劉 瑞，朱佩君

（浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310027）

1 課程背景

大氣科學(xué)的主要任務(wù)是認(rèn)識(shí)大氣運(yùn)動(dòng)和大氣中各種物理、化學(xué)、生物過(guò)程的基本規(guī)律及其與周?chē)h(huán)境的相互作用，發(fā)展新的探測(cè)和實(shí)驗(yàn)手段，為天氣、氣候和環(huán)境的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和控制提供理論和方法，從而服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，是一個(gè)有很強(qiáng)應(yīng)用目標(biāo)的公益性基礎(chǔ)學(xué)科[1]。20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，隨著地球系統(tǒng)科學(xué)和各圈層相互作用概念的提出，大氣科學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的歷史發(fā)展時(shí)期，更注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)[2]，實(shí)踐教學(xué)是鞏固學(xué)生專(zhuān)業(yè)基本理論、加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[3-4]。在學(xué)科以及大學(xué)教育的環(huán)境背景下，浙江大學(xué)大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程建設(shè)貫徹學(xué)校關(guān)于開(kāi)展本科生深度實(shí)習(xí)的指導(dǎo)意見(jiàn)，結(jié)合大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，自2015 年開(kāi)始，有針對(duì)性地對(duì)實(shí)踐教學(xué)課程進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)立體化。其中，大氣科學(xué)實(shí)踐教學(xué)包括三個(gè)短學(xué)期課程（暑期短學(xué)期課程），分別針對(duì)一至三年級(jí)學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)（15 天，96 學(xué)時(shí)）、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)（20 天，128 學(xué)時(shí)）和綜合實(shí)習(xí)（20 天，128 學(xué)時(shí)）。短學(xué)期實(shí)習(xí)首先要求在實(shí)習(xí)內(nèi)容建設(shè)上實(shí)現(xiàn)逐層推進(jìn)，使學(xué)生在專(zhuān)業(yè)的內(nèi)涵和外延上，由初步認(rèn)識(shí)提升到對(duì)科學(xué)問(wèn)題和實(shí)際業(yè)務(wù)問(wèn)題的綜合解答。其次，解決實(shí)習(xí)課程建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題，包括如何充實(shí)實(shí)踐內(nèi)容并穩(wěn)步發(fā)展，如何使學(xué)生有更多自主學(xué)習(xí)和思考的機(jī)會(huì)，如何客觀評(píng)價(jià)實(shí)踐效果等。其中，大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)課程是大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行初步科研的實(shí)踐階段，是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、綜合實(shí)習(xí)的中間環(huán)節(jié)，具有“承上啟下”的作用。如何在本科二年級(jí)利用大量專(zhuān)業(yè)課較好地引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)、科研研究的興趣，是大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)課程的核心任務(wù)。

2 課程情況

考慮到大氣科學(xué)本身交叉性強(qiáng)及行業(yè)需求特點(diǎn)，并結(jié)合課程定位、學(xué)生培養(yǎng)階段現(xiàn)狀、產(chǎn)教融合的需求等[5-7]，通過(guò)多方面的調(diào)研、探索，形成了本課程教學(xué)特色。

2.1 教學(xué)安排

本課程前期介紹大氣科學(xué)有關(guān)分支方向研究概況，學(xué)生根據(jù)興趣選擇研究方向和具體研究題目，題目選定后進(jìn)行閱讀文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)資料獲取與整理、數(shù)據(jù)診斷、繪圖、分析、撰寫(xiě)研究報(bào)告等。具體內(nèi)容及課時(shí)分布見(jiàn)表1，實(shí)際操作過(guò)程中，環(huán)節(jié)1、5 為基本課時(shí)，其他環(huán)節(jié)根據(jù)學(xué)生個(gè)人情況所用課時(shí)有所不同。

表1 教學(xué)安排

2.2 教學(xué)資源及實(shí)踐題目來(lái)源

教師團(tuán)隊(duì)由課程教師、大氣科學(xué)系教師、浙江省氣象局及下屬單位專(zhuān)家以及其他氣象業(yè)務(wù)單位專(zhuān)家組成（如阿克蘇氣象局等）。

本課程要求每位學(xué)生選定一個(gè)實(shí)踐題目，課程結(jié)束后提交一份論文形式的研究報(bào)告，實(shí)踐題目來(lái)源多樣性，有科教協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目（該項(xiàng)目有具體實(shí)施方案表，其中有多個(gè)實(shí)踐題目，且不定期更新）、學(xué)校SRTP、探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（學(xué)生基于這些平臺(tái)申請(qǐng)或者已經(jīng)立項(xiàng)），教師團(tuán)隊(duì)科研項(xiàng)目（從科研項(xiàng)目中演化合理的實(shí)踐題目）以及學(xué)生興趣（比如以往幾屆藏族學(xué)生對(duì)于青藏高原地區(qū)相關(guān)的天氣、氣候、環(huán)境等關(guān)注度更高）。

