徐蜜蜜

摘要：本文針對氣象學專業(yè)核心課程《天氣學原理》教學實踐中存在的問題，分析了在本課程中使用PBL教學法（以問題為導(dǎo)向的教學方法）的必要性，并給出了PBL教學法在課程中的應(yīng)用實例。重在發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以問題為核心鍛煉學生的實踐應(yīng)用能力和批判性思維，以期提高課堂教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：PBL教學法；教學實踐；天氣學原理

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0182-02

一、引言

《天氣學原理》是南京信息工程大學氣象、海洋、環(huán)境專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，屬于專業(yè)核心課程，能夠為學生學習后續(xù)氣象類專業(yè)課以及今后業(yè)務(wù)預(yù)報和科研工作奠定重要的理論基礎(chǔ)。該課程側(cè)重于理論教學，主要介紹天氣學經(jīng)典理論，其內(nèi)容包括五章，依次為：大氣運動的基本特征、鋒面理論、氣旋與反氣旋、大氣環(huán)流概論以及天氣系統(tǒng)和天氣形勢的天氣學預(yù)報方法。根據(jù)該課程在本校大氣科學專業(yè)的教學現(xiàn)狀調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學生對課程中重點和難點的掌握情況不佳，并且在實踐中運用理論知識的能力欠缺[1]。教學方法是課堂教學的核心，也是聯(lián)系教師、學生和教學內(nèi)容三者的橋梁。因此，針對《天氣學原理》教學實踐中存在的問題，有必要對教學方法進行改革。如何采用更有效的教學方法以提高課堂教學質(zhì)量是教師需要深入思考的問題。

PBL（Problem-Based Learning，簡稱PBL）教學法也稱作問題式學習，是指基于問題開展的教學活動。最早起源于20世紀50年代的醫(yī)學教育，是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式[2]。PBL教學是在現(xiàn)代構(gòu)建主義理論下發(fā)展起來的教學觀，認為教學的過程實際上是對學生知識體系的構(gòu)建過程。該教學方法的特點主要在于發(fā)展學生的思維能力，使學生更靈活地運用基礎(chǔ)知識來解決實際問題。研究表明，PBL教學能夠提高高校學生的專業(yè)應(yīng)用能力，已成為現(xiàn)階段高校教育改革的趨勢[3]。相比傳統(tǒng)的講授法，在《天氣學原理》課程中適時、適當?shù)夭捎肞BL教學將發(fā)揮相當大的優(yōu)勢。本文將探討PBL教學法在該課程中的具體應(yīng)用情況及其優(yōu)勢。

二、《天氣學原理》課程中使用PBL教學法的必要性分析

現(xiàn)階段《天氣學原理》課程普遍采用講授法進行教學。講授法是典型的“傳遞—接受式”教學方法，其優(yōu)點是能使學生在短時間內(nèi)接受大量的信息，有利于形成系統(tǒng)的知識體系；缺點是該方法以教師為主導(dǎo)，使學生在短時間內(nèi)被動地接受大量知識，不利于學生對重、難點知識及時有效地掌握[4]。在該課程的實際教學過程中，學生普遍反映出以下兩方面的問題：一是由于課程的理論性強，公式相對較多，抽象難懂，學生對理論知識的理解大多局限于課本上，很難將所學理論與實際天氣分析應(yīng)用聯(lián)系起來。例如，課程第二章詳細介紹了鋒面的三維空間結(jié)構(gòu)以及鋒面附近氣溫、氣壓、變壓等各種氣象要素場的分布特征。但是在實踐課《天氣學分析基礎(chǔ)》的課堂上，當要求學生根據(jù)實際的高空和地面天氣圖確定鋒面位置時，發(fā)現(xiàn)許多學生出現(xiàn)無從下手的情況。其次，由于在課堂教學中大量采用講授法進行“滿堂灌”，學生已習慣于被動地接受知識，對所學內(nèi)容不假思索地全盤接受，不注重思考與質(zhì)疑，大多數(shù)學生思維的靈活性和批判性嚴重不足。而PBL教學法著眼于學生思維能力的鍛煉，能夠促使學生主動、靈活地運用基礎(chǔ)知識解決問題，相比于傳統(tǒng)講授法更能有效激發(fā)學生的學習興趣，實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的教學目標。

三、PBL教學法在《天氣學原理》課程中的應(yīng)用

PBL教學法的核心在于創(chuàng)設(shè)有價值的問題情境。實施PBL教學對教師提出了更高的要求。現(xiàn)代構(gòu)建主義學習觀認為，學習不是把知識從外界搬到記憶中來，而是以學習者已有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過與外界的相互作用來建構(gòu)新的理解[5]。所以教師在設(shè)計問題時不僅要熟悉教材的結(jié)構(gòu)，了解各知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且還要充分了解學生已有的認識結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使新的學習內(nèi)容建筑在已有知識的基礎(chǔ)之上。同時，設(shè)計的問題還要滿足以下要求：首先，問題要與教學目標緊密聯(lián)系，能夠有效涵蓋教學內(nèi)容的重、難點知識；其次，問題要小而具體，表述清晰，富有啟發(fā)性。

