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為結合我國氣象探測事業日新月異的發展,滿足氣象類各層次學生實驗實習教學需求,在中國氣象局及其相關部門的大力支持下,南京信息工程大學于2009年1月正式立項建設氣象探測試驗基地。該基地位于學校中苑,毗鄰濱江校區,總體占地面積1.3萬平方米,2009年10月底完成第一期地面觀測站工程建設。建成后的基地顯示屏可以觀測場實時氣象信息。觀測場根據教學、科研的實際需要規劃地面觀測站為四大功能區:大氣探測教學實習場、標準示范場、氣象儀器性能比對試驗場、移動觀測站。觀測項目包括:溫度、濕度、氣壓、風向風速、雨量、輻射、蒸發等常規項目和氣溶膠濃度、云高、含水量、溫濕廓線、湍流通量等科研項目。氣象觀測數據通過路邊電子顯示屏實時。2010年4月28日中國氣象局正式下文,命名為“中國氣象局綜合觀測培訓實習基地(南京)”。目前,學生在基地開展各類氣象觀測業務,有些業務由于行業標準的需要,還采用目測和機械鐘自記錄裝置,如溫度的觀測采用水銀溫度計,濕度的觀測采用毛發濕度計或干濕球濕度表,需要人工觀測并記錄,測量自動化程度低。同時,測試設備發生故障,人工故障判斷和檢修麻煩[1,2]。學校為了更好地服務于氣象行業,培養更全面的氣象類技術人才,在電子信息類專業開設了氣象特色課程[2],如氣象儀器、大氣探測學、雷達原理和信號處理等,課程教材由學校專家教授編寫,涉及大氣探測的原理及相應的儀器設備的使用及維護。考慮到觀測場的實際氣候條件,為了更好地讓學生理解和掌握大氣探測的常用儀器的原理、安裝、測試、維護等知識,結合THETDA-4型電子綜合應用技術實驗/開發平臺,設計了一套地面氣象觀測站,實時顯示觀測場的氣象信息并進行網絡,同時測量的氣象信息可以與標準觀測場儀器進行比對,提高觀測場氣象要素測量的自動化程度。學生通過項目實驗,可以更好地鞏固本專業相關基礎知識技能,同時了解學校的行業服務特色,更好的拓展就業渠道。
1系統設計及工作原理系統
為基于物聯網的自動氣象站,包括溫度、濕度、氣壓、風速、光照、雨滴、空氣質量等氣象要素的測量。傳感器信號包括模擬信號的A/D轉換,數字單總線、IIC串行總線協議等。對于傳感器的信號,單片機處理后通過Wi-Fi模塊實現網絡讀取,按鍵和TFT屏實現用戶的交互輸入和信息本地顯示。本項目實驗的價值體現在兩方面:(1)讓電子類學生通過實驗了解氣象行業常用測量儀器的原理及簡易氣象站的設計,熟悉基本氣象要素的測量系統設計;(2)作為一種基礎的多傳感器物聯網解決方案,將許多傳感器集成起來,通過節點的形式接入網絡,實現遠程的信息傳輸和共享[4,5]。系統包括核心控制器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器、光照傳感器、空氣質量傳感器、風速傳感器、RS485模塊、雨滴傳感器、TFT顯示屏、Wi-Fi模塊、8位獨立功能按鍵、蜂鳴器、電源模塊等。整個系統模塊見圖1,所有模塊均來自于THETDA-4型實驗平臺。控制器負責采集傳感器獲得的氣象要素信息,包括模擬信號和數字信號。TFT屏實時顯示采集的時刻和氣象要素值。軟件程序對需要設定閾值的傳感器進行設置,要素值超過閾值時蜂鳴器就發出警示聲音。通過獨立按鍵可以對實時時鐘進行調校,Wi-Fi模塊通過串口連接主控制器,通過無線上位PC機連接,通過網頁實時觀測場地氣象信息,有線和無線客戶通過PC機(互聯網訪問服務器)上的頁面,獲得氣象信息。整個系統的硬件模塊包括:主控制器STM32F103VET6,溫濕度傳感器DHT11模塊,氣壓傳感器MS5611,光照傳感器BH1750FVI,空氣質量傳感器QS-01,三杯基于RS485總線風速傳感器,電導式雨滴傳感器[6,7],8位獨立按鍵,TFT顯示屏SSD1289,串口Wi-Fi模塊HLK-RM04,蜂鳴器。電源利用+5V開關電源。
2實驗系統功能及軟件工程流程
本實驗項目作為一個基本簡易自動氣象站,完成地面氣象要素的檢測;通過按鍵調校實時時間,程序設置預警閾值并發出警示信息;作為一個站點,將氣象信息在互聯網上,實現氣象信息的共享。軟件流程:先配置系統的優先級,2位搶占優先級,2位響應優先級;接著進行單片機內部和外部模塊的初始配置,包括串口配置成波特率為9600,蜂鳴器的接口配置,TFT屏的初始化,按鍵的引腳配置,實時時鐘的配置,定時器2的捕獲功能的初始化(粉塵傳感器),外部中斷初始化。另外還包括數字溫濕度傳感器的配置,空氣質量傳感器的A/D轉換配置,氣壓傳感器的IIC引腳、復位、初始化,光照傳感器的初始化,風速度傳感器的RS485初始化,粉塵傳感器的引腳配置,串口Wi-Fi模塊的初始化。隨后,對RS485總線的傳輸數據進行校驗,TFT屏顯示固定的字符等常量,Wi-Fi模塊出廠設置默認為透傳模式。為了通訊和網絡安全,先退出透傳模式,進入AT命令配置模式,利用串口配置Wi-Fi模塊,配置好Wi-Fi模塊后,還需要發送對應的數據,所以設置為AP模式。在20ms內判斷Wi-Fi模塊是否在線,如果在線,開始在下位機的TFT屏上顯示氣象信息數據并利用Wi-Fi模塊進行數據推送,如果不在線,繼續等待后再判斷。在判斷到Wi-Fi在線后,通過循環不斷執行以下流程:掃描實時時鐘,判斷是否有鍵按下,如果有鍵按下,完成相應鍵值的操作,調校時鐘,后續分別讀取溫濕度、氣壓、風速、光照、粉塵、雨滴等傳感器的數值,并將數值顯示在下位機的TFT屏上,當讀取的值超過程序設定的閾值后,對應的行出現紅色方框預警。Wi-Fi模塊并對傳感器的數值進行推送。
3實驗實現及分析
實驗需要的傳感器主要有兩種:數字信號輸出和模擬信號輸出。對于數字信號輸出,主要覆蓋同步串行通訊協議,也就是時序編程,包括單總線和IIC總線協議。模擬量輸出為模擬電壓,需要進行A/D轉換,涉及單通道的單次或多次轉換[8]。其中空氣質量傳感器輸出為脈沖,需要通過捕獲實現高低電平時間的測量,還要用到定時/計數器。風速傳感器采用了異步串行通訊,包括RS485總線。另外,接口按鍵采用獨立的8個按鍵實現,涉及外部輸入中斷。TFT屏涉及時序編程和漢字的取模等。Wi-Fi模塊涉及異步通信協議,需要編程實現模塊的驅動[9]。搭建的系統共用了12個模塊。基于物聯網的自動氣象站其下位機嵌入式軟件采用模塊化設計,設計的工程軟件基于keil軟件開發環境,包括頭文件(*.h)和源文件(*.c)。頭文件和源文件均有庫文件和用戶自定義文件兩類。STM32F103的庫文件由軟件開發商提供,主要配置單片機的相關功能模塊和接口函數,方便用戶的開發利用。用戶自己定義文件基于庫文件構建,包括配置接口引腳、宏定義、聲明函數的頭文件和模塊化的不同模塊單元的功能函數。上位機軟件有輔助軟件和自開發功能軟件,自開發軟件有基于PC機平臺和手機兩類。輔助軟件來自網絡,包括串口調試助手、網絡調試助手、波特率計算軟件等。用戶開發的軟件主要是網頁,基于VC++的網頁和基于安卓平臺的軟件。一個自動氣象站,一般需在室外或室內空曠地方進行實驗。在實驗前,需要將需要的模塊準備好,利用提供的實驗面板合理將模塊布置好,主要是將模塊插在面板上并固定位置。在布置過程中,要考慮位置的擺放,便于接線。由于本實驗項目涉及的工作電源主要為+5V和+3.3V,其中+3.3V可以由模塊自帶的穩壓電路完成。通過對各模塊的額定功耗估計,在+5V供電條件下,系統工作電流小于1A。在室外實驗時,可以利用開關電源供電,將引到室外的220V交流電壓通過開關電源變換為+5V使用,可以選擇+5V/3A開關電源。
實驗能夠在本地實時顯示觀測場的溫度、濕度、氣壓、風速、是否有雨滴、空氣質量等,同時實時顯示當前時間。實驗者可以跟標準觀測場的測量結果比對,也可以人為改變局部大氣環境要素值,從而驗證系統測試的數據的精度及誤差,如用火機打火改變環境溫度、嘴巴吹氣改變濕度、風扇吹風改變風速等。學生通過這些操作就能夠理解系統的測量正確與否。系統調試成功后的下位機的顯示相應傳感器的讀數,其中紅色方格出現,表示測量值超過程序設置的閾值,蜂鳴器發聲音。在本地局域網內實現了氣象信息的共享,串口Wi-Fi設置網絡名稱為:wifiap_ssid="ATK-RM04",對應的密碼:wifiap_password="12345678",這樣局域網內就有Wi-Fi信號可以訪問了,其中串口在實驗中考慮接入設備的數量,采用了AP模式。利用網頁設計工具,在一臺筆記本電腦上設計了相應的氣象要素信息網頁,此臺筆記本電腦作為局域網服務器,網頁地址為:“”。手機用戶,無論是安卓平臺還是蘋果平臺,只需要利用UC瀏覽器輸入相應網址或掃描地址對應的二維碼就可以訪問[10],前提要接入串口轉Wi-Fi模塊提供的無線網絡。實驗實現了大氣溫度、大氣濕度、地面氣壓、地面風速、光照強度、空氣質量、是否下雨和粉塵的測量,并可以在網絡上,實現氣象信息遠程共享,測試結果是實時的。雖然實驗平臺沒有提供風向標,沒有完成風向的測量,但實驗完成了南京信息工程大學中國氣象局綜合觀測培訓實習基地(南京)的其他業務觀測內容,并增加了光照強度、空氣質量、下雨、粉塵等氣象信息觀測。由于選用的數字傳感器,精度比觀測站更高,但選用的傳感器量程有些不如觀測場的傳感器大。
4教學實驗的創新
由于本實驗項目涉及氣象知識和電子類專業基礎知識,實驗的代碼全部開源,整個工程采用了模塊化編程。可以根據學生的能力逐個理解傳感器的應用,然后完整加入到系統。當氣象要素超過程序設定值,蜂鳴器會發出聲音,提示關注現象,獨立按鍵可以對實時時間進行調校。在實驗中,學生需要使用開發環境軟件Keil,通過C語言編程修改工程中的主函數和子函數文件,也可以根據硬件引腳配置來修改資源設定頭文件,工程需要重新編譯、鏈接生成可以下載到硬件的二進制代碼。學生也可以利用JLINK對工程進行調試,跟蹤程序中的關鍵變量,檢查程序設計的邏輯是否正確。整個實驗基于THETDA-4型電子綜合應用技術實驗/開發平臺,學生實驗前需要選擇對應的模塊,按照設計的布局固定在實驗面板上,通過接插引用進行模塊之間的連接,包括電源的連接和信號的連接。學生在實驗中需要嚴謹細致,根據繪制的原理圖和具體模塊的接口,用不同顏色的導線將各模塊連接起來。學生在整個實驗項目中,能夠掌握硬件的原理、連接,嵌入式程序的設計、調試等。實驗創新性設計表現在以下幾方面。(1)實時時間的調校,采用了系統初始化時的后備電池檢測策略,當后備電池掉電后需要重新配置時間,否則系統不再調校時間。如果發現實時時間錯誤,取下電池裝上開機重新配置時間,減少了按鍵中斷查詢和程序掃描的軟件開銷,提高了系統的響應速度。(2)在Wi-Fi模塊的配置上,采用了全自動的串口配置,無須手動復位模塊。(3)TFT屏采用了靜態存儲技術,即FSMC技術,提高了屏幕刷新速度。(4)網頁提供了二維碼接入訪問方式。
5結語
由于本實驗涉及32位STM32F103單片機平臺、涉及A/D轉換編程、單總線和IIC同步串行通訊編程、串行異步Wi-Fi模塊的編程、TFT屏的時序編程、獨立按鍵的中斷響應等相關電子技術,學生通過本實驗項目基本能完成基于STM32F103VET6單片機平臺的傳感器信號輸入和輸出顯示,涉及定時/計數器的應用,掌握一種基本的多傳感器的信息傳輸和遠程共享的物聯網解決方案。
參考文獻
[1]李雁,李峰,郭維,夏元彩,周青,周薇.氣象觀測設備運行狀態綜合判定技術應用[J].南京信息工程大學學報,2016,8(5):439-445.
