時間:2023-12-06 11:09:49
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇氣象學要素范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
為結合我國氣象探測事業(yè)日新月異的發(fā)展,滿足氣象類各層次學生實驗實習教學需求,在中國氣象局及其相關部門的大力支持下,南京信息工程大學于2009年1月正式立項建設氣象探測試驗基地。該基地位于學校中苑,毗鄰濱江校區(qū),總體占地面積1.3萬平方米,2009年10月底完成第一期地面觀測站工程建設。建成后的基地顯示屏可以觀測場實時氣象信息。觀測場根據(jù)教學、科研的實際需要規(guī)劃地面觀測站為四大功能區(qū):大氣探測教學實習場、標準示范場、氣象儀器性能比對試驗場、移動觀測站。觀測項目包括:溫度、濕度、氣壓、風向風速、雨量、輻射、蒸發(fā)等常規(guī)項目和氣溶膠濃度、云高、含水量、溫濕廓線、湍流通量等科研項目。氣象觀測數(shù)據(jù)通過路邊電子顯示屏實時。2010年4月28日中國氣象局正式下文,命名為“中國氣象局綜合觀測培訓實習基地(南京)”。目前,學生在基地開展各類氣象觀測業(yè)務,有些業(yè)務由于行業(yè)標準的需要,還采用目測和機械鐘自記錄裝置,如溫度的觀測采用水銀溫度計,濕度的觀測采用毛發(fā)濕度計或干濕球濕度表,需要人工觀測并記錄,測量自動化程度低。同時,測試設備發(fā)生故障,人工故障判斷和檢修麻煩[1,2]。學校為了更好地服務于氣象行業(yè),培養(yǎng)更全面的氣象類技術人才,在電子信息類專業(yè)開設了氣象特色課程[2],如氣象儀器、大氣探測學、雷達原理和信號處理等,課程教材由學校專家教授編寫,涉及大氣探測的原理及相應的儀器設備的使用及維護??紤]到觀測場的實際氣候條件,為了更好地讓學生理解和掌握大氣探測的常用儀器的原理、安裝、測試、維護等知識,結合THETDA-4型電子綜合應用技術實驗/開發(fā)平臺,設計了一套地面氣象觀測站,實時顯示觀測場的氣象信息并進行網(wǎng)絡,同時測量的氣象信息可以與標準觀測場儀器進行比對,提高觀測場氣象要素測量的自動化程度。學生通過項目實驗,可以更好地鞏固本專業(yè)相關基礎知識技能,同時了解學校的行業(yè)服務特色,更好的拓展就業(yè)渠道。
1系統(tǒng)設計及工作原理系統(tǒng)
為基于物聯(lián)網(wǎng)的自動氣象站,包括溫度、濕度、氣壓、風速、光照、雨滴、空氣質(zhì)量等氣象要素的測量。傳感器信號包括模擬信號的A/D轉(zhuǎn)換,數(shù)字單總線、IIC串行總線協(xié)議等。對于傳感器的信號,單片機處理后通過Wi-Fi模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡讀取,按鍵和TFT屏實現(xiàn)用戶的交互輸入和信息本地顯示。本項目實驗的價值體現(xiàn)在兩方面:(1)讓電子類學生通過實驗了解氣象行業(yè)常用測量儀器的原理及簡易氣象站的設計,熟悉基本氣象要素的測量系統(tǒng)設計;(2)作為一種基礎的多傳感器物聯(lián)網(wǎng)解決方案,將許多傳感器集成起來,通過節(jié)點的形式接入網(wǎng)絡,實現(xiàn)遠程的信息傳輸和共享[4,5]。系統(tǒng)包括核心控制器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器、光照傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、風速傳感器、RS485模塊、雨滴傳感器、TFT顯示屏、Wi-Fi模塊、8位獨立功能按鍵、蜂鳴器、電源模塊等。整個系統(tǒng)模塊見圖1,所有模塊均來自于THETDA-4型實驗平臺。控制器負責采集傳感器獲得的氣象要素信息,包括模擬信號和數(shù)字信號。TFT屏實時顯示采集的時刻和氣象要素值。軟件程序?qū)π枰O定閾值的傳感器進行設置,要素值超過閾值時蜂鳴器就發(fā)出警示聲音。通過獨立按鍵可以對實時時鐘進行調(diào)校,Wi-Fi模塊通過串口連接主控制器,通過無線上位PC機連接,通過網(wǎng)頁實時觀測場地氣象信息,有線和無線客戶通過PC機(互聯(lián)網(wǎng)訪問服務器)上的頁面,獲得氣象信息。整個系統(tǒng)的硬件模塊包括:主控制器STM32F103VET6,溫濕度傳感器DHT11模塊,氣壓傳感器MS5611,光照傳感器BH1750FVI,空氣質(zhì)量傳感器QS-01,三杯基于RS485總線風速傳感器,電導式雨滴傳感器[6,7],8位獨立按鍵,TFT顯示屏SSD1289,串口Wi-Fi模塊HLK-RM04,蜂鳴器。電源利用+5V開關電源。
2實驗系統(tǒng)功能及軟件工程流程
本實驗項目作為一個基本簡易自動氣象站,完成地面氣象要素的檢測;通過按鍵調(diào)校實時時間,程序設置預警閾值并發(fā)出警示信息;作為一個站點,將氣象信息在互聯(lián)網(wǎng)上,實現(xiàn)氣象信息的共享。軟件流程:先配置系統(tǒng)的優(yōu)先級,2位搶占優(yōu)先級,2位響應優(yōu)先級;接著進行單片機內(nèi)部和外部模塊的初始配置,包括串口配置成波特率為9600,蜂鳴器的接口配置,TFT屏的初始化,按鍵的引腳配置,實時時鐘的配置,定時器2的捕獲功能的初始化(粉塵傳感器),外部中斷初始化。另外還包括數(shù)字溫濕度傳感器的配置,空氣質(zhì)量傳感器的A/D轉(zhuǎn)換配置,氣壓傳感器的IIC引腳、復位、初始化,光照傳感器的初始化,風速度傳感器的RS485初始化,粉塵傳感器的引腳配置,串口Wi-Fi模塊的初始化。隨后,對RS485總線的傳輸數(shù)據(jù)進行校驗,TFT屏顯示固定的字符等常量,Wi-Fi模塊出廠設置默認為透傳模式。為了通訊和網(wǎng)絡安全,先退出透傳模式,進入AT命令配置模式,利用串口配置Wi-Fi模塊,配置好Wi-Fi模塊后,還需要發(fā)送對應的數(shù)據(jù),所以設置為AP模式。在20ms內(nèi)判斷Wi-Fi模塊是否在線,如果在線,開始在下位機的TFT屏上顯示氣象信息數(shù)據(jù)并利用Wi-Fi模塊進行數(shù)據(jù)推送,如果不在線,繼續(xù)等待后再判斷。在判斷到Wi-Fi在線后,通過循環(huán)不斷執(zhí)行以下流程:掃描實時時鐘,判斷是否有鍵按下,如果有鍵按下,完成相應鍵值的操作,調(diào)校時鐘,后續(xù)分別讀取溫濕度、氣壓、風速、光照、粉塵、雨滴等傳感器的數(shù)值,并將數(shù)值顯示在下位機的TFT屏上,當讀取的值超過程序設定的閾值后,對應的行出現(xiàn)紅色方框預警。Wi-Fi模塊并對傳感器的數(shù)值進行推送。
3實驗實現(xiàn)及分析
實驗需要的傳感器主要有兩種:數(shù)字信號輸出和模擬信號輸出。對于數(shù)字信號輸出,主要覆蓋同步串行通訊協(xié)議,也就是時序編程,包括單總線和IIC總線協(xié)議。模擬量輸出為模擬電壓,需要進行A/D轉(zhuǎn)換,涉及單通道的單次或多次轉(zhuǎn)換[8]。其中空氣質(zhì)量傳感器輸出為脈沖,需要通過捕獲實現(xiàn)高低電平時間的測量,還要用到定時/計數(shù)器。風速傳感器采用了異步串行通訊,包括RS485總線。另外,接口按鍵采用獨立的8個按鍵實現(xiàn),涉及外部輸入中斷。TFT屏涉及時序編程和漢字的取模等。Wi-Fi模塊涉及異步通信協(xié)議,需要編程實現(xiàn)模塊的驅(qū)動[9]。搭建的系統(tǒng)共用了12個模塊?;谖锫?lián)網(wǎng)的自動氣象站其下位機嵌入式軟件采用模塊化設計,設計的工程軟件基于keil軟件開發(fā)環(huán)境,包括頭文件(*.h)和源文件(*.c)。頭文件和源文件均有庫文件和用戶自定義文件兩類。STM32F103的庫文件由軟件開發(fā)商提供,主要配置單片機的相關功能模塊和接口函數(shù),方便用戶的開發(fā)利用。用戶自己定義文件基于庫文件構建,包括配置接口引腳、宏定義、聲明函數(shù)的頭文件和模塊化的不同模塊單元的功能函數(shù)。上位機軟件有輔助軟件和自開發(fā)功能軟件,自開發(fā)軟件有基于PC機平臺和手機兩類。輔助軟件來自網(wǎng)絡,包括串口調(diào)試助手、網(wǎng)絡調(diào)試助手、波特率計算軟件等。用戶開發(fā)的軟件主要是網(wǎng)頁,基于VC++的網(wǎng)頁和基于安卓平臺的軟件。一個自動氣象站,一般需在室外或室內(nèi)空曠地方進行實驗。在實驗前,需要將需要的模塊準備好,利用提供的實驗面板合理將模塊布置好,主要是將模塊插在面板上并固定位置。在布置過程中,要考慮位置的擺放,便于接線。由于本實驗項目涉及的工作電源主要為+5V和+3.3V,其中+3.3V可以由模塊自帶的穩(wěn)壓電路完成。通過對各模塊的額定功耗估計,在+5V供電條件下,系統(tǒng)工作電流小于1A。在室外實驗時,可以利用開關電源供電,將引到室外的220V交流電壓通過開關電源變換為+5V使用,可以選擇+5V/3A開關電源。
實驗能夠在本地實時顯示觀測場的溫度、濕度、氣壓、風速、是否有雨滴、空氣質(zhì)量等,同時實時顯示當前時間。實驗者可以跟標準觀測場的測量結果比對,也可以人為改變局部大氣環(huán)境要素值,從而驗證系統(tǒng)測試的數(shù)據(jù)的精度及誤差,如用火機打火改變環(huán)境溫度、嘴巴吹氣改變濕度、風扇吹風改變風速等。學生通過這些操作就能夠理解系統(tǒng)的測量正確與否。系統(tǒng)調(diào)試成功后的下位機的顯示相應傳感器的讀數(shù),其中紅色方格出現(xiàn),表示測量值超過程序設置的閾值,蜂鳴器發(fā)聲音。在本地局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)了氣象信息的共享,串口Wi-Fi設置網(wǎng)絡名稱為:wifiap_ssid="ATK-RM04",對應的密碼:wifiap_password="12345678",這樣局域網(wǎng)內(nèi)就有Wi-Fi信號可以訪問了,其中串口在實驗中考慮接入設備的數(shù)量,采用了AP模式。利用網(wǎng)頁設計工具,在一臺筆記本電腦上設計了相應的氣象要素信息網(wǎng)頁,此臺筆記本電腦作為局域網(wǎng)服務器,網(wǎng)頁地址為:“”。手機用戶,無論是安卓平臺還是蘋果平臺,只需要利用UC瀏覽器輸入相應網(wǎng)址或掃描地址對應的二維碼就可以訪問[10],前提要接入串口轉(zhuǎn)Wi-Fi模塊提供的無線網(wǎng)絡。實驗實現(xiàn)了大氣溫度、大氣濕度、地面氣壓、地面風速、光照強度、空氣質(zhì)量、是否下雨和粉塵的測量,并可以在網(wǎng)絡上,實現(xiàn)氣象信息遠程共享,測試結果是實時的。雖然實驗平臺沒有提供風向標,沒有完成風向的測量,但實驗完成了南京信息工程大學中國氣象局綜合觀測培訓實習基地(南京)的其他業(yè)務觀測內(nèi)容,并增加了光照強度、空氣質(zhì)量、下雨、粉塵等氣象信息觀測。由于選用的數(shù)字傳感器,精度比觀測站更高,但選用的傳感器量程有些不如觀測場的傳感器大。
4教學實驗的創(chuàng)新
由于本實驗項目涉及氣象知識和電子類專業(yè)基礎知識,實驗的代碼全部開源,整個工程采用了模塊化編程??梢愿鶕?jù)學生的能力逐個理解傳感器的應用,然后完整加入到系統(tǒng)。當氣象要素超過程序設定值,蜂鳴器會發(fā)出聲音,提示關注現(xiàn)象,獨立按鍵可以對實時時間進行調(diào)校。在實驗中,學生需要使用開發(fā)環(huán)境軟件Keil,通過C語言編程修改工程中的主函數(shù)和子函數(shù)文件,也可以根據(jù)硬件引腳配置來修改資源設定頭文件,工程需要重新編譯、鏈接生成可以下載到硬件的二進制代碼。學生也可以利用JLINK對工程進行調(diào)試,跟蹤程序中的關鍵變量,檢查程序設計的邏輯是否正確。整個實驗基于THETDA-4型電子綜合應用技術實驗/開發(fā)平臺,學生實驗前需要選擇對應的模塊,按照設計的布局固定在實驗面板上,通過接插引用進行模塊之間的連接,包括電源的連接和信號的連接。學生在實驗中需要嚴謹細致,根據(jù)繪制的原理圖和具體模塊的接口,用不同顏色的導線將各模塊連接起來。學生在整個實驗項目中,能夠掌握硬件的原理、連接,嵌入式程序的設計、調(diào)試等。實驗創(chuàng)新性設計表現(xiàn)在以下幾方面。(1)實時時間的調(diào)校,采用了系統(tǒng)初始化時的后備電池檢測策略,當后備電池掉電后需要重新配置時間,否則系統(tǒng)不再調(diào)校時間。如果發(fā)現(xiàn)實時時間錯誤,取下電池裝上開機重新配置時間,減少了按鍵中斷查詢和程序掃描的軟件開銷,提高了系統(tǒng)的響應速度。(2)在Wi-Fi模塊的配置上,采用了全自動的串口配置,無須手動復位模塊。(3)TFT屏采用了靜態(tài)存儲技術,即FSMC技術,提高了屏幕刷新速度。(4)網(wǎng)頁提供了二維碼接入訪問方式。
