王美蓉　周順武　賈建穎

摘要：《氣象統(tǒng)計(jì)方法》是大氣科學(xué)類專業(yè)的本科生專業(yè)技能學(xué)習(xí)的主修課程之一，是學(xué)生日后從事氣象相關(guān)業(yè)務(wù)及科學(xué)研究的必備基礎(chǔ)。其特色是：該課程以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)等作為數(shù)理基礎(chǔ)，結(jié)合大氣科學(xué)基本理論，從而利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對氣象資料進(jìn)行深入分析和研究，探討天氣及氣候成因，為天氣及氣候預(yù)測提供可靠的理論依據(jù)。因此，該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)方法與技能應(yīng)用到日常業(yè)務(wù)工作及科學(xué)研究中，為從事大氣科學(xué)相關(guān)工作打下良好數(shù)理基礎(chǔ)。本文針對課程教學(xué)過程中容易出現(xiàn)的問題，提出相關(guān)建議，使得學(xué)生能更好地理解和使用氣象統(tǒng)計(jì)方法去解決氣象科學(xué)問題。

關(guān)鍵詞：氣象統(tǒng)計(jì)方法；預(yù)報(bào)；教學(xué)；體會(huì)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）10-0176-03

《氣象統(tǒng)計(jì)方法》是大氣科學(xué)類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的主干課程之一，也是學(xué)生日后從事氣象業(yè)務(wù)或科學(xué)研究的必備技能。南京信息工程大學(xué)作為大氣科學(xué)專業(yè)的搖籃，幾十年來為全國氣象事業(yè)培養(yǎng)并輸送了大量的優(yōu)秀人才，其中扎實(shí)的專業(yè)理論知識和動(dòng)手實(shí)踐能力是氣象人才的必備素質(zhì)。《氣象統(tǒng)計(jì)方法》是使學(xué)生掌握氣象統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本方法和原理，以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)等為基礎(chǔ)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對氣象資料進(jìn)行分析，從而進(jìn)行天氣及氣候預(yù)報(bào)的課程。此外，該課程也為學(xué)生從事大氣科學(xué)的研究工作打下良好基礎(chǔ)。

該課程主要以《氣象科研與預(yù)報(bào)中的多元分析方法》為主要教材，并輔助以《氣象科研與預(yù)報(bào)中的多元分析方法》、《現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷預(yù)測方法》和《氣象統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法》等相關(guān)參考書籍作為教學(xué)主要內(nèi)容。

本文旨在根據(jù)《氣象統(tǒng)計(jì)方法》的課程特色及學(xué)生的儲(chǔ)備知識深度和廣度等方面，對這一課程的教學(xué)過程中容易出現(xiàn)的問題及改進(jìn)方法等進(jìn)行初步探討。

一、深入研讀教學(xué)大綱，掌握教學(xué)重、難點(diǎn)內(nèi)容

針對大氣科學(xué)類不同分支專業(yè)的學(xué)生或本課程作為專業(yè)必修或選修課程，其授課學(xué)時(shí)有所不同，教學(xué)大綱也隨之不同。因此，開始授課之前，就要求教師必須深入研讀教學(xué)大綱，了解每個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和范圍，尤其熟知重、難點(diǎn)內(nèi)容，做到教學(xué)有的放矢。