[2]徐偉,裴曉芳,季鑫源,陳曉,行鴻彥.高精度多通道自動氣象站氣壓檢定儀的設計[J].儀表技術與傳感器,2016(2):34-38.
[3]楊光祥,胡健,朱超平,彭燕妮.依托中央與地方共建項構筑電子信息類工程人才實踐創新平臺[J].實驗技術與管理,2017,34(1):25-28.
[4]姚巍,渠紅星,沈岳峰,連高欣.虛擬化桌面云在地市級氣象綜合業務平臺的應用[J].南京信息工程大學學報,2015,7(6):540-545.
[5]劉澤良,胡日新.物聯網技術下基于Arduino的智能公交系統模型設計[J].實驗技術與管理,2014,31(11):140-143.
[8]孟瑞麗,劉恒,張宏群.一種靜電驅動微機械諧振傳感器的接口電路及應用[J].儀表技術與傳感器,2015(5):90-93.
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)03(b)-0254-01
1 高數“學以致用”能力概述
高數“學以致用”能力主要指學生能夠通過數學學習自主分析問題、處理問題、解決問題的能力。在上述過程中,學生通過運用高等數學知識對日常生活、學習、社會經濟或自然環境中的各種實際問題進行處理,能夠明顯改善自身綜合能力。高數“學以致用”能力注重實際情景出發,需要對各項情景進行建模及轉換,由經驗、結果等實現檢驗、評價。在實施數學教育的過程中,高數“學以致用”能力能夠全面提升學生的數學思維能力及數學應用能力,將基礎性的數學教學研究轉變為探究式應用性研究,讓學生成為解決問題的核心,以學生為基礎,提升了學生的各項素質。
2 “學以致用”能力水平及影響因素探究
2.1 問題的提出
由上述內容可知,高數“學以致用”能力水平對高校教學工作具有非常至關重要的作用,是提升高校教學水平的關鍵。但是當前我國高校中高數“學以致用”能力培養效果較差,整體水平不一。為了提升我校高數教學質量,本次探究的過程中主要從我校高數“學以致用”能力水平現狀分析著手,通過多元因素分析方法對影響高數“學以致用”能力的各項內容進行探究,旨在改善當前高數“學以致用”能力水平,提升對學生高數“學以致用”能力的培養效果。本次研究的主要問題為:(1)高校學生高數“學以致用”能力及其影響因素的平均水平。(2)哪些是影響高數“學以致用”能力水平的主要因素?(3)高校男女生中高數“學以致用”能力存在哪些差異?
2.2 研究對象及方法
2.2.1 研究對象
研究中選取我校機電系、電子系、數學系、計算機系、經濟管理系五大科系的906名大二學生。其中男生530名、女生376名。本次選取學生的過程中,為了反映整體的高數“學以致用”能力平均水平,選取學生各個層次均有涉及。
2.2.2 研究方法
本次研究的過程中主要通過問卷調查對高數“學以致用”能力平均水平數據進行收集。問卷調查主要包括44道問題及學生期末考試成績。卷面涉及包括高數中“學以致用”能力、人格特征、學習動機、學習環境、學習認識、數學知識結構體系等多方面,學生依照自身實際狀況進行回答。本次問卷中使用SPSS軟件對收集到的數據進行分析,嚴格依照測試內容結果出來數據,問卷調查可信度達到0.825,本次問卷具有研究意義。
2.3 數據處理分析及因素研究
2.3.1 高數“學以致用”能力及影響因素的平均分布狀況
在本次研究的過程中,高數“學以致用”能力男女生平均水平較為低下,整體應用效果不理想。男女生人格特征(2.77/2.45)、數學學習動機(2.72/2.51)、學習環境(2.64/2.52)、數學認識能力(2.57/2.36)、數學認識結構(2.66/2.33)、數學認知方式(2.49/2.40)都明顯低于國際學生水平,學生整體高數“學以致用”能力平均狀況較差。
除此之外,性別差異分析過程中,高數“學以致用”能力男生平均水平明顯高于女生平均水平(2.58>2.28),男女生在高數“學以致用”能力平均水平上存在明顯差異(P
2.3.2 影響因素分析及能力路徑分析
由(表1、表2)可知:影響男生的高數“學以致用”能力路徑的主要為人格特征、數學認知能力及數學認知結構,但是影響女生的高數“學以致用”能力路徑主要為人格特征、數學認知能力及數學學習動機。油氣管制,增強男生的數學認知結構,可以明顯提升高數“學以致用”能力,而增強女生的學習動機對女生發展較為顯著。這可能是由于男生性格、意志、情感等與女生不同導致。因此,當前高數“學以致用”能力主要可以從以下兩方面著手。第一,通過分析、計算、邏輯推理逐漸提升對高數的認識,在處理問題的過程中潛移默化地形成能力“印象”;第二,依照人格特征和學生性別差異,分別從數學認知結構和數學學習動機入手,改善高數“學以致用”能力水平。
緒論是對全書的高度概括和總結。講好緒論部分是激發學生學習興趣和了解農業氣象學課程內容的關鍵。農業氣象學緒論首先給學生一個關于這門課程組成結構的整體介紹,首先讓學生了解氣象學、農業氣象學的基本概念;農業氣象學研究的對象、任務和方法;在此基礎上會重點介紹與農業生產關系密切的光、溫、水、氣等氣象要素的變化規律、相互關系以及對農業生產的影響;然后是與農業生產關系密切的災害性天氣及其防御措施;最后介紹農田小氣候、設施小氣候的特點及其調節措施。通過緒論的學習使學生認識到本課程環環相扣的結構及其與實際生活的密切關聯,開始對農業氣象學產生濃厚的興趣。
2引用農諺,運用實例深入淺出講授理論
氣象學是研究大氣中所發生的各種物理過程的本質及其變化規律的科學,可以形象地把大氣比喻為“天氣變化的舞臺”,水汽是“天氣變化的主角”,太陽輻射則是“天氣變化的動力”。正是由于各種氣象要素在天氣變化的舞臺上既相互聯系、又相互制約,所以在不同的條件下錯綜復雜地結合,才表現為各種復雜的天氣和氣候。根據土壤溫度垂直分布的特點,把土壤深層比做夏天的“電冰箱”,冬天的“保溫箱”。利用這種特點進行深貯藏,使蔬菜水果等農副產品越冬過夏、果樹枝條安全過冬,不失為既省事省電、省錢、保鮮,又調節市場供求關系、提高農副產品價值的一種有效途徑。這種形象比喻,對學習理論起到了提綱挈領的作用。又比如,在講霧、云的形狀和特點時“,早上有霧,晌午曬布”能很好說明輻射霧多預兆晴天的特點。用“天上鯉魚斑,明日曬谷不用翻”來說明透光高積云的特點。又如,在講解鋒面天氣時“,一日黃沙三日雨,三日黃沙九日晴”能形象說明冷鋒過境的天氣特點。在講鋒面氣旋時,首先從三國時諸葛亮借東風火燒赤壁談起,在簡單介紹這場經典戰役時,巧妙地將兩軍的布陣位置、東風的由來與鋒面氣旋的結構聯系起來,學生能快速準確地把握該天氣系統內各個區域風向的差別以及降雨產生的具置。這樣在興趣提升的同時,會激發學生主動思維,這時再讓大家共同討論,教師最后補充完善,知識點的掌握就會非常牢固。
3應用多媒體技術提高教學質量
當前,多媒體技術應用于課堂教學,已成為現代化教育手段發展的新趨勢。在農業氣象教學中,對于難以表達的、學生難以理解的抽象內容、復雜變化過程,多媒體演示手段都能予以解決,使學生容易掌握,既可增加課堂教學的生動感,又可利于知識的獲取,從而突破教學的重點,淡化教學的難點。例如,在講解引種時,各地光照時間長短的變化規律是很重要的內容,引種及新品種推廣必須清楚各地光照時間長短的變化規律,光照時間長短的變化直接受當地太陽高度角大小的影響,而太陽高度角的變化比較抽象。運用多媒體來模擬太陽光線照射到地球上的變化情況就可以使抽象的太陽高度角的變化具體化、形象化、生動化、直觀化,從而使學生輕松了解光照時間隨季節、緯度不同引起的變化規律。講解鋒面天氣時,運用多媒體展現鋒面移動過程,就可以很輕松的示范鋒面降雨的過程。而在講災害性天氣時,利用多媒體再現如“干熱風”、“龍卷風”、“臺風”等各種災害性天氣的發生情況,同學們可以很直觀地看到災害發生時所帶來的損失,就可以充分理解抗災防災的重要意義,也大大提高了防災意識,就可以主動去了解當地經常發生的氣象災害及發生規律,以便及時地采取措施,防御災害,以減輕災害帶來的損失,從而達到預期的教學效果。
【Abstract】 ObjectiveTo investigate the status of internet addiction among undergraduates and analyze its related factors,and to provide reference for prevention measures. Methods387 students from Guangdong Pharmaceutical University were surveyed,using IAD rating scale,Social Support Questions (SSQ) and a self-designed questionnaire. ResultsApproximately 8.27%of all internet users in this study were defined as internet addicts.Significant differences were found in grade,academic achievements,living expenses per month,attitude towards Internet from parents,purposes for using internet,internet service and the number of familiar friends between internet addicts and non-internet addicts. ConclusionMore and more college students spend more time on internet,the rate of female addicts is upgrading.Prevention measures should be taken according to internet addicts’ characteristics to maintain physical and mental health of college students.