5結語
由于本實驗涉及32位STM32F103單片機平臺、涉及A/D轉(zhuǎn)換編程、單總線和IIC同步串行通訊編程、串行異步Wi-Fi模塊的編程、TFT屏的時序編程、獨立按鍵的中斷響應等相關電子技術,學生通過本實驗項目基本能完成基于STM32F103VET6單片機平臺的傳感器信號輸入和輸出顯示,涉及定時/計數(shù)器的應用,掌握一種基本的多傳感器的信息傳輸和遠程共享的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
參考文獻
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中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)03(b)-0254-01
1 高數(shù)“學以致用”能力概述
高數(shù)“學以致用”能力主要指學生能夠通過數(shù)學學習自主分析問題、處理問題、解決問題的能力。在上述過程中,學生通過運用高等數(shù)學知識對日常生活、學習、社會經(jīng)濟或自然環(huán)境中的各種實際問題進行處理,能夠明顯改善自身綜合能力。高數(shù)“學以致用”能力注重實際情景出發(fā),需要對各項情景進行建模及轉(zhuǎn)換,由經(jīng)驗、結果等實現(xiàn)檢驗、評價。在實施數(shù)學教育的過程中,高數(shù)“學以致用”能力能夠全面提升學生的數(shù)學思維能力及數(shù)學應用能力,將基礎性的數(shù)學教學研究轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綉眯匝芯浚寣W生成為解決問題的核心,以學生為基礎,提升了學生的各項素質(zhì)。
2 “學以致用”能力水平及影響因素探究
2.1 問題的提出
由上述內(nèi)容可知,高數(shù)“學以致用”能力水平對高校教學工作具有非常至關重要的作用,是提升高校教學水平的關鍵。但是當前我國高校中高數(shù)“學以致用”能力培養(yǎng)效果較差,整體水平不一。為了提升我校高數(shù)教學質(zhì)量,本次探究的過程中主要從我校高數(shù)“學以致用”能力水平現(xiàn)狀分析著手,通過多元因素分析方法對影響高數(shù)“學以致用”能力的各項內(nèi)容進行探究,旨在改善當前高數(shù)“學以致用”能力水平,提升對學生高數(shù)“學以致用”能力的培養(yǎng)效果。本次研究的主要問題為:(1)高校學生高數(shù)“學以致用”能力及其影響因素的平均水平。(2)哪些是影響高數(shù)“學以致用”能力水平的主要因素?(3)高校男女生中高數(shù)“學以致用”能力存在哪些差異?
2.2 研究對象及方法
2.2.1 研究對象
研究中選取我校機電系、電子系、數(shù)學系、計算機系、經(jīng)濟管理系五大科系的906名大二學生。其中男生530名、女生376名。本次選取學生的過程中,為了反映整體的高數(shù)“學以致用”能力平均水平,選取學生各個層次均有涉及。
2.2.2 研究方法
本次研究的過程中主要通過問卷調(diào)查對高數(shù)“學以致用”能力平均水平數(shù)據(jù)進行收集。問卷調(diào)查主要包括44道問題及學生期末考試成績。卷面涉及包括高數(shù)中“學以致用”能力、人格特征、學習動機、學習環(huán)境、學習認識、數(shù)學知識結構體系等多方面,學生依照自身實際狀況進行回答。本次問卷中使用SPSS軟件對收集到的數(shù)據(jù)進行分析,嚴格依照測試內(nèi)容結果出來數(shù)據(jù),問卷調(diào)查可信度達到0.825,本次問卷具有研究意義。
2.3 數(shù)據(jù)處理分析及因素研究
2.3.1 高數(shù)“學以致用”能力及影響因素的平均分布狀況
在本次研究的過程中,高數(shù)“學以致用”能力男女生平均水平較為低下,整體應用效果不理想。男女生人格特征(2.77/2.45)、數(shù)學學習動機(2.72/2.51)、學習環(huán)境(2.64/2.52)、數(shù)學認識能力(2.57/2.36)、數(shù)學認識結構(2.66/2.33)、數(shù)學認知方式(2.49/2.40)都明顯低于國際學生水平,學生整體高數(shù)“學以致用”能力平均狀況較差。
除此之外,性別差異分析過程中,高數(shù)“學以致用”能力男生平均水平明顯高于女生平均水平(2.58>2.28),男女生在高數(shù)“學以致用”能力平均水平上存在明顯差異(P
2.3.2 影響因素分析及能力路徑分析
由(表1、表2)可知:影響男生的高數(shù)“學以致用”能力路徑的主要為人格特征、數(shù)學認知能力及數(shù)學認知結構,但是影響女生的高數(shù)“學以致用”能力路徑主要為人格特征、數(shù)學認知能力及數(shù)學學習動機。油氣管制,增強男生的數(shù)學認知結構,可以明顯提升高數(shù)“學以致用”能力,而增強女生的學習動機對女生發(fā)展較為顯著。這可能是由于男生性格、意志、情感等與女生不同導致。因此,當前高數(shù)“學以致用”能力主要可以從以下兩方面著手。第一,通過分析、計算、邏輯推理逐漸提升對高數(shù)的認識,在處理問題的過程中潛移默化地形成能力“印象”;第二,依照人格特征和學生性別差異,分別從數(shù)學認知結構和數(shù)學學習動機入手,改善高數(shù)“學以致用”能力水平。
緒論是對全書的高度概括和總結。講好緒論部分是激發(fā)學生學習興趣和了解農(nóng)業(yè)氣象學課程內(nèi)容的關鍵。農(nóng)業(yè)氣象學緒論首先給學生一個關于這門課程組成結構的整體介紹,首先讓學生了解氣象學、農(nóng)業(yè)氣象學的基本概念;農(nóng)業(yè)氣象學研究的對象、任務和方法;在此基礎上會重點介紹與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關系密切的光、溫、水、氣等氣象要素的變化規(guī)律、相互關系以及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響;然后是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關系密切的災害性天氣及其防御措施;最后介紹農(nóng)田小氣候、設施小氣候的特點及其調(diào)節(jié)措施。通過緒論的學習使學生認識到本課程環(huán)環(huán)相扣的結構及其與實際生活的密切關聯(lián),開始對農(nóng)業(yè)氣象學產(chǎn)生濃厚的興趣。
2引用農(nóng)諺,運用實例深入淺出講授理論
氣象學是研究大氣中所發(fā)生的各種物理過程的本質(zhì)及其變化規(guī)律的科學,可以形象地把大氣比喻為“天氣變化的舞臺”,水汽是“天氣變化的主角”,太陽輻射則是“天氣變化的動力”。正是由于各種氣象要素在天氣變化的舞臺上既相互聯(lián)系、又相互制約,所以在不同的條件下錯綜復雜地結合,才表現(xiàn)為各種復雜的天氣和氣候。根據(jù)土壤溫度垂直分布的特點,把土壤深層比做夏天的“電冰箱”,冬天的“保溫箱”。利用這種特點進行深貯藏,使蔬菜水果等農(nóng)副產(chǎn)品越冬過夏、果樹枝條安全過冬,不失為既省事省電、省錢、保鮮,又調(diào)節(jié)市場供求關系、提高農(nóng)副產(chǎn)品價值的一種有效途徑。這種形象比喻,對學習理論起到了提綱挈領的作用。又比如,在講霧、云的形狀和特點時“,早上有霧,晌午曬布”能很好說明輻射霧多預兆晴天的特點。用“天上鯉魚斑,明日曬谷不用翻”來說明透光高積云的特點。又如,在講解鋒面天氣時“,一日黃沙三日雨,三日黃沙九日晴”能形象說明冷鋒過境的天氣特點。在講鋒面氣旋時,首先從三國時諸葛亮借東風火燒赤壁談起,在簡單介紹這場經(jīng)典戰(zhàn)役時,巧妙地將兩軍的布陣位置、東風的由來與鋒面氣旋的結構聯(lián)系起來,學生能快速準確地把握該天氣系統(tǒng)內(nèi)各個區(qū)域風向的差別以及降雨產(chǎn)生的具置。這樣在興趣提升的同時,會激發(fā)學生主動思維,這時再讓大家共同討論,教師最后補充完善,知識點的掌握就會非常牢固。
3應用多媒體技術提高教學質(zhì)量
當前,多媒體技術應用于課堂教學,已成為現(xiàn)代化教育手段發(fā)展的新趨勢。在農(nóng)業(yè)氣象教學中,對于難以表達的、學生難以理解的抽象內(nèi)容、復雜變化過程,多媒體演示手段都能予以解決,使學生容易掌握,既可增加課堂教學的生動感,又可利于知識的獲取,從而突破教學的重點,淡化教學的難點。例如,在講解引種時,各地光照時間長短的變化規(guī)律是很重要的內(nèi)容,引種及新品種推廣必須清楚各地光照時間長短的變化規(guī)律,光照時間長短的變化直接受當?shù)靥柛叨冉谴笮〉挠绊?而太陽高度角的變化比較抽象。運用多媒體來模擬太陽光線照射到地球上的變化情況就可以使抽象的太陽高度角的變化具體化、形象化、生動化、直觀化,從而使學生輕松了解光照時間隨季節(jié)、緯度不同引起的變化規(guī)律。講解鋒面天氣時,運用多媒體展現(xiàn)鋒面移動過程,就可以很輕松的示范鋒面降雨的過程。而在講災害性天氣時,利用多媒體再現(xiàn)如“干熱風”、“龍卷風”、“臺風”等各種災害性天氣的發(fā)生情況,同學們可以很直觀地看到災害發(fā)生時所帶來的損失,就可以充分理解抗災防災的重要意義,也大大提高了防災意識,就可以主動去了解當?shù)亟?jīng)常發(fā)生的氣象災害及發(fā)生規(guī)律,以便及時地采取措施,防御災害,以減輕災害帶來的損失,從而達到預期的教學效果。
【Abstract】 ObjectiveTo investigate the status of internet addiction among undergraduates and analyze its related factors,and to provide reference for prevention measures. Methods387 students from Guangdong Pharmaceutical University were surveyed,using IAD rating scale,Social Support Questions (SSQ) and a self-designed questionnaire. ResultsApproximately 8.27%of all internet users in this study were defined as internet addicts.Significant differences were found in grade,academic achievements,living expenses per month,attitude towards Internet from parents,purposes for using internet,internet service and the number of familiar friends between internet addicts and non-internet addicts. ConclusionMore and more college students spend more time on internet,the rate of female addicts is upgrading.Prevention measures should be taken according to internet addicts’ characteristics to maintain physical and mental health of college students.
