PBL教学法在《天气学分析》课程中的应用

摘要：针对《天气学分析》课程教学质量参差不齐、达不到教学目的的情况，对多年来实践教学工作所得经验进行了总结，提出了该课程应采取PBL（以问题为导向的教学方法）教学法，以学生为主体，以问题为核心，强理论，重实践，并对课程设置给出了具体建议。

关键词：PBL教学法；气象学；天气学分析；实践教学

中图分类号：G424.1

文献标识码：A 文章编号：16749944（2016）09022802

1 引言

PBL教学法是一套设计学习情境的完整方法（Problem-Based Learning，简称PBL），也称作问题式学习。最早起源于20世纪50年代的医学教育，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式[1]。PBL教学法最早用于医学教育，近年来在其他领域中，尤其是实践教学中得到广泛应用[2～5]。

《天气学分析》课程作为各高校大气科学专业的实践课程（必修），传统的教学方式教学效果较差。对于该课程的调研结果表明：首先，现在很多台站不再手绘天气图，导致学生对本课程的重视度不够。其次，教师对《天气学分析》中所涉及的天气分析规范不能及时更新。最后，课程的教学个例以20世纪70年代为主，教学个例陈旧。学生的代入感不强，导致教学效果不好，且存在不同的老师教学质量参差不齐的情况。PBL教学法作为一种以学生为主体、以问题为核心的教学方法，在《天气学分析》课程教学中有相当大的优势。本文详细介绍在天气分析教学环节中针对课程重点和难点PBL教学法的应用。

2 课程概况

教育部于2015年明确提出需适度扩大气象人才招生规模，加快气象事业发展急需的人才培养，并成立“中国气象人才培养联盟”，明确高校需要在课程体系建设、实践课程、实习环节方面有所提高。《天气学分析》作为气象学的专业基础课（必修课），首先是使学生掌握天气图分析的基础知识和基本方法，建立预报思路，为本科生走上工作岗位打下基础。目前南京信息工程大学、成都信息工程大学、中山大学、南京大学、兰州大学、云南大学以及北京大学大气科学相关专业都已开设本课程，且该课程也为南京信息工程大学气象类专业的考研课程，教材为寿绍文老师主编的《天气学分析》[6]。

《天气学分析》作为一门实践课程，包括两个部分，一部分是《天气学分析基础》，一部分是《典型天气过程分析》，一般在两个学期相继开课。分别可以当作《天气学原理》和《中国天气》的实习，旨在加深学生对天气学以及天气过程的直观理解。

《天气学分析基础》主要注重天气分析基本技能的训练，并通过课程的学习，巩固天气学原理中的理论知识、了解天气系统的结构，并达到天气系统和锋面分析的能力，能够较快、较准确地分析高空天气图和地面天气图。

《典型天气过程分析》使学生所学中国天气知识得到加深理解和巩固，熟练掌握天气图分析方法和各项技术要求，掌握《中国天气》各章节中天气系统生、消演变规律，理解各种典型天气过程的分析着眼点。典型天气过程包括北方气旋、寒潮天气过程、梅雨天气过程以及台风过程。

3 PBL方法在天气学分析基础中的实践应用——以槽线为例

《天气学分析基础》的重点包括天气分析规范，槽线、切变线分析以及锋面分析等。其中槽线、切变线以及锋面分析也是难点[7]。

这里以槽线为例介绍PBL教学法的应用。在给出槽线的定义后，应该让学生首先去思考一个问题，即为什么要分析槽线？教师在提出问题的同时，给出上课当日的天气图，包括500 hPa，850 hPa（或者700 hPa）以及地面天气图作为参考（可在中央气象台网站http：///、韩国气象中心网站http：//web.kma.go.kr/chn/index.jsp下载天气图），称作这个环节会“今日天气”环节。教师逐步引导同学将地面的天气与高空的槽脊形势相联系，从而让学生明确分析槽线的必要性。采用上课当日天气图的原因是为了让学生有更直观的认识，并能在一定程度上提高学习兴趣。接下来就是以学生为主体进行槽线的确定。槽线是从气压场定义，而由于气压场和风场的关系，会更多从风场去定槽线。在给出一个槽线示例之后，应该就由学生来定槽线。在槽线第一次课中，应该以提问的方式，鼓励学生敢于定槽。按照经验，两个学时的时间能够和学生共同完成等压面初步分析500 hPa（范围为欧亚大陆）槽线的分析。槽线第一次课后要进行作业批改，把学生槽线中出现的问题在下一次课中集中讲述，同时让学生自己完成对应的700 hPa槽线的分析。第二次课后作业批改之后对于个别同学确实存在困难的，则除集中讲述之外，还要进行个别辅导。槽线分析应该有6～8个学时（3～4次课），因此学生至少可以分析4～5组不同等压面及其与地面系统的配置情况，其中包括学生绘制的一组，以及上课当日的天气形势和高低空配置情况（共计3～4组）。经过这些实践和训练，学生也基本能够掌握槽线以及槽线分析。

