《普通氣象學概論》現代啟發式教學探索

陳超輝+盧偉

【摘要】實施現代啟發式教學是當前高等理科教育必須研究的重要課題。本文針對國防生學員的學情特點，以及普通氣象學概論的教學現狀，進行現代啟發式教學改革。文章首先探討了現代啟發式教學與傳統啟發式教學的聯系與區別，然后理清了教材章節之間隱晦的邏輯關系并調整授課順序；最后通過把握學員的認知結構，充分挖掘教學案例與素材，提出了一種針對非氣象專業初學者的普通氣象學概論現代啟發式教學流程。

【關鍵詞】普通氣象學概論教學 現代啟發式教學 創新教學 課程改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）36-0200-02

普通氣象學概論作為氣象水文裝備國防生的一門專業課程，它是將物理學的基本定律、基本方程應用于大氣科學研究領域，研究大氣中發生的物理過程、解釋大氣中的物理現象。與其他課程相比，它具有多學科交叉的內容體系、較強的邏輯性、抽象性和廣泛的應用性，且對于初學者或非氣象專業人員而言，教材章節之間隱晦的邏輯關系難以發現。目前普通氣象學概論教學現狀是：（1）課時安排較少，學員的學習積極性及主觀能動性不高；（2）教學模式主要以講授式為主，注重強調知識的系統性，且理論知識與學員實際崗位需求相差甚遠；（3）學員僅滿足于完成課堂學習任務，自我要求不高，以及達成的學習目標不夠明確，缺乏學習興趣和熱忱，很少主動去發現和解決實際問題，這與培養適應軍隊信息化建設與聯合作戰需要的高素質氣象水文裝備人才的目標不相適應。

那么如何在課時較少，課程內容理論化較強且較抽象的情況下，提高教學效果呢？ 筆者認為進行現代啟發式教學，激勵學員對本課程的學習興趣和內在動機，促進學員積極思維，并精心設計符合學員認知結構的現代啟發式教學流程調動學生學習的主動性和積極性，注重學以致用與用以促學，培養學員生成發現問題及解決問題的能力，同時更要掌握發現問題及解決問題的途徑，才是關鍵所在。

一、現代啟發式與傳統啟發式教學的聯系與區別

啟發式教學法簡而言之就是教師在教學過程中依據學習過程的客觀規律和學生的認知結構，引導學生積極主動地獲取和掌握知識的一種教學方法。它自我國古代的孔子，西方的蘇格拉底開始，至今已有兩千多年的歷史。隨著社會進步，科學技術傳承、創新、發展，人們又賦予它以新的內涵，因此形成了一種新的教學理念，即“現代啟發式教學”?，F代啟發式教學不是對傳統教學的忽視和批判，而是繼承與創新；它繼承了傳統啟發式教學的精要所在：注重學生主體地位，重視個體差異，啟發誘導并因材施教，同時又豐富和發展了傳統啟發式教學。那么與傳統啟發式教學相比，現代啟發式教學到底有什么創新之處？對比結果[1]見表1。

從表1中不難看出現代啟發式教學是一種符合現代教學規律的培養教育人的教學思想、原則和方法。它立足學生的認知水平，既注重知識的傳授，又注重能力培養，讓學生積極主動地獲取知識、發展能力，真正成為學習的主人，達到會學、創造性地學。借用我國近代偉大的教育家葉圣陶話說“教師的教學，不在于要學生搬去可以致富的金子，而在于給學生點金的指頭。教師不是給學生大量灌輸知識，而是將開發文化寶庫的鑰匙交給學生?！?/p>

二、理清教材內容，挖掘貫穿全書的隱晦邏輯

普通氣象學概論是研究地球大氣中的各種現象及其演變規律，這些現象包括物理的、化學的以及人類活動對大氣的影響，以及如何利用這些規律為人類社會和經濟發展服務。它實際上是物理學領域中一些最基本的理論或中心理論與大氣科學領域的交叉，其中包括靜力學、動力學、聲學、光學、電學（電荷，電流和電場）、電磁學（電磁輻射與電磁波）和熱力學等。課程教材依據學科架構章節安排如圖1所示，從圖1中可以看出，教材是根據學科自身的體系來闡述普通氣象學概論的主要內容，即熟知的“大氣科學+”的結構，物理學的各個基本領域只是其中一個加數，比如“大氣科學+”與動力學，簡單組合就構成大氣動力學基礎，注意這里“大氣科學+”與“+大氣科學”盡管兩者模式主體不同，但語義和內涵一致。雖然這種教材章節結構安排能夠滿足學科知識的系統性和完整性，但是考慮到學員的現有認知程度，接受知識方式、特點及困難程度，在演講式或講授式教學模式下很容易導致學員為學而學，單純為完成任務而學的狀態。故第一步必須理清教材內容，挖掘出適合初學者從事物外部入手，由簡單到復雜，由表及里探索知識的隱晦邏輯，然后在這個隱晦邏輯的指引下安排教學內容順序；并同時考慮學生的“最近發展區”，造成已有認知結構與所學普通氣象學概論知識之間中等程度的不符合，以維持學生探究知識的興趣和熱情，形成國防生學員學習知識和發展能力的最佳教學結構。