【Key words】College students;Internet addictive; Factor analysis
大學生作為承載社會高期望值的群體,心理發(fā)展尚未成熟,在互聯(lián)網(wǎng)的星空下容易迷失自我。在競爭激烈的當代,大學生由于過度迷戀和使用網(wǎng)絡而導致社會、心理和生理功能的損害的事例屢見不鮮。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,網(wǎng)絡成癮人數(shù)急劇攀升。美國心理學者Kimbly.S.Young[1]將這種新的心理疾病定義為在無成癮物質(zhì)作用下的上網(wǎng)行為沖動、失控,即網(wǎng)絡成癮綜合征(Internet addiction disorder,簡稱IAD)。為了更好地反映當前大學生對網(wǎng)絡的認識和應用情況,為學校開展健康教育和采取針對性的措施提供理論參考,筆者對州某醫(yī)藥學院的387名學生進行了調(diào)查,結果如下。
1 對象和方法
1.1 研究對象 隨機抽取該學院2個校區(qū)5個年級的387名學生進行問卷調(diào)查,其中,每個年級抽取不同院系的2個班級。
1.2 研究方法
1.2.1 抽樣方法 采用分層整群隨機抽樣方法,首先隨機抽取兩個院系,然后每個院系按年級分層,每個年級以班為單位隨機抽取1個班,共抽取8個班級作為整體調(diào)查對象。
1.2.2 調(diào)查方法 統(tǒng)一培訓調(diào)查員,在任課老師和學生干部的密切配合下對學生進行現(xiàn)場調(diào)查,學生自愿填寫,匿名、獨立答題,答題完畢當場回收有效問卷。
1.3 研究內(nèi)容 調(diào)查問卷包括四個部分:①一般情況,包括性別、年級、專業(yè)、生源、父母親的文化程度等;②上網(wǎng)的基本情況,包括網(wǎng)齡、平均每周上網(wǎng)頻率、平均每周上網(wǎng)次數(shù)、上網(wǎng)內(nèi)容、上網(wǎng)費用、是否有經(jīng)常通宵上網(wǎng)等;③對上網(wǎng)的認知情況,包括是否覺得網(wǎng)絡信息很重要、是否因上網(wǎng)而影響成績、對上網(wǎng)花費的時間和精力的態(tài)度、網(wǎng)絡成癮情況等;④社會支持情況,包括與同學的關系、與鄰居的關系、遇到困難時得到支持和安慰的來源、參加活動情況等。
1.4 測量工具
1.4.1 網(wǎng)絡成癮量表 該量表是由美國彼茲堡大學Young[2]博士編制,參照《美國精神疾病分類與診斷手冊》(DSM-IV)賭博成癮的鑒別標準修訂而成。量表包括10個條目,分別為:①想不上網(wǎng)但無法控制自己;②因不能上網(wǎng)而感到無聊、焦慮;③期望上網(wǎng)時間長于目前;④上網(wǎng)的時間經(jīng)常超出預期;⑤上網(wǎng)的花費不斷增加;⑥過去1周內(nèi)每天上網(wǎng)≥4 h;⑦因上網(wǎng)而不能完成作業(yè)或逃學;⑧向家長,教師及同學隱瞞上網(wǎng)事實;⑨因上網(wǎng)與家長、老師發(fā)生沖突;⑩為了擺脫困境、抑郁、無助和焦慮而上網(wǎng)。量表采用“是否”評分制(0=否,1=是)。計算總分,最后得分在5分以上(包括5分)為網(wǎng)絡成癮。分數(shù)越高,說明成癮程度越嚴重。林絢暉等[3]在應用此量表時分析了其信度(系數(shù)為0.736),表明該量表有較好的信度。
1.4.2 測謊量表 測謊量表又稱L量表。該量表是艾森克人格問卷(EPQ)的一部分,由英國倫敦大學艾森克夫婦[6]共同編制,由北京大學的陳仲庚修訂而成。L量表是用于測定被試者的掩飾、假托和自身隱蔽情況,或者測定其社會性樸實幼稚的水平,它本身代表一種穩(wěn)定的人格功能。目前,此量表已在許多國家被廣泛應用,獲得了較確定的信度和效度。采用是否評分制,得分如高于18分,顯示被試有掩飾傾向,測驗結果可能失真。本次調(diào)查結果顯示,L量表≥18分者2名,表明此次調(diào)查結果可信度高。
1.5 統(tǒng)計方法 采用SPSS11.5建立數(shù)據(jù)庫,并采用描述性分析、 χ2檢驗、多因素Logistic回歸分析等方法對資料進行統(tǒng)計分析。將分析變量賦值見表1。
2 結果
2.1 一般情況 共發(fā)放問卷400份,有效回收問卷387份,回收率為96.75%。上網(wǎng)者387名,占100%,其中,男168名,占43.41%,女219名,占56.58%。上網(wǎng)者的平均網(wǎng)齡為1年以內(nèi)38名,占9.8%,1~3年110名,占28.4%,3~5年119名,占31.0%,5年以上119名,占30.7%。平均每次上網(wǎng)時間(3.02±2.195) h,每次上網(wǎng)最長達24 h。平均每周上網(wǎng)頻率:每天都上網(wǎng)191名,占49.4%,每周4~6次78名,占20.2%,每周1~3次82名,占21.2%,幾乎不上網(wǎng)36名,占9.3%。
2.2 大學生網(wǎng)絡成癮情況 387名上網(wǎng)者中網(wǎng)絡成癮者32名,占8.27%,其中,男生15名,占46.87%,女生17名,占53.1%,男、女生網(wǎng)絡成癮差異無統(tǒng)計學意義( χ2=0.170, P =0.680)。
成癮者中大一學生2名,占6.3%,大二學生9名,占28.1%,大三學生14名,占43.8%,大四學生3名,占9.4%,大五學生4名,占12.5%,大三年級網(wǎng)絡成癮率高于其他年級,不同年級網(wǎng)絡成癮率差異有統(tǒng)計學意義( F =3.831, P =0.005)。成癮組每次上網(wǎng)時間平均(4.59±4.209) h,最長者達24 h,非成癮組每次上網(wǎng)時間平均為(2.88±1.856) h,成癮組高于非成癮組,二者差異有統(tǒng)計學意義( t =-2.283, P =0.029)。
2.3 大學生網(wǎng)絡成癮影響因素分析
2.3.1 成癮組與非成癮組大學生的一般情況比較 網(wǎng)絡成癮組與非成癮組大學生在專業(yè)、生源地、性格、是否擁有電腦、每周上網(wǎng)頻率、每月上網(wǎng)費用等方面差異均無統(tǒng)計學意義。而在年級、學習成績、上網(wǎng)地點、每次上網(wǎng)期間中途是否休息、有否通宵上網(wǎng)和父母親對子女上網(wǎng)的態(tài)度等方面的差異均有統(tǒng)計學意義(見表2)。
2.3.2 網(wǎng)絡成癮組與非成癮組的上網(wǎng)目的、上網(wǎng)內(nèi)容比較 在上網(wǎng)目的方面,網(wǎng)絡成癮組中因無聊而上網(wǎng)的占75%,非成癮組中因無聊而上網(wǎng)的占44.51%,二者差異有統(tǒng)計學意義。在上網(wǎng)內(nèi)容方面,成癮組中有28.13%瀏覽,非成癮組中只有6.76%,二者差異有統(tǒng)計學意義(見表3)。
2.3.3 網(wǎng)絡對大學生產(chǎn)生的影響 對上網(wǎng)的大學生進行單因素分析發(fā)現(xiàn),成癮組與非成癮組大學生在上網(wǎng)后出現(xiàn)的情緒低落、興趣喪失、睡眠不足、生物鐘紊亂、精力不足、食欲下降、體質(zhì)量減輕、精神運動性遲緩和激動、思維遲緩、自我評價將低、不愿參加社會活動、人際關系緊張、飲酒和濫用藥物等方面的差異均有統(tǒng)計學意義。網(wǎng)絡成癮組與非成癮組在是否因上網(wǎng)而逃課、是否因上網(wǎng)而打瞌睡、上網(wǎng)后學習成績的影響、對自己在網(wǎng)上花費的時間與精力的態(tài)度等差異均有統(tǒng)計學意義(見表4)。
2.3.4 網(wǎng)絡成癮與非成癮大學生上網(wǎng)的相關因素比較 以網(wǎng)絡成癮情況(0=未成癮,1=成癮)為應變量,以學習成績、在網(wǎng)絡中交往更安全、平等和被理解、無聊、上、關系密切的朋友個數(shù)、近一年來與誰同住、遇到急難情況時得到朋友的經(jīng)濟支持和解決實際問題的幫助、其他人提供的安慰和關心等為自變量作多因素Logistic回歸分析,結果顯示均差異有統(tǒng)計學意義(見表5)。
3 討論
3.1 大學生上網(wǎng)情況 國外的研究通常采用在線調(diào)查的方式,參加問卷調(diào)查的大多是自認為有成癮傾向的自愿者,故成癮率較高[1,7]。為減少偏倚,本次研究和國內(nèi)的大多數(shù)研究一樣[8-9],采用非在線隨機抽樣調(diào)查的方法。本次調(diào)查網(wǎng)絡使用者比例為100%,網(wǎng)絡成癮者32名,占總上網(wǎng)人數(shù)的8.27%,其中女17名,男15名,成癮無性別差異,提示網(wǎng)絡使用在大學生中得到普及,網(wǎng)絡成癮人群有逐步擴大的趨勢。
隨著社會生活水平的不斷提高,來自農(nóng)村的學生與來自城鎮(zhèn)的學生網(wǎng)絡成癮情況并差異無統(tǒng)計學意義( P =0.064),這與國內(nèi)的許多研究者的研究結果不一致。原因可能為本次調(diào)查選取的是廣東省高校的學生,他們普遍多集中在珠江三角洲或者珠江三角洲附近,生活水平不算太低,加上學校的數(shù)字教育,使他們接觸網(wǎng)絡的機會也不斷增多。
成癮者與非成癮者相比,上網(wǎng)頻率高,時間長,且一次上網(wǎng)期間中途不休息,也不分晝夜,雖然目前尚無法辯清“上網(wǎng)時間長”與“網(wǎng)絡成癮”誰因誰果,但上網(wǎng)時間延長已成為判斷成癮與否的標準之一。因上網(wǎng)而出現(xiàn)逃課或上課打瞌睡的現(xiàn)象較明顯,原因為長時間上網(wǎng)后的興奮狀態(tài)不會在短時間內(nèi)消失,學生生物鐘紊亂,精力不足,最后影響學習成績。陳新等[10]在對某醫(yī)科類大學調(diào)查后發(fā)現(xiàn),網(wǎng)絡成癮組學生的學習成績低于非網(wǎng)絡成癮組的學生,這與本次研究結果一致。
3.2 大學生網(wǎng)絡成癮受到多因素的影響 本次調(diào)查發(fā)現(xiàn),成癮者上網(wǎng)的目的更多是因為無聊和覺得在網(wǎng)絡中交往更安全、平等和被理解,由于在虛擬的網(wǎng)絡世界中人人平等,在匿名的保護下,學生可以暢所欲言,不用擔心會受到什么批評或帶來什么懲罰,網(wǎng)上交友減少了陌生和焦慮,亦無須直接面對他人,可以逃避身體外觀、肢體語言、聲音等實體條件,這使得他們更熱衷于網(wǎng)絡而無法自拔。在對待自己花費于網(wǎng)絡上的時間和精力,成癮者與非成癮者相比表現(xiàn)出更多的懊悔,但卻還沉溺于其中,由此表明了網(wǎng)絡成癮者較之非成癮者自制力較欠缺,這正是成癮的典型表現(xiàn)。成癮者把更多的時間花在瀏覽上,而Young[11]的研究發(fā)現(xiàn),成癮者最常用的網(wǎng)絡服務是網(wǎng)絡聊天和網(wǎng)絡游戲,可能是由于各國之間在文化背景和傳統(tǒng)觀念上的差異,美國人在“性”方面一直較開放,對“性”的好奇程度不如中國人強烈,提示在研究網(wǎng)絡成癮問題時可能存在國與國之間的差異。
