摘要：隨著科學信息化飛速發展，高等教育教學迎來新任務，基于“互聯網+”“5G+”等信息技術的O2O教學模式以明顯的優勢領先傳統教育模式，為教育教學和學生學習提供更多途徑和新的思路。結合疫情防控常態化的大環境情況，線上線下混合教學將成為“新常態”。因此，文章結合學科特點及信息化背景下農業氣象學課程教學改革方向，提出高校農業氣象學教學的O2O教學模式，為新形勢下該課程的教學改革提供參考。

關鍵詞：O2O教學模式；農業氣象學；互聯網+；教學改革

農業氣象學是農學的專業基礎和核心課程，知識面覆蓋廣，學科交叉多，內容抽象，僅有的線下教學方式已不能滿足當前的教學需要。新知識與新技術不斷更迭使其授課內容的廣度和深度進一步增加，線上與線下混合展開的教學模式能夠讓學生較系統、全面地認識農業生產和氣象條件之間的相互關系，牢固掌握農業氣象方面的基本概念和原理，為專業的學習奠定穩固的基礎。在科學化、信息化飛速發展的新時代背景下，大學教學改革勢在必行，教育部提出全面推進“四新”建設[1]。線上線下，即O2O（OnlinetoOffline）在各個社會領域運用日漸廣泛，已逐步運用到教育領域，表現為線上教育和線下教育的高度融合。并且，自2020年新冠肺炎疫情爆發至今，我國逐步實現疫情防控常態化，高校教學實施線上線下混合式教學將成為“新常態”[2]。針對農業氣象學的復雜性和綜合性，借助新時代“互聯網＋”“5G+”的新技術，本文提出了高校農業氣象學的O2O教學模式。

1農業氣象學的O2O教學模式

O2O（OnlinetoOffline，線上線下）農業氣象學教學模式是指利用“互聯網+”“5G+”等信息技術將農業氣象學線上與線下教學有機結合，以學生為“主體”，以教師為“主導”，將教學平臺由傳統的教室拓展為線上線下“雙平臺”，即線上資源學習與互動平臺和線下課堂教學平臺。農業氣象學O2O混合教學模式，實現知識在“兩線”的傳遞與內化，既體現了傳統課堂對知識的傳授和遷移的重視、強化課堂中“教”的優勢，又充分重視和解決了學生“學什么”“如何學”和“何處學”等問題；既體現了教師在教學過程中進行引導、啟發、監控的主導作用，又可以充分體現學生是具有主動性、積極性與創造性的學習主體角色。在教學資源方面，線下資源包括教師、教材、實驗室設備、教學課件等，線上資源包括網絡課程、視頻、圖片、講座、仿真平臺等，將現實與虛擬相融合，將多種信息、資源有效整合，延伸教與學的時空，一方面可以利用有效整合的教學資源彌補普通高等院校本身資源配置和資源類型不充盈的現象；另一方面可以促進各高校、平臺間資源互通，充分利用各資源的有效價值。在教學評價方面，該教學模式將人工智能視域滲透于教育評價體系，能夠讓教育行政管理者、教育督導、教師及學生等利益相關者全員參與到教育評價，提高教育評價的科學性、專業性、客觀性[3]。同時，也充分響應了中共中央、國務院印發的《深化新時代教育評價改革總體方案》，強調堅持科學有效，改進結果評價，強化過程評價，探索增值評價，健全綜合評價，充分利用信息技術，提高教育評價的科學性、專業性、客觀性[4]。

2農業氣象學O2O教學模式的教學方案

2007年世界氣象日

各市氣象局、氣象學會，各有關會員單位，省局各直屬單位：

3月23日是世界氣象日。2007年世界氣象日的主題是：“天氣、氣候、水和可持續發展”。

可持續發展是指人類社會發展公務員之家，全國公務員共同的天地進程中，在不破壞資源和環境承載能力的條件下，使自然—經濟—社會得到協調發展。堅持可持續發展，不僅關系到人類社會的進步，更關系到人類的生存和永續發展。片面依靠對自然界的掠奪和破壞環境來發展經濟，必然會破壞人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環境，給人類自身發展帶來毀滅性災難。

伴隨著工業化進程而日益呈現的全球氣候變暖現象并由此帶來極端天氣、氣候事件頻繁發生的事實，已經為人類社會的發展敲響了警鐘。20世紀80年代以來，全球變暖導致極端天氣氣候事件增加，給世界和我國、我省經濟社會帶來了巨大的負面影響。研究表明，氣象災害對我國造成的直接經濟損失相當于GDP的3%—6%，而氣象災害引發的生態、環境、社會、人文、經濟等災害所造成的損失則難以估計。全球變暖還嚴重地影響我國生態、資源、環境等安全，制約了經濟社會的可持續發展。