例如同樣是32學(xué)時(shí)課程，《氣象統(tǒng)計(jì)方法》對于氣象學(xué)專業(yè)是必修課程，其中“逐步回歸”屬于教學(xué)大綱范疇，而對于大氣環(huán)境專業(yè)來說，這一課程作為專業(yè)任選課，其要求稍有降低，各個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容均有所削減，其中“逐步回歸”這一章不在教學(xué)大綱范圍內(nèi)，不要求學(xué)生了解和掌握。但在實(shí)際教學(xué)中，可根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生的掌握程度等，適當(dāng)增添教學(xué)大綱外的內(nèi)容，其目的恰恰是為了學(xué)生更系統(tǒng)、更牢固地理解和掌握大綱內(nèi)的知識點(diǎn)?；貧w分析是氣象業(yè)務(wù)和科研中最常用的統(tǒng)計(jì)方法之一，是本課程的重、難點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生熟練掌握和應(yīng)用，從而解決氣象科學(xué)的諸多問題?！耙辉€性回歸”、“多元線性回歸”和“逐步回歸”均屬于回歸分析這一教學(xué)體系的內(nèi)容，知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)密切，前兩者作為本課程的重、難點(diǎn)內(nèi)容，要求教師要從概念到原理到求解過程和物理意義等全面細(xì)致地講解，尤其是二者的整個(gè)教學(xué)思路完全一致，均包括概念和原理介紹、方差分析以及回歸方程的建立和顯著性檢驗(yàn)等，可對比學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生快速理解新的知識。若學(xué)生對這兩個(gè)知識點(diǎn)的理解甚好，會(huì)對同一知識體系內(nèi)相類似的知識點(diǎn)“逐步回歸”產(chǎn)生興趣，有意愿了解和探究“逐步回歸”的相關(guān)內(nèi)容。這時(shí)教師不妨抽出一節(jié)課的時(shí)間，給學(xué)生普及下“逐步回歸”的主要內(nèi)容，連帶一元和多元線性回歸進(jìn)行鞏固復(fù)習(xí)，這樣不但再次幫助學(xué)生深刻理解已學(xué)內(nèi)容，尤其給上課走神的學(xué)生又一次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，而且還能將三個(gè)并行的知識點(diǎn)串聯(lián)起來進(jìn)行對比記憶從而牢固掌握，那么占用這節(jié)課的時(shí)間就是值得的。當(dāng)然整個(gè)課程的授課進(jìn)度要安排合理，快慢適宜，難易結(jié)合，一切以學(xué)生能更好地學(xué)好這門課為目的。

二、認(rèn)真?zhèn)鋾?、備學(xué)生、備課件

在新的學(xué)期開始之前，教師應(yīng)該已完成對所授課程的全面?zhèn)湔n任務(wù)，包括備大綱、備書本、備學(xué)生和備教學(xué)PPT等。了解教學(xué)大綱的講課內(nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn)，才能在備書本的時(shí)候有的放矢，才能在制作和修改教學(xué)PPT時(shí)快速把握教學(xué)方向。

備課本要求教師細(xì)致研究每一個(gè)細(xì)小知識點(diǎn)，不僅自己要徹底理解和掌握，還要求找到合適的方法清晰明確地表達(dá)出來，從而最大程度地幫助學(xué)生了解和掌握。也許某個(gè)新的知識點(diǎn)會(huì)涉及學(xué)生的過往知識，但要求學(xué)生快速撿起舊知識并應(yīng)用到新知識中去有一定難度，這就要求教師提前熟知這些過往知識甚至反映在教學(xué)PPT或板書上，新舊知識結(jié)合掌握。例如，多元線性回歸的學(xué)習(xí)中涉及向量和矩陣的計(jì)算，理解和應(yīng)用上稍有難度，學(xué)生下意識地可能會(huì)有抵觸情緒，從而容易課堂上開小差，進(jìn)而形成惡性循環(huán)，無法良好掌握這一章節(jié)內(nèi)容。進(jìn)行對比學(xué)習(xí)和提前回顧并梳理學(xué)生不愿觸及的知識，能很大限度地回避這一可能的惡性循環(huán)。類比學(xué)生較容易且已經(jīng)很好掌握的一元線性回歸的內(nèi)容，來梳理多元線性回歸相似的學(xué)習(xí)流程，學(xué)生心理上會(huì)很輕松并愿意繼續(xù)集中精力學(xué)習(xí)。其次，教師嘗試用輕松活躍的語氣和態(tài)度去講解相對較難的向量和矩陣知識，并簡單快捷地應(yīng)用到新知識中，時(shí)而觀察課堂上學(xué)生情緒，把握好教學(xué)節(jié)奏，便能很好地將教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生，教師和學(xué)生都會(huì)感覺到很輕松地完成了這一章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)和學(xué)習(xí)。