網(wǎng)絡影響的多因素研究表明,在親密朋友個數(shù)多寡方面,上網(wǎng)者的成癮機會隨著現(xiàn)實生活中的朋友個數(shù)的增多而下降,表明網(wǎng)絡在這一方面可以彌補現(xiàn)實生活的空缺,上網(wǎng)者可以在網(wǎng)上自由交友,傾訴自如。
3.3 采取積極措施,為大學生營造一個和諧的學習環(huán)境 大學校園是個相對自由的生活環(huán)境,大學生特有的學習機制使他們脫離了中學時的那種嚴格的管教環(huán)境,進入一個相對自主的廣闊空間,由于受師長導向較少,加之課堂學習時間的減少,使得大學生擁有更多的閑暇時間,這為他們上網(wǎng)提供了自主的機會和時間上的便利。大學生如果沒有把握好自己的方向盤,由于分不清網(wǎng)絡世界的好壞而極易沉湎于這一虛幻現(xiàn)實中。因此,大學生應該有自己的奮斗目標,努力學習文化知識并提高辨別能力。另外,學校亦應該多開展學術活動和更多課余活動,加強大學生的心理健康指導和教育。
有學者從跨文化的角度分析,在我國傳統(tǒng)文化的影響下,我國大學生表現(xiàn)出自強不息、克己容忍、謙和持中、利而不害、為而不爭、清靜無為、順其自然等民族心理特征[12]。由此,我們可以推測,假如這種特征過度表現(xiàn),則會導致大學生出現(xiàn)自我閉塞、害羞內(nèi)斂、孤獨寡語等消極性格;若是引導過度,大學生很容易產(chǎn)生逆反心理,往往會表現(xiàn)出對外界刺激敏感、激動好動、情緒不易控制等偏激性格。這兩種極端性格的出現(xiàn)勢必會加大大學生網(wǎng)絡成癮發(fā)生的概率[13]。因此,學校在引導時應該注意把握好尺度,為大學生提供一個良好的成長環(huán)境。
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1.1實驗課程教材缺乏特色
在高等院校,大學設課以理論課為主干,實驗課基本上是理論課的附屬或是有關理論課的一部分,其重心在于幫助、加強對有關理論課的理解和掌握,根本沒有自己系統(tǒng)的教材[1]。雖然近幾年各大出版社也陸續(xù)出版了一些有關氣象學實驗的教材,但是往往教材的特點是知識量大且知識點分散,實驗內(nèi)容大多為驗證性實驗,有些內(nèi)容又很抽象,超越了高等院校大多數(shù)學生的接受能力,不利于學生課下進行自學和預習。面對具有林業(yè)特色的高等院校來說,出版一本以氣象學基本實驗為主,具有林業(yè)特色的實驗教程勢在必行。
1.2課堂教學手段單調(diào)和實驗教學內(nèi)容單一
在氣象學實驗教學中,教學手段和方法仍沿襲傳統(tǒng)的模式,即以教師講授實驗理論和演示實驗內(nèi)容為主,學生被動聽講和記筆記,黑板仍是主要的教學工具,缺少現(xiàn)代教育技術和手段的應用。由于師生在課堂上缺乏互動和交流,所以實驗課程的教學效果并不理想。氣象學實驗作為理論知識的附屬部分,主要開設的實驗有8個,基本上都屬于演示性和驗證性實驗。為了滿足學生的求知欲望,也為了鍛煉學生的思維能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,利用多元化的教學手段來增加設計性和創(chuàng)新性實驗內(nèi)容刻不容緩。
1.3氣象學實驗、實習基地建設經(jīng)費缺乏
近年來,由于高等院校招生規(guī)模的迅速擴大,學校各方面建設都需要大量的資金投入。因而,在保證教學能夠基本運行的前提下,對實習經(jīng)費的投入相對不足,而用于實驗實習基地建設的經(jīng)費則更是少之又少,這就大大降低了高校對基地建設的積極性。大多數(shù)實驗、實習課程的教學也都是僅僅局限在教室內(nèi)進行演示和驗證性實驗的操作。
2氣象學實驗課程教學改革的探討
2.1加強實驗教材建設,構建氣象學實驗課程教學內(nèi)容新體系
課程建設與改革是提高教學質(zhì)量的關鍵,隨著高等學校教育教學改革不斷地深入,不斷激發(fā)學生主動學習意識,提高實踐教學的效率,實驗教學要求與理論教學完全分開,設置獨立的實驗教學百分制考核機制。面對以往實踐教學內(nèi)容單一,現(xiàn)行的氣象學教材教學內(nèi)容的安排和教學時數(shù)偏重于理論教學[2]的現(xiàn)狀,也為了適應高等院校實踐教育教學改革要求,筆者編寫并出版了《氣象學實驗教程》一書,前十章主要介紹了主要氣象要素的測定,具體包括實驗儀器構造、原理、使用方法和數(shù)據(jù)處理方法等。同時為了讓學生對實驗有更加深入的了解,每一章后安排了思考題。后四章內(nèi)容主要介紹了自動氣象站、氣候資料的統(tǒng)計與整理以及地面氣象月報表的編制和云的觀測實驗等等,這對高等院校開設綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗有一定的參考價值。在實驗內(nèi)容上,分層次開設實驗,即基礎性實驗和綜合設計性實驗,以真正的實施因材施教。
(1)基礎性實驗:采用多媒體教學方式,通過生動的圖片演示該儀器的使用方法,講授儀器的構造、原理和使用方法。在儀器的選擇上,可以采取人工觀測的的儀器和自動氣象觀測系統(tǒng)的儀器相結合的方式,它們的共同使用,可以讓學生充分了解兩者的區(qū)別。
(2)綜合設計性實驗:主要是培養(yǎng)學生靈活運用知識能力,提高綜合實踐能力和獨立操作能力。如:森林小氣候觀測實驗,要求學生根據(jù)理論課程的知識,選擇和設計一塊林地進行森林小氣候的觀測。教師只是提出建議和目的,具體操作方法由學生自行安排。為進一步加深對森林小氣候特性的認識,安排一組學生在林外選擇一塊對照地,進行相同項目的測定。最后將數(shù)據(jù)進行匯總、比較、得出結論。通過綜合設計性實驗,使學生熟練掌握因森林的存在所造成的小氣候效應,這對培養(yǎng)學生知識的應用,能力的培養(yǎng)以及啟發(fā)其科技創(chuàng)新的思維能力是很有益的。
2.2改革氣象學實驗課程的教學方法和手段,提高課堂教學效果
在教學方法上,以啟發(fā)學生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目的,以理論教學與實驗教學相結合的方式組織氣象學實驗。同時還要強調(diào)學生對氣象學實驗的基本方法和基本技能的正確掌握,并著重培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的實驗習慣,為其學習后續(xù)課程和從事專業(yè)實踐打下良好的基礎[3]。以往氣象學實驗教學,主要采取的是課堂講授和演示,課下驗證實驗的方式。在選擇實驗內(nèi)容上也主要是基本氣象要素的測定。要對實驗教學方法進行改革,應充分利用現(xiàn)代教育技術新成果,根據(jù)不同的實驗內(nèi)容,同時考慮實驗條件和環(huán)境等因素,把傳統(tǒng)的教學方法與現(xiàn)代化的教學手段緊密結合,應用多媒體課件輔助課堂教學,將靜止的教學內(nèi)容動態(tài)化。這樣,可以節(jié)省大量的課堂教學時間,增加教學內(nèi)容和信息,使教學內(nèi)容變得豐富多彩、教學過程更加優(yōu)化。
2.3加強氣象學實驗、實習基地建設
中圖分類號:P4-41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)17-0146-02
一、引言
專業(yè)基礎課是學生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)之一?!稓庀髮W與氣候?qū)W》是高等師范院校地理科學專業(yè)重要的專業(yè)基礎課之一,作為自然地理學的重要組成部分,課程教學目的在于讓學生了解大氣科學的基本知識,理解各種常見的大氣現(xiàn)象產(chǎn)生和發(fā)展的機理,掌握常用氣象觀測的基本技能和氣候統(tǒng)計資料的分析方法,為學生將來的中學地理教學或科學研究工作奠定牢固的專業(yè)基礎。學好該門課程不僅有利于地理師范專業(yè)學生學習其他專業(yè)課,而且對今后從事中學地理教學有很大的指導作用,是培養(yǎng)和提高學生的專業(yè)科學素質(zhì)、科學思維和研究能力的核心課程之一。為提高地理科學專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量,十分有必要對氣象學氣候?qū)W的教學進行深入探索。結合自身的教學實踐,作者對《氣象學與氣候?qū)W》課程教學內(nèi)容進行了適當優(yōu)化,并提出了一些建議。
二、根據(jù)專業(yè)和學生特點,合理安排教學內(nèi)容
地理科學是研究地球表層自然要素及人文要素相互作用、關系及其相互作用的科學,其所面對的是開放的復雜地球表層巨系統(tǒng),包括了自然、人文、區(qū)域的綜合內(nèi)容,跨越了自然科學與社會科學的研究,研究內(nèi)容之間相互滲透,融合貫通。因此,地理科學專業(yè)的氣象學與氣候?qū)W應有鮮明的綜合性和地域性?!稓庀髮W與氣候?qū)W》課程內(nèi)容涉及知識門類多,知識信息量大。氣象學與氣候?qū)W是一門物理機制較強的學科,學科空間概念很強,公式很多,相對抽象。地理科學專業(yè)學生文理兼招的特點,有些學生數(shù)理基礎較差,對公式的理解相對吃力,教學內(nèi)容的設置、組織需要考慮到不同層次學生理解能力。鑒于高等師范地理科學專業(yè)學生畢業(yè)后多數(shù)從事中學地理教學,因此教學內(nèi)容還應與中學基礎教育接軌。
教學內(nèi)容還要根據(jù)要求和學生未來可能從事的職業(yè)連接起來,教學內(nèi)容既有基礎知識,也要涉及到地理科學領域研究的新成果和國內(nèi)外形勢發(fā)展,比如一些當前熱點研究話題,如氣候變化問題、極端天氣事件、海洋酸沉降問題等,在拓寬學生知識面的同時又加深了對課程知識的理解,也能夠增加學生的科學研究興趣。
《氣象學與氣候?qū)W》授課內(nèi)容可劃分為兩大類,即理論教學和實踐教學兩方面,內(nèi)容復雜,而課程的教學時數(shù)有限,須重新進行刪減、增設和整合,去粗取精,因此我們根據(jù)本課程的教學目標,確定教學內(nèi)容和教學目標。重點要求學生對基本概念和基本理論有一個較好的了解,一方面為后續(xù)課程奠定良好的基礎;另一方面培養(yǎng)學生對氣象學與氣候?qū)W課程的興趣,提高學生運用氣象學與氣候?qū)W理論分析和解決現(xiàn)實問題的基本能力,培養(yǎng)學生對基礎科學問題的理解和科學思維能力。
