级思维。此外，在课程思政的融入和实施方面，笔者采用的方式主要包括故事讲述、案例分析、言传身教、小组研讨及汇报、图片欣赏、观看微视频和纪录片等，也可以将多种方式结合起来。例如，在海洋与气候变化部分，笔者积极引导学生对全球气候变化、海洋生态文明建设、碳达峰与碳中和等热点问题进行关注和思考，并通过观看全球气候变化相关微视频和纪录片，加深学生对相关问题的理解，同时通过采用对相关热点问题进行小组研讨及汇报的形式，培养学生的团队协作精神，增强了学生勇于探索的创新精神和善于分析问题的思维能力。换言之，在课程思政的融入和实施过程中，挖掘了思政元素，使教学内容更有广度；突出了思政目标，使教学方法更有深度；融入了思政故事，使教学过程更有温度；提升了思政效果，使教学评价更有力度。四、结语本文针对以往存在的教学内容更新不及时及不能与时俱进的问题，对“海洋气象学”课程教学知识点进行分析总结和剖析梳理，注意及时将最新科研成果融入授课内容，促使授课内容能够更好地体现最新的研究进展和学术前沿。这样，授课内容能够更好地做到与时俱进，及时动态地更新知识，并促使教学资源变得更加丰富多彩。针对以往教学方法比较单一及教学中没有很好地实现从教师中心向学生中心转变的问题，笔记在课程教学中尝试采用了“回顾引入正课练习总结”五步过程法、质疑激趣法、自主探究法、辩证交流法、联结变通法等多种教学方法，促使教学方式和手段变得更加丰富，并注意改变以往学生多以被动接受的心态对待学习的状态，且鼓励学生自主探究，增强学生的主动学习意识，使学生在学习中掌握了获取知识的途径。针对课程思政元素融入不够充分的问题，通过体现海洋专业特色与融入海洋精神内涵的课程思政的实施，促进了学生在理想信念、个人修养、学习兴趣、科学素质等方面的提升，也实现了课程思政在价值引领、素质提升、能力培养方面的目标。针对在“两性一度”（高阶性、创新性、挑战度）方面尚有差距的问题，在课程教学中更加注重培养学生分析全球气候和环境问题的综合能力与高级思维，即引导学生剖析全球气候和环境问题，拓展知识广度和学科维度，进而以知识融合和学科交叉培养学生勇于探索的综合能力和善于分析的高级思维。参考文献：1 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