所謂備學(xué)生即充分了解學(xué)生，了解學(xué)生的過往知識儲(chǔ)備及掌握程度，方便在備課過程中，做到不贅述學(xué)生已熟知內(nèi)容，也不遺漏學(xué)生掌握相對較薄弱的知識點(diǎn)。在教學(xué)過程中，多觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，及時(shí)了解學(xué)生對于所講知識理解與否，判斷是否需要重復(fù)或補(bǔ)充講解。

教師在了解教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的前提下，再依據(jù)精心準(zhǔn)備的PPT課件，勢必會(huì)是一個(gè)很有效果的教學(xué)過程。PPT是目前大多數(shù)教師上課的必備武器，也是展示給學(xué)生、幫助學(xué)生課上學(xué)習(xí)和課下復(fù)習(xí)的有效資料，因此對于PPT上內(nèi)容的講解就顯得十分重要了。但是，PPT也并不是萬能的，不能所有內(nèi)容都逐一體現(xiàn)在PPT上，否則學(xué)生不容易抓住重點(diǎn)。這就要求教師上課時(shí)既要重視PPT又不能依賴PPT，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合板書及口頭表述，能更生動(dòng)、更細(xì)致地上好一堂課。

三、多樣化講授方法相結(jié)合

講授法是現(xiàn)代教學(xué)的主流方法，有利于學(xué)生系統(tǒng)地接受知識，教師也可自行掌握教學(xué)進(jìn)度。但僅采用這一種方法顯然不夠，尤其現(xiàn)在多媒體教學(xué)盛行，PPT的演示，形象、逼真又具體，是很普遍且很重要的一種輔助教學(xué)方式。演示法有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于加深學(xué)生對課程的印象并獲得感性知識。對于《氣象統(tǒng)計(jì)方法》這門課，除了必要的概念和講解等文字說明外，諸多公式和圖表亦是比重較大的方面，PPT演示則起了很大的作用，能幫助教師更直接、更明了地傳授知識。此外，教師的板書則能更全面地彌補(bǔ)PPT演示的一些缺憾，板書的過程需要時(shí)間，也給了學(xué)生思考、理解和做筆記的時(shí)間，會(huì)大大提升學(xué)生對所學(xué)知識的瞬間掌握程度，才能最終較好地掌握各種統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際工作中的氣象問題。設(shè)問法也是本人上課常用的一種教學(xué)方法，在講課的過程中時(shí)常拋給學(xué)生一些問題，抑或引發(fā)學(xué)生加以思考，抑或調(diào)動(dòng)起學(xué)生的興趣和求知欲，可以讓部分開小差的同學(xué)回歸課堂，總是能起到不錯(cuò)的效果。課堂練習(xí)也是這門課程必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多統(tǒng)計(jì)方法涉及公式的運(yùn)用和計(jì)算，例如相關(guān)分析和回歸方程的計(jì)算及檢驗(yàn)、趨勢和平滑曲線的計(jì)算等等都是很常用很重要的氣象統(tǒng)計(jì)方法，學(xué)生只有動(dòng)手練習(xí)了，才能徹底理解新知識并在以后的運(yùn)用中得心應(yīng)手。再者，還有諸如學(xué)生自學(xué)討論和學(xué)生示范講解等方式也都或多或少地可以應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中去，既可以調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，又能提高教學(xué)效率，達(dá)到事半功倍的效果。

四、書本知識與業(yè)務(wù)、科研相結(jié)合

該課程學(xué)習(xí)的重要意義就是為了今后在氣象業(yè)務(wù)和科研工作中的應(yīng)用，因此教師在講授各種統(tǒng)計(jì)方法的同時(shí)就要特別注意其實(shí)際應(yīng)用。