課程內容教學順序調整如圖2所示?？梢妶D2明顯區別于圖1，它給出了一條氣象知識由淺入深、由表及里的認知邏輯。即對于初學者，首先學習和了解氣象領域的基本物理量、概念及方程，建立氣象專業的相關背景知識和基礎概念，這部分內容對應著教材的大氣概述章節；在此基礎上，學習和研究普通氣象學中最簡單的科學問題，也就是靜止條件下大氣狀態的變化和平衡規律問題。更進一步，考慮到靜止大氣不能刻畫千變萬化的運動大氣，所以必須研究大氣運動的相關問題，研究大氣運動從最簡單的水平運動開始，這部分對應教材的大氣動力學內容，然后研究大氣的垂直運動問題，即大氣熱力學。在認識這些基本規律后，需要研究導致天氣和氣候演變的基本物理過程，即輻射過程，對應于大氣輻射學。除卻以上宏觀科學規律外，還需要以熱力學和動力學為基礎研究云微物理學，它是人工影響天氣的理論基礎，即在特定的天氣背景條件和適當的云物理條件下，通過人工干預的方式對局部大氣微物理過程進行影響，使天氣向人們期望的方向發展，從而達到趨利避害的目的。最后，結合大氣中的光學、電學、聲學等自然現象，闡明其物理本質。綜上而言，改善后的教學順序存在一條邏輯主線，它對初學者認識和把握普通氣象學概論課程有重要意義。

三、把握認知結構，精心設計現代啟發式教學流程

當前現代啟發式教學更多的是一種教學理念，并無固定的教學流程或模式供借鑒，筆者站在非氣象專業初學者的立場，依據學員的認知結構，接受知識的方式、特點及困難程度，并結合《普通氣象學概論》教學內容提出了一種適合非氣象專業國防生學員現代啟發式教學理科教學模式，流程如圖3所示。它分為情景與意境創設、問題設計與引入、學員獨立思考、階梯式激發、主動獲取與吸收、誤區與盲區掃除、歸納與總結以及轉化與應用8個環節。下面結合課堂教學過程來闡述每個環節的具體應用。

1.情景與意境創設：捷克教育家夸美紐斯曾說：“一切知識都是從感官開始的”。由此可見，直觀展現教學內容所表征的實際事物或者實際事物的相關背景可以使抽象的知識具體化、形象化，有助于學生感性認識的形成，并促進理性認識的發展。因此課堂教學實施的第一步就是結合教學目標，研究教材內容，根據每節課的內容、知識體系和學員起點，創設與當前學習內容相關的具有一定難度，需要學員努力克服，而又是力所能及的學習情境，激發學生的內在學習動機和熱情，引導學員帶著明確的求知欲望進入課堂。例如，在緒論中如何引導學生認識氣象學時，可安排學生觀看《后天》和《龍卷風》等電影建立學生關于氣象災害的感性認識或通過再現2016年6月24日發生在江蘇鹽城阜寧地區的強龍卷和2016年9月15日莫蘭蒂超強臺風登陸廈門等造成較大數量亡人和巨大經濟損失的實際氣象災害事件催生學員的學習情感和求知欲。

2.問題設計與引入：格蘭特·威金斯說：“問題乃是通向理解之門”，即在所創設的情境框架下，依據教學目標選擇與當前教學內容密切相關的專業熱點、敏感性事件、事例或課題作為問題設計的核心內容，讓學員面臨一個需要立即去解決的問題。例如，在針對地轉風問題設計時，引入1986年4月26日切爾諾貝利發生核爆炸引起放射性物質擴散事例，試問距離切爾諾貝利以東2600公里的哈薩克斯坦會不會遭受核污染？如果會大約是什么時候？通過上述問題的設計與引入，學員立即面臨一個需要解決的問題。

