黃小剛，程小平，丁菊麗，姜勇強(qiáng)

(國(guó)防科技大學(xué) 氣象海洋學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

一、引言

隨著各種氣象觀測(cè)儀器的發(fā)明和使用，氣象學(xué)在19世紀(jì)起逐漸發(fā)展成為一門具有現(xiàn)代意義的自然科學(xué)，氣象類專業(yè)包括大氣科學(xué)、大氣物理學(xué)、應(yīng)用氣象學(xué)等方向，重點(diǎn)研究全球大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展機(jī)理和預(yù)報(bào)技術(shù)等，主干課程包括“大氣物理學(xué)”“動(dòng)力氣象學(xué)”和“天氣學(xué)”等，氣象類專業(yè)對(duì)數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)要求較高，學(xué)習(xí)難度較大，一定程度上影響了學(xué)員的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和自信心。近年來，在“全面振興本科教育”和國(guó)防科技大學(xué)“雙一流”課程建設(shè)的推動(dòng)下，我們對(duì)氣象學(xué)專業(yè)主干課程進(jìn)行了一系列教學(xué)理念和方法的改革，其中信息化教學(xué)和虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使抽象、平面和靜態(tài)的教學(xué)內(nèi)容得以形象、立體和動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)，從而在技術(shù)手段上保障了教學(xué)質(zhì)量的提升。

另一方面，人們?cè)趯?duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)過程中，除了科學(xué)認(rèn)識(shí)以外還有一種審美認(rèn)識(shí)。黑格爾曾說：“美是人類最早的老師”。前蘇聯(lián)教育家蘇赫姆斯基提出：“美是一種心靈的體操，它使我們精神正直，良心純潔，情感和信念端正”。因此，我們認(rèn)為從理念和內(nèi)涵上，深入挖掘氣象學(xué)專業(yè)形式和內(nèi)容的美學(xué)特征，提升學(xué)生欣賞美、感知美、創(chuàng)造美的價(jià)值追求，為學(xué)生提供“心靈體操”的訓(xùn)練，是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和格局的有效途徑。

二、氣象學(xué)專業(yè)的美學(xué)特征

(一)名稱美

很多人認(rèn)為氣象一詞翻譯自英文Meteorology，是一個(gè)舶來詞。其實(shí)，氣象的名稱源自于古人對(duì)星象物候的觀察及在農(nóng)耕生產(chǎn)中的應(yīng)用，緊密地連接著歷史和未來。

中國(guó)傳統(tǒng)古代哲學(xué)認(rèn)為，最早的宇宙混沌一片，那時(shí)的地球像一個(gè)雞蛋的蛋黃，外面裹著大氣如同蛋清。后來混沌初開，乾坤始奠，清者上升，濁者下沉，于是一系列的變化關(guān)系由此而成。而元?dú)獗徽J(rèn)為是產(chǎn)生和構(gòu)成天地萬物的原始物質(zhì)，元?dú)獾倪\(yùn)動(dòng)變化表現(xiàn)了宇宙萬物的生成、發(fā)展、變化和消亡等現(xiàn)象，因此認(rèn)為“氣”這個(gè)詞首先來自“元?dú)狻?。在先秦著作中，精氣神被看作是人類生命的要素，而氣是維持生命活動(dòng)的動(dòng)力，故有“氣者，人之根本也”(《難經(jīng)·八難》)，“天地，含氣之自然也?！?《談天篇》)。因此，在中國(guó)古代哲學(xué)史上，“元?dú)庹f”是人類認(rèn)識(shí)自然的世界觀，是樸素的唯物主義哲學(xué)思想。

“象”與“氣”類似，源自于《易經(jīng)》?！兑捉?jīng)》最基本的表現(xiàn)為卦象，以象言道。子曰“圣人立象以盡意，設(shè)卦以盡情偽”，中國(guó)現(xiàn)代哲學(xué)家宗白華說，中國(guó)哲學(xué)體系強(qiáng)調(diào)“象”，“象如日，創(chuàng)化萬物，明朗萬物”，也就是說“象”體現(xiàn)了世間萬物紛繁復(fù)雜的變化過程。正所謂“在天成象，在地成形，變化見矣”。

