安俊琳 嚴家德 王巍巍

摘要：《污染氣象與大氣環(huán)境探測實習(xí)》是大氣科學(xué)相關(guān)專業(yè)本科生的重要實踐實習(xí)課程，本文總結(jié)的“精選課程內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，加強教學(xué)團隊”的教學(xué)方法，加強了學(xué)生實踐能力，提高了學(xué)生興趣，提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境；實踐實習(xí)；教學(xué)方法；教學(xué)團隊

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0143-02

一、引言

本校針對于大氣物理、大氣環(huán)境等相關(guān)專業(yè)本科生設(shè)置了《污染氣象與大氣環(huán)境探測實習(xí)》課程，開設(shè)該課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握大氣環(huán)境研究中的幾種常用的環(huán)境要素探測方法，以適應(yīng)未來工作和學(xué)習(xí)的需要。該實習(xí)課程包括照相法測煙云擴散、雙經(jīng)緯儀測高空風(fēng)、污染氣體監(jiān)測和大氣氣溶膠監(jiān)測四部分組成。照相法測煙云擴散、雙經(jīng)緯儀測高空風(fēng)這兩部分主要是在《污染氣象學(xué)》和《邊界層氣象學(xué)》這兩門專業(yè)理論課程之后開展的實習(xí)教學(xué)。而污染氣體監(jiān)測和大氣氣溶膠監(jiān)測則是在《大氣化學(xué)》和《大氣氣溶膠》理論課程之后相應(yīng)的實踐教學(xué)課程。同時，在完成這些實驗觀測資料處理時，學(xué)生需要用到之前學(xué)習(xí)過的統(tǒng)計和繪圖軟件，才能完成實驗實習(xí)報告。因此，該課程是一門實踐性和綜合性都很強的課程，如何將理論的學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，達到滿意的教學(xué)效果尤為重要。筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)和思考有如下幾點想法。

二、精選課程內(nèi)容，加強學(xué)生實踐能力

1.精簡課程內(nèi)容，精煉相關(guān)先行理論課程中已經(jīng)介紹過的內(nèi)容?！段廴練庀笈c大氣環(huán)境探測實習(xí)》這門實踐課程的知識點已在先行理論課中有詳細的闡述。如何讓學(xué)生既能銜接理論課程的知識點，又能重點掌握通過實驗方法獲得理論計算所需的關(guān)鍵參數(shù)的方法是這門應(yīng)用課程的一個關(guān)鍵問題。比如在進行“照相法測煙云擴散”的教學(xué)中，大氣擴散參數(shù)和煙云抬升高度這兩個概念在《污染氣象學(xué)》課程中有詳細的概念定義，[1]而在實踐課程中主要通過疊加多張煙云照片勾畫出輪廓線，用直尺測量出水平距離及相應(yīng)的煙云半寬度，換算成真實的尺寸，再利用計算公式求解大氣擴散參數(shù)。這個過程中需要應(yīng)用Photoshop等軟件以及matlab、origin等編程語言。因此在本課程中不再對這些方法的基本概念進行展開，而是重點講解這些概念和原理在實際外場實驗中如何通過觀測手段獲得和實現(xiàn)，讓學(xué)生掌握怎樣利用不同觀測手段實現(xiàn)特征參數(shù)測量的方法。

2.突出重點問題，要在有限的課時中講解最實用、最廣泛的實驗方法。大氣環(huán)境要素獲得的方法很多，包括多種經(jīng)典方法和現(xiàn)代集成方式。在本門課程教學(xué)中挑選當(dāng)前該領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的觀測技術(shù)方法。例如在“大氣氣溶膠監(jiān)測”中選取環(huán)境保護部門廣泛使用的β射線法的顆粒物監(jiān)測儀進行使用，此監(jiān)測儀能夠?qū)崟r的測量大氣環(huán)境中的PM10，PM2.5和PM1.0顆粒物的濃度。該監(jiān)測儀采用了高靈敏度的光散射光度計，其輸出信號與完整的β衰減質(zhì)量傳感器的平均測量值不斷的參比，實現(xiàn)了長期的精密度和準(zhǔn)確度要求。監(jiān)測儀采用先進的固件優(yōu)化濁度計信號連續(xù)的質(zhì)量校準(zhǔn)，保證測量的質(zhì)量濃度隨著顆粒物采樣始終獨立的變化。學(xué)生經(jīng)過實習(xí)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握該類型儀器的基本原理，具有獨立操作儀器的能力，為今后走上工作崗位提供了必要的基礎(chǔ)。