【Key words】College students;Internet addictive; Factor analysis
大學生作為承載社會高期望值的群體,心理發展尚未成熟,在互聯網的星空下容易迷失自我。在競爭激烈的當代,大學生由于過度迷戀和使用網絡而導致社會、心理和生理功能的損害的事例屢見不鮮。隨著互聯網的普及,網絡成癮人數急劇攀升。美國心理學者Kimbly.S.Young[1]將這種新的心理疾病定義為在無成癮物質作用下的上網行為沖動、失控,即網絡成癮綜合征(Internet addiction disorder,簡稱IAD)。為了更好地反映當前大學生對網絡的認識和應用情況,為學校開展健康教育和采取針對性的措施提供理論參考,筆者對州某醫藥學院的387名學生進行了調查,結果如下。
1 對象和方法
1.1 研究對象 隨機抽取該學院2個校區5個年級的387名學生進行問卷調查,其中,每個年級抽取不同院系的2個班級。
1.2 研究方法
1.2.1 抽樣方法 采用分層整群隨機抽樣方法,首先隨機抽取兩個院系,然后每個院系按年級分層,每個年級以班為單位隨機抽取1個班,共抽取8個班級作為整體調查對象。
1.2.2 調查方法 統一培訓調查員,在任課老師和學生干部的密切配合下對學生進行現場調查,學生自愿填寫,匿名、獨立答題,答題完畢當場回收有效問卷。
1.3 研究內容 調查問卷包括四個部分:①一般情況,包括性別、年級、專業、生源、父母親的文化程度等;②上網的基本情況,包括網齡、平均每周上網頻率、平均每周上網次數、上網內容、上網費用、是否有經常通宵上網等;③對上網的認知情況,包括是否覺得網絡信息很重要、是否因上網而影響成績、對上網花費的時間和精力的態度、網絡成癮情況等;④社會支持情況,包括與同學的關系、與鄰居的關系、遇到困難時得到支持和安慰的來源、參加活動情況等。
1.4 測量工具
1.4.1 網絡成癮量表 該量表是由美國彼茲堡大學Young[2]博士編制,參照《美國精神疾病分類與診斷手冊》(DSM-IV)賭博成癮的鑒別標準修訂而成。量表包括10個條目,分別為:①想不上網但無法控制自己;②因不能上網而感到無聊、焦慮;③期望上網時間長于目前;④上網的時間經常超出預期;⑤上網的花費不斷增加;⑥過去1周內每天上網≥4 h;⑦因上網而不能完成作業或逃學;⑧向家長,教師及同學隱瞞上網事實;⑨因上網與家長、老師發生沖突;⑩為了擺脫困境、抑郁、無助和焦慮而上網。量表采用“是否”評分制(0=否,1=是)。計算總分,最后得分在5分以上(包括5分)為網絡成癮。分數越高,說明成癮程度越嚴重。林絢暉等[3]在應用此量表時分析了其信度(系數為0.736),表明該量表有較好的信度。
1.4.2 測謊量表 測謊量表又稱L量表。該量表是艾森克人格問卷(EPQ)的一部分,由英國倫敦大學艾森克夫婦[6]共同編制,由北京大學的陳仲庚修訂而成。L量表是用于測定被試者的掩飾、假托和自身隱蔽情況,或者測定其社會性樸實幼稚的水平,它本身代表一種穩定的人格功能。目前,此量表已在許多國家被廣泛應用,獲得了較確定的信度和效度。采用是否評分制,得分如高于18分,顯示被試有掩飾傾向,測驗結果可能失真。本次調查結果顯示,L量表≥18分者2名,表明此次調查結果可信度高。
1.5 統計方法 采用SPSS11.5建立數據庫,并采用描述性分析、 χ2檢驗、多因素Logistic回歸分析等方法對資料進行統計分析。將分析變量賦值見表1。
2 結果
2.1 一般情況 共發放問卷400份,有效回收問卷387份,回收率為96.75%。上網者387名,占100%,其中,男168名,占43.41%,女219名,占56.58%。上網者的平均網齡為1年以內38名,占9.8%,1~3年110名,占28.4%,3~5年119名,占31.0%,5年以上119名,占30.7%。平均每次上網時間(3.02±2.195) h,每次上網最長達24 h。平均每周上網頻率:每天都上網191名,占49.4%,每周4~6次78名,占20.2%,每周1~3次82名,占21.2%,幾乎不上網36名,占9.3%。
2.2 大學生網絡成癮情況 387名上網者中網絡成癮者32名,占8.27%,其中,男生15名,占46.87%,女生17名,占53.1%,男、女生網絡成癮差異無統計學意義( χ2=0.170, P =0.680)。
成癮者中大一學生2名,占6.3%,大二學生9名,占28.1%,大三學生14名,占43.8%,大四學生3名,占9.4%,大五學生4名,占12.5%,大三年級網絡成癮率高于其他年級,不同年級網絡成癮率差異有統計學意義( F =3.831, P =0.005)。成癮組每次上網時間平均(4.59±4.209) h,最長者達24 h,非成癮組每次上網時間平均為(2.88±1.856) h,成癮組高于非成癮組,二者差異有統計學意義( t =-2.283, P =0.029)。
2.3 大學生網絡成癮影響因素分析
2.3.1 成癮組與非成癮組大學生的一般情況比較 網絡成癮組與非成癮組大學生在專業、生源地、性格、是否擁有電腦、每周上網頻率、每月上網費用等方面差異均無統計學意義。而在年級、學習成績、上網地點、每次上網期間中途是否休息、有否通宵上網和父母親對子女上網的態度等方面的差異均有統計學意義(見表2)。
2.3.2 網絡成癮組與非成癮組的上網目的、上網內容比較 在上網目的方面,網絡成癮組中因無聊而上網的占75%,非成癮組中因無聊而上網的占44.51%,二者差異有統計學意義。在上網內容方面,成癮組中有28.13%瀏覽,非成癮組中只有6.76%,二者差異有統計學意義(見表3)。
2.3.3 網絡對大學生產生的影響 對上網的大學生進行單因素分析發現,成癮組與非成癮組大學生在上網后出現的情緒低落、興趣喪失、睡眠不足、生物鐘紊亂、精力不足、食欲下降、體質量減輕、精神運動性遲緩和激動、思維遲緩、自我評價將低、不愿參加社會活動、人際關系緊張、飲酒和濫用藥物等方面的差異均有統計學意義。網絡成癮組與非成癮組在是否因上網而逃課、是否因上網而打瞌睡、上網后學習成績的影響、對自己在網上花費的時間與精力的態度等差異均有統計學意義(見表4)。
2.3.4 網絡成癮與非成癮大學生上網的相關因素比較 以網絡成癮情況(0=未成癮,1=成癮)為應變量,以學習成績、在網絡中交往更安全、平等和被理解、無聊、上、關系密切的朋友個數、近一年來與誰同住、遇到急難情況時得到朋友的經濟支持和解決實際問題的幫助、其他人提供的安慰和關心等為自變量作多因素Logistic回歸分析,結果顯示均差異有統計學意義(見表5)。
3 討論
3.1 大學生上網情況 國外的研究通常采用在線調查的方式,參加問卷調查的大多是自認為有成癮傾向的自愿者,故成癮率較高[1,7]。為減少偏倚,本次研究和國內的大多數研究一樣[8-9],采用非在線隨機抽樣調查的方法。本次調查網絡使用者比例為100%,網絡成癮者32名,占總上網人數的8.27%,其中女17名,男15名,成癮無性別差異,提示網絡使用在大學生中得到普及,網絡成癮人群有逐步擴大的趨勢。
隨著社會生活水平的不斷提高,來自農村的學生與來自城鎮的學生網絡成癮情況并差異無統計學意義( P =0.064),這與國內的許多研究者的研究結果不一致。原因可能為本次調查選取的是廣東省高校的學生,他們普遍多集中在珠江三角洲或者珠江三角洲附近,生活水平不算太低,加上學校的數字教育,使他們接觸網絡的機會也不斷增多。
成癮者與非成癮者相比,上網頻率高,時間長,且一次上網期間中途不休息,也不分晝夜,雖然目前尚無法辯清“上網時間長”與“網絡成癮”誰因誰果,但上網時間延長已成為判斷成癮與否的標準之一。因上網而出現逃課或上課打瞌睡的現象較明顯,原因為長時間上網后的興奮狀態不會在短時間內消失,學生生物鐘紊亂,精力不足,最后影響學習成績。陳新等[10]在對某醫科類大學調查后發現,網絡成癮組學生的學習成績低于非網絡成癮組的學生,這與本次研究結果一致。
3.2 大學生網絡成癮受到多因素的影響 本次調查發現,成癮者上網的目的更多是因為無聊和覺得在網絡中交往更安全、平等和被理解,由于在虛擬的網絡世界中人人平等,在匿名的保護下,學生可以暢所欲言,不用擔心會受到什么批評或帶來什么懲罰,網上交友減少了陌生和焦慮,亦無須直接面對他人,可以逃避身體外觀、肢體語言、聲音等實體條件,這使得他們更熱衷于網絡而無法自拔。在對待自己花費于網絡上的時間和精力,成癮者與非成癮者相比表現出更多的懊悔,但卻還沉溺于其中,由此表明了網絡成癮者較之非成癮者自制力較欠缺,這正是成癮的典型表現。成癮者把更多的時間花在瀏覽上,而Young[11]的研究發現,成癮者最常用的網絡服務是網絡聊天和網絡游戲,可能是由于各國之間在文化背景和傳統觀念上的差異,美國人在“性”方面一直較開放,對“性”的好奇程度不如中國人強烈,提示在研究網絡成癮問題時可能存在國與國之間的差異。