為了推進全面建設小康社會和實施可持續發展戰略，黨的十六屆三中全會提出要“堅持以人為本，樹立全面、協調、可持續的科學發展觀，促進經濟社會和人的全面發展”。這一科學發展觀的提出，既對氣象工作提出了更高的要求，又為我國氣象事業發展帶來了難得的機遇。全省各級氣象部門、各有關會員單位要緊密結合“天氣、氣候、水和可持續發展”這一主題，圍繞中國氣象事業發展戰略研究成果和江蘇氣象事業為全面推進“兩個率先”、實現“四個一流”的宏偉目標，積極組織開展世界氣象日紀念宣傳活動，擴大氣象工作的社會影響。現將有關事項通知如下：

一、文學家和美學家的爭議：氣象審美需要科技知識嗎

一些文學家認為，科學家或科技工作者在觀測自然現象時不具有審美態度。例如，馬克•吐溫在描述密西西比河的美景時認為：人一旦學會了天氣與河岸的語言，往往只關注航行安全、生活利益等問題，如“看到太陽就知道來日有風，河上有某根漂浮的原木就知道河水正在上漲，看到河面上的標記就知道這里有垂直暗礁”之類；太陽和云層共同描繪的景觀如“各樣絢麗的畫面”“月亮、太陽和暮色在河面上織就的光芒”等則被忽視了。因此，馬克•吐溫得出結論說：“所有的恩典，美麗和詩意已走出了這條雄偉的河流”，于是“浪漫和美麗都遠離了，隨河水而去”。①研究藝術哲學的學者斯圖尼茨也有類似看法。他聲稱，科學家的關注點與美學不相容，因為科學家觀賞云并不是觀賞云的外觀，他們“關注的就不是云朵醒目的外表，而是形成這一外表的原因”。斯圖尼茨的說法涉及兩個問題。第一，他將審美定位在形式主義的美學層面，這種觀點屬于藝術審美，即對云的美學欣賞就是對云的外觀的感知，從而將審美的出發點限定為非功利目的，認為審美是非實際功用性的，即專注于“巖石的模樣，海洋的聲音以及畫作中的顏色”。①這種審美觀念雖然比較典型，但恐怕是一種狹隘的美學觀。第二，他將科學與自然審美割裂并對立起來，認為科學家對云、雨等天氣要素和氣象現象的觀賞不構成審美，因為專業知識和實用目的介入了觀賞過程。斯圖尼茨的觀點是科技知識與審美不相容。也就是說，對于氣象審美而言，如果觀賞主體擁有了氣象科技等專業知識，就會失去氣象審美的能力，或者說失去開展自然審美活動的心情和意向。這種隔離氣象審美與科技活動的說法是事實么？很多哲學家、美學家持相反意見，他們認為，隔離氣象審美與科技活動的觀點存在偏見。日裔美籍學者齋藤百合子認為，馬克•吐溫和斯圖尼茨描述的某些特定情況不能推斷出普適的美學理論。盡管對于普通游客來說，欣賞密西西比河的落日、云層之美的確是美學欣賞，但是這并不是唯一的美學欣賞方式，即不能把在形式和感覺層面的美學欣賞當成美學全部。這種看法符合美學事實，因為美學是一種感性的學問，研究中產生的感性觸動不僅包含美好積極的觸動，也包括痛楚刺激等負面的觸動。比如明代文學家楊慎中年被貶謫到云南四川等地，感受到西南地區的風土與中原存在明顯的差異，他的詩文中呈現了蒼山積雪、下關風、霧凇和水樁、暑熱瘴氣等多種氣象物候，不僅描述了惡劣的環境，還飽含艱難生存的體驗。②齋藤百合子進一步認為，盡管一些人（尤其是擁有自然科學專業知識的人）確實會從實踐和科學等方面考量自然之美，但是這些考量并不總會“消除、干擾或減損感覺層面的體驗”。③關于齋藤百合子的看法，有兩點要注意：第一，美學的形態有多種，形式主義的審美只是其中的一種；第二，科學知識與審美并不矛盾。科學家雖然缺乏或弱化了文藝性質的氣象美學意識，卻并不缺乏氣象審美經驗，同時，這種審美經驗并不與科學知識、科學活動產生沖突，反而相得益彰。尤其對科學家而言，科學技術知識是內在的，他在氣象審美的過程中不會突然失去知識和能力，很多時候，科技知識會內在地支撐氣象審美的過程。加拿大的自然美學家艾倫•卡爾松認為，科技知識與氣象審美不矛盾，科技知識具有促進審美的作用，從而形成氣象鑒賞的自然環境模式。