3.緊跟學(xué)科前沿，講授最新的科研成果。隨著科學(xué)研究的深入和工程技術(shù)水平的提高，以前的一些概念、定義可能會有一些變化，儀器的觀測方式也會向著更準(zhǔn)確、更集成使用方向發(fā)展，這就需要學(xué)生掌握越來越的知識和信息。[2]因此，這門課程除了要求學(xué)生掌握經(jīng)典的觀測方法以外，還需要了解一些最新提出的方法和技術(shù)。這都需要在課程講授過程中，教師不斷獲得當(dāng)今最新科研成果中的相關(guān)信息，不斷補充到課程講授中去，讓學(xué)生接觸最新的理論和技術(shù)。

三、優(yōu)化教學(xué)方法，提高學(xué)生興趣

1.由實際個例入手，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。無論是理論知識還是實驗儀器的工作原理，其計算過程多為復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)以及觀測儀器枯燥難懂的設(shè)計流程。學(xué)生聽講感覺枯燥乏味，不知所云，提不起來上課的興趣。[3]本課程從社會關(guān)心的熱點環(huán)境問題入手，例如霧霾天氣，PM2.5等，讓學(xué)生帶著思考和問題和之前學(xué)過的理論課程相關(guān)內(nèi)容相聯(lián)系，從而極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)能動性。例如在分析PM2.5濃度日變化規(guī)律時，和老百姓的晨練習(xí)慣相聯(lián)系，指出PM2.5濃度存在典型的早晚高，而午后低的變化特征。晨練時的高濃度PM2.5濃度不利于居民的身體健康。午后的4-5點在低PM2.5來源和較高大氣邊界層擴散條件容易帶來適宜的空氣質(zhì)量。這樣通過課本聯(lián)系實際生活的方式，可以有效地提高學(xué)生的積極性和主觀能動性，達到事半功倍的效果。[4]

2.設(shè)置實驗小組，令學(xué)生學(xué)會自我管理。本課程在進行外場試驗時，需要多個同學(xué)協(xié)同合作，相互配合才能完成。對于某一個同學(xué)而言，不可能完成龐大的綜合實驗工作。因此，在完成理論部分講解之后，將學(xué)生分成若干實驗小組，每組一般4-5人，每個實驗小組針對某一方面的課程內(nèi)容展開試驗設(shè)計，開展實驗、數(shù)據(jù)整理、綜合分析和撰寫總結(jié)報告等工作。同時，每一個實驗小組內(nèi)部，學(xué)生有共同的研究方向，但分工不同，每個人負責(zé)一塊工作內(nèi)容，并進行相互交流。從而讓學(xué)生就一個實驗實習(xí)課題，深入了解其基本理論原理后，自己設(shè)計方案，分工開展工作，自我組織管理。

3.注重信息反饋，提高教學(xué)過程中學(xué)生參與比例。通過實習(xí)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生每次上交實驗報告后，都先安排本實驗小組同學(xué)相互批閱，指出其亮點之處和存在的不足。然后推選出各小組中撰寫最優(yōu)秀的實驗報告，各小組之間進行點評。這種措施提高了學(xué)生的參與度，激發(fā)了學(xué)生的興趣，并且隨著學(xué)生之間的點評工作，使學(xué)生不光關(guān)注試驗報告內(nèi)容，而且使學(xué)生對繪圖，總結(jié)文字等寫作細節(jié)有更加充分的比較和掌握，使繪圖和寫作效果更加符合科技文章寫作和大眾審美要求。