而“氣象”作為一個(gè)獨(dú)立的詞語，始見于《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問》中的《平人氣象論》，描述了人在健康狀態(tài)下精氣神的關(guān)系和特征。后來，“氣象”一詞逐漸成為一種對(duì)自然事物和人物精神的評(píng)價(jià)和審美詞匯。宋代詩(shī)論家嚴(yán)羽在《滄浪詩(shī)話》中指出，唐詩(shī)的特征是“既筆力雄壯，又氣象渾厚”，后人把雄壯、渾厚作為盛唐詩(shī)歌的特征，盛唐氣象成為評(píng)價(jià)唐詩(shī)的美學(xué)詞匯，體現(xiàn)出一種蓬勃的思想情感。而范仲淹在《岳陽樓記》中的一句“銜遠(yuǎn)山，吞長(zhǎng)江，浩浩蕩蕩，橫無際涯；朝暉夕陰，氣象萬千”。既描繪了莊嚴(yán)秀麗的美景，同時(shí)也是現(xiàn)代氣象一詞的最初萌芽。所以“氣象”這個(gè)詞，不僅僅是氣象學(xué)所體現(xiàn)的科學(xué)含義，也是中國(guó)古代哲學(xué)和美學(xué)的交融并蓄，有著豐富的內(nèi)涵。

(二)理論美

氣象學(xué)作為一門與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)的科學(xué)門類，從定性描述到定量預(yù)測(cè)，走過了幾千年的歷史，大致可以分為古代、近代和現(xiàn)代三個(gè)階段。第一階段以古希臘哲學(xué)家、氣象學(xué)家亞里士多德的氣象學(xué)著作《Meteorologica》(氣象通典)為代表，通過原始的觀測(cè)手段看待大氣現(xiàn)象，也包含了古代哲人對(duì)天氣演變的哲學(xué)思考；第二階段以法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家笛卡爾為代表，這一時(shí)期突破了亞里士多德氣象學(xué)思辨思想的束縛，建立起以實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證方法為基礎(chǔ)的近代氣象學(xué)；第三階段以挪威學(xué)派和芝加哥學(xué)派為代表，建立了準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論、天氣學(xué)理論以及天氣分析和預(yù)報(bào)的完整體系。

借助19-20世紀(jì)數(shù)學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)的大發(fā)展，氣象學(xué)逐漸從經(jīng)驗(yàn)、局部、平面、定性和感性轉(zhuǎn)向理論、全局、主體、定量和理性[1]，氣象學(xué)理論變得越來越復(fù)雜，與其他學(xué)科的交叉變得越來越緊密，使得氣象學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)變得越來越困難。

雖然氣象學(xué)的理論發(fā)展得越來越豐富，但仍然可以通過一組方程、兩種平衡理論來理解大氣運(yùn)動(dòng)的基本原理。這組方程就是描述粘性不可壓縮流體動(dòng)量守恒的運(yùn)動(dòng)方程，即Navier-Stokes方程。在初值可測(cè)量、動(dòng)力學(xué)可描述和外強(qiáng)迫可確定的情況下，借助高性能計(jì)算機(jī)就可以模擬過去、預(yù)測(cè)未來。兩種平衡是指準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡和熱成風(fēng)平衡，準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡理論建立起氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)之間的關(guān)系，熱成風(fēng)平衡理論建立起了溫度場(chǎng)和上下層風(fēng)場(chǎng)之間的關(guān)系，這樣三維空間的大氣運(yùn)動(dòng)就統(tǒng)一在一個(gè)理論框架之下，并發(fā)展出天氣學(xué)、動(dòng)力氣象學(xué)和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等學(xué)科。

愛因斯坦說過，“美，本質(zhì)上終究是簡(jiǎn)單性”，這一組方程和兩種平衡理論是氣象學(xué)理論體系的定海神針，是學(xué)習(xí)氣象學(xué)專業(yè)的鑰匙。

(三)辯證美

人們常用“天有不測(cè)風(fēng)云”來形容大氣運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，測(cè)與不測(cè)實(shí)際上體現(xiàn)的是平衡與失衡之間的辯證關(guān)系。我國(guó)古代就用陰陽交替來解釋大氣變化。王充認(rèn)為：“陽久自雨，雨久自陽”?，F(xiàn)代氣象學(xué)作為自然科學(xué)的重要組成部分，也是自然辯證法三大規(guī)律(對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律、質(zhì)變量變規(guī)律和否定之否定規(guī)律)的集中體現(xiàn)，充滿著辯證法的美學(xué)特征。

一是大氣運(yùn)動(dòng)的不確定性與可預(yù)報(bào)性的辯證關(guān)系。天氣預(yù)報(bào)是建立在牛頓經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)之上的，經(jīng)過拉普拉斯、納維和斯托克斯等科學(xué)家的發(fā)展，天氣預(yù)報(bào)被正式當(dāng)作物理初值問題來看待。只要具有精確的初值和完美的控制方程，就能做出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。這是一種確定論指導(dǎo)下的可預(yù)報(bào)性觀點(diǎn)。