卡爾松在《自然與景觀》中說：“在自然環境中相關的知識是探究環境的常識／科學知識，這些知識為我們提供美學意義的合適焦點與環境的合適邊界，以及相對應的‘觀的行為’……因此，自然科學和環境科學是自然審美欣賞的關鍵所在。”④在《環境美學：自然、藝術與建筑的鑒賞》中，卡爾松提出：“我們必須借助已知的真正知識來鑒賞自然，也就是說，借助自然科學，尤其是環境科學，譬如地質學、生物學、生態學提供給我們的知識，來鑒賞自然。因此，這種自然環境模式既包容了自然的真正特征，也包含了我們日常的經驗和對自然的理解。”①卡爾松正確地處理了科技知識與審美鑒賞的辯證關系。在卡爾松看來，學者帶著科技知識去鑒賞自然可以獲得普通人所達不到、無法知曉的自然真相，同時這種鑒賞也包含了普通人的日常經驗和自然體驗。他稱這種審美為“肯定美學”，一方面能將“原始自然———自然處于自然而然的狀態”呈現為一種無人介入的自在世界之審美理想，另一方面又能“不斷發現或者至少看似發現”自然存在的“統一、秩序與和諧”。人們帶著科學知識去鑒賞自然，自然將呈現出“更完全的美”。②“在藝術鑒賞中，藝術范疇與藝術批評和藝術史的知識相關，在自然鑒賞中，那些范疇是自然的范疇以及那種知識是由自然歷史———科學提供的知識。”③卡爾松認為，馬克•吐溫將“無知過客”的形式審美經驗（傳統的典型審美樣式）與借助教育或訓練獲得知識進而理解自然的認識經驗對立起來，這是不對的。因為，沒有單純的素人，也沒有單純的形式審美。④在卡爾松看來，審美與實踐活動、科學知識并不是對立的，借助各種內化的科技知識，通過科學實踐，人們可以在審美過程中獲得更深刻的體會。比如20世紀30年代，氣象工作者在泰山測候所進行氣象觀測時條件非常艱苦：冬季寒冷風大，工作人員用火爐也不能有效取暖，如果出現霧凇天氣，儀器會被凍結；盛夏季節“雷電繞室……霧日頻仍，衣被易霉”。⑤在比較極端的氣候條件中，氣象工作者對氣壓、氣溫、濕度、風向、風速、云狀、云量、能見度、降水、光的現象、雨滴直徑、雪片形狀、云海等項目的觀測不僅是嚴謹的科學活動，也是對自然之美的體驗，只不過他們沒有專門進行“審美”并寫下來。嚴寒酷暑給氣象工作者帶來了許多身心折磨與考驗。雖然有這樣的感性之痛，但是他們在科學知識和職業操守的支撐下堅持下來。對他們而言，氣象審美實際上是與生活、工作融為一體的長期實踐，并不是普通人站在某種距離之外的偶然一次的觀看、欣賞和體驗。同樣，芬蘭的環境美學家約•帕瑟瑪也認為，自然審美不僅需要審美的知識，還需要自然科學知識。“對于考察環境而言，重要的是對恰當的背景知識進行選擇與熟悉。我們不可能在沒有某種思想框架為參照的情況下就能真正地對環境進行考察。”⑥“人們在考察環境時需要各種關于自然演進過程的基礎知識……環境的考察者需要環境知識。但僅僅有自然知識是不夠的，還需要審美訓練和知曉必要的審美方式。”⑦帕瑟瑪認為科學工作者需要審美訓練的觀點可能有些過當，犯了專業主義的錯誤，將審美表述與審美體驗（面對大自然，審美體驗是人人都有的）混淆起來。但是，他認為自然審美與科學技術認知是融合在一起的，這個觀點則是中肯的。他舉出賈尼那•馬卡塔觀海的例子：科學家擁有自然史、氣象、海洋、生物等方面的知識，他們觀察和研究大海的同時，同樣感受到波濤翻滾的力量和大海的巨大震撼力。①就是說，在氣象觀測等科學工作中，自然現象對人產生的感性沖擊是無法被抹殺的。同樣，普通人的氣象審美活動也飽含著氣象知識與傳統，比如中國的二十四節氣就是將氣象物候與農業生產活動結合在一起的體系，每逢立春節氣，很多地方的民眾就會開展鞭春牛、著春意裝等一系列慶祝活動。②以上主要是文學家、美學家的爭議，焦點在于科技知識對氣象審美活動的意義和作用。否定的一方強調，現代科學家在科技觀測活動中的關注點與美學的外觀審美、詩性體驗不相容。肯定的一方認為科技知識對于氣象審美具有內在支持。我們認為，后者符合氣象科學發展的歷史規律，即氣象科學知識離不開日常觀測和常年累月的經驗觀察。在這樣的活動中，氣象審美與科技知識獲得是融合的。