三、理論教學內(nèi)容設計
課程的教學內(nèi)容是教學活動過程中最為核心的內(nèi)容,是解決教師想要教什么和學生會學到什么的問題。如果教學內(nèi)容選擇不當,不僅影響教學效果,而且還會直接影響教學目的的完成。教學內(nèi)容的選擇與組織也是教師備好課以及組織好教學活動的前提。
1.重新架構教材內(nèi)容?!稓庀髮W與氣候?qū)W》課程是一個大氣科學這個學科的“濃縮版本”。學生使用的教材是由周淑貞教授主編、高等教育出版社出版的《氣象學與氣候?qū)W》(第3版)。氣象學與氣候?qū)W教學內(nèi)容可分為三大知識模塊,即氣象學―天氣學―氣候?qū)W的知識結構,具體表現(xiàn)為:第一部分是氣象學的基本內(nèi)容,研究大氣的組成和結構、大氣的熱能和溫度、大氣的運動以及大氣水分等等內(nèi)容;第二部分是天氣學的基本內(nèi)容,研究氣團、鋒和各主要天氣系統(tǒng);第三部分是氣候?qū)W部分的基本內(nèi)容,包括氣候成因、氣候帶和氣候型以及氣候變遷。各模塊之間比較松散、聯(lián)系不緊密,不利于學生的理解和掌握。
在實際教學中,筆者參照其他高校的做法,以當前氣候?qū)W研究的主題――氣候系統(tǒng)及其變化作為主線,將上述知識點貫穿起來,調(diào)整課程的教學體系。課程的知識體系結構為:(1)氣候系統(tǒng);(2)氣候系統(tǒng)的熱力學過程;(3)氣候系統(tǒng)的動力學過程。具體的教學內(nèi)容包括:①緒論,②氣候系統(tǒng)的熱力過程,③大氣動力學特征,④大氣中水分,⑤主要的天氣系統(tǒng),⑥氣候系統(tǒng)主要過程,⑦氣候的分布規(guī)律,⑧氣候變化,等。按照上述結構,將原先氣象學―天氣學―氣候?qū)W的各知識點內(nèi)容編排進去。學生在對氣候系統(tǒng)的熱力學、動力學特征以及水分的遷移轉(zhuǎn)化,天氣系統(tǒng)學習的基礎上,來認識氣候系統(tǒng)的各個主要過程、各子系統(tǒng)間的相互作用等,考察氣候的分布和變化。重新編排后各章節(jié)結構清晰,層層遞進,有利于引導學生在氣候系統(tǒng)的框架內(nèi),從整體和部分角度認知,對學生后續(xù)的自然地理學其他課程的學習也有很好的引導作用。
2.增加關于鄉(xiāng)土方面的知識。課程教學中要引導學生密切聯(lián)系實際,關心當?shù)靥鞖狻夂蜃兓捌溆绊?,并對當氣候條件與資源的進行考察,能夠有效幫助學生掌握和了解相關知識點,也逐步培養(yǎng)學生運用所學知識來分析和解決實際問題的能力。相關的知識分散在個章節(jié)中進行,如利用《安徽資源環(huán)境》等教材,介紹氣候類型時適當選用安徽典型地區(qū)實例;講解氣候變化時介紹安徽省氣候變化特點;介紹氣象災害時,增加安徽省常見的氣象災害類型及防御措施(寒潮、臺風、暴雨、干旱等),有利于學生相關知識點的理解,不斷地增加學生進行地理學習的積極性和主動性,也有利于學生鄉(xiāng)土情感的培養(yǎng)。
3.穿插相關地學熱點研究內(nèi)容。《氣象學與氣候?qū)W》課程,新的研究方法、手段和成果不斷涌現(xiàn)。因而要根據(jù)地理科學與氣候?qū)W的學科新近發(fā)展和實際問題,更新教學內(nèi)容,反映最新科學研究動態(tài),重點是地球表層系統(tǒng)過程相關內(nèi)容,立足于大氣圈,強調(diào)和其他圈層間的相互作用,關注全球大氣環(huán)境變化的新內(nèi)容,如海洋酸沉降、碳循環(huán)、空氣污染等,增加全球變暖及其適應對策方面的知識,結合IPCC AR5報告,介紹當前全球氣候變化方面新的研究結果,并對全球變暖的應對措施進行分析,增強學生的科學研究能力和創(chuàng)新思維能力?!皻夂蜃兓难芯糠椒ā边@一部分的教學內(nèi)容在不少教材中舍去,近年來具體的研究方法和代用指標的發(fā)展很快,地理科學專業(yè)學生就讀研究生后不少從事相關領域的研究學習。鑒于此部分內(nèi)容較多,不能一一具體闡釋,教學中適當選擇一些代用指標研究案例進行講解,如黃土、冰芯、樹輪等指標的研究成果,增加學生學習興趣,還能與學生后續(xù)《地理調(diào)查研究方法》課程有效銜接起來。
四、實踐教學內(nèi)容設計
氣象學與氣候?qū)W是一門觀測科學,教材中用來分析圖表的資料多來自實際器測結果。鑒于該門課程具有很強的實踐性,因此有效地開展該課程的實踐活動具有重要的意義。實踐教學分為實驗和實習,實驗的內(nèi)容在實驗室及氣象觀測場地進行,實習內(nèi)容一般選擇在綜合自然地理實習中進行。為了使學生牢固掌握氣象學與氣候?qū)W的基本理論,有一定氣象觀測和氣候資料統(tǒng)計整理的技能,進一步了解氣象學與氣候?qū)W在地理、環(huán)境、生態(tài)、資源等學科中的應用,教學中采取了以下三種設計方案:首先,氣象要素的觀測實驗。項目包括溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素,內(nèi)容涵蓋儀器構造原理、安裝、觀測方法、使用范圍等。教師首先對這些知識進行室內(nèi)講解,此外,目前互聯(lián)網(wǎng)上相關的材料也很多,比如提供氣象觀測設備的生產(chǎn)廠家主頁通常會有詳盡的產(chǎn)品性能、原理、構成方面的介紹。根據(jù)課程進度適當安排學生到氣象觀測場地現(xiàn)場參觀,要求學生在實習過程中了解各種儀器的原理、結構和使用方法,學會借助儀器進行分析、處理,掌握必要的實踐技能,從而得出實習成果。對高師院校學生而言,這些內(nèi)容的學習有利于他們指導今后的中學教學的一些課外活動。其次,扎實的地理要素統(tǒng)計分析等能力是每一名高師專業(yè)地理科學的學生應該具備技能。通過實習,提高學生對所獲取的數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計、考察和判別的能力。實習數(shù)據(jù)來源不僅包括學生實測的數(shù)據(jù),還包括網(wǎng)絡上的相關數(shù)據(jù)。目前氣象資料共享的科技資源平臺較多,權威的數(shù)據(jù)來源如中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)。通過對這些平臺提供氣候、氣象資料的統(tǒng)計整理、分析和使用,進行對比分析和鑒別,掌握均值、總量、頻率、極值、變率等統(tǒng)計量的計算方法,加深對各類氣象參量的理解。
最后,雖然從事此課程學習的學生一般不會從事氣象預報業(yè)務,但天氣圖和衛(wèi)星云圖的判讀和理解也十分重要,如鋒面、溫帶氣旋和反氣旋、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)等云圖的實習。除加強對這部分內(nèi)容的講解外,以課堂實習和課后練習的方式加強學生對各種天氣圖和衛(wèi)星云圖的認識。
五、小結
教學實踐中,我校《氣象學和氣候?qū)W》總課時共68學時,理論教學課時約60學時,實踐教學課時約8學時,根據(jù)理論課時進度,適當安排實踐環(huán)節(jié)教學。同時鼓勵學生申報各類大學生科研項目或參與科研項目研究,可以使學生在整體上對自然地理過程,特別是氣候系統(tǒng)有了更加深刻的理解,提高了學生的學習能力,為后續(xù)相應的學習內(nèi)容奠定堅實的基礎,收到了較好的教學效果。
參考文獻:
一、引言
水文氣象學是一門以氣象學和水文學理論和方法為基礎、以水文工程應用為導向,運用氣象學和水文學的基本原理和方法解決水文氣象實際問題的新興學科[1][2]。本著以“氣象學和水文學內(nèi)涵式結合,以理論指導實踐,以需求引導創(chuàng)新”的原則,根據(jù)當前階段水文水利和氣象等業(yè)務部門對高質(zhì)量水文氣象人才提出大量需求,我國首個培養(yǎng)水文氣象學本科生的專業(yè)在南京信息工程大學水文氣象學院(后文簡稱:我院)應運而生,但傳統(tǒng)水文學課程已經(jīng)不適應社會新的需求。新的學科,新的需求,必然要求我們對傳統(tǒng)水文課程進行改革。
水文測驗、水文預報、水文與水利計算,簡稱“測、報、算”,是傳統(tǒng)水文水資源專業(yè)的核心課程[3]。水文測驗學是研究如何正確、經(jīng)濟、迅速地測定各種水文要素的數(shù)量及其在時間和空間上的變化過程,是水利類專業(yè)本科生的主干專業(yè)課程。實踐性強是水文氣象學基礎系列課程的顯著特點之一,在教學別強調(diào)理論要與實踐結合。水文測驗實習是將理論課程付諸實際生產(chǎn)實踐的,從而使水文學本科生獲得重要的專業(yè)技術訓練的野外實踐過程。本文結合水文氣象學的新學科特點,以水文測驗實習為例,其實習目的和實習內(nèi)容是根據(jù)水文與水資源工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標制定的,直接照搬到水文氣象學專業(yè)上,不符合水文氣象專業(yè)學生的培養(yǎng)目標。筆者根據(jù)水文氣象學的獨特學科特點,優(yōu)化傳統(tǒng)水文測驗實習目標和內(nèi)容,使之更符合水文氣象專業(yè)的培養(yǎng)目標,進而培養(yǎng)具備扎實基礎、熟練水文測驗技能專業(yè)背景的水文氣象專業(yè)技術型人才,為今后從事水文氣象行業(yè)相關的水信息采集,水文氣象數(shù)據(jù)處理方面的工作打下基礎。
二、水文氣象學的必要性與獨特性
水文氣象學是我國、亞洲,乃至全球的新興交叉學科,目前國際上只有俄羅斯、瑞典、英國、烏克蘭四個國家擁有水文氣象研究機構。氣象學與水文學長期以來處于割裂狀態(tài),傳統(tǒng)的水文學只研究降水落到地面之后的各種過程,氣象學則只關注降水在空中未降落之前的各種過程,即水文學上不接天空,氣象學下不接地氣,二者之間“割裂性”使得很多社會實際問題不能有效解決。隨著社會進步與經(jīng)濟發(fā)展,單純的水文學或氣象學已經(jīng)不能滿足實際發(fā)展的需要。而水文氣象學作為紐帶將水文學和氣象學二者有機地、巧妙地結合起來,同時是氣象學和水文學發(fā)展的新亮點,它使得氣象學接地氣,使得水文學往上游端發(fā)展,是理論與實際結合的典范。其產(chǎn)生與人類社會對洪澇災害現(xiàn)象的認知水平、抗御災害的能力、科學技術的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展密切相關,其內(nèi)涵和研究的領域隨之不斷深化和發(fā)展。俄羅斯的水文氣象著重研究高緯度地帶融雪和降雨產(chǎn)生的降雨-徑流機理及應用;美國的水文氣象著重研究中低緯度的季風和熱帶氣旋引起的降雨-徑流機理及應用,尤其是颶風引起的極端暴雨洪災的分析、計算和預報。
