气象学实验教学“2教1考”改革模式初探

齐永志 贾彬 甄文超

摘 要：该文介绍了河北农业大学气象学实验的教学现状，分析了气象学实验教学中存在的教学内容单调、教学方式传统以及考核体系缺失等问题，并提出了以改革教学内容为主导、以改革教学方式为引导和以改革考核体系为督导的“2教1考”改革模式。旨在提高学生学习兴趣和创新能力，提升教学效果，也为其他实验课程的改革提供参考。

关键词：气象学;实验教学;教学改革;“2教1考”改革模式

中图分类号 G642文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）24-0159-03

Abstract：Based on the current situation of Meteorology experiment teaching in Hebei Agricultural University， the necessity and content of Meteorology experiment teaching reform were discussed. The results showed that there were some shortcomings in the course， such as monotonous teaching content， traditional teaching methods and lack of assessment system. In view of this situation， the reform mode of `2-teaching-1-examination'， which will take the reform of teaching content as the leading factor， the reform of teaching methods as the guide and the reform of assessment system as the supervision， was initially put forward， and the concrete reform content and methods of this mode were probed in this paper. The implementation of the "2 teaching and 1 testing" reform model will help to improve students interest in learning， innovation ability and teaching effect， as well as provide reference for other experimental curriculum reform.

Key words： Meteorology; Experimental teaching; Teaching reform; 2 teaching and 1 testing; Reform model

气象学是高等农业院校为园艺、农学、林学、植物保护、生态学、环境科学、风景园林等专业开设的专业基础课程之一。气象学实验是该课程教学过程中十分重要的教学环节，其不仅是实现理论知识与实验能力相结合的关键步骤，也是实现高等农业院校教育培养人才目标的主要教学方式之一[1]。该课程主要通过气象要素观测、环境模拟、作物长势遥感监测以及统计分析方法的实验，进一步加深学生对各种气象要素测定方法和原理的理解，熟悉、掌握各种方法的操作步骤，增强其实验基本操作技能和数据统计分析技能，全面提高其解决实际问题的能力[2]。

本文在分析河北农业大学农学院、植物保护院、林学院等学院专业气象学实验教学现状的基础上，总结了当前实验教学的不足之处，并初步探讨了实验教学内容、教学方法及考核体系的改革措施，旨在为提高学生的科技素质、提升教学效果奠定理论基础，也为其他实验或实践教学改革提供参考。

1 教学现状

1.1 教学内容相对单调 目前，所有学院的气象学实验主要是以验证型实验为主，教学内容相对单一，综合性和设计性实验环节相对较少，实验教学效果总体表现不理想[3]。气象学实验课每年授课学生约600人，分布在10个专业、20个班级以上。学生专业背景与知识结构差异明显，专业班级之间亦层次不齐。各专业所开设的实验课一般包括3次实验，分别是：（1）地面温度、空气温度与空气湿度的观测;（2）农业小气候观测和;（3）气象资料统计与整理（仅针对植物保护专业学生开设）。上述实验课仅要求学生熟悉地面主要气象要素的观测方法，了解基本仪器的构造原理，初步掌握仪器使用方法及观测数据的统计分析，整个实验过程基本都是在实验室内完成。由于学时偏少、内容多，导致学生无法亲自操作仪器，学习积极性明显受到抑制，激发不起学生的学习兴趣，缺乏让学生独立思考和提问的机会，严重影响到学生综合能力、创新能力的培养与提升。

1.2 教学方式比较传统 气象学实验课多采用“课前预习+课堂教学+实验报告”或“教师讲授—教师示教—学生模仿”的传统教学方式，课堂教学内容也主要是通过板书和挂图来展现。在这种教学模式下，教师通常注重讲解气象测定仪器的制造和使用原理，强调实验观测结果的准确性，易忽视激发学生的创新性以及学生动手操作的主动性;学生经常是被动地应付实验操作，课堂气氛较沉闷，学习兴趣较低，教学效果较差。传统教学方式难以做到以学生为主体，且学生操作能力训练效果不佳，甚至部分关键实验内容仅停留在“认识状态”，而未上升到真正意义上的“应用掌握”，难以提高教学质量和培养出具有较强实验能力及创新精神的高等农业专门人才[4]。