二、科學家的爭議：氣象科技活動需要審美嗎

那么，科學家尤其是氣象學家對審美與科技知識的關系又有何認識？我們向部分氣象學專家進行過調研。他們大多認為，科學家首先是普通人，對于天氣等自然現象有著同樣的體驗：大熱天照樣流臭汗，大冷天同樣會哆嗦。遇到奇特的天氣現象，同普通人一樣，氣象學家也會欣賞和贊嘆。不過與普通人相比，科學家多了一份好奇心，有進一步解讀自然奇觀的沖動和求索科學答案的習慣。比如北宋科學家沈括在熙寧年間出使遼國，黃昏時分到達永安山下，扎帳休息。恰好雨過天晴，此時彩虹就在帳前的溪澗中。“虹兩頭皆垂澗中。使人過澗，隔虹對立，相去數丈，中間如隔綃縠。”沈括和他的同僚更換角度觀察“夕虹”，“自西望東則見”，虹漸向正東方向移去。這一現象符合虹霓與太陽相對的道理。③第二天繼續前行，沈括一行人又看見了彩虹。他引用唐代孫彥先的說法進行解釋，認為虹是雨中太陽的影子，只要太陽照雨就會有虹出現。④這種說法具有一定的科學性，比英國科學家培根的發現早了五百多年。再比如晚明地理學家徐霞客，他不僅是一名觀光者，也是一位地理環境的考察者和研究者。在游覽和考察中，他除了體驗和描述風物———“每日必記，白天依石為案，晚上執燈奮筆”，還尋求或驗證科學原理。明萬歷四十一年農歷四月初，徐霞客游歷浙江天臺山，感受了陰晴不定風雨多變，看到了植被發育的垂直差異。登頂之時，他看到山頂上“荒草靡靡，山高風冽，草上結霜高寸許”；俯瞰四周山巒，則“四山回映，琪花玉樹，玲瓏彌望”。他自然地發出感慨：“嶺角山花盛開，頂上反不吐色，蓋為高寒所勒耳。”⑤這是一種科學的判斷，只不過，這種科學判斷是融匯在自然審美之中的。可見，溫度隨海拔而垂直變化的科學原理并不會妨礙人觀賞自然沉浸在美景之中；可見，自然審美并不妨礙人們接受科技知識，科技知識完全可以介入自然審美的過程之中。20世紀70年代，美國的柯爾利斯整理了《自然》雜志和《科學》雜志的合訂本，輯錄了其中有關天氣的神奇現象。從中我們可以很明顯地看到科學家對于各種反常天氣現象的描繪和感嘆，他們如普通人一樣，視、聽、嘗、嗅、觸，用各種感官去體驗大自然，他們在仔細觀察形狀和色彩，記錄氣溫和濕度的同時還會自覺地探究緣由。①我們可以明確地感受到，科學家和普通人一樣，樂于欣賞緩慢降落的冰雹、帶火花的雨等自然奇觀，并懷有好奇之心。不過，他們比常人多一份解答的素養和尋源的習慣。因為擁有更多的科技知識，科學家們對于大自然奇觀的理解會更加深刻，描繪得非常細膩。這些來源于《科學》《自然》雜志的文章都是科學家親身經歷、觀察氣象現象的結果，關于數量和大小的描述相對標準化，有時還會結合圖片，涉及情感體驗和聯想的語言較少，多是客觀地尋求答案。②當然，也有一些科學家認為科技與審美不相容。這種觀念主要基于科技主義的專業偏見。他們認為，審美雖然不會妨礙科技活動，但是現代科技本身不需要美學來指引。也就是說，沒有審美科學照樣發展，尤其是現代科技早已擁有一套成熟的方法、標準、規范和話語，就更不需要美學的支撐了。這個觀念明顯是科學至上主義的，既沒有考慮自然科學觀察到的感性事實，也沒有正視氣象科學發展的歷史規律，更沒有考慮普通大眾對自然知識的感性需求。表面上看，科普工作只需要科學家將科學知識淺顯化、通俗化，實質上，科普工作者要將科學知識與普通人的日常生活經驗、感性體驗融會貫通，讓科學更有溫度和情懷。從文明發展和文化建設的角度來看，科技與審美不相容的看法是狹隘的，不利于將“科學普及放在與科技創新同等重要的位置”。③因此，科技活動不僅不能脫離審美，還要積極與審美活動對接，尋求感性體驗的內在支持。