比如第二章的氣象資料及其表示方法，教師可以在授課時(shí)更加具體地給出中國160或756個(gè)測站的具體空間分布圖以及各個(gè)氣象要素的氣候態(tài)分布圖等，結(jié)合業(yè)務(wù)及前沿科學(xué)具化書本知識，能幫助學(xué)生更好地建立最初的氣象統(tǒng)計(jì)知識體系。再如第四章氣候變化趨勢分析，可以結(jié)合現(xiàn)在炙手可熱的前沿科研即全球變暖及其氣候效應(yīng)等，講解如何應(yīng)用所學(xué)氣象方法計(jì)算全球氣溫的變化趨勢，如何分析所繪圖形以及如何理解背后的物理含義等，同時(shí)舉例與全球變暖相聯(lián)系的一些實(shí)際發(fā)生的氣候?yàn)?zāi)害等，不僅課堂變得趣味橫生，更重要的是學(xué)生將會(huì)受益頗多。再者，對于經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）的學(xué)習(xí)，學(xué)生顯得比較困惑，尤其是其原理的講解過程涉及很多向量和矩陣的運(yùn)算等，這時(shí)就要求教師設(shè)法將復(fù)雜的問題簡單化，邊補(bǔ)充數(shù)學(xué)知識，邊舉例EOF實(shí)際應(yīng)用中涉及原理的地方，這樣學(xué)生不但興趣大增，也更容易掌握這一氣象中十分重要的分析方法。最后再多給一些前人參考文獻(xiàn)中的圖例，更進(jìn)一步講解EOF分析的應(yīng)用及物理含義，成功結(jié)束此章節(jié)。

五、存在的問題及解決方法

教材的選取值得探討。教材是學(xué)生最初接觸和認(rèn)識一門課的根本，選一本好的教材能更好地輔助教師和學(xué)生完成該課程的修煉。例如有些教材缺乏統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)所必需的查驗(yàn)表格，有些教材中案例的分析和計(jì)算未必正確，有些則對必要過程的講解太過簡略等，均需要教師在教學(xué)過程中參考多種相關(guān)書籍予以補(bǔ)充和改正。

盡管課堂上，教師會(huì)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容講解相應(yīng)的案例，但畢竟課堂時(shí)間有限，學(xué)生全部消化起來比較困難。教師可以根據(jù)不同的知識點(diǎn)推薦給學(xué)生一些相關(guān)的參考文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀，并定期指定學(xué)生進(jìn)行講演，使學(xué)生對所學(xué)氣象統(tǒng)計(jì)方法更進(jìn)一步加深理解。

爭取與時(shí)俱進(jìn)。教師可以結(jié)合自己的業(yè)務(wù)或者科研經(jīng)歷，傳授并啟迪學(xué)生一些常用的其他統(tǒng)計(jì)方法，比如小波分析、合成分析等，拓寬學(xué)生接觸面。另外，對于統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的實(shí)現(xiàn)也不應(yīng)該局限于Fortran和GrADS，鼓勵(lì)學(xué)生勇于嘗試新的編程和繪圖工具，不斷探索氣象學(xué)的奧妙，為日后從事氣象事業(yè)添磚加瓦。

六、小結(jié)

在當(dāng)前的教學(xué)實(shí)踐中，如何做到教書育人對每個(gè)教師來說都是個(gè)重要任務(wù)。首先教師要熱愛自己的工作，真正做到自己已對所教課程有了深入的理解并更好地傳授給學(xué)生知識，從而使學(xué)生青出于藍(lán)勝于藍(lán)。其次教師要關(guān)懷學(xué)生，了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)等，真正做到亦師亦友，以期更好地探索更加適合雙方的教學(xué)方式和方法。

《氣象統(tǒng)計(jì)方法》對于今后不管是從事業(yè)務(wù)工作還是科研工作的學(xué)生而言都是最基礎(chǔ)的一門課，是必須要掌握的不可或缺的統(tǒng)計(jì)方法，只有學(xué)好這門課程，才能在業(yè)務(wù)或科研工作中得心應(yīng)手，分析天氣或氣候現(xiàn)象背后的成因及物理意義。真正要使學(xué)生對這門課程有更加完全的認(rèn)識，還有待于今后在應(yīng)用中逐步展開，切身體會(huì)各種統(tǒng)計(jì)方法在應(yīng)用中的真實(shí)作用，再回顧其原理，這樣的理解會(huì)更加深刻徹底。

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