網絡影響的多因素研究表明,在親密朋友個數多寡方面,上網者的成癮機會隨著現實生活中的朋友個數的增多而下降,表明網絡在這一方面可以彌補現實生活的空缺,上網者可以在網上自由交友,傾訴自如。
3.3 采取積極措施,為大學生營造一個和諧的學習環境 大學校園是個相對自由的生活環境,大學生特有的學習機制使他們脫離了中學時的那種嚴格的管教環境,進入一個相對自主的廣闊空間,由于受師長導向較少,加之課堂學習時間的減少,使得大學生擁有更多的閑暇時間,這為他們上網提供了自主的機會和時間上的便利。大學生如果沒有把握好自己的方向盤,由于分不清網絡世界的好壞而極易沉湎于這一虛幻現實中。因此,大學生應該有自己的奮斗目標,努力學習文化知識并提高辨別能力。另外,學校亦應該多開展學術活動和更多課余活動,加強大學生的心理健康指導和教育。
有學者從跨文化的角度分析,在我國傳統文化的影響下,我國大學生表現出自強不息、克己容忍、謙和持中、利而不害、為而不爭、清靜無為、順其自然等民族心理特征[12]。由此,我們可以推測,假如這種特征過度表現,則會導致大學生出現自我閉塞、害羞內斂、孤獨寡語等消極性格;若是引導過度,大學生很容易產生逆反心理,往往會表現出對外界刺激敏感、激動好動、情緒不易控制等偏激性格。這兩種極端性格的出現勢必會加大大學生網絡成癮發生的概率[13]。因此,學校在引導時應該注意把握好尺度,為大學生提供一個良好的成長環境。
參考文獻
[1]顧海根.國外網絡成癮研究簡介.外國中小學教育,2005,(9):31-36.
[2] 金伯利•S•楊,毛巧明.網蟲綜合征:網癮的癥狀與康復策略.上海譯文出版社,2000:121-125.
[3] 汪向東,王希林,馬弘.心理衛生評定量表手冊.中國心理衛生雜志社,1999:127-131.
[4] 林麗,閻鞏固.大學生上網行為及網絡成癮探討.中國心理衛生雜志,2001,15(4):281-283.
[5] 魏嵐,梁曉燕,高培霞.大學生網絡交往動機與網絡社會支持關系研究.中國學校衛生,2007,28(7):622-623.
[6] 吳均林,林大熙,姜乾金,等.醫學心理學教程.高等教育出版社,2001:113-115.
[7] Wang W.Internet dependency and psychological maturity among college students.Int J Human-Compute Studies,2001,55:919-938.
[8] 倪曉莉,陳思路.某綜合大學學生網絡成癮者心理行為評估.中國學校衛生,2007,28(4):354-355.
[9] 汪潔,黃英男.職業院校網絡成癮學生心理健康狀況與干預研究.中國學校衛生,2007,28(7):641-642.
[10]陳新,李鳳華,龍斌,等.大學生網絡成癮對學習的影響.中國健康心理學雜志,2007,15(4):300-301.
1.1實驗課程教材缺乏特色
在高等院校,大學設課以理論課為主干,實驗課基本上是理論課的附屬或是有關理論課的一部分,其重心在于幫助、加強對有關理論課的理解和掌握,根本沒有自己系統的教材[1]。雖然近幾年各大出版社也陸續出版了一些有關氣象學實驗的教材,但是往往教材的特點是知識量大且知識點分散,實驗內容大多為驗證性實驗,有些內容又很抽象,超越了高等院校大多數學生的接受能力,不利于學生課下進行自學和預習。面對具有林業特色的高等院校來說,出版一本以氣象學基本實驗為主,具有林業特色的實驗教程勢在必行。
1.2課堂教學手段單調和實驗教學內容單一
在氣象學實驗教學中,教學手段和方法仍沿襲傳統的模式,即以教師講授實驗理論和演示實驗內容為主,學生被動聽講和記筆記,黑板仍是主要的教學工具,缺少現代教育技術和手段的應用。由于師生在課堂上缺乏互動和交流,所以實驗課程的教學效果并不理想。氣象學實驗作為理論知識的附屬部分,主要開設的實驗有8個,基本上都屬于演示性和驗證性實驗。為了滿足學生的求知欲望,也為了鍛煉學生的思維能力,培養學生的創新能力和創新精神,利用多元化的教學手段來增加設計性和創新性實驗內容刻不容緩。
1.3氣象學實驗、實習基地建設經費缺乏
近年來,由于高等院校招生規模的迅速擴大,學校各方面建設都需要大量的資金投入。因而,在保證教學能夠基本運行的前提下,對實習經費的投入相對不足,而用于實驗實習基地建設的經費則更是少之又少,這就大大降低了高校對基地建設的積極性。大多數實驗、實習課程的教學也都是僅僅局限在教室內進行演示和驗證性實驗的操作。
2氣象學實驗課程教學改革的探討
2.1加強實驗教材建設,構建氣象學實驗課程教學內容新體系
課程建設與改革是提高教學質量的關鍵,隨著高等學校教育教學改革不斷地深入,不斷激發學生主動學習意識,提高實踐教學的效率,實驗教學要求與理論教學完全分開,設置獨立的實驗教學百分制考核機制。面對以往實踐教學內容單一,現行的氣象學教材教學內容的安排和教學時數偏重于理論教學[2]的現狀,也為了適應高等院校實踐教育教學改革要求,筆者編寫并出版了《氣象學實驗教程》一書,前十章主要介紹了主要氣象要素的測定,具體包括實驗儀器構造、原理、使用方法和數據處理方法等。同時為了讓學生對實驗有更加深入的了解,每一章后安排了思考題。后四章內容主要介紹了自動氣象站、氣候資料的統計與整理以及地面氣象月報表的編制和云的觀測實驗等等,這對高等院校開設綜合性實驗和創新性實驗有一定的參考價值。在實驗內容上,分層次開設實驗,即基礎性實驗和綜合設計性實驗,以真正的實施因材施教。
(1)基礎性實驗:采用多媒體教學方式,通過生動的圖片演示該儀器的使用方法,講授儀器的構造、原理和使用方法。在儀器的選擇上,可以采取人工觀測的的儀器和自動氣象觀測系統的儀器相結合的方式,它們的共同使用,可以讓學生充分了解兩者的區別。
(2)綜合設計性實驗:主要是培養學生靈活運用知識能力,提高綜合實踐能力和獨立操作能力。如:森林小氣候觀測實驗,要求學生根據理論課程的知識,選擇和設計一塊林地進行森林小氣候的觀測。教師只是提出建議和目的,具體操作方法由學生自行安排。為進一步加深對森林小氣候特性的認識,安排一組學生在林外選擇一塊對照地,進行相同項目的測定。最后將數據進行匯總、比較、得出結論。通過綜合設計性實驗,使學生熟練掌握因森林的存在所造成的小氣候效應,這對培養學生知識的應用,能力的培養以及啟發其科技創新的思維能力是很有益的。
2.2改革氣象學實驗課程的教學方法和手段,提高課堂教學效果
在教學方法上,以啟發學生創新思維、培養學生創新能力為目的,以理論教學與實驗教學相結合的方式組織氣象學實驗。同時還要強調學生對氣象學實驗的基本方法和基本技能的正確掌握,并著重培養學生嚴謹的科學態度和良好的實驗習慣,為其學習后續課程和從事專業實踐打下良好的基礎[3]。以往氣象學實驗教學,主要采取的是課堂講授和演示,課下驗證實驗的方式。在選擇實驗內容上也主要是基本氣象要素的測定。要對實驗教學方法進行改革,應充分利用現代教育技術新成果,根據不同的實驗內容,同時考慮實驗條件和環境等因素,把傳統的教學方法與現代化的教學手段緊密結合,應用多媒體課件輔助課堂教學,將靜止的教學內容動態化。這樣,可以節省大量的課堂教學時間,增加教學內容和信息,使教學內容變得豐富多彩、教學過程更加優化。
2.3加強氣象學實驗、實習基地建設
中圖分類號:P4-41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)17-0146-02
一、引言
專業基礎課是學生素質教育的重要環節之一。《氣象學與氣候學》是高等師范院校地理科學專業重要的專業基礎課之一,作為自然地理學的重要組成部分,課程教學目的在于讓學生了解大氣科學的基本知識,理解各種常見的大氣現象產生和發展的機理,掌握常用氣象觀測的基本技能和氣候統計資料的分析方法,為學生將來的中學地理教學或科學研究工作奠定牢固的專業基礎。學好該門課程不僅有利于地理師范專業學生學習其他專業課,而且對今后從事中學地理教學有很大的指導作用,是培養和提高學生的專業科學素質、科學思維和研究能力的核心課程之一。為提高地理科學專業人才培養的質量,十分有必要對氣象學氣候學的教學進行深入探索。結合自身的教學實踐,作者對《氣象學與氣候學》課程教學內容進行了適當優化,并提出了一些建議。