三、現代學科分工：美學與科技出現分歧的緣由

科技與美學，從來就是隔離且不相往來的么？從科學史來說，科學不僅不與美學發生矛盾，而且還是一對很要好的“兄弟”，氣象學科的發展歷程更加典型。早期關于風、云、雨、雷、電等天氣現象的知識以及植物生長、動物遷徙等物候的學問都源于人們對生活的體驗和觀察。可以說，樸素的氣象學原理早已浸潤著人們的生活。在現代氣象學成熟之前，人們對氣象現象的準確描述往往帶有“生活氣”，感性十足。《詩經》中有很多符合科學原理的氣象觀測結果和描述，如“終風且霾”（《邶風•終風》）揭示了河南淇縣以北、湯陰縣東南一代的邶地多風沙的特點。又如唐代科學家李淳風在《觀象玩占》中對風力進行了標準化的規定，根據樹木受風影響之后的變化大小和損壞程度，風力可以分為八級，標準分別為動葉、鳴條、搖枝、墮葉、折小枝、折大枝、折木飛砂石、拔大樹及根。④這個標準雖然不夠精準，但是具有一定的科學性，也有美學性。現代氣象科技研究能夠利用一些紀實的文學性文本作為佐證的文獻資料，因為文獻記載的天氣現象和氣候現象源自生活，不僅包含美學體驗，還反映了科學原理。這正是竺可楨先生運用中國古代各種文學、歷史、哲學文獻來論證或佐證氣候變化的內在緣由。①既然科學與審美的關系如此密切，那么為什么有人認為科技與美學是隔離的？最主要的原因是專業偏見，這與近代以來形成的專業分工思維、行業視野、職業習慣等有密切關系。面對一些天氣現象時，氣象科學研究者盡管也會與普通人一樣產生某些體驗和感受，但是他們并不會往審美（尤其是文藝審美）這方面去“想”，最多只是自然和無意識地體驗，因為氣象現象背后的原因和規律才是科學工作者關注的焦點。對于現代美學家而言，他們關注的是光電、線條、力的各種形式，是結構美，并且他們的注意力被這些形式和結構所給予的感覺、情緒、心理、思想所吸引，科學知識不是他們關注的焦點，他們當然也不會用科學話語來描述自然現象。②如高爾基借海上的暴風雨抒發革命激情，呼喚社會的暴風雨。大氣環流運動的復雜性、不確定性在豪梅爾斯•洛斯頓、馬達麗娜•代克努等美學家眼中只是一種至善、崇高和宇宙的野性。③這些分歧與專業分工、職業習慣塑造的思維方式有關，導致科學與人文之間產生隔閡。“文藝界的美學所針對的文學藝術都是有著悠久的歷史和傳統，他們不大關注應用美學和實踐行業的美學問題，認為后者太功利（因為經典的美學觀念是主張無功利的）。其次，在氣象科學界，又特別看重行業性和科學性，而對文藝性、美學性重視得不夠，甚至打心眼里瞧不上文藝和美學等人文學科的東西。”④人文社會學界也有成見，或者說文學家、美學家不希望科技等“功利性知識”觸及美學的怡然自得領域。在他們看來，在開展自然審美活動時，如果“這是積雨云，那是雷暴云”的知識介入其中，“詩情”可能蕩然無存。同樣，科技工作者對文學家、美學家的超然移情也不屑一顧。總之，這種隔閡和偏見是客觀存在的。從文明史來看，這種隔閡和偏見是專業分工、學科分化、行業細化的結果。在人類的童年時期，自然科學、人文科學和社會科學是彼此相融的。諸子百家經典和古希臘哲學著作中蘊含著各個學科的思想種子。人類社會發展到18世紀，科學與人文逐漸分離。康德在《判斷力批判》中提出了“審美無功利”的“距離”學說，這種“無功利”的美學思想對科學與美學的分離進行了哲學化和系統化的論述。康德認為，如果把觀賞海洋和生物知識、工作等聯系在一起，就會阻礙海洋成為崇高的情感象征。康德這種啟蒙主義思想的核心就是將美學與工具理性（各種科學認知）分離，以此形成自然審美的崇高美學范疇。從美學上說，正是因為阻止科學技術的介入，保持人與審美對象的功用距離，審美才能夠脫離實用性的考量，保持純粹性。這樣，氣象學、生物學、海洋學等科學技術與美學漸行漸遠，科學與美學的范圍越來越明晰，各自形成專業的系統，甚至具有一定的封閉性。就美學而言，將各種科學認知驅除出去，保留自然帶給人類的神秘感，這是經典美學的特點。只有這樣，人類才能更好地抒發對大自然的敬畏之情，而科技恰恰會削弱這種敬畏感。因此，隨著科學技術的進步，科學與美學的隔閡似乎越來越大。