這里以鋒面和熱成風為例介紹PBL教學法的應(yīng)用。鋒面理論是天氣學中最經(jīng)典的概念，也是《天氣學原理》的重點和難點內(nèi)容。在介紹完鋒面的基本概念之后，首先提問：為什么要分析鋒面？同時給出距上課時間最近一次鋒面天氣過程的地面圖（可從中央氣象臺網(wǎng)址下載到經(jīng)預(yù)報員定好鋒線的天氣圖），引導(dǎo)學生將此次過程的天氣現(xiàn)象與鋒的移動和發(fā)展聯(lián)系起來，從而認識到鋒面是中緯度很重要的天氣系統(tǒng)，也是日常天氣預(yù)報的重要分析內(nèi)容，加強學生對此內(nèi)容的重視。實踐表明，選取實時或近期的天氣過程來講解可以使學生的代入感增強，激發(fā)其學習興趣。之后充分利用多媒體教學手段，以圖片和動畫等方式生動形象地介紹鋒的三維空間結(jié)構(gòu)、鋒面坡度和鋒的類型。第3節(jié)鋒面附近氣象要素場的分布特征是本章最難的部分，其內(nèi)容包含大量的公式推導(dǎo)，但結(jié)論卻較簡單明確，用一兩句話即可描述每種要素場的特點。因此，可找一個各要素分布都很典型的鋒面天氣圖，讓學生根據(jù)天氣圖上的氣象記錄思考冷鋒、暖鋒兩側(cè)氣溫、氣壓、風、露點和變壓有什么差別？為什么會有這些差別？學生根據(jù)前2節(jié)的內(nèi)容可分析出導(dǎo)致氣溫和露點差異的原因，注意在此過程中引導(dǎo)學生將高空圖上等溫線密集帶與地面鋒線的位置和走向聯(lián)系起來，以及將高空鋒區(qū)中冷暖平流與鋒的類型相聯(lián)系。而氣壓、風場、變壓的內(nèi)容則需要通過示意圖和板書推導(dǎo)相結(jié)合進行原理分析，加深對結(jié)論的理解。實際天氣過程中受局地諸多因素的影響，地面圖上鋒線兩側(cè)氣象要素的差異往往不如理論上那樣明顯（可用第一次提問時的地面天氣圖舉例）。如理論上冷鋒后的氣溫應(yīng)明顯低于鋒前，但有時圖上鋒線兩側(cè)的溫差并不大，甚至可能出現(xiàn)冷鋒后的溫度反而更高的情況。這時結(jié)合第一章學過的熱流量方程讓學生思考出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能有哪些？通過分析討論認識到影響局地溫度變化的因子除了冷暖平流以外，還有非絕熱加熱或冷卻、大氣穩(wěn)定度等。這些因素都會影響鋒面兩側(cè)氣溫的分布。endprint

針對創(chuàng)新性不足的問題，同樣可以用PBL教學法引導(dǎo)學生從不同角度思考問題。例如，第一章熱成風部分教材上得出結(jié)論：熱成風的性質(zhì)為“背風而立，高溫在右”。其與溫度平流的關(guān)系為：地轉(zhuǎn)風隨高度逆轉(zhuǎn)，此氣層有冷平流；地轉(zhuǎn)風隨高度順轉(zhuǎn)，此氣層有暖平流。這里很容易讓人誤解為由于風向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了冷暖平流，但實際上是冷（暖）平流引起風向逆（順）轉(zhuǎn)。此處可結(jié)合示意圖和熱成風的定義讓學生思考兩者的因果關(guān)系，然后進一步提問：上述結(jié)論在南半球也成立嗎？為什么？引導(dǎo)學生從熱成風的成因、表達式和物理意義幾方面進行思考。雖然教材上沒有說明，但通過分析可以得出南半球應(yīng)有“背風而立，高溫在左”的結(jié)論，風的旋轉(zhuǎn)方向與冷暖平流的關(guān)系也與北半球相反。通過提問引導(dǎo)學生去解決問題，使他們在解決問題的過程中既能更深刻地理解熱成風的概念，也能培養(yǎng)其批判性思維。

四、結(jié)語

《天氣學原理》作為氣象類專業(yè)必修的基礎(chǔ)核心課程，對于后續(xù)專業(yè)課程的學習有重要意義，同時也是本科生畢業(yè)后走上預(yù)報崗位的基礎(chǔ)。該課程教學過程中普遍存在理論與天氣分析實踐不能有效結(jié)合，以及學生思維創(chuàng)新性不足的問題。針對以上問題，提出了在課堂教學中應(yīng)充分體現(xiàn)學生的主體地位，通過采用PBL教學法激發(fā)學生的主觀能動性，讓學生在解決問題的過程中將理論知識與實踐運用相聯(lián)系，并發(fā)展學生思維的靈活性和批判性。

參考文獻：

[1]杜寧珠，王麗娟.“天氣學原理”教學中的體會與思考[J].江蘇科技信息，2016，（35）：44-46.

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

[3]張文靖.PBL教學法與我國高校教學現(xiàn)實適用情況探討[J].教學研究，2017，（333）：186.

[4]傅樹京.高等教育學[M].北京：首都師范大學出版社，2007.

[5]譚頂良.高等教育心理學[M].南京：河海大學出版社，2006.

Abstract：This study introduces the PBL（Problem-Based Learning） teaching method into the "Principle of Synoptic Meteorology"，which is a professional major course of meteorology. To solve the problems in the teaching process，the necessity of adopting PBL method has been analyzed and several examples of this method has been presented，with the emphasis on the leading role of teachers and the learning mood which is based on tasks to practice the application and critical thinking still of the students.

Key words：PBL teaching method；teaching practice；principle of synoptic meteorologyendprint