有效的數(shù)據(jù)和計(jì)算條件的支撐，是較好完成實(shí)踐題目的前提。局校（氣象局與高校）合作為部分?jǐn)?shù)據(jù)提供了保障；學(xué)校、學(xué)院加強(qiáng)改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，2017年底完成氣象信息CMACast 用戶站系統(tǒng)大型儀器安裝調(diào)試，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)氣象站建站，運(yùn)行情況持續(xù)穩(wěn)定、狀況良好，每天接收約50 G 氣象信息數(shù)據(jù)，資料覆蓋地面、高空實(shí)況、城市預(yù)報(bào)、數(shù)值預(yù)報(bào)、雷達(dá)、衛(wèi)星等，目前達(dá)到近10 T 數(shù)據(jù)量；本課程依附大氣科學(xué)實(shí)踐中心，該平臺(tái)實(shí)時(shí)下載、存儲(chǔ)大氣科學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，如FNL 再分析數(shù)據(jù)、降水融合數(shù)據(jù)、衛(wèi)星陸地海洋遙感數(shù)據(jù)、典型天氣過(guò)程個(gè)例數(shù)據(jù)等，目前平臺(tái)數(shù)據(jù)量近20 T，有條件支撐各類(lèi)實(shí)踐項(xiàng)目。

大氣科學(xué)實(shí)踐中心具有 8 萬(wàn)億次運(yùn)算能力的TC5000 曙光高性能服務(wù)器系統(tǒng)以及3 臺(tái)小型服務(wù)器，在計(jì)算條件方面提供了保障。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)

學(xué)生通過(guò)課堂研究方向的介紹、圖書(shū)館數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)資料閱讀、研究數(shù)據(jù)資料下載、診斷分析程序設(shè)計(jì)、繪圖和分析、論文撰寫(xiě)等階段，最終完成并提交專(zhuān)業(yè)研究報(bào)告。教師根據(jù)報(bào)告完成情況給出綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表2，旨在引導(dǎo)學(xué)生注重科研規(guī)范養(yǎng)成，并且在一定程度上把握學(xué)生報(bào)告內(nèi)容的質(zhì)量。

表2 學(xué)生報(bào)告評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 效果、存在問(wèn)題及解決辦法

2015—2019 年，參與該課程的學(xué)生完成52 個(gè)實(shí)踐題目，有針對(duì)區(qū)域極端天氣的，也有針對(duì)全球尺度下氣溶膠分布特征的，方向覆蓋天氣、氣候、環(huán)境、航空、大氣物理等；有主要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的，也有對(duì)專(zhuān)業(yè)的數(shù)值的反演及模擬，其中應(yīng)用于實(shí)際業(yè)務(wù)單位成果3 項(xiàng)，并在此過(guò)程訓(xùn)練中后續(xù)引導(dǎo)成功發(fā)表SCI論文1 篇[8]。

科研課題向?qū)嶒?yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)化具有重要意義[9-10]，但科研任務(wù)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在一些矛盾[11-12]，就浙江大學(xué)大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)課程而言，主要矛盾是科研課題所涉及的知識(shí)較綜合，具有一定的專(zhuān)業(yè)深度，或是科學(xué)前沿；而教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生相關(guān)知識(shí)的要求是基礎(chǔ)性或是綜合的知識(shí)或技能[12]。結(jié)合培養(yǎng)方案，此時(shí)學(xué)生還沒(méi)有接觸到一些核心專(zhuān)業(yè)課程，所以一方面采取科研項(xiàng)目合理分解的方式[12-13]，減輕學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐壓力；另一方面基于科研項(xiàng)目“演化”出基礎(chǔ)的科學(xué)問(wèn)題，比如對(duì)一個(gè)概念比較大的題目“降水與溫度的關(guān)系”，進(jìn)行發(fā)散式的探究，學(xué)生可以從不同的時(shí)空范圍下充分探討降水與溫度的關(guān)系。

隨著課程進(jìn)行到后期，學(xué)生實(shí)踐出現(xiàn)拖沓，逐漸演變?yōu)橹袛酄顟B(tài)[5]，教師需要及時(shí)關(guān)注學(xué)生動(dòng)態(tài)，考慮實(shí)習(xí)題目的難度，將題目?jī)?nèi)容有效分解，使學(xué)生能分階段完成，但是要求每項(xiàng)階段性工作充分、詳實(shí)。

最后，在高校大力鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新、培養(yǎng)學(xué)生研究能力、動(dòng)手能力大環(huán)境下，學(xué)生立項(xiàng)普遍，有些學(xué)生可能會(huì)承擔(dān)多個(gè)項(xiàng)目，此時(shí)需要充分考慮學(xué)生的個(gè)人能力、尊重學(xué)生的個(gè)人意愿，否則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生疲于立項(xiàng)、疲于完成任務(wù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新立項(xiàng)的本意。

4 結(jié)語(yǔ)

大氣科學(xué)不僅是理論科學(xué)，更是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，涉及大氣、海洋、陸地等許多方面。基于學(xué)科特點(diǎn)和復(fù)合型人才需求的行業(yè)要求以及當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀，大氣科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)立足教學(xué)，組成了一支包括不同研究方向的教師和氣象局不同業(yè)務(wù)崗位專(zhuān)家的教師隊(duì)伍，充分利用局校雙方智力資源和科技條件，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立解決問(wèn)題能力、科研創(chuàng)新與實(shí)踐能力。課程項(xiàng)目部分覆蓋氣象局實(shí)際業(yè)務(wù)需求，將知識(shí)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力，真正將產(chǎn)、教、學(xué)、研、用有機(jī)結(jié)合。希望這樣的“組合”模式可以給兄弟院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒及參考。