1.3 考核体系缺失 实验教学体系是指围绕人才培养目标，运用系统科学的理论和方法，对组成实验教学的各个要素进行整体设计，通过合理的实验课程和环节的设置，建立起来的与理论教学体系相辅相成、结构和功能最优化的教学体系[5-6]。在当前本校及其他高等农业院校中，實验教学的管理制度不够完善，组织管理跟不上，教学质量标准评价体系缺失，使得实验教学质量难以得到保证。在传统教学方式中，要求全班学生分组合作进行仪器安装、实验观测、数据统计与分析。该方式常导致部分学生偷懒、甚至直接抄袭实验报告内容现象的发生，严重降低了实验教学考核定论（以实验报告作为实验成绩）的真实程度。目前，由于气象学实验教学向未建立规范的考核办法，缺少教学标准体系，导致对该课程实验教学的要求远未达到对理论课教学要求的严格程度。

2 改革措施

针对上述气象学实验教学现状，本文初步提出了以改革教学内容为主导、以改革教学方式为引导和以改革考核体系为督导的“2教1考”改革模式。

2.1 改革气象学实验教学内容，培养学生创新能力

2.1.1 根据学生专业内容和兴趣设计实验教学内容 在实验目的明确的情况下，学生可以自由选择不同下垫面（水面、草地、沙地、水泥面等），或在不同天气条件下，进行主要气象要素的观测。在小气候观测时，针对植物保护学院的学生可设计“日光温室气象要素对作物高温或高湿易发病害的影响”、“不同光照条件对驱光性昆虫取食行为的影响”的实验;针对林学或园林专业的学生可设计“易县林杨、高山或草甸昼夜气候变化特征”实验;针对农学专业的学生，可设计“不同作物套种（棉/麦）或不同播量对作物生长发育及光合效率的影响”等实验。根据学生的专业内容设计实验，有助于将气象学基本理论知识与本专业课程紧密结合，激发学生的创新思维。

2.1.2 根据实验性质设计实验教学内容 取消或压缩验证性实验，增加设计性和研究性实验。赵兰枝[7]和王建勋[8]发现，取消气压观测、压缩风观测和气象资料统计，增加害虫发育进程与气象要素变化关系、探索昆虫发育对光的响应等设计性实验，可明显提高学生学习兴趣。针对农学专业的学生，教师可以根据毕业实习论文、已参加或将要参加的科研项目内容，让学生自己设计实验内容。例如，关于“积温学说”的知识点，教师启发学生可设计“不同播期对小麦或玉米生长发育的影响”，甚至可设计“学生宿舍室内小气候的动态变化特征”等。设计型或研究型实验有助于锻炼学生的创新思维，培养学生的创新能力。

2.2 创新教学方式，提升学生学习兴趣

2.2.1 制作多媒体课件 利用多媒体技术可制作内容更加形象、新颖、丰富的课件，可避免学生对纯理论知识的抽象想象，让知识变得浅显易懂[9]。例如，在讲授日照时数变化、云的形成等实验时，均可先用动画演示日照随时间的变化、水气相-液相-固相的转化等过程，可明显加深学生对知识点的理解和掌握。在讲授观测仪器构造及工作原理时，可合理运用动画模拟。例如，用动画模拟毛发湿度计的双曲臂杠杆的传递放大过程可准确、形象地演示其工作原理;动画演示雨量计测量降雨过程可让学生更清楚观察到虹吸式和翻斗式雨量计的内部构造及测量原理。与仅静态观察实物相比，定会提高学生的学习兴趣。

2.2.2 改善校内实验教学条件，建立校外实习基地 优越的实验教学条件是实验性教学环节的物质基础，持续稳定的教学投入是构建特色实验教学体系的条件保证[10]。在加强实验室建设、保证实验经费投入、保证仪器设备的购置、实习基地的建设等方面，今后应不断加大投入，在争取在提高或改善实验教学物质条件的同时，也挖掘学校周边典型气象学实验教学基地，适当增加气象学课程短途野外测定项目等[11]。例如，本校或植物保护学院可与保定市气象局或各县气象局签署校局合作协议，使学生现场了解天气预报与气象观测系统，真正实现信息互通、资源共享以及增强学生科学研究能力的目的。校外实习基地的建立，不仅可以弥补过少气象学实验教学课时，提高昂贵实验设备利用的效率，也可提升学生的学习兴趣和教学效果。