水文氣象學本科學生的培養(yǎng),既要考慮水文學與氣象學知識的有機結合,又要考慮其較強的實踐性。因此,本學科的學生既要學習氣象學的知識,如天氣動力學、動力氣象學等,又要學習水文學的知識,如水文學原理、水文測驗學等,更要學習水文氣象交叉方面的知識,如水文氣象學、水文氣象集合預報等。水文氣象學的這種有機性和實踐性,要求教學過程要特別強調(diào)理論要與實踐結合,同時要求在水文學課程中滲透氣象學知識,在氣象學課程中滲透水文學知識。
三、傳統(tǒng)水文測驗實習內(nèi)容及存在的問題
水文測驗學是水文氣象專業(yè)的必修課程,實踐性強,與具體生產(chǎn)業(yè)務密切相關,其實習教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)水利學科應用型人才實踐能力和創(chuàng)新能力的重要渠道,是水利類教育教學的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)水文氣象專業(yè)自身特色,積極探索適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的水文測驗實習模式具有重要意義。
水文測驗實習的主要目的在于加強學生專業(yè)實踐能力的培養(yǎng),提高學生的操作實踐能力;通過水文測站的生產(chǎn)實踐,初步掌握測站的主要測驗業(yè)務和技能,并加深對水文測驗理論的理解,使學生將水信息采集和水文數(shù)據(jù)處理基本理論、基本方法付諸實踐,進行基本水文測驗專業(yè)技能訓練。要求學生通過在站實踐,增強對水文現(xiàn)象的感性認識,掌握各種水文要素的觀測及測驗方法;通過觀測、測驗報表的填寫和成果的計算等基本技能的訓練,結合教學、科研進行試驗研究,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。傳統(tǒng)水文測驗實習的主要內(nèi)容包括水信息采集的野外儀器使用培訓和實際水文數(shù)據(jù)處理兩部分,重點和難點在于培養(yǎng)和訓練學生水文測驗的基本技能,具體包括以下幾個方面:(1)降水與水位觀測及其資料整理;(2)水準測量和大斷面測量及技術:完成水準測量和河道大斷面測量外業(yè)工作,并完成相應的資料整理,繪制大斷面圖;(3)流速測驗與測速垂線精簡:完成流速測驗,并在保證流量計算結果精度的前提下,采用最少的測速垂線數(shù)目,并確定其在斷面上的分布,點繪全斷面精簡后的測速垂線位置圖;(4)流速脈動實驗:通過流速脈動實驗掌握流速脈動的特性、變化及分布規(guī)律,推求流速誤差與測速歷時的定量關系。(5)測站資料整編:對實習測站年實際數(shù)據(jù)的分析、計算、定線、推流,初步掌握受混合影響的水位流量關系的數(shù)據(jù)處理方法;懸移質(zhì)泥沙數(shù)據(jù)處理的定線方法,并進一步了解測驗工作與數(shù)據(jù)處理工作的互相關系。
筆者結合在國外多年求學和教學的科研經(jīng)驗,考慮不同的學科特色,與國外水文測驗實習方面比較,傳統(tǒng)水文測驗實習主要存在以下幾個問題。
1.實習方式老套,死板照條,不具有創(chuàng)新性:目前高校水文測驗實習,學生多根據(jù)具體的實習任務,流水線式、按部就班地完成實習內(nèi)容。某些學生實習結束后都不清楚為什么要做這些測量,這些測量的目的是什么,測量出的結果怎樣應用在實際生產(chǎn)中?,F(xiàn)存的實習方式不能實現(xiàn)預期實習目標。
2.實習內(nèi)容陳舊,一成不變,未考慮具體學科特點:一直以來,現(xiàn)在水文測驗實習內(nèi)容沒有發(fā)生過大的變化,筆者求學時如此,為師時亦如此?,F(xiàn)有的水文測驗教材反映的是陳舊、常規(guī)的測驗內(nèi)容和方法,遠遠適應不了實際教學需要,現(xiàn)代先進的測流、測深及水文氣象自動測報系統(tǒng)等新理論、新技術、新方法都沒有得到應有的反映[4]。與國外高校相比,我國大多數(shù)高校沒有根據(jù)本校學科的特色,制定相應的實習內(nèi)容。本課程應特別注重其實踐性,日本美國等國家院校,水文測驗實習的比重占50%左右[5],而我國大部分院校的比重僅20%,甚至更低。相比而言,我國水文測驗教學沒有側(cè)重其實踐性,不利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)新能力。
3.教學方法落后,教學儀器陳舊,考核方式單一:國內(nèi)水文測驗的教學主要以理論課和野外實習相結合的方式進行,兩者本身是相輔相成的關系,但某些高校往往第一年安排理論課學校,第二年安排實習課,導致兩者相互脫節(jié);教學儀器陳舊,課堂上不能展示最新的水文測驗技術方法。與國外相比,國內(nèi)水文測驗實習主要以實習報告形式展示實習效果,考核學生對實習內(nèi)容的掌握程度。這種考核方式不能合理地反映學生的實際水平,也不能有效考查學生的創(chuàng)新能力。
四、新學科水文測驗實習的挑戰(zhàn)與改進
針對水文氣象專業(yè)的獨特性,我院以實驗教學示范中心建設為契機,以培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)為主線,以培養(yǎng)創(chuàng)新型和應用型人才為目標,構建“一體化、三層次、多形式”的水文氣象學實踐教學體系[6],并在這一基礎體系上進行科學有效的實施和管理。一體化是指把相關的實驗知識、技術和方法有機地組織在一起形成一個完整的體系;三層次是指將實踐教學分為基礎性試驗、綜合應用型實驗和實踐創(chuàng)新型實驗三個層次;多形式是指實習實踐的方式不拘一格,室內(nèi)、室外相結合,講授式、啟發(fā)式、自學式、開放式等多種形式有機組合的實踐教學。在我院這種有機實踐教學體系下,針對我國水文測驗學現(xiàn)存的問題,結合水文氣象學的具體特點,并考慮我國水文測驗發(fā)展的總體方向及現(xiàn)代化科學技術發(fā)展的趨勢,我院水文測驗實習的改進措施如下:
首先健全水文測驗實習內(nèi)容,在原有基礎上增加氣象學要素,使之體現(xiàn)水文氣象有機結合的特色,如增加多時段降水、氣溫、風速、輻射、濕度及蒸發(fā)的觀測,分析氣象因子與流量、蒸發(fā)的相關關系,總結出對流量影響最大的一個或者一組氣象因子,這可以對河流流量的影響因素有更深刻的理解,也可以更好地理解水文氣象過程。
其次改進水文測驗的實習實踐形式。野外實習之前采取理論講解與視頻演示相結合的方式,讓學生理解實習的方法和原理,初步掌握實習的相關技巧;到達具體實習場所,再采取現(xiàn)場演示,邊講邊做、邊做邊講,與學生共同完成實習所要求的內(nèi)容。實習過程,務必保證每一個學生親自動手,熟練掌握每一個實習內(nèi)容。同時要改變傳統(tǒng)單一、填鴨式的實驗形式,增加開放式實驗環(huán)節(jié),讓每個學生或每個小組自己提出問題,自己設計實驗,自己動手完成,最大限度地激發(fā)學生的創(chuàng)新性。
此外,要改變單一的考核評價方式,采取實習報告與現(xiàn)場答辯相結合的考核方式。傳統(tǒng)實習報告的形式可以系統(tǒng)地、全面地考核學生是否了解實驗的目的、意義,是否掌握實驗內(nèi)容、實驗方法,是否理解每一個實驗過程,是否學會爭取分析實驗結果,此方法具有全面性的特點。但是傳統(tǒng)報告的形式不能合理體現(xiàn)學生的創(chuàng)新能力和實際操作能力,現(xiàn)場答辯可以直接考核學生的動手操作能力,通過現(xiàn)場提問實驗的關鍵過程,考核學生的臨場應變能力、學生對實驗掌握的熟練程度,答辯與提問相結合填補了傳統(tǒng)實習報告的不足之處,完善了水文測驗實習的綜合考核評價體系。
參考文獻:
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學科交叉是優(yōu)勢學科的發(fā)展點,新學科滋生的源泉,是獲得科技創(chuàng)新的重要突破點。近年來,發(fā)展交叉學科已經(jīng)成為許多高校培養(yǎng)新世紀創(chuàng)新性人才的首要策略和途徑。關于交叉學科的定義,劉仲林等認為交叉學科是兩門或兩門以上的學科相互結合、彼此滲透交叉而形成的新學科。這是目前接受最為廣泛的定義。
1水文氣象交叉學科的可行性
1.1氣象學和水文學存在互補性、遞進性
氣象學是把大氣當作研究的客體,從定性和定量兩方面來說明大氣特征的學科,通過研究大氣的變化規(guī)律,并最終對天氣做出合理的預報,預報的對象包括降雨、氣溫、氣壓、風速等。水文學是研究地球大氣層、地表及地殼內(nèi)水的分布、運動和變化規(guī)律的學科。通過測驗、分析計算和模擬,預報自然界中水量和水質(zhì)的變化和發(fā)展??梢钥闯?,氣象學是水文學的上游學科,水文研究的地表水資源來自于大氣降水,且地表水資源的演變直接受到氣候條件的影響,氣象學為水文學的研究提供有力的邊界條件。
1.2社會急需人才的緊缺促進該交叉學科的發(fā)展
近年來,各種水文氣象極端事件頻發(fā),如城市內(nèi)澇,北京2012年的“7.21”暴雨;2016年7月連續(xù)暴雨導致湖北多個城市嚴重內(nèi)澇,損失嚴重;如干旱,自2009年,水資源豐富的西南五省卻持續(xù)干旱;2016年北方春季持續(xù)性嚴重干旱,等等。中國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段,經(jīng)濟的發(fā)展、財富的積累和人口的增加都需要更高的防洪抗旱安全保障。但是若要應對上述種種極端水文氣象事件,單靠氣象學科或者水文學科已無法培養(yǎng)出適用的人才。社會急需既懂氣象又懂水文的專業(yè)人才。因此,必須加強水文、氣象學科之間的交叉和整合,這是社會發(fā)展的需要。
2水文氣象交叉學科的課程設計
交叉學科的設置和發(fā)展依托于交叉課程的建設,本文將以二門特色課程的建設為例,說明水文氣象學科的設置思路。
2.1普通水文氣象學
普通水文氣象學是水文氣象學科中重要的一門專業(yè)主干課。該課程的目的在于講述氣象學在水文問題上的應用,培養(yǎng)學生通過氣象學與水文學相結合的手段來解決水文問題中與大氣有關的自然現(xiàn)象。通過該課程的學習,學生初步掌握水文氣象學的基本概念,理解水文氣象學中的重要理論依據(jù)、主要的研究內(nèi)容、研究技術和方法,以及了解當今常用的一些水文氣象耦合模型和一些迫切需要解決的與國民經(jīng)濟生產(chǎn)實際密切相關的應用問題。
2.2水文氣象集合預報
水文氣象集合預報是水文氣象交叉學科發(fā)展中設置的一門專業(yè)課程,具有較為明顯的學科交叉性。水文預報的重要輸入條件是降雨,而降雨的預報則來自于氣象學,同時,地面條件的改變也會對局部的氣象背景要素產(chǎn)生影響。通過課程學習,可以掌握水文預報和降水預報的相關技術,掌握水文氣象集合預報的基本原理和方法,了解水文氣象集合預報的發(fā)展趨勢和應用進展,帶領學生接觸到目前國內(nèi)外的學術熱點和難點問題,培養(yǎng)學生的學習興趣和探索精神,并進一步提高聯(lián)系實際、分析問題與解決問題的能力。