一、閱讀科技論文，提高專業知識

高校學生經過小學和中學的英語學習，已經掌握了一定的英語聽、說、讀和寫的技能，而氣象專業的學生經過專業課程的學習，也已掌握了基本的氣象專業知識。為使氣象專業的學生將已掌握的英語技能與氣象專業知識結合起來，我們應當從大氣科學基礎知識的英文文章開始學習，從而能在氣象學與英語之間有一個良好的銜接性。選擇與當今氣象科技、環境問題、人文與氣象等題材豐富新穎的文章，體裁包括論述文、說明文、描述文等，讓學生接觸內容和體裁多樣的科技論文，不僅可加強學生對氣象學專業知識的理解，而且有助于他們將來科技論文的寫作。在當今“信息大爆炸”的時代，培養學生快速閱讀氣象科技論文的能力也日益重要。為了能有效提高學生從英文文獻中獲取信息的能力，應當在閱讀時注意這四個方面。第一，要將一些專業詞語連成詞組連貫閱讀，而不是逐詞閱讀，如大氣邊界層（atmosphericboundarylayer）和萬有引力定律（thelawofuniversalgravitation）。第二，避免過多地依賴詞典和多余的翻譯，遇到生詞時可根據上下文提供的線索來判斷其詞義，閱讀的目的是獲取自己所需要的信息，而不必要進行逐句翻譯，自己理解即可。第三，要擴大眼睛的視距，即增加兩次停頓之間目光所見的詞數，盡量抓住一個意義相對完整的詞組，按詞組進行閱讀，視距越大，閱讀速度越快。第四，抓住段落和全文的中心思想，利用提示語，理解句子之間和段落之間的邏輯聯系，如因果關系（because、therefore等）、對比關系（but、however、otherwise等）、總括關系（generallyspeaking、inaword等）。例如，在《Thestructureandcompositionoftheatmo-sphere》的教學中，可以從單詞開始，以學生已掌握的氣象知識為基礎，如大氣圈的分層，按照溫度和空氣的垂直分布特征，將大氣圈分成對流層（troposphere）、平流層（stratosphere）、中間層（mesosphere）、熱成層（thermosphere）和外逸層（exosphere），讓學生用英語描述各層次的主要特征。對于較為專業的詞匯，如遞減率（lapserate）和逆溫（inversion），一邊以英文描述，一邊在黑板上作出遞減率和逆溫的溫度垂直廓線特征，這種語言與板書圖解的方式相結合，可有效幫助學生理解和牢記專業知識和英文詞匯。

二、翻譯與寫作練習，提高科技論文撰寫能力

翻譯是一個理解與表達的過程，科技英語的翻譯也是如此。翻譯氣象專業英語文章時，需要根據科技英語的特點，透徹理解原文的意思，并能夠準確地用中文表達出來。經過英語學習的基礎階段，學生接觸了一些英語翻譯的練習，氣象學專業的學生同時也掌握了一定的專業知識，當前他們亟需掌握的是在翻譯氣象科技英語文獻時應注意哪些方面。首先，作好詞語的翻譯。氣象專業英語有一些專門的詞匯，在翻譯時最好備有大氣科學的專業詞典，勤于查閱，遵循氣象專業詞匯的特點，譯文應該做到規范和專業性。例如，condensation屬于大氣科學領域專業詞匯，意為“凝結”，還有一些氣象領域的縮略語也應當加以注意，如WMO為世界氣象組織（WorldMeteorologyOrganiza-tion）。其次，作好句子的翻譯。在準確選擇詞義的基礎上，根據上下文，適當地引申詞義和增減詞語。增詞的原則是增加一些原文中無其形而有其義的詞，而對于英語中必須減去在漢語中多余的詞，如某些冠詞和連詞，則可省略。在翻譯長難句時必須抓住全句的中心內容，理清句子的構成和語法關系，因為英語中的長難句都是由基本句型擴展或變化而來的。氣象專業英語的寫作，應遵循一般科技論文的組成部分和寫作要求，通常包括標題、摘要、引言、正文、結論、致謝和參考文獻等組成部分。標題要求簡短明了，概括全篇，引人注目。在課堂上可針對標題作適當的練習。給出一篇專業論文，在學生閱讀理解之后，讓學生自己總結標題，再將這些標題進行比較和選擇。摘要是全文的縮影，簡短扼要，涵蓋主要的研究內容和突出的研究成果及其意義。摘要本身要完整并能獨立使用，一般科技英語論文摘要長度在300字左右。摘要雖然一般放在正文前面，但是常常是在最后寫作的。在課堂上，可根據已學習過的氣象論文，讓學生分組討論相應的摘要寫作，然后教師分析摘要里每句話的重要性和必要性，例如是否反映了文章的主要研究內容、創新點和意義等。引言主要是說明本研究的目的意義、歷史背景、當前國際上的研究進展、本研究的重要性以及本文的總體規劃等。正文主要包含了研究的方法、內容和結果。正文寫作時可先列出框架結構，然后逐段寫作，每一段應圍繞一定的主題，條理清晰，文法規范。結論必須完整、鮮明和客觀，反映作者通過分析和推理所形成的總觀點。