然而洛倫茲[2]的試驗(yàn)明確指出，大氣系統(tǒng)是高度非線性系統(tǒng)，對(duì)各種誤差極其敏感。大氣自身的混沌特性和模式誤差對(duì)大氣可預(yù)報(bào)性理論形成了極大的限制。天氣預(yù)報(bào)不再是經(jīng)典牛頓力學(xué)的確定性問題，而變得具有隨機(jī)性，預(yù)報(bào)值也不再是唯一的而是一種概率分布。但這并不意味著天氣不可預(yù)報(bào)，在一周之內(nèi)特別是1-3天之內(nèi)的數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果還是具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性[3]。因此，“可預(yù)報(bào)”和“不可預(yù)報(bào)”這看似對(duì)立的結(jié)論在一定條件下是可以調(diào)和的，也就是在短期內(nèi)可預(yù)報(bào)而在較長(zhǎng)時(shí)間下不可預(yù)報(bào)。

二是大氣運(yùn)動(dòng)的平衡與非平衡的辯證關(guān)系。大尺度大氣運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特征是運(yùn)動(dòng)滿足準(zhǔn)地轉(zhuǎn)關(guān)系。自由大氣中的空氣沿著等位勢(shì)高度線做勻速、平直的水平運(yùn)動(dòng)，如同城市軌道交通一樣，也就不會(huì)有千變?nèi)f化的天氣發(fā)生。因此，地轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)經(jīng)常遭到破壞并出現(xiàn)非地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在天氣越劇烈的地方非地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)。地轉(zhuǎn)平衡被破壞后，風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)之間會(huì)進(jìn)行調(diào)整以便恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)或建立新的平衡。在這個(gè)過程中平衡是相對(duì)的，不平衡是絕對(duì)的，也就是說大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以理解為“平衡中的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)中的平衡”。

關(guān)于這種辯證的美學(xué)，古希臘的兩位哲學(xué)家有過深刻的論述?？茖W(xué)美學(xué)的鼻祖畢達(dá)哥拉斯曾提出“美是和諧與比例”的觀點(diǎn)，赫拉克利特雖然也承認(rèn)和諧是美的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但是認(rèn)為這種和諧是變化的、斗爭(zhēng)的、運(yùn)動(dòng)的和諧，而不是靜止的、絕對(duì)的、僵化的和諧[4]。大氣運(yùn)動(dòng)的這種辯證美，體現(xiàn)了事物對(duì)立面彼此依存、相互轉(zhuǎn)化的道理。

(四)詩(shī)意美

詩(shī)歌是我國(guó)古代人民在勞動(dòng)過程中用以抒發(fā)情感的一種方式，在唐代達(dá)到巔峰?！睹?shī)·大序》記載：“詩(shī)者，志之所之也。在心為志，發(fā)言為詩(shī)?！痹诠糯祟惖纳a(chǎn)生活無不取決于旱澇冷暖的氣象條件，因此對(duì)氣象條件的體驗(yàn)和認(rèn)知必然成為詩(shī)歌創(chuàng)作不可缺少的因素，從而使氣象學(xué)這樣一門自然科學(xué)具有了人文性。其詩(shī)意的體現(xiàn)可從以下幾個(gè)方面來體會(huì)。

首先，作者利用季節(jié)變化來表達(dá)光陰荏苒、永恒輪回等主題。陸云在《歲暮賦》中寫道：“寒與暑其代謝兮，年冉冉其將老……悲人生之有終兮，何天造而罔極！”張若虛的“人生代代無窮已，江月年年只相似。不知江月待何人，但見長(zhǎng)江送流水……”這種寒來暑往，天地?zé)o極，流水匆匆，興衰枯榮的感慨通過季節(jié)變化的襯托更能觸動(dòng)讀者的心弦。

其次，風(fēng)雪雷電等天氣現(xiàn)象是詩(shī)人表達(dá)人世間悲歡離合之情感的有效載體。李白在《北風(fēng)行》中的名句“燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺(tái)”，用夸張的手法對(duì)幽州嚴(yán)寒的特征進(jìn)行了生動(dòng)描述，成為文學(xué)夸張的典范，塑造了氣象雄渾的藝術(shù)世界。末句“黃河捧土尚可塞，北風(fēng)雨雪恨難裁！”以驚心動(dòng)魄的比喻表達(dá)詩(shī)中主人公內(nèi)心的悲憤，以“北風(fēng)雨雪”具體的藝術(shù)形象結(jié)束全詩(shī)，體現(xiàn)了震撼人心的藝術(shù)感染力量，情味雋永。