二、根據專業和學生特點,合理安排教學內容
地理科學是研究地球表層自然要素及人文要素相互作用、關系及其相互作用的科學,其所面對的是開放的復雜地球表層巨系統,包括了自然、人文、區域的綜合內容,跨越了自然科學與社會科學的研究,研究內容之間相互滲透,融合貫通。因此,地理科學專業的氣象學與氣候學應有鮮明的綜合性和地域性。《氣象學與氣候學》課程內容涉及知識門類多,知識信息量大。氣象學與氣候學是一門物理機制較強的學科,學科空間概念很強,公式很多,相對抽象。地理科學專業學生文理兼招的特點,有些學生數理基礎較差,對公式的理解相對吃力,教學內容的設置、組織需要考慮到不同層次學生理解能力。鑒于高等師范地理科學專業學生畢業后多數從事中學地理教學,因此教學內容還應與中學基礎教育接軌。
教學內容還要根據要求和學生未來可能從事的職業連接起來,教學內容既有基礎知識,也要涉及到地理科學領域研究的新成果和國內外形勢發展,比如一些當前熱點研究話題,如氣候變化問題、極端天氣事件、海洋酸沉降問題等,在拓寬學生知識面的同時又加深了對課程知識的理解,也能夠增加學生的科學研究興趣。
《氣象學與氣候學》授課內容可劃分為兩大類,即理論教學和實踐教學兩方面,內容復雜,而課程的教學時數有限,須重新進行刪減、增設和整合,去粗取精,因此我們根據本課程的教學目標,確定教學內容和教學目標。重點要求學生對基本概念和基本理論有一個較好的了解,一方面為后續課程奠定良好的基礎;另一方面培養學生對氣象學與氣候學課程的興趣,提高學生運用氣象學與氣候學理論分析和解決現實問題的基本能力,培養學生對基礎科學問題的理解和科學思維能力。
三、理論教學內容設計
課程的教學內容是教學活動過程中最為核心的內容,是解決教師想要教什么和學生會學到什么的問題。如果教學內容選擇不當,不僅影響教學效果,而且還會直接影響教學目的的完成。教學內容的選擇與組織也是教師備好課以及組織好教學活動的前提。
1.重新架構教材內容。《氣象學與氣候學》課程是一個大氣科學這個學科的“濃縮版本”。學生使用的教材是由周淑貞教授主編、高等教育出版社出版的《氣象學與氣候學》(第3版)。氣象學與氣候學教學內容可分為三大知識模塊,即氣象學―天氣學―氣候學的知識結構,具體表現為:第一部分是氣象學的基本內容,研究大氣的組成和結構、大氣的熱能和溫度、大氣的運動以及大氣水分等等內容;第二部分是天氣學的基本內容,研究氣團、鋒和各主要天氣系統;第三部分是氣候學部分的基本內容,包括氣候成因、氣候帶和氣候型以及氣候變遷。各模塊之間比較松散、聯系不緊密,不利于學生的理解和掌握。
在實際教學中,筆者參照其他高校的做法,以當前氣候學研究的主題――氣候系統及其變化作為主線,將上述知識點貫穿起來,調整課程的教學體系。課程的知識體系結構為:(1)氣候系統;(2)氣候系統的熱力學過程;(3)氣候系統的動力學過程。具體的教學內容包括:①緒論,②氣候系統的熱力過程,③大氣動力學特征,④大氣中水分,⑤主要的天氣系統,⑥氣候系統主要過程,⑦氣候的分布規律,⑧氣候變化,等。按照上述結構,將原先氣象學―天氣學―氣候學的各知識點內容編排進去。學生在對氣候系統的熱力學、動力學特征以及水分的遷移轉化,天氣系統學習的基礎上,來認識氣候系統的各個主要過程、各子系統間的相互作用等,考察氣候的分布和變化。重新編排后各章節結構清晰,層層遞進,有利于引導學生在氣候系統的框架內,從整體和部分角度認知,對學生后續的自然地理學其他課程的學習也有很好的引導作用。
2.增加關于鄉土方面的知識。課程教學中要引導學生密切聯系實際,關心當地天氣、氣候變化及其影響,并對當氣候條件與資源的進行考察,能夠有效幫助學生掌握和了解相關知識點,也逐步培養學生運用所學知識來分析和解決實際問題的能力。相關的知識分散在個章節中進行,如利用《安徽資源環境》等教材,介紹氣候類型時適當選用安徽典型地區實例;講解氣候變化時介紹安徽省氣候變化特點;介紹氣象災害時,增加安徽省常見的氣象災害類型及防御措施(寒潮、臺風、暴雨、干旱等),有利于學生相關知識點的理解,不斷地增加學生進行地理學習的積極性和主動性,也有利于學生鄉土情感的培養。
3.穿插相關地學熱點研究內容。《氣象學與氣候學》課程,新的研究方法、手段和成果不斷涌現。因而要根據地理科學與氣候學的學科新近發展和實際問題,更新教學內容,反映最新科學研究動態,重點是地球表層系統過程相關內容,立足于大氣圈,強調和其他圈層間的相互作用,關注全球大氣環境變化的新內容,如海洋酸沉降、碳循環、空氣污染等,增加全球變暖及其適應對策方面的知識,結合IPCC AR5報告,介紹當前全球氣候變化方面新的研究結果,并對全球變暖的應對措施進行分析,增強學生的科學研究能力和創新思維能力。“氣候變化的研究方法”這一部分的教學內容在不少教材中舍去,近年來具體的研究方法和代用指標的發展很快,地理科學專業學生就讀研究生后不少從事相關領域的研究學習。鑒于此部分內容較多,不能一一具體闡釋,教學中適當選擇一些代用指標研究案例進行講解,如黃土、冰芯、樹輪等指標的研究成果,增加學生學習興趣,還能與學生后續《地理調查研究方法》課程有效銜接起來。
四、實踐教學內容設計
氣象學與氣候學是一門觀測科學,教材中用來分析圖表的資料多來自實際器測結果。鑒于該門課程具有很強的實踐性,因此有效地開展該課程的實踐活動具有重要的意義。實踐教學分為實驗和實習,實驗的內容在實驗室及氣象觀測場地進行,實習內容一般選擇在綜合自然地理實習中進行。為了使學生牢固掌握氣象學與氣候學的基本理論,有一定氣象觀測和氣候資料統計整理的技能,進一步了解氣象學與氣候學在地理、環境、生態、資源等學科中的應用,教學中采取了以下三種設計方案:首先,氣象要素的觀測實驗。項目包括溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素,內容涵蓋儀器構造原理、安裝、觀測方法、使用范圍等。教師首先對這些知識進行室內講解,此外,目前互聯網上相關的材料也很多,比如提供氣象觀測設備的生產廠家主頁通常會有詳盡的產品性能、原理、構成方面的介紹。根據課程進度適當安排學生到氣象觀測場地現場參觀,要求學生在實習過程中了解各種儀器的原理、結構和使用方法,學會借助儀器進行分析、處理,掌握必要的實踐技能,從而得出實習成果。對高師院校學生而言,這些內容的學習有利于他們指導今后的中學教學的一些課外活動。其次,扎實的地理要素統計分析等能力是每一名高師專業地理科學的學生應該具備技能。通過實習,提高學生對所獲取的數據的分析、統計、考察和判別的能力。實習數據來源不僅包括學生實測的數據,還包括網絡上的相關數據。目前氣象資料共享的科技資源平臺較多,權威的數據來源如中國氣象科學數據共享服務網。通過對這些平臺提供氣候、氣象資料的統計整理、分析和使用,進行對比分析和鑒別,掌握均值、總量、頻率、極值、變率等統計量的計算方法,加深對各類氣象參量的理解。
最后,雖然從事此課程學習的學生一般不會從事氣象預報業務,但天氣圖和衛星云圖的判讀和理解也十分重要,如鋒面、溫帶氣旋和反氣旋、熱帶氣旋等天氣系統等云圖的實習。除加強對這部分內容的講解外,以課堂實習和課后練習的方式加強學生對各種天氣圖和衛星云圖的認識。
五、小結
教學實踐中,我校《氣象學和氣候學》總課時共68學時,理論教學課時約60學時,實踐教學課時約8學時,根據理論課時進度,適當安排實踐環節教學。同時鼓勵學生申報各類大學生科研項目或參與科研項目研究,可以使學生在整體上對自然地理過程,特別是氣候系統有了更加深刻的理解,提高了學生的學習能力,為后續相應的學習內容奠定堅實的基礎,收到了較好的教學效果。
參考文獻:
一、引言
水文氣象學是一門以氣象學和水文學理論和方法為基礎、以水文工程應用為導向,運用氣象學和水文學的基本原理和方法解決水文氣象實際問題的新興學科[1][2]。本著以“氣象學和水文學內涵式結合,以理論指導實踐,以需求引導創新”的原則,根據當前階段水文水利和氣象等業務部門對高質量水文氣象人才提出大量需求,我國首個培養水文氣象學本科生的專業在南京信息工程大學水文氣象學院(后文簡稱:我院)應運而生,但傳統水文學課程已經不適應社會新的需求。新的學科,新的需求,必然要求我們對傳統水文課程進行改革。