三、聽說材料的練習，提高專業英語交流水平

選取專業的英語聽說材料，不僅有助于提高學生的聽力，而且可強化學生的專業知識，進而提高他們的學習興趣。針對氣象學專業來說，美國和英國等官方語言為英語國家的天氣預報可作為很好的聽力材料。另外，可選取一些介紹天氣現象的聽力材料，如臺風、厄爾尼諾現象、溫室效應和霧霾等，在練習聽力的同時，也起到了提高學生專業知識的作用。提出一些與材料相關的問題，在聽力練習初級期，讓學生帶著問題去聽，效果更好。而在聽力練習到一定階段后，提高難度，讓學生聽完材料后，以自己的語言來復述材料的主要內容。其中的一些專業詞匯，也可讓學生練習用英語來解釋其含義，如potentialtemperature（位溫）的定義，該專業術語已在氣象類課程中學過，但讓學生此時用英語表達出來，有一舉雙得的效果，這樣的聽說練習有助于提高學生的口語水平和回顧專業知識。不少學生在課堂上不擅于英語口語，這與他們相對較高的英語寫作水平不相符。我校每年都主辦或承辦氣象相關的國際學術會議，邀請國內外知名學者專家進行學術交流，這也給學生們提供了一個很好的國際交流機會。因此在課堂我鼓勵他們多開口說英語，盡量不打斷他們的思維和口語練習；課堂上留出一定的時間與學生相互交流，有助于學生在學術報告和學術會議中積極參與討論，發表自己的觀點，與同行展開充分交流。具體實施時，由于學生人數較多，很難在課堂上進行一一互動，因此我將班級學生分組，每組自選一個氣象相關的主題，課后按照科技論文的規范寫一篇英文氣象科技論文，教師對各小組的論文進行認真批閱和指導，對其論文的英語語法、段落結構和文章整體框架進行審閱，將修改意見返回給學生。然后在課堂上輪流選取各分組，讓這些小組各派一名代表上講臺，用英文講述該論文的主要內容。這樣的鍛煉不僅可提高主講學生的口語，而且聽講的學生也會更加集中注意力，特別是同小組同學，在聽完主講學生的報告之后，針對其報告內容和匯報技巧加以點評。如，對于相同的內容，口語匯報與書面論文具有較大的不同，口語匯報時應盡量避免長難句，否則聽眾將失去耐心；不要把論文的全部內容平鋪直敘，對于論文的重難點要適當地放慢速度和提高語調；不要一味地只顧著自己講，要適當地通過眼神和手勢與聽眾進行交流；對于所講內容應當非常熟悉，才能顯得胸有成竹，講得有條不紊。

摘要:該文利用19952015年石家莊酸雨監測數據，結合同期氣象資料，用統計辦法將pH值及電導率數據進行數字化整理，分析不同天氣條件下（風向風速、降水、氣溫、濕度等）pH值及電導率的變化規律，對石家莊市區酸雨的狀況和與氣象要素對酸雨的影響進行綜合研究。結果表明:雨量越大,降水的酸性會越強，K值會越小。酸雨頻率隨著風速的增大而呈遞減的趨勢；隨著氣溫上升，酸雨頻率明顯降低；月平均相對濕度與月平均降水pH值的變化趨勢相反。

關鍵詞:酸雨;pH值;K值;氣象要素

降水的pH值是表征降水(雨、雪等大氣降水）酸堿度的物理量，當其值小于5.6時稱為酸雨。通常認為，人類生產生活中排放的硫氧化物、氮氧化物在大氣中經過各種氧化反應所生成的硫酸和硝酸是引起降水酸化的主要污染物質[1]。在大氣中污染物化學性質和源場恒定的條件下，氣象因素的變化完全能夠改變或影響降水酸度。本文詳細地對石家莊市19952015年酸雨檢測數據進行了統計分析，結合同期觀測的溫度、降水、相對濕度、風向風速等氣象資料，進一步分析酸雨與各氣象要素的關系。

1材料與方法

1.1來源。酸雨觀測數據和地面常規氣象資料取自石家莊市國家基本氣象站（中國氣象局酸雨觀測站網）。該站位于38°02ˊN、114°25ˊE，海拔高度為81.0m。每次過程降水均觀測一次氣象要素，觀測項目包含:過程降水量、降水pH值、K值、降水時段、水樣溫度、云狀、風向和風速(02、08、14時和20時)、天氣現象。本文利用19952015年共21a石家莊降水pH值觀測數據以及同步氣象要素資料。1.2計算方法。一個地區全年降水的平均pH值小于5.6的地區稱酸雨地區。一般采用雨量加權法計算降水的pH值，將測得的每次過程降水的pH值換算成濃度[H+]，然后將[H+]按雨量加權后求出平均值[H+]，再取其負對數即得到降水pH平均值。計算公式如下：式(1)中，pH為降水pH值的加權平均值；[H+]i為第i場降水的[H+]濃度（mg/L），pHi為第i場降水的pH值，Vi為第i場降水量（mm）；n為降水場數[6]。