最后，對(duì)天氣現(xiàn)象的描述，純粹寫景而又景中含情。白居易在《暮江吟》中描繪了一幅著色秋江圖，前兩句“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅?！毕﹃栍痴障碌慕娼鸸怍贼?，紅碧相間，色彩絢麗，美妙無窮。受光的江水呈紅色，背光的江水呈碧色，這是一幅立體的圖畫，留給讀者無限遐想。后兩句“可憐九月初三夜，露似珍珠月似弓。”描寫了新月初生的夜景，“可憐”兩字還體現(xiàn)了作者內(nèi)心的喜悅之情[5]。露和月是秋夜最令人難以忘懷的景象，詩(shī)人用畫家的眼睛對(duì)天氣現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)致的描述，令讀者感覺清新自然，余味無窮。

三、教學(xué)中實(shí)施美學(xué)教育的途徑

在專業(yè)課程的教學(xué)過程中，應(yīng)根據(jù)氣象學(xué)的美學(xué)特征和學(xué)生的審美心理特點(diǎn)，以全球大氣運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象創(chuàng)設(shè)美的環(huán)境，寓美育于課堂教學(xué)之中。

(一)培養(yǎng)學(xué)生觀天測(cè)云的習(xí)慣，在日常生活中發(fā)現(xiàn)氣象之美

氣象是一門古老的學(xué)科，祖輩在長(zhǎng)久的生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)生活中，觀天象、解時(shí)訓(xùn)，著有《淮南子·天文訓(xùn)》和《逸周書·時(shí)訓(xùn)解》等典籍，并總結(jié)出很多氣象諺語沿用至今，如“東風(fēng)急，備斗笠”“天上鉤鉤云，地上水淋淋；天上鐵砧云，不久大雨淋”“朝霞不出門，晚霞行千里”等。明朝著名文學(xué)家陳繼儒在《幽窗小記》中的著名詩(shī)句，“去留無意，望天上云卷云舒”道盡氣象之美和淡泊豁達(dá)，成為很多現(xiàn)代人追求的人生態(tài)度。

在科技日新月異的今天，各種手機(jī)app和微信朋友圈為發(fā)現(xiàn)和記錄氣象之美提供了可能。朋友圈里，時(shí)常被學(xué)生們記錄下的“云?？澙@”“火燒云”“曙暮光”“黑云壓城”等奇觀刷屏，這些對(duì)于認(rèn)識(shí)云的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，理解成云致雨微物理過程極其有益。

正因?yàn)樽⒅匾龑?dǎo)學(xué)生養(yǎng)成觀天測(cè)云的習(xí)慣，在一次次不經(jīng)意的記錄和分享過程中，將教科書上枯燥的知識(shí)、復(fù)雜的方程與生動(dòng)真實(shí)的天氣實(shí)況聯(lián)系起來，很好地踐行了情境教學(xué)法，內(nèi)化了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。其中，印象最深刻的一次是2020年7月的一天中午，南京湛藍(lán)的天空萬里無云，除了頭頂上一朵白得耀眼的鐵砧云，云砧像駿馬的鬃一樣飄逸，引來大群學(xué)生駐足觀賞。令人嘆為觀止的是，這朵孤芳自賞的云簡(jiǎn)直和教科書上的積雨云一模一樣，大家疑惑的是這朵可以號(hào)稱超級(jí)單體雷暴的積雨云真的能讓萬里晴空瞬間電閃雷鳴、翻云覆雨嗎？如同氣象諺語里所說的那樣“天上鐵砧云，不久大雨淋?！笔聦?shí)證明，大約半小時(shí)后突然天昏地暗、電閃雷鳴、暴雨傾盆，實(shí)驗(yàn)樓甚至因此斷電，整個(gè)過程持續(xù)大約一個(gè)多小時(shí)。通過這次觀天測(cè)云的過程，有助于學(xué)生理解超級(jí)單體雷暴的形態(tài)特征、生命史和所帶來的天氣現(xiàn)象，也讓學(xué)生不局限于天氣系統(tǒng)所帶來的破壞性，而是體驗(yàn)到其可預(yù)測(cè)性和別樣之美。