水文測驗、水文預報、水文與水利計算,簡稱“測、報、算”,是傳統水文水資源專業的核心課程[3]。水文測驗學是研究如何正確、經濟、迅速地測定各種水文要素的數量及其在時間和空間上的變化過程,是水利類專業本科生的主干專業課程。實踐性強是水文氣象學基礎系列課程的顯著特點之一,在教學別強調理論要與實踐結合。水文測驗實習是將理論課程付諸實際生產實踐的,從而使水文學本科生獲得重要的專業技術訓練的野外實踐過程。本文結合水文氣象學的新學科特點,以水文測驗實習為例,其實習目的和實習內容是根據水文與水資源工程專業學生的培養目標制定的,直接照搬到水文氣象學專業上,不符合水文氣象專業學生的培養目標。筆者根據水文氣象學的獨特學科特點,優化傳統水文測驗實習目標和內容,使之更符合水文氣象專業的培養目標,進而培養具備扎實基礎、熟練水文測驗技能專業背景的水文氣象專業技術型人才,為今后從事水文氣象行業相關的水信息采集,水文氣象數據處理方面的工作打下基礎。
二、水文氣象學的必要性與獨特性
水文氣象學是我國、亞洲,乃至全球的新興交叉學科,目前國際上只有俄羅斯、瑞典、英國、烏克蘭四個國家擁有水文氣象研究機構。氣象學與水文學長期以來處于割裂狀態,傳統的水文學只研究降水落到地面之后的各種過程,氣象學則只關注降水在空中未降落之前的各種過程,即水文學上不接天空,氣象學下不接地氣,二者之間“割裂性”使得很多社會實際問題不能有效解決。隨著社會進步與經濟發展,單純的水文學或氣象學已經不能滿足實際發展的需要。而水文氣象學作為紐帶將水文學和氣象學二者有機地、巧妙地結合起來,同時是氣象學和水文學發展的新亮點,它使得氣象學接地氣,使得水文學往上游端發展,是理論與實際結合的典范。其產生與人類社會對洪澇災害現象的認知水平、抗御災害的能力、科學技術的進步和社會經濟的發展密切相關,其內涵和研究的領域隨之不斷深化和發展。俄羅斯的水文氣象著重研究高緯度地帶融雪和降雨產生的降雨-徑流機理及應用;美國的水文氣象著重研究中低緯度的季風和熱帶氣旋引起的降雨-徑流機理及應用,尤其是颶風引起的極端暴雨洪災的分析、計算和預報。
水文氣象學本科學生的培養,既要考慮水文學與氣象學知識的有機結合,又要考慮其較強的實踐性。因此,本學科的學生既要學習氣象學的知識,如天氣動力學、動力氣象學等,又要學習水文學的知識,如水文學原理、水文測驗學等,更要學習水文氣象交叉方面的知識,如水文氣象學、水文氣象集合預報等。水文氣象學的這種有機性和實踐性,要求教學過程要特別強調理論要與實踐結合,同時要求在水文學課程中滲透氣象學知識,在氣象學課程中滲透水文學知識。
三、傳統水文測驗實習內容及存在的問題
水文測驗學是水文氣象專業的必修課程,實踐性強,與具體生產業務密切相關,其實習教學環節是培養水利學科應用型人才實踐能力和創新能力的重要渠道,是水利類教育教學的重要環節。根據水文氣象專業自身特色,積極探索適合創新人才培養的水文測驗實習模式具有重要意義。
水文測驗實習的主要目的在于加強學生專業實踐能力的培養,提高學生的操作實踐能力;通過水文測站的生產實踐,初步掌握測站的主要測驗業務和技能,并加深對水文測驗理論的理解,使學生將水信息采集和水文數據處理基本理論、基本方法付諸實踐,進行基本水文測驗專業技能訓練。要求學生通過在站實踐,增強對水文現象的感性認識,掌握各種水文要素的觀測及測驗方法;通過觀測、測驗報表的填寫和成果的計算等基本技能的訓練,結合教學、科研進行試驗研究,培養分析問題、解決問題的能力。傳統水文測驗實習的主要內容包括水信息采集的野外儀器使用培訓和實際水文數據處理兩部分,重點和難點在于培養和訓練學生水文測驗的基本技能,具體包括以下幾個方面:(1)降水與水位觀測及其資料整理;(2)水準測量和大斷面測量及技術:完成水準測量和河道大斷面測量外業工作,并完成相應的資料整理,繪制大斷面圖;(3)流速測驗與測速垂線精簡:完成流速測驗,并在保證流量計算結果精度的前提下,采用最少的測速垂線數目,并確定其在斷面上的分布,點繪全斷面精簡后的測速垂線位置圖;(4)流速脈動實驗:通過流速脈動實驗掌握流速脈動的特性、變化及分布規律,推求流速誤差與測速歷時的定量關系。(5)測站資料整編:對實習測站年實際數據的分析、計算、定線、推流,初步掌握受混合影響的水位流量關系的數據處理方法;懸移質泥沙數據處理的定線方法,并進一步了解測驗工作與數據處理工作的互相關系。
筆者結合在國外多年求學和教學的科研經驗,考慮不同的學科特色,與國外水文測驗實習方面比較,傳統水文測驗實習主要存在以下幾個問題。
1.實習方式老套,死板照條,不具有創新性:目前高校水文測驗實習,學生多根據具體的實習任務,流水線式、按部就班地完成實習內容。某些學生實習結束后都不清楚為什么要做這些測量,這些測量的目的是什么,測量出的結果怎樣應用在實際生產中。現存的實習方式不能實現預期實習目標。
2.實習內容陳舊,一成不變,未考慮具體學科特點:一直以來,現在水文測驗實習內容沒有發生過大的變化,筆者求學時如此,為師時亦如此。現有的水文測驗教材反映的是陳舊、常規的測驗內容和方法,遠遠適應不了實際教學需要,現代先進的測流、測深及水文氣象自動測報系統等新理論、新技術、新方法都沒有得到應有的反映[4]。與國外高校相比,我國大多數高校沒有根據本校學科的特色,制定相應的實習內容。本課程應特別注重其實踐性,日本美國等國家院校,水文測驗實習的比重占50%左右[5],而我國大部分院校的比重僅20%,甚至更低。相比而言,我國水文測驗教學沒有側重其實踐性,不利于培養學生理論聯系實際能力和創新能力。
3.教學方法落后,教學儀器陳舊,考核方式單一:國內水文測驗的教學主要以理論課和野外實習相結合的方式進行,兩者本身是相輔相成的關系,但某些高校往往第一年安排理論課學校,第二年安排實習課,導致兩者相互脫節;教學儀器陳舊,課堂上不能展示最新的水文測驗技術方法。與國外相比,國內水文測驗實習主要以實習報告形式展示實習效果,考核學生對實習內容的掌握程度。這種考核方式不能合理地反映學生的實際水平,也不能有效考查學生的創新能力。
四、新學科水文測驗實習的挑戰與改進
針對水文氣象專業的獨特性,我院以實驗教學示范中心建設為契機,以培養能力、提高素質為主線,以培養創新型和應用型人才為目標,構建“一體化、三層次、多形式”的水文氣象學實踐教學體系[6],并在這一基礎體系上進行科學有效的實施和管理。一體化是指把相關的實驗知識、技術和方法有機地組織在一起形成一個完整的體系;三層次是指將實踐教學分為基礎性試驗、綜合應用型實驗和實踐創新型實驗三個層次;多形式是指實習實踐的方式不拘一格,室內、室外相結合,講授式、啟發式、自學式、開放式等多種形式有機組合的實踐教學。在我院這種有機實踐教學體系下,針對我國水文測驗學現存的問題,結合水文氣象學的具體特點,并考慮我國水文測驗發展的總體方向及現代化科學技術發展的趨勢,我院水文測驗實習的改進措施如下:
首先健全水文測驗實習內容,在原有基礎上增加氣象學要素,使之體現水文氣象有機結合的特色,如增加多時段降水、氣溫、風速、輻射、濕度及蒸發的觀測,分析氣象因子與流量、蒸發的相關關系,總結出對流量影響最大的一個或者一組氣象因子,這可以對河流流量的影響因素有更深刻的理解,也可以更好地理解水文氣象過程。
其次改進水文測驗的實習實踐形式。野外實習之前采取理論講解與視頻演示相結合的方式,讓學生理解實習的方法和原理,初步掌握實習的相關技巧;到達具體實習場所,再采取現場演示,邊講邊做、邊做邊講,與學生共同完成實習所要求的內容。實習過程,務必保證每一個學生親自動手,熟練掌握每一個實習內容。同時要改變傳統單一、填鴨式的實驗形式,增加開放式實驗環節,讓每個學生或每個小組自己提出問題,自己設計實驗,自己動手完成,最大限度地激發學生的創新性。
此外,要改變單一的考核評價方式,采取實習報告與現場答辯相結合的考核方式。傳統實習報告的形式可以系統地、全面地考核學生是否了解實驗的目的、意義,是否掌握實驗內容、實驗方法,是否理解每一個實驗過程,是否學會爭取分析實驗結果,此方法具有全面性的特點。但是傳統報告的形式不能合理體現學生的創新能力和實際操作能力,現場答辯可以直接考核學生的動手操作能力,通過現場提問實驗的關鍵過程,考核學生的臨場應變能力、學生對實驗掌握的熟練程度,答辯與提問相結合填補了傳統實習報告的不足之處,完善了水文測驗實習的綜合考核評價體系。
參考文獻:
[1]楊文峰,周輝,李明,等.水文氣象預報研究述評[J].陜西氣象,2007,5:14-18.
[2]張小娜.水文氣象專業設置初探[J].教育教學論壇,2013,37:134-136.
[3]芮孝芳.水文學原理[M].北京:中國水利水電出版社,2004.
[4]張利平,夏軍,許建民,付小平.水文實驗教學改革的研究與應用[J].長江職工大學學報,2001,18(3):36-38.