3.學員獨立思考：“學起于思，思起于疑”，由教員向學員提供解決該問題的有關線索，引導學員獨立思考，就是要使學員懂得思考些什么，怎樣去思考，如何判斷思考是否正確，如何歸納及利用思考得出的正確結果等，即通過“憤”“悱”情境催化，提高學員提出問題、分析問題和解決問題的能力。例如，上例核污染事件，學員需要思考自己應該用哪類知識認識和解決這個問題，以及現在自己是否具備相關知識，進一步刺激和催化學生的好奇心。

4.階梯式激發：對于自然科學而言，通常僅通過學員獨立思考較難有效直面問題矛盾，尤其對于一個比較有價值的命題，其內容往往過于抽象或過程太過復雜，對于大部分學生而言都存在一定的思維難度，因此對這類問題的啟發往往最考驗授課教員的內功。階梯式激發正是解決這類問題的有效途徑，即將比較復雜的命題分解成若干個難度由淺入深、循序漸進的小問題，對于分解成的每一個小問題獨立啟發，各個擊破，從而使原問題得以解決，并從不同層次激發學員的思維積極性，讓學員在類比、辨析、遷移中學會解決問題的方法。例如上面核污染事件階梯式分成運動學問題、風壓定律問題、地轉風計算問題，通過3個小問題的解決，原問題就迎刃而解了。

5.主動獲取與吸收：在實施現代啟發式教學過程中，教員結合講授過程，必須給學生提供專門的機會進行知識“組裝”，即綜合訓練。這一階段是完成由教員啟發轉向學員自我啟發的關鍵，是學員由“學會”到“會學”的轉換。教員可以通過和學員一起設計“自我提問”，使學員按一定的程序自己提問啟發自己，促進學員生成主動獲取與吸收知識的能力。

6.誤區與盲區掃除：在課堂教學中，教員對于學員的思考過程，不能簡單僅給予“對”或“錯”的回答，而要結合大多數學員對于思考問題的綜合反饋，從中發現學員思維過程中的缺陷，然后給予恰如其分的指正。這樣，學員才能真正發現自己的問題所在，避免同樣的錯誤再次發生。與此同時，對于學員在思考問題時有意識地運用科學的思維方法時，要及時給予表揚和鼓勵，促進學員良好思維習慣的形成。例如，實施大氣狀態方程教學時，試比較在同溫同壓下，干空氣密度、水汽密度及濕空氣密度的大小，大部分學生會得出錯誤的結論，需要教員發現學員思維過程的盲區，并恰當的啟發，促進學員理性思維的形成。

7.歸納與總結：教員應當結合課堂教學目標，引導與協同學生把現代啟發式教學所得到的結果組織成一個可理解的、有用的結論，并把它與相關信息結合起來，納入到學員的原認知結構中，而且應使學員體會到獲得成功的喜悅感，增進學生的智力開發，幫助學生獲得批判性思維與自主學習能力。

8.轉化與應用：學以致用，用以促學。轉化與應用對現代啟發式教學提出了更高的要求，本環節主要依托任務啟發的方式，結合課后習題及前沿熱點事件，鞏固和提高學員發現問題及解決問題的能力，同時掌握發現問題及解決問題的途徑。如以往在普通氣象學概論教學中教員會布置有關專業方面的課程論文，大部分學生結論浮在表面，本環節嘗試將學生按單位所在地或工作崗位分組，讓學生自行搜集普通氣象學在軍事裝備、業務工作和生活需求等方面的實際應用，并根據所學知識和查閱文獻凝練出科學問題以及提出針對性的解決辦法，這樣學以致用、用以促學的方式極大地調動學生的積極性，有效提升學員解決實際問題的能力。

四、結語

本文主要結合普通氣象學概論教學實踐，從教材內容、教學目標和學員的實際知識結構出發，提出了一種有效進行普通氣象學概論教學現代啟發式教學改革的思路?？傮w而言，在理科基礎教學過程中采用現代啟發式教學已經是大勢所趨，值得在各種不同的課程中去應用和實踐。另外現代啟發式教學需要耗費教員大量的創造性勞動以及對教師的要求較高，因此需要教員在日常教學工作中注重積累、不斷總結和逐步完善，特別是挖掘大氣科學中高影響敏感事件和前沿熱點問題，靈活運用到教學過程中，以取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]魏佳勇.傳統啟發式教學與現代啟發式教學之對比研究[J].成都教育學院學報，2001，15（6）：51-53.