(二)引導(dǎo)學(xué)生從形態(tài)和性質(zhì)兩個(gè)角度，欣賞氣象之美

氣象學(xué)是一門以觀探測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，從發(fā)現(xiàn)一般形態(tài)特征到解釋大氣現(xiàn)象和總結(jié)規(guī)律上升到理性認(rèn)識(shí)，這一過程既是人類智慧的結(jié)晶，也是欣賞氣象之美的過程。

美國(guó)加利福尼亞州理工學(xué)院的肯尼思·利伯布萊切特，利用特制的雪花顯微照相機(jī)拍攝了安大略北部地區(qū)、阿拉斯加州、佛蒙特州、密歇根州上半島以及加州內(nèi)華達(dá)山脈地區(qū)飄落的雪花，發(fā)現(xiàn)雪花是由不同形態(tài)的冰雪晶粘連而成，而雪晶的形態(tài)又可以分為六棱板狀雪晶、星盤狀雪晶、扇盤狀雪晶、樹枝星狀雪晶、空心柱狀雪晶、針狀雪晶、冠柱狀雪晶、霜晶狀雪晶和十分罕見的三角晶狀以及12條枝杈雪晶，看到這些圖片不得不驚嘆于大自然的鬼斧神刀和巧奪天工。

實(shí)際上，樹枝星狀雪晶和蕨類植物看起來非常相似，很多圣誕裝飾雪花片就是以這類雪晶為原型的。樹枝星狀雪晶的形態(tài)特征，讓人很容易聯(lián)想到這類雪晶容易發(fā)生粘連，從而形成雪花，因此有了冰晶的叢集增長(zhǎng)碰并機(jī)制。進(jìn)一步的研究表明，冰雪晶形狀隨溫度和過飽和度而變化。枝狀雪晶通常在0～-5℃和-12℃～-17℃的過冷卻度下形成，冬季的雨層云內(nèi)部通?？梢詽M足這一溫度條件，因此連續(xù)性降雪主要降自此類云團(tuán)。

(三)針對(duì)不同天氣現(xiàn)象，利用專業(yè)知識(shí)理解氣象之美

常見的天氣現(xiàn)象可分為5類，包括降水現(xiàn)象、地面凝結(jié)現(xiàn)象、視程障礙現(xiàn)象、雷電現(xiàn)象和其他現(xiàn)象等。在面對(duì)一些惡劣的天氣現(xiàn)象時(shí)，人們會(huì)做出規(guī)避的自然反應(yīng)，而在氣象學(xué)專業(yè)的教學(xué)過程中，則是要引導(dǎo)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)分析天氣現(xiàn)象背后的自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律，去理解自然之美。

在我國(guó)古代最有名的是西漢董仲舒在回答鮑敞提問時(shí)所作的《雨雹對(duì)》，后來北宋學(xué)者張載在《正蒙》一書中做了進(jìn)一步的闡釋。他們認(rèn)為水汽來源于蒸發(fā)，“地水之氣渡日曝曬蒸騰至空際中域”“云乃濕氣之密且結(jié)也”，其“密且結(jié)”的原因在于“遇本域之寒，即棄所帶之熱，而反元冷之情”。云有稀薄和厚密的差別，形成雨水的是厚密的云層，云滴初生時(shí)“必蒙蒙而細(xì)”，而云滴的大小與碰撞有很大的關(guān)系，“風(fēng)多則合速，故雨大而疏，風(fēng)少則合遲，故雨細(xì)而密?！庇捎诖箫L(fēng)使雨滴多次“翻滾橫斜”碰撞加強(qiáng)，則冰雹始成。這和現(xiàn)代云微物理學(xué)的原理幾乎完全相同，讓人嘆為觀止。

上述內(nèi)容實(shí)則展示了一次完美的教學(xué)過程。我們每天都會(huì)經(jīng)歷各種各樣的天氣過程，面對(duì)不同的天氣現(xiàn)象，老師和學(xué)生圍繞這些天氣現(xiàn)象的成因展開討論，抽絲剝繭揭示每種天氣現(xiàn)象形成的物理機(jī)制，通過日復(fù)一日的積累和潛移默化的影響，假以時(shí)日學(xué)生們?cè)诿鎸?duì)雷暴大風(fēng)等天氣時(shí)，不再只是感受到災(zāi)害性天氣帶來的破壞，而是更能進(jìn)一步體會(huì)自然運(yùn)動(dòng)之精巧，理解科學(xué)原理支撐的別樣氣象之美。這種將美育寓于教育之中的方式，是提升教學(xué)效果的有益途徑。