3水文氣象課程建設存在的問題
3.1師資和教材資源缺乏
對水文氣象專有人才的培養(yǎng)在國際上只有4家研究機構涉及,國內(nèi)更是很少,目前只有南京信息工程大學一家。雖然近年來從事該領域研究的教師人數(shù)已有一定的規(guī)模,但是能將研究成果轉(zhuǎn)化為本科教學內(nèi)容卻需要一定時間的積累,而且由于涉及多學科領域,對教師的要求相較于傳統(tǒng)專業(yè)要高,一般需要有較長的留學經(jīng)歷。而目前的相關教師儲備不足。
3.2教學和考核方式較為陳舊
水文氣象方向課程的考核方式仍以筆試為主,占總體成績的70%;雖然會輔以報告、作業(yè)的形式,但分數(shù)比例較低,不能有效突出學生在課堂上的參與度和平時的表現(xiàn),無法考核出學生對這門課程的真實掌握程度和學生對這門課程的理解,需要對考核方式進行改革。
4水文氣象交叉學科的發(fā)展對策
水文氣象學緊貼國際發(fā)展前沿,水文與氣象的交叉和整合是氣象學科和水文科學發(fā)展新的增長點,水文氣象專業(yè)人才的培養(yǎng)關乎到國民經(jīng)濟的健康發(fā)展和人民生命財產(chǎn)的安全,建設水文氣象方向的專業(yè)課程是社會發(fā)展的需要。
4.1培養(yǎng)教學人才,加強教材建設
加大對教師出國進修的資助,通過與國際著名水文氣象研究機構的合作和交流,提升教師的科研水平和在該研究領域的影響力。將知識結構相似的教師組成課程組,通過不斷的交流和碰撞,進行知識的更新,以提升教師的教學水平。課程組是高校教學團隊建設的有效載體,課程是學科與專業(yè)、教學與科研的聯(lián)系紐帶,也是推進新興課程建設和發(fā)展的有效途徑。
4.2改革教學方式,提高課堂效果
水文氣象學與目前國家發(fā)展中的減災防災關系密切,因此對學生解決實際問題的能力有一定的要求。該課程的教學需以實際問題為案例,對其進行分析、建模、求解及實施。因此,傳統(tǒng)的教學方法不再適應,需結合新的教學方法,比如:案例教學法、興趣教學法、啟發(fā)式教學法、合作式學習、雙軌教學法及其研究性教學法等雙向交流教學方法。而且,實際問題內(nèi)容多,板書影響教學效果,需借助于多媒體課件,演示復雜大信息量的內(nèi)容。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)02-0131-02
隨著氣象科學技術的迅猛發(fā)展和在環(huán)境保護領域應用范圍的不斷拓寬,氣象、天氣的發(fā)展和研究越來越成為學術界的焦點[1]。《氣象學》,是學生專業(yè)基礎知識的重要組成部分,是后續(xù)課程學習的重要基礎[1];實踐教學是本部分內(nèi)容的重要組成,理論教學和實踐教學應放在同等的地位,實踐過程中應加強對學生的能力培養(yǎng),不斷通過實踐提高學生的自我學習能力、實踐創(chuàng)新能力,做好實踐教學與理論教學的有機結合,理論和實踐教學應著眼于國家發(fā)展的需要和人的全面發(fā)展的要求,構建經(jīng)濟社會發(fā)展需要的、科學的人才培養(yǎng)體系,確保人才培養(yǎng)質(zhì)量[1-3]。
全國各高校都對本校的《氣象學》課程理論教學內(nèi)容和實踐教學內(nèi)容進行了合理調(diào)整。自然地理與資源環(huán)境專業(yè)、地理科學專業(yè)、水文與水工程專業(yè)都有氣象學相關內(nèi)容的教學,實踐教學是氣象學教學的重要部分,是鞏固專業(yè)能力、加深專業(yè)知識理解的有效途徑,是培養(yǎng)具有獨立思考能力與實踐能力的高素質(zhì)高級技能型專門人才的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺;如何在現(xiàn)有實踐教學條件下,合理協(xié)調(diào)整合相關教學資源,達到氣象學相關實踐內(nèi)容的效益最大化,如何在做好氣象學相關內(nèi)容教學的同時,為后續(xù)課程的學習打下良好基礎,做到相關知識的自然銜接,是近期我們重點考慮解決的問題。
一、教學內(nèi)容的剖析
從專業(yè)課程《氣象學》相關課程的設置內(nèi)容來看,無論使用的是哪種教材,都涵蓋氣象學、天氣學和氣候?qū)W三部分內(nèi)容,只是不同專業(yè)在課時安排上有所區(qū)別;三部分內(nèi)容既自成體系又緊密相關,特別是前兩部分,理論性強,有很多難點內(nèi)容;因此在教學過程中緊密結合實踐教學,能使學生加深對理論知識的理解。
氣象學作為各專業(yè)的基礎課程,與后續(xù)課程的內(nèi)容緊密相關,比如,自然地理與資源環(huán)境專業(yè)中的水文學、植物學地理學、土壤地理學、遙感原理與應用、綜合自然地理學、環(huán)境生態(tài)學、生態(tài)工程學等都有相關的知識內(nèi)容,教學過程中應考慮到這些課程教學的需要。
二、氣象學教學的目標
從實踐教學的角度,《氣象學》實踐教學的目的如下:
1.基本技能。培養(yǎng)的學生應該具備良好的基本氣象要素觀測的基本技能,例如:大氣溫度、風速等氣象要素觀測的基本原理與方法。這些基本技能的掌握可以使學生加深對理論知識的理解。
2.自我學習和靈活運用知識的能力。訓練和培養(yǎng)學生的自學能力,培養(yǎng)綜合分析與歸納的能力。同時培養(yǎng)學生綜合應用知識、分析和解決問題的能力、撰寫科研論文等多方面的綜合能力。
3.創(chuàng)新能力。在教學計劃和教學實施過程中強化教學實踐和科研訓練環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實驗能力、科學研究能力等。
三、實踐教學體系構建
1.實踐性教學體系構建要適應社會的發(fā)展和需求。我們要培養(yǎng)和造就基礎扎實、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應用型專門人才以適應社會發(fā)展。
2.以任務驅(qū)動教學實踐性教學。在實踐教學過程中,學生主動探索、自主學習能力應放在首位,教學過程中應精心設計實踐環(huán)節(jié),為學生提供各種條件,充分調(diào)動學生學習的主觀能動性,培養(yǎng)他們的學習興趣和創(chuàng)造性思維能力。
3.實踐教學與傳統(tǒng)教學有機結合。使抽象的理論具體化,用學生親身經(jīng)歷過的事例,便于學生理解掌握。氣象與人類的生活密切相關,課程的學習不僅局限在課堂上,而且貫穿在學生的生活中,隨時發(fā)生的相關事件就是活生生的案例,通過這種學習提高了學生的學習興趣,加深了學生對知識的理解。
4.實踐教學指導教師隊伍的建設。優(yōu)秀的實踐課程教師隊伍配備應以實驗室(或?qū)嵙暬兀槠脚_,通過培養(yǎng)和引進專職或兼職實驗教師,負責本實驗室(實習基地)課程的授課工作。
5.實踐教學條件的改善。實踐教學條件是實踐教學體系的基礎,在整個體系中起支撐作用[3]。根據(jù)實驗課程體系,主要是實驗室、實習基地。(1)實驗室建設。現(xiàn)有氣象觀測與模擬實驗室主要是一些傳統(tǒng)儀器設備,應增加較為先進的儀器設備,讓學生能掌握最先進的儀器設備的使用方法。(2)實習基地建設。實習基地是教學科研工作的重要組成部分[2],包括校內(nèi)實習基地和校外實習基地,校內(nèi)基地建設即建設地面氣象觀測場。
四、實踐教學實施
根據(jù)課程實踐教學的實際,實踐教學的實施可以從以下幾個方面進行:
1.實驗教學。實驗教學緊密結合教學過程中知識點,通過實驗讓學生掌握相關知識內(nèi)容。因此,實驗教學可以設置多個實驗鞏固相關理論知識,培養(yǎng)學生的基本專業(yè)技能。
2.實習。實習環(huán)節(jié),主要使學生利用掌握的相關知識,對天氣、氣候相關知識進行綜合分析,培養(yǎng)學生的綜合分析能力,每年的認識實習和綜合實習均可安排氣象學相關內(nèi)容。
3.畢業(yè)論文、SRT等。充分利用畢業(yè)論文、SRT等實踐環(huán)節(jié),利用學生感興趣的內(nèi)容,對本課程感興趣的同學進行指導,讓學生利用所學課程知識,對各種天氣、氣候現(xiàn)象、過程進行綜合分析,培養(yǎng)創(chuàng)新能力、科學研究能力等。
五、實踐教學中存在問題
1.實踐場地、教學設備不充足。由于各方面的因素,《氣象學》實踐教學設備和場地大多不足,只依靠簡單的常規(guī)儀器設備,短時間的實踐教學,不能滿足課程的實踐教學特點,校內(nèi)實習基地(氣象園)建設是滿足氣象學實踐的基本條件,有了氣象園,有了基本的實踐教學設備,學生的實踐教學才能夠真正走上正軌。
2.實踐教學的考核體系不健全。氣象學實踐教學處于初級探索階段,缺少完善的實踐教學條件,缺少較強的實踐教學隊伍,這都會影響本課程實踐教學的效果。
3.學生忽略實踐教學的重要性。由于專業(yè)實踐的要求不同于氣象相關專業(yè),學生對本課程的實踐不是很重視,這也與課程的實踐體系的不完善有一定關系。
4.實踐過程與相關課程教學的銜接不完善。作為其他專業(yè)課程的基礎課,實踐過程中應充分考慮到其他課程的教學需求,這需要《氣象學》課程的教師能全面了解整個專業(yè)課程的配置及相關課程內(nèi)容的設置,了解專業(yè)課程的對相關知識的需求,教學過程中有針對性地進行教學及實踐,做好與專業(yè)課程的對接。
六、結語
資源與環(huán)境學院三個專業(yè)中有“氣象學”相關理論教學內(nèi)容和教學實踐環(huán)節(jié)。根據(jù)各專業(yè)的培養(yǎng)目標定位和學生的專業(yè)知識結構,結合社會需要和學生要求,不斷完善《氣象學》相關課程實踐教學體系,改革實踐教學模式;通過構建應用型人才培養(yǎng)實踐教學體系,優(yōu)化實踐教學內(nèi)容,培養(yǎng)教師重視實踐教學的理念,改革傳統(tǒng)的實驗教學方法,加強理論學習與社會實踐的結合,做好《氣象學》相關課程實踐與其他專業(yè)課程的銜接工作,提高實踐性教學質(zhì)量和學生的綜合素質(zhì);通過強化實踐教學環(huán)節(jié),改革實踐教學的模式,完善實踐教學的體系,促進學生的理論學習與社會實踐活動的融合,強化學生的應用能力培養(yǎng)[3];通過有層次遞進的實踐教學體系的構建,為課程的應用型人才培養(yǎng)構建一套具有示范性且行之有效的實踐教學模式,切實保障人才培養(yǎng)質(zhì)量;通過改革《氣象學》課程組實驗教學內(nèi)容和方法,構建基礎實驗、綜合實驗和畢業(yè)論文等相融合的實踐教學方式,充分利用現(xiàn)有實驗室條件,并在此基礎上創(chuàng)造更好的條件,為學生提供開放實驗條件,并為學生的開放實驗、大學生科技訓練計劃(SRT)和其他科創(chuàng)項目等提供形式多樣的有效指導,使學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和實踐能力得到鍛煉。