四、加強教學(xué)團隊建設(shè)

本課程教學(xué)團隊是多名副教授，高級實驗師，講師和實驗師組成，其中4位成員具有博士學(xué)位，3位具有碩士學(xué)位。團隊成員學(xué)緣結(jié)構(gòu)多元化，分別畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)、北京師范大學(xué)、浙江理工大學(xué)和中國科學(xué)院大氣物理研究所等國內(nèi)著名高校和科研院所。專業(yè)結(jié)構(gòu)多樣化，教師專業(yè)分別是氣象學(xué)、大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境、環(huán)境科學(xué)、測控技術(shù)與儀器和自然地理學(xué)等專業(yè)，具有專業(yè)交叉，優(yōu)勢互補的特點。教師研究領(lǐng)域包括空氣污染氣象學(xué)，氣溶膠化學(xué)，邊界層氣象學(xué)等。所有成員先后主持完成多項國家級和省部級科研項目，在國內(nèi)外有影響力的SCI期刊上先后發(fā)表多篇高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文。多名成員先后主持完成校內(nèi)外教學(xué)改革項目多項，包括江蘇省教材建設(shè)項目，南京信息工程大學(xué)教學(xué)改革與實踐項目，南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)與環(huán)境氣象實驗實習(xí)教材建設(shè)項目，南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)與氣象信息虛擬仿真實驗教學(xué)課程建設(shè)項目和南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)類野外實習(xí)實踐項目，在教學(xué)課程建設(shè)，教材編寫，實踐課程教學(xué)和組織學(xué)生開展實踐實習(xí)等方面都積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗。課程團隊還與相關(guān)學(xué)校專業(yè)授課老師經(jīng)常性展開教學(xué)探討，以拓展眼界，交流技法，相互發(fā)現(xiàn)講授中存在的問題，從而使教學(xué)效果日臻完善。為了建立規(guī)范的考核機制，在學(xué)校教學(xué)考核的規(guī)章制度基礎(chǔ)上，建立了適用于教學(xué)實踐課程的相應(yīng)管理和考評機制，這為課程管理的高效實施提供了支持和保障制度。正是這些措施和制度為課程團隊在教學(xué)和研究上的發(fā)展和創(chuàng)新筑建了扎實的工作基礎(chǔ)和長久的發(fā)展?jié)摿?。這也促使了該實踐課程教學(xué)走向一個新的水平和階段。

五、結(jié)語

本文總結(jié)和歸納了筆者所在的實踐教學(xué)課程團隊在多年中積累的經(jīng)驗和體會，使得該課程的教學(xué)效果不斷提高。教學(xué)過程是教師和學(xué)生相互配合，相互提高的過程。教師在教學(xué)過程中精選課程內(nèi)容，從而加強學(xué)生實踐能力；不斷優(yōu)化教學(xué)方法，達到提高學(xué)生興趣的目的；此外加強教學(xué)團隊建設(shè)，不斷提升教學(xué)效果。本文對《污染氣象與大氣環(huán)境探測實習(xí)》這門實踐實習(xí)課程的總結(jié)和整理，希望能為其他高校相關(guān)學(xué)科實踐教學(xué)提供些思路。

參考文獻：

[1]蔣維楣.空氣污染氣象學(xué)教程[M].北京：氣象出版社，2004.

[2]方宏遠，李建.研究生教育課程《工程結(jié)構(gòu)反分析理論》的教學(xué)實踐及體會[J].教育教學(xué)論壇，2015，（16）：227-228.

[3]常穎，范會勇.大學(xué)生學(xué)習(xí)動機缺乏的原因分析與對策建議[J].教育教學(xué)論壇，2015，（16）：214-215.

[4]吳艷.大學(xué)課堂教學(xué)的生態(tài)困境及其超越[J].黑龍江高教研究，2013，（2）：22-23.