(四)夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，從理論創(chuàng)新和數(shù)值預(yù)報(bào)角度創(chuàng)造氣象之美

發(fā)現(xiàn)美、欣賞美、理解美，最終創(chuàng)造美，也是我們認(rèn)識(shí)自然，理解自然和探索自然的過程，為了與自然界和諧共處，我們一直致力于在理論上描繪大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用各種方法和手段再現(xiàn)和創(chuàng)造(預(yù)報(bào))大氣運(yùn)動(dòng)。氣象學(xué)發(fā)展的每一次進(jìn)步、每一次飛躍，都是對(duì)氣象之美的再創(chuàng)造，需要堅(jiān)實(shí)數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)以及化繁為簡(jiǎn)的科學(xué)思維。在日常教學(xué)中，可以將這種發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美的科學(xué)思維融入專業(yè)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究素養(yǎng)。

大氣羅斯貝波的提出在氣象學(xué)發(fā)展史上具有里程碑式的意義。20世紀(jì)30年代，無線電探空儀的使用，獲得了高空氣象探測(cè)資料，對(duì)高空大尺度運(yùn)動(dòng)有了新的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)在每日或者月平均的高空天氣圖上，一個(gè)最顯著特征就是在中高緯度盛行的西風(fēng)帶(北半球)上，疊加有數(shù)千公里波長(zhǎng)的波動(dòng)，猶如一條柔美飄帶纏繞著地球，并控制著地球上大尺度運(yùn)動(dòng)及天氣的變化。在沒有任何理論解釋這些波動(dòng)形成和移動(dòng)的前提下，羅斯貝大刀闊斧地簡(jiǎn)化渦度方程，引入β平面近似，求出正壓、水平無輻散線性渦度方程的波動(dòng)解，從理論上指出這是由于科里奧利參數(shù)隨緯度變化而產(chǎn)生的大尺度渦旋性慢波，隨后又引出位勢(shì)渦度理論，從而創(chuàng)建了著名的長(zhǎng)波理論，奠定了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ)，在某種程度上使氣象學(xué)成為一門真正的科學(xué)。

回顧和體會(huì)羅斯貝提出大氣長(zhǎng)波理論的方法和過程，可以歸結(jié)為：發(fā)現(xiàn)自然之美—美之抽象化—美之簡(jiǎn)化—美之創(chuàng)造。從自然科學(xué)研究角度看，也就是：觀察現(xiàn)象—現(xiàn)象抽象化—建立簡(jiǎn)單模型—合理簡(jiǎn)化和求解模型—解釋現(xiàn)象[6]。這其中最重要的是如何建立模型和對(duì)模型進(jìn)行大膽和合理的簡(jiǎn)化，使得對(duì)模型的求解成為可能。在求解過程中，更多地要從物理角度出發(fā)來進(jìn)行簡(jiǎn)化，而不是深陷繁復(fù)的數(shù)學(xué)泥潭，這也是芝加哥學(xué)派的學(xué)術(shù)風(fēng)格和精神。因此，在氣象學(xué)專業(yè)教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生追隨氣象大師發(fā)現(xiàn)美和創(chuàng)造美的腳步，重溫和汲取這些大師們?yōu)槿祟惲粝碌膶氋F精神財(cái)富，學(xué)習(xí)的不僅是知識(shí)，更需要學(xué)習(xí)對(duì)自然之美的探索精神和創(chuàng)造精神。

四、結(jié)語

課堂教學(xué)不能單純?cè)O(shè)定為知識(shí)傳授的過程，同時(shí)也是情感交流的過程。教師在教學(xué)過程中需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)美的環(huán)境，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在這個(gè)過程中有兩點(diǎn)需要注意，一是教師需要有飽滿的情緒。一位熱情活躍、積極向上的教師，一定能使課堂熠熠生輝，通過以情動(dòng)人、以情育人，才能打開學(xué)生的心靈世界，放大學(xué)習(xí)效果；二是對(duì)科學(xué)美學(xué)的理解是無止境的。教師需要不斷豐富自己的知識(shí)儲(chǔ)備，深入鉆研教材，掌握教學(xué)規(guī)律，努力挖掘課程所含的美學(xué)特征，以美感人、以美動(dòng)人，才能通過美育擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)視野，提升學(xué)生的創(chuàng)造能力，真正使知識(shí)傳授與美學(xué)教育相融合，從而產(chǎn)生最佳的教學(xué)效果。