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The Research on Practical Education Innovation and Experience of Meteorology
GAO Wei-dong,JIANG Wei,ZHOU Bao-hua,SHAO Feng-luan,YANG Li-yuan,XU Li-rong
教育部于2007年2月27日了“關于進一步深化本科教學改革,全面提高教學質(zhì)量的若干意見”,文件中對教學內(nèi)容改革提出了明確要求,即要根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展和科技進步的需要,及時更新教學內(nèi)容,將新知識、新理論和新技術充實到教學內(nèi)容中,為學生提供符合時代需要的課程體系和教學內(nèi)容。其主體是要求把大量新的內(nèi)容反映到課程體系和教學內(nèi)容上,使之能符合時代需要,而教學內(nèi)容的改革也應圍繞這一指導思想來開展。根據(jù)這一指導思想,在教學內(nèi)容改革中,首先要考慮專業(yè)基礎課的課程定位,專業(yè)基礎課作為學生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié),有其明確的教學目標,即培養(yǎng)和提高學生專業(yè)科學素質(zhì)、科學思維和研究能力,并為后續(xù)專業(yè)課程的開設打下基礎和提供橋梁與工具等。
其次,要考慮課程體系中教學內(nèi)容的取舍,在此基礎上考慮加入一些新的內(nèi)容。農(nóng)業(yè)氣象學作為高等農(nóng)業(yè)院校非農(nóng)業(yè)氣象專業(yè)開設的專業(yè)基礎課,有其獨立的課程體系。目前我國高校非農(nóng)業(yè)氣象專業(yè)的農(nóng)業(yè)氣象學課程內(nèi)容可劃分為以下三個單元:第一,與農(nóng)業(yè)生物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動有密切關系的大氣、輻射、熱、水和風等農(nóng)業(yè)氣象要素的形成與變化規(guī)律以及農(nóng)業(yè)生物生長發(fā)育和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對這些氣象要素的反應;第二,單元內(nèi)容為主要天氣系統(tǒng)的形成、災害性天氣的發(fā)生機理和時空分布規(guī)律及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響和相應的防御對策等;第三,有氣候的形成和分類、氣候變遷、中國的氣候、農(nóng)業(yè)氣候的分析、區(qū)劃及農(nóng)業(yè)小氣候的利用與調(diào)節(jié)等內(nèi)容。根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象學各單元教學內(nèi)容特點,認為應從以下幾個方面進行教學內(nèi)容的改革。
1.農(nóng)業(yè)氣象學課程教學體系中的第一單元內(nèi)容是高等院校非農(nóng)業(yè)氣象專業(yè),如農(nóng)學、園藝及植物保護等專業(yè)的諸多專業(yè)課知識的主要結合點。因此,在教學內(nèi)容改革中,對這部分內(nèi)容的取舍尤其要慎重。即在保持原來知識結構的前提下,對一些不合理的教學內(nèi)容進行適當刪減。例如,輻射相關教學內(nèi)容中有作物群體內(nèi)的輻射狀況、光飽和點和補償點、光照時間隨季節(jié)和緯度的變化、植物的光周期現(xiàn)象、光照時間與作物引種等,其中,除作物群體中的輻射狀況和光照時間的變化規(guī)律外,其他已在植物生理學等其他課程中學過的內(nèi)容。所以,作物群體中的輻射狀況和光照時間的變化規(guī)律是需要重點講授的內(nèi)容,其他可以略帶而過。剩下的時間可以介紹一些新的內(nèi)容,如,基于作物冠層反射光譜的農(nóng)業(yè)遙感理論、農(nóng)田植被消光系數(shù)的測定原理和方法等。對于本單元的其他知識點,也可通過類似的方法,把一些新的理論、研究成果引入到新的教學內(nèi)容體系中。
2.天氣系統(tǒng)及災害性天氣是第二單元的主要內(nèi)容。我國的農(nóng)業(yè)氣象災害相當頻繁,它主要由降水、溫度等的較大年際變化所引起,農(nóng)業(yè)氣象災害也是引起我國糧食大幅減產(chǎn)的主要自然災害之一。通過該單元知識的學習,提高學生的防災減災意識,培養(yǎng)學生防御農(nóng)業(yè)氣象災害的能力。另外,我國幅員遼闊,具有除極地氣候和地中海氣候外的各種氣候類型,各地所發(fā)生的農(nóng)業(yè)氣象災害種類繁多,差異較大。因此,根據(jù)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生規(guī)律和分布特點,可適當調(diào)整教學內(nèi)容,使教學始終圍繞當?shù)刂饕鞖庀到y(tǒng)及農(nóng)業(yè)氣象災害來展開。如,對于華北地區(qū)來說,春旱、凍害、干熱風、風沙害等是經(jīng)常發(fā)生的氣象災害,教學重點也應圍繞上述幾個氣象災害和主要天氣系統(tǒng)的形成來展開。
3.氣候的形成和分類、氣候變遷、中國氣候、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、利用與調(diào)節(jié)、農(nóng)業(yè)氣象觀測、農(nóng)業(yè)氣象情報預報等是農(nóng)業(yè)氣象學課程體系中的第三單元內(nèi)容。對于應用氣象專業(yè)來說,該單元知識是學習后續(xù)專業(yè)課程的基礎,但對于非農(nóng)業(yè)氣象專業(yè)來說,農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、利用與調(diào)節(jié)等是這一單元中重點講授的內(nèi)容,這些知識也是學好作物栽培、園藝作物栽培、植物保護等后續(xù)專業(yè)課的基礎。全球氣候變化是當前的科學熱點之一,其中有關全球氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響評價研究更是農(nóng)業(yè)氣象和作物生長模擬模型研究的熱點內(nèi)容。把全球氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響評價研究與大氣污染、全球溫暖化等新的內(nèi)容引入到新的教學體系中,不僅有利于學生了解全球氣候變暖的原因、氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其評價方法、適應對策等,也有利于提高學生的環(huán)境保護意識。在大力強調(diào)環(huán)保意識的大趨勢下,農(nóng)業(yè)氣象學的教學內(nèi)容改革也應該順應這種時代潮流[1]。
教學方法的改革
教學方法和手段的改革是加強課程建設,提高教學質(zhì)量的重要途徑,要遵循系統(tǒng)性、整體性、綜合性、動態(tài)性、全體性和啟發(fā)性原則[2]。通過教學方法和手段的改革,為學生獨立思考和主動探索提供寬松的環(huán)境。
1.采用多媒體教學法,提高教學效果。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展,信息技術正逐漸成為提高高校教學質(zhì)量的重要手段。教育部明確指出,要進一步培養(yǎng)和提高教師制作和使用多媒體課件、運用信息技術開展教學活動的能力,培養(yǎng)和提高本科生通過計算機和多媒體課件學習的能力,以及利用網(wǎng)絡資源進行學習的能力。制作并使用多媒體課件是充分利用現(xiàn)代信息技術進行課堂教學的有效方式,多媒體課件把抽象的知識變?yōu)樯鷦?、形象、具體、直觀的內(nèi)容,有利于激發(fā)學生的學習興趣,加深對抽象概念的理解和快速準確地掌握所學知識。農(nóng)業(yè)氣象學的很多教學對象時空范圍廣,動態(tài)性強,非常適合用多媒體課件進行課堂教學。如氣象要素的空間分布、鋒面天氣的形成、臺風及云的形成、科里奧利力的產(chǎn)生過程等內(nèi)容都非常適合用各種媒體手段來直觀地表現(xiàn)出來。教學是一個由教師、學生、教學內(nèi)容、教學方法、教學工具及教學手段構成的系統(tǒng),多媒體是這個系統(tǒng)的一個組成部分,它只有與教師、學生、教學內(nèi)容等其他因素有機結合起來,才能發(fā)揮其應有的作用,但如使用不當,會帶來相反的效果。多媒體課件質(zhì)量不高,調(diào)動不了學生學習的積極性;內(nèi)容太多,主次不分,淡化主體;不管課程性質(zhì),濫用多媒體等[3]都是多媒體教學中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,只有克服多媒體教學的這些諸多不足,才能達到提高教學質(zhì)量的目的。
2.采用靈活多樣的教學方法,調(diào)動學生學習積極性。傳統(tǒng)的課堂教學方式是以教師為中心的,其特點是由教師通過講授、板書及教學媒體的輔助,把教學內(nèi)容傳輸或灌輸給學生。在這種模式下,作為認知主體的學生是被動接受者,在整個教學過程中始終處于比較被動的地位,很難達到較理想的教學效果,也不利于培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才。因此,在課堂上應堅持學生為主體、教師為主導的原則,通過各種教學手段和方法,增強學生學習的主動性,創(chuàng)造學生獨立思考和主動探索的環(huán)境。根據(jù)教學內(nèi)容的特點,教師可以向?qū)W生提出問題,學生則帶著問題去學習、歸納、思考、解決問題,并向教師提出問題,實現(xiàn)教師與學生互相溝通[4];同樣,教師也可以針對某些教學難點或其他一些與專業(yè)課密切相關的知識點,組織即興課堂討論,激發(fā)學生學習興趣,調(diào)動學生學習積極性。如,前年年初我國南方冰雪災害的成因、危害及防御對策、農(nóng)田植被消光系數(shù)的計算方法及其在作物學研究中的應用等內(nèi)容都可以成為即興課堂討論的題材。