學科交叉是優勢學科的發展點,新學科滋生的源泉,是獲得科技創新的重要突破點。近年來,發展交叉學科已經成為許多高校培養新世紀創新性人才的首要策略和途徑。關于交叉學科的定義,劉仲林等認為交叉學科是兩門或兩門以上的學科相互結合、彼此滲透交叉而形成的新學科。這是目前接受最為廣泛的定義。
1水文氣象交叉學科的可行性
1.1氣象學和水文學存在互補性、遞進性
氣象學是把大氣當作研究的客體,從定性和定量兩方面來說明大氣特征的學科,通過研究大氣的變化規律,并最終對天氣做出合理的預報,預報的對象包括降雨、氣溫、氣壓、風速等。水文學是研究地球大氣層、地表及地殼內水的分布、運動和變化規律的學科。通過測驗、分析計算和模擬,預報自然界中水量和水質的變化和發展。可以看出,氣象學是水文學的上游學科,水文研究的地表水資源來自于大氣降水,且地表水資源的演變直接受到氣候條件的影響,氣象學為水文學的研究提供有力的邊界條件。
1.2社會急需人才的緊缺促進該交叉學科的發展
近年來,各種水文氣象極端事件頻發,如城市內澇,北京2012年的“7.21”暴雨;2016年7月連續暴雨導致湖北多個城市嚴重內澇,損失嚴重;如干旱,自2009年,水資源豐富的西南五省卻持續干旱;2016年北方春季持續性嚴重干旱,等等。中國正處于經濟快速發展階段,經濟的發展、財富的積累和人口的增加都需要更高的防洪抗旱安全保障。但是若要應對上述種種極端水文氣象事件,單靠氣象學科或者水文學科已無法培養出適用的人才。社會急需既懂氣象又懂水文的專業人才。因此,必須加強水文、氣象學科之間的交叉和整合,這是社會發展的需要。
2水文氣象交叉學科的課程設計
交叉學科的設置和發展依托于交叉課程的建設,本文將以二門特色課程的建設為例,說明水文氣象學科的設置思路。
2.1普通水文氣象學
普通水文氣象學是水文氣象學科中重要的一門專業主干課。該課程的目的在于講述氣象學在水文問題上的應用,培養學生通過氣象學與水文學相結合的手段來解決水文問題中與大氣有關的自然現象。通過該課程的學習,學生初步掌握水文氣象學的基本概念,理解水文氣象學中的重要理論依據、主要的研究內容、研究技術和方法,以及了解當今常用的一些水文氣象耦合模型和一些迫切需要解決的與國民經濟生產實際密切相關的應用問題。
2.2水文氣象集合預報
水文氣象集合預報是水文氣象交叉學科發展中設置的一門專業課程,具有較為明顯的學科交叉性。水文預報的重要輸入條件是降雨,而降雨的預報則來自于氣象學,同時,地面條件的改變也會對局部的氣象背景要素產生影響。通過課程學習,可以掌握水文預報和降水預報的相關技術,掌握水文氣象集合預報的基本原理和方法,了解水文氣象集合預報的發展趨勢和應用進展,帶領學生接觸到目前國內外的學術熱點和難點問題,培養學生的學習興趣和探索精神,并進一步提高聯系實際、分析問題與解決問題的能力。
3水文氣象課程建設存在的問題
3.1師資和教材資源缺乏
對水文氣象專有人才的培養在國際上只有4家研究機構涉及,國內更是很少,目前只有南京信息工程大學一家。雖然近年來從事該領域研究的教師人數已有一定的規模,但是能將研究成果轉化為本科教學內容卻需要一定時間的積累,而且由于涉及多學科領域,對教師的要求相較于傳統專業要高,一般需要有較長的留學經歷。而目前的相關教師儲備不足。
3.2教學和考核方式較為陳舊
水文氣象方向課程的考核方式仍以筆試為主,占總體成績的70%;雖然會輔以報告、作業的形式,但分數比例較低,不能有效突出學生在課堂上的參與度和平時的表現,無法考核出學生對這門課程的真實掌握程度和學生對這門課程的理解,需要對考核方式進行改革。
4水文氣象交叉學科的發展對策
水文氣象學緊貼國際發展前沿,水文與氣象的交叉和整合是氣象學科和水文科學發展新的增長點,水文氣象專業人才的培養關乎到國民經濟的健康發展和人民生命財產的安全,建設水文氣象方向的專業課程是社會發展的需要。
4.1培養教學人才,加強教材建設
加大對教師出國進修的資助,通過與國際著名水文氣象研究機構的合作和交流,提升教師的科研水平和在該研究領域的影響力。將知識結構相似的教師組成課程組,通過不斷的交流和碰撞,進行知識的更新,以提升教師的教學水平。課程組是高校教學團隊建設的有效載體,課程是學科與專業、教學與科研的聯系紐帶,也是推進新興課程建設和發展的有效途徑。
4.2改革教學方式,提高課堂效果
水文氣象學與目前國家發展中的減災防災關系密切,因此對學生解決實際問題的能力有一定的要求。該課程的教學需以實際問題為案例,對其進行分析、建模、求解及實施。因此,傳統的教學方法不再適應,需結合新的教學方法,比如:案例教學法、興趣教學法、啟發式教學法、合作式學習、雙軌教學法及其研究性教學法等雙向交流教學方法。而且,實際問題內容多,板書影響教學效果,需借助于多媒體課件,演示復雜大信息量的內容。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)02-0131-02
隨著氣象科學技術的迅猛發展和在環境保護領域應用范圍的不斷拓寬,氣象、天氣的發展和研究越來越成為學術界的焦點[1]。《氣象學》,是學生專業基礎知識的重要組成部分,是后續課程學習的重要基礎[1];實踐教學是本部分內容的重要組成,理論教學和實踐教學應放在同等的地位,實踐過程中應加強對學生的能力培養,不斷通過實踐提高學生的自我學習能力、實踐創新能力,做好實踐教學與理論教學的有機結合,理論和實踐教學應著眼于國家發展的需要和人的全面發展的要求,構建經濟社會發展需要的、科學的人才培養體系,確保人才培養質量[1-3]。
全國各高校都對本校的《氣象學》課程理論教學內容和實踐教學內容進行了合理調整。自然地理與資源環境專業、地理科學專業、水文與水工程專業都有氣象學相關內容的教學,實踐教學是氣象學教學的重要部分,是鞏固專業能力、加深專業知識理解的有效途徑,是培養具有獨立思考能力與實踐能力的高素質高級技能型專門人才的重要環節,是培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺;如何在現有實踐教學條件下,合理協調整合相關教學資源,達到氣象學相關實踐內容的效益最大化,如何在做好氣象學相關內容教學的同時,為后續課程的學習打下良好基礎,做到相關知識的自然銜接,是近期我們重點考慮解決的問題。
一、教學內容的剖析
從專業課程《氣象學》相關課程的設置內容來看,無論使用的是哪種教材,都涵蓋氣象學、天氣學和氣候學三部分內容,只是不同專業在課時安排上有所區別;三部分內容既自成體系又緊密相關,特別是前兩部分,理論性強,有很多難點內容;因此在教學過程中緊密結合實踐教學,能使學生加深對理論知識的理解。
氣象學作為各專業的基礎課程,與后續課程的內容緊密相關,比如,自然地理與資源環境專業中的水文學、植物學地理學、土壤地理學、遙感原理與應用、綜合自然地理學、環境生態學、生態工程學等都有相關的知識內容,教學過程中應考慮到這些課程教學的需要。
二、氣象學教學的目標
從實踐教學的角度,《氣象學》實踐教學的目的如下:
1.基本技能。培養的學生應該具備良好的基本氣象要素觀測的基本技能,例如:大氣溫度、風速等氣象要素觀測的基本原理與方法。這些基本技能的掌握可以使學生加深對理論知識的理解。
2.自我學習和靈活運用知識的能力。訓練和培養學生的自學能力,培養綜合分析與歸納的能力。同時培養學生綜合應用知識、分析和解決問題的能力、撰寫科研論文等多方面的綜合能力。
3.創新能力。在教學計劃和教學實施過程中強化教學實踐和科研訓練環節,培養學生的創新實驗能力、科學研究能力等。
三、實踐教學體系構建
1.實踐性教學體系構建要適應社會的發展和需求。我們要培養和造就基礎扎實、實踐能力強、具有創新精神的高素質應用型專門人才以適應社會發展。
2.以任務驅動教學實踐性教學。在實踐教學過程中,學生主動探索、自主學習能力應放在首位,教學過程中應精心設計實踐環節,為學生提供各種條件,充分調動學生學習的主觀能動性,培養他們的學習興趣和創造性思維能力。
3.實踐教學與傳統教學有機結合。使抽象的理論具體化,用學生親身經歷過的事例,便于學生理解掌握。氣象與人類的生活密切相關,課程的學習不僅局限在課堂上,而且貫穿在學生的生活中,隨時發生的相關事件就是活生生的案例,通過這種學習提高了學生的學習興趣,加深了學生對知識的理解。
4.實踐教學指導教師隊伍的建設。優秀的實踐課程教師隊伍配備應以實驗室(或實習基地)為平臺,通過培養和引進專職或兼職實驗教師,負責本實驗室(實習基地)課程的授課工作。
5.實踐教學條件的改善。實踐教學條件是實踐教學體系的基礎,在整個體系中起支撐作用[3]。根據實驗課程體系,主要是實驗室、實習基地。(1)實驗室建設。現有氣象觀測與模擬實驗室主要是一些傳統儀器設備,應增加較為先進的儀器設備,讓學生能掌握最先進的儀器設備的使用方法。(2)實習基地建設。實習基地是教學科研工作的重要組成部分[2],包括校內實習基地和校外實習基地,校內基地建設即建設地面氣象觀測場。
四、實踐教學實施
根據課程實踐教學的實際,實踐教學的實施可以從以下幾個方面進行:
1.實驗教學。實驗教學緊密結合教學過程中知識點,通過實驗讓學生掌握相關知識內容。因此,實驗教學可以設置多個實驗鞏固相關理論知識,培養學生的基本專業技能。
2.實習。實習環節,主要使學生利用掌握的相關知識,對天氣、氣候相關知識進行綜合分析,培養學生的綜合分析能力,每年的認識實習和綜合實習均可安排氣象學相關內容。
3.畢業論文、SRT等。充分利用畢業論文、SRT等實踐環節,利用學生感興趣的內容,對本課程感興趣的同學進行指導,讓學生利用所學課程知識,對各種天氣、氣候現象、過程進行綜合分析,培養創新能力、科學研究能力等。
五、實踐教學中存在問題
1.實踐場地、教學設備不充足。由于各方面的因素,《氣象學》實踐教學設備和場地大多不足,只依靠簡單的常規儀器設備,短時間的實踐教學,不能滿足課程的實踐教學特點,校內實習基地(氣象園)建設是滿足氣象學實踐的基本條件,有了氣象園,有了基本的實踐教學設備,學生的實踐教學才能夠真正走上正軌。
2.實踐教學的考核體系不健全。氣象學實踐教學處于初級探索階段,缺少完善的實踐教學條件,缺少較強的實踐教學隊伍,這都會影響本課程實踐教學的效果。
3.學生忽略實踐教學的重要性。由于專業實踐的要求不同于氣象相關專業,學生對本課程的實踐不是很重視,這也與課程的實踐體系的不完善有一定關系。
4.實踐過程與相關課程教學的銜接不完善。作為其他專業課程的基礎課,實踐過程中應充分考慮到其他課程的教學需求,這需要《氣象學》課程的教師能全面了解整個專業課程的配置及相關課程內容的設置,了解專業課程的對相關知識的需求,教學過程中有針對性地進行教學及實踐,做好與專業課程的對接。
六、結語
資源與環境學院三個專業中有“氣象學”相關理論教學內容和教學實踐環節。根據各專業的培養目標定位和學生的專業知識結構,結合社會需要和學生要求,不斷完善《氣象學》相關課程實踐教學體系,改革實踐教學模式;通過構建應用型人才培養實踐教學體系,優化實踐教學內容,培養教師重視實踐教學的理念,改革傳統的實驗教學方法,加強理論學習與社會實踐的結合,做好《氣象學》相關課程實踐與其他專業課程的銜接工作,提高實踐性教學質量和學生的綜合素質;通過強化實踐教學環節,改革實踐教學的模式,完善實踐教學的體系,促進學生的理論學習與社會實踐活動的融合,強化學生的應用能力培養[3];通過有層次遞進的實踐教學體系的構建,為課程的應用型人才培養構建一套具有示范性且行之有效的實踐教學模式,切實保障人才培養質量;通過改革《氣象學》課程組實驗教學內容和方法,構建基礎實驗、綜合實驗和畢業論文等相融合的實踐教學方式,充分利用現有實驗室條件,并在此基礎上創造更好的條件,為學生提供開放實驗條件,并為學生的開放實驗、大學生科技訓練計劃(SRT)和其他科創項目等提供形式多樣的有效指導,使學生的創新創業意識和實踐能力得到鍛煉。
參考文獻:
[1]王志,廉麗姝.高師氣象學與氣候學實踐教學內容優化探究[J].高教論壇,2014,(11):59-61.