2.2.3 应用翻转课堂和慕课教学 研究发现，翻转课堂教学模式明显提高了学生对气象学实验课的学习兴趣，激发了学生学习的主动性和创新思维，明显提高了学生的学习成绩[12-13]。以学生主动参与分析、讨论、表达等活动的实验教学模式，可以让学生在具体的问题情境中积极思考、主动探索，提高教与学的配合程度，同时也显著提升了学生认识问题、分析问题和解决问题等综合能力。

2.2.4 设立开放性实验 开放性实验是对该课程实验教学的延伸，学生在教师提供的学习课题中选择自己感兴趣的题目查阅相关资料，自主设计实验方案，明确实验的目的和意义，选择仪器设备并提出实验的时间表。在保定市或各县气象局公众开放日，教师带领学生到气象局参观，学习天气图、天气预报的制作过程，进一步加深其对气象学课程的理解，激发学习热情。在学校内，可协助学生成立校园气象台站、风云俱乐部等大学生课外社团，或者在每年的世界气象日给学生做海报宣传，给在校大学生普及全球环境焦点、气候热点问题等气象学知识，以达到激发学生主动学习，拓宽学生知识面，提升学生社交能力的目的。

2.3 改革考核体系，科学评价教学效果

2.3.1 结合教学任务，设计气象学实验教学标准体系实施路线图 在实验教学实施前，把实验教学视频或PPT发给班长，督促每位学生观看实验教学视频，并总结实验中各操作环节注意事项、气象数据观测原则及仪器使用规范等;提前让学生到河北农业大学气象实验站熟悉气象观测仪器的布置特点和安装原则，加深对仪器的了解。同时，建立微信或QQ群等交流平台，让学生自主交流学习心得，并借助计算机网络平台查询实验教学知识点的重点和难点（见图1）。在实验教学期间，结合观看教学视频或PPT及知识点重点介绍，创建实验教学环境，启发学生独立探索学习的能力和意识;加强师生之间的协作学习能力，提高学生的学习主动性。以学生自主学习心得为中心，通过总结实验教学反馈意见，再次观看教学视频，加深对实验难点的掌握。在实验教学结束后，再次加强网络信息技术的支持和活动学习的开展，准备实验教学标准体系评价材料，进一步为气象学实验教学标准体系的构建奠定基础。

2.3.2 构建考核标准体系 （1）教师对学生实验成绩的考核：随机选取以传统实验教学授课（主要以老师讲授为主）的自然班为对照，以其他在实验教学标准体系下实验教学的自然班为试验班，根据学生实验报告成绩分别划分为以下4个等级：90分以上为优;80～90分为良;70～80分为中;70分以下为差，分析实验报告成绩与课堂学习兴趣高低和实验操作规范程度的相关性，评价实验教学标准体系优劣。（2）学生对教师教学效果的考核：以实验教学标准体系下授课的自然班为试验班，让学生评价教师的实验教学情境设计及其对学生自主实验、合作学习指导等方面的优点和不足，分析教师营造学生“吸收内化”的情境和自主参与实验的教学效果，明确学生在实验教学前熟悉实验任務和交流准备的重要性。具体考核方式如下：分别让传统实验教学和标准实验教学自然班学生针对各自教学效果进行评价，评价等级标准同上。（3）学生对学生实验教学效果的考核：每次实验教学结束后，教师从传统实验教学和标准实验教学自然班小组的实习报告中挑选出代表性或所有实验报告，采取学生自评、互评的方式，针对实验内容、数据、方法等方面对实验效果进行评价。具体考核方式如下：分别请传统实验教学和标准实验教学自然班学生针对各自教学效果进行评价，评价等级标准同上。

3 结语

实验教学是大学的核心竞争力[14]，改革实验教学有助于打破旧的教学模式，创立新的管理理念，更新教学思想，将教学改革推向更深层次的变革。传统气象学实验课程课时少、内容相對枯燥，必须对传统的教学内容和教学方式进行改革，以调动学生学习积极性、提升学习兴趣与教学效果;同时，亦保证要以气象学实验课教学标准体系作为考核实验教学效果的唯一标尺。通过气象学实验课程的教学改革，将有助于学生在本专业领域内发挥创新能力，以应对21世纪对创新人才的需求。

参考文献

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[13]齐永志，凌敏，尹宝重，等.翻转课堂在农业气象学实验课教学中的应用思考[J].求知导刊，2016（12）：140.

[14]赵跃民.实验室是大学的核心竞争力[J].实验室研究与探索，2005（2）：1-4. （责编：张宏民）