4 PBL方法在典型天气过程中的实践应用——以梅雨天气为例

典型天气过程课程包括4个，由于篇幅的关系，这里以梅雨天气为例介绍如何做到以学生为主体，以问题为核心（PBL教学法）进行教学。由于此时，学生已经基本掌握天气分析基本技能，在进行梅雨典型天气过程分析时，应该首先提出的问题是：影响梅雨的关键天气系统是什么？如何预报？而学生的工作就是去认识这些系统，并揭示系统生消演变的原因，在此基础上进行预报。在中国天气课程中，学生已经得知典型梅雨的环流形势，包括对流层上层的南亚高压，对流层中层的阻塞高压、长波浅槽、西太平洋副热带高压以及引起降水的短波槽，还包括对流层下层的西南涡、切变线以及低空急流，地面图上则表示为梅雨锋和气旋波动。在实践教学环节中，需要绘制梅雨期一次暴雨过程中500 hPa，850 hPa以及地面的天气图。因此首先教师可以提供对应的100或者200 hPa天气图，让学生从中找出影响大范围降水的关键系统-南亚高压，并讨论南亚高压为何会对江淮梅雨进行影响。在绘制完毕的天气图上，让学生找到关键系统，并讨论不同层面、不同尺度系统对此次梅雨暴雨的作用。

相对于天气分析基础，典型天气过程分析更加以学生为主体。通常会以5人左右为1组，进行讨论（包括课上和课后讨论），在本次过程全部天气图绘制完毕之后，每组同学完成关于本次过程的幻灯片制作，由一位同学主讲，在课堂上进行汇报。教师则可根据学生汇报情况进行补充。每位学生在每次过程分析结束之后提交实习报告一次。

和天气分析基础类似，在进行典型天气过程分析的时候，可结合当日天气进行分析（天气图获取方法同上），实践表明，“今日天气”环节可有效提高学生的学习兴趣，也可提高学生的综合能力。

5 结语

《天气学分析》是气象学专业重要的基础课，重理论，强实践是其特色，通过PBL教学法可充分体现学生主体地位，调动其主观能动性，加深学生对《天气学原理》和《中国天气》的理解。教师需要通过提出问题来引导学生去解决问题，并在解决问题的过程中发现新问题，缩短理论与实践的距离，使得学生顺利走上工作岗位。为做到《天气学分析》课程理论与实践的更好结合，在此强调《天气分析基础》应与《天气学原理》同时开课，而《典型天气过程分析》与《中国天气》同时开课。

参考文献：

[1]Diana F Wood.ABC of leaning and teaching in medicine： Problem based leaning[J].BMJ，2003（326）：328～330.

[2]陈春燕，郭晓奎.传统教学法与PBL结合在医学微生物学教学中的应用[J].微生物学通报，2008（9），35（9）：1494～1496.

[3]李莎澜，朱四如.问题教学法在军校数学教学中的应用实践[J].空军雷达学院学报，2012，26（1）：65～67.

[4]马 真.美国PBL 教学模式及在我国高校研究生教学中应用研究[D].济南：山东师范大学，2011（6）.

[5]景慧丽，王正元，赵伟舟.军校《高等数学》课程实施PBL 教学法的模块设置探讨[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015，31（2）：14～17.

[6]寿绍文，励申申，王善华，等.天气学分析[M].北京：气象出版社，2006.

[7]姚素香.《天气学分析》课程中封面分析讨论[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2011，24（3）：105～106.