[2]高西寧,劉江,殷紅,等.應用氣象學專業實踐教學體系創新[J].實驗室研究與探索,2011,(10):125-128.
[3]韋雪艷,吳鐘元,等.多方法―多水平人文本科創新人才的“實踐培養模式”[J].現代教育管理,2012,(4):100-102.
The Research on Practical Education Innovation and Experience of Meteorology
GAO Wei-dong,JIANG Wei,ZHOU Bao-hua,SHAO Feng-luan,YANG Li-yuan,XU Li-rong
教育部于2007年2月27日了“關于進一步深化本科教學改革,全面提高教學質量的若干意見”,文件中對教學內容改革提出了明確要求,即要根據經濟社會發展和科技進步的需要,及時更新教學內容,將新知識、新理論和新技術充實到教學內容中,為學生提供符合時代需要的課程體系和教學內容。其主體是要求把大量新的內容反映到課程體系和教學內容上,使之能符合時代需要,而教學內容的改革也應圍繞這一指導思想來開展。根據這一指導思想,在教學內容改革中,首先要考慮專業基礎課的課程定位,專業基礎課作為學生素質教育的重要環節,有其明確的教學目標,即培養和提高學生專業科學素質、科學思維和研究能力,并為后續專業課程的開設打下基礎和提供橋梁與工具等。
其次,要考慮課程體系中教學內容的取舍,在此基礎上考慮加入一些新的內容。農業氣象學作為高等農業院校非農業氣象專業開設的專業基礎課,有其獨立的課程體系。目前我國高校非農業氣象專業的農業氣象學課程內容可劃分為以下三個單元:第一,與農業生物和農業生產活動有密切關系的大氣、輻射、熱、水和風等農業氣象要素的形成與變化規律以及農業生物生長發育和農業生產活動對這些氣象要素的反應;第二,單元內容為主要天氣系統的形成、災害性天氣的發生機理和時空分布規律及其對農業生產的影響和相應的防御對策等;第三,有氣候的形成和分類、氣候變遷、中國的氣候、農業氣候的分析、區劃及農業小氣候的利用與調節等內容。根據農業氣象學各單元教學內容特點,認為應從以下幾個方面進行教學內容的改革。
1.農業氣象學課程教學體系中的第一單元內容是高等院校非農業氣象專業,如農學、園藝及植物保護等專業的諸多專業課知識的主要結合點。因此,在教學內容改革中,對這部分內容的取舍尤其要慎重。即在保持原來知識結構的前提下,對一些不合理的教學內容進行適當刪減。例如,輻射相關教學內容中有作物群體內的輻射狀況、光飽和點和補償點、光照時間隨季節和緯度的變化、植物的光周期現象、光照時間與作物引種等,其中,除作物群體中的輻射狀況和光照時間的變化規律外,其他已在植物生理學等其他課程中學過的內容。所以,作物群體中的輻射狀況和光照時間的變化規律是需要重點講授的內容,其他可以略帶而過。剩下的時間可以介紹一些新的內容,如,基于作物冠層反射光譜的農業遙感理論、農田植被消光系數的測定原理和方法等。對于本單元的其他知識點,也可通過類似的方法,把一些新的理論、研究成果引入到新的教學內容體系中。
2.天氣系統及災害性天氣是第二單元的主要內容。我國的農業氣象災害相當頻繁,它主要由降水、溫度等的較大年際變化所引起,農業氣象災害也是引起我國糧食大幅減產的主要自然災害之一。通過該單元知識的學習,提高學生的防災減災意識,培養學生防御農業氣象災害的能力。另外,我國幅員遼闊,具有除極地氣候和地中海氣候外的各種氣候類型,各地所發生的農業氣象災害種類繁多,差異較大。因此,根據不同地區農業氣象災害發生規律和分布特點,可適當調整教學內容,使教學始終圍繞當地主要天氣系統及農業氣象災害來展開。如,對于華北地區來說,春旱、凍害、干熱風、風沙害等是經常發生的氣象災害,教學重點也應圍繞上述幾個氣象災害和主要天氣系統的形成來展開。
3.氣候的形成和分類、氣候變遷、中國氣候、農業氣候區劃、利用與調節、農業氣象觀測、農業氣象情報預報等是農業氣象學課程體系中的第三單元內容。對于應用氣象專業來說,該單元知識是學習后續專業課程的基礎,但對于非農業氣象專業來說,農業氣候區劃、利用與調節等是這一單元中重點講授的內容,這些知識也是學好作物栽培、園藝作物栽培、植物保護等后續專業課的基礎。全球氣候變化是當前的科學熱點之一,其中有關全球氣候變化對農業生產的影響評價研究更是農業氣象和作物生長模擬模型研究的熱點內容。把全球氣候變化對農業生產的影響評價研究與大氣污染、全球溫暖化等新的內容引入到新的教學體系中,不僅有利于學生了解全球氣候變暖的原因、氣候變化對農業生產的影響及其評價方法、適應對策等,也有利于提高學生的環境保護意識。在大力強調環保意識的大趨勢下,農業氣象學的教學內容改革也應該順應這種時代潮流[1]。
教學方法的改革
教學方法和手段的改革是加強課程建設,提高教學質量的重要途徑,要遵循系統性、整體性、綜合性、動態性、全體性和啟發性原則[2]。通過教學方法和手段的改革,為學生獨立思考和主動探索提供寬松的環境。
1.采用多媒體教學法,提高教學效果。隨著現代信息技術的發展,信息技術正逐漸成為提高高校教學質量的重要手段。教育部明確指出,要進一步培養和提高教師制作和使用多媒體課件、運用信息技術開展教學活動的能力,培養和提高本科生通過計算機和多媒體課件學習的能力,以及利用網絡資源進行學習的能力。制作并使用多媒體課件是充分利用現代信息技術進行課堂教學的有效方式,多媒體課件把抽象的知識變為生動、形象、具體、直觀的內容,有利于激發學生的學習興趣,加深對抽象概念的理解和快速準確地掌握所學知識。農業氣象學的很多教學對象時空范圍廣,動態性強,非常適合用多媒體課件進行課堂教學。如氣象要素的空間分布、鋒面天氣的形成、臺風及云的形成、科里奧利力的產生過程等內容都非常適合用各種媒體手段來直觀地表現出來。教學是一個由教師、學生、教學內容、教學方法、教學工具及教學手段構成的系統,多媒體是這個系統的一個組成部分,它只有與教師、學生、教學內容等其他因素有機結合起來,才能發揮其應有的作用,但如使用不當,會帶來相反的效果。多媒體課件質量不高,調動不了學生學習的積極性;內容太多,主次不分,淡化主體;不管課程性質,濫用多媒體等[3]都是多媒體教學中經常出現的問題,只有克服多媒體教學的這些諸多不足,才能達到提高教學質量的目的。
2.采用靈活多樣的教學方法,調動學生學習積極性。傳統的課堂教學方式是以教師為中心的,其特點是由教師通過講授、板書及教學媒體的輔助,把教學內容傳輸或灌輸給學生。在這種模式下,作為認知主體的學生是被動接受者,在整個教學過程中始終處于比較被動的地位,很難達到較理想的教學效果,也不利于培養出創新型人才。因此,在課堂上應堅持學生為主體、教師為主導的原則,通過各種教學手段和方法,增強學生學習的主動性,創造學生獨立思考和主動探索的環境。根據教學內容的特點,教師可以向學生提出問題,學生則帶著問題去學習、歸納、思考、解決問題,并向教師提出問題,實現教師與學生互相溝通[4];同樣,教師也可以針對某些教學難點或其他一些與專業課密切相關的知識點,組織即興課堂討論,激發學生學習興趣,調動學生學習積極性。如,前年年初我國南方冰雪災害的成因、危害及防御對策、農田植被消光系數的計算方法及其在作物學研究中的應用等內容都可以成為即興課堂討論的題材。