2結果與分析

摘要：將目標教學法引入氣象觀測大專《普通氣象學》課程中，闡述了該方法的主要實施過程，包括：教學目標的選取與教學內容的設計、課前小任務的布置與完成、課堂小任務講評并圍繞教學目標開展互動教學、課后互評與反饋等環節。實踐表明，目標教學法可以有效提高大專學員的自主學習能力及課堂效率。

關鍵詞：普通氣象學；目標教學法；職業技術教育

一、引言

所謂目標教學法是美國教育學家布盧姆提出的，它以“教育目標分類學”和“掌握學習策略”為特點，以教學目標為核心，提出一種以教師為主導、學生為主體、教學目標為主線的教學方法[1]。其突出的特點是，在教學活動過程中確立理論為實踐服務的指導思想，注重知識的實用性，有的放矢培養學生，最終使大部分學員有學習的成就感。《普通氣象學》是氣象觀測大專班的專業基礎課程。這門課主要是將物理學的基本定律應用于大氣科學研究領域，采用數理方法分析和解釋發生在大氣中的各個物理過程及現象。課程特點是章節內容多，理論性較強。多年來，課程團隊制定的課程標準和選用的教材系統性強，教員據此準備的內容自成體系。但據多年課堂一線教學發現，大部分大專學員不適應這種系統教學，他們在課堂上不能做到學有目標，聽有方向，經常抓不住重點，上課感到很茫然。他們對抽象的理論知識，特別是公式類的內容有抵觸心理，經常會覺得基礎理論“無用”。與本科學員相比，教學效果相差甚遠。怎樣做到因材施教，怎樣切實提高大專學員的課堂教學質量一直是教學團隊思考的問題。氣象觀測專業技術性強[2]，其教育具有職業技術教育特點。針對普通氣象學這門基礎理論課程，除了要求掌握必需的專業基礎理論知識外，更注重和強調運用所學知識分析和解決實際問題的能力。以學員獲取任職所需的知識、能力、素質為目的[3]，具備任職需要的專業素養。實踐證明，針對基礎相對薄弱的大專學員而言，實施目標教學法可以激發學員的學習興趣，有效提高學員的課堂效率，對打牢專業基礎具有現實意義。

二、教學內容設計及教學目標選取

教學方法與內容密切相關，在目標教學法中，教學內容的設計、教學目標的合適選取是整個教學環節的關鍵。目標教學法要求教員必須在課堂授課之前，根據教材內容、課程標準凝煉教學目標，再根據教學目標準備課堂教學內容。《普通氣象學》課程內容涉及較多，需要教員在吃透教材和課程標準的前提下，結合學員自身特點及氣象觀測實際，將教材內容精簡凝煉，合理確定教學目標。針對氣象觀測專業，圍繞氣象觀測中的主要氣象要素，如氣溫、氣壓、濕度、風、云等為核心，將教學內容進行模塊化處理。根據課程學時數將教學內容分為大氣概述、輻射與氣溫、氣壓與風、大氣熱力過程與靜力穩定度、云霧與降水五大模塊。每個模塊或每個模塊中的章節，結合觀測實際制定具體的教學目標。比如針對氣壓與風模塊中的氣壓這一節，制定的目標有：說出氣壓的確切定義，能夠準確讀出水銀氣壓計的讀數；找出氣壓隨高度變化規律及原因；氣象觀測中本站氣壓、海平面氣壓的區別與聯系；海平面氣壓訂正原理等。在制定每個模塊的具體教學目標時，遵循兩個基本原則，一是理論“夠用”，只要求掌握基礎理論和基本原理。二是理論“能用”，盡量將理論貼近實際。

雷電襲擊一直是造成各種氣象觀測設備發生故障的重要因素。尤其是電子信息系統，其本身具有較多線路和電子集成系統，在受到雷電襲擊之后會導致中斷，最終使得整個設備無法正常運轉，對氣象觀測造成嚴重的阻礙。相關氣象部門必須針對雷電襲擊采取有效措施，實現對氣象部門內部各種電子信息系統安全的有效保護[1]。

1當前氣象信息系統雷電保護的情況

依據現階段我國在進行氣象觀測的相關規定，當前使用的地面氣象觀測設備一般可以實現對一定范圍內的氣候條件的有效探測，在設備架設時要注意，架設區域內要保證處于地勢平坦、障礙物較少。如果在探測范圍內存在較多的高層建筑或者較高的植物就無法保證觀測的效果，同時在一定程度上使得遭受雷電襲擊的幾率大幅度增加。在實際氣象觀測的過程中，即使按照相關規定進行設計施工。很多地區在對氣象觀測站進行建設的過程中受到一些條件的限制，同時當前氣候變化情況以及防雷設施存在老化現象較為嚴重，使得很多氣象站對雷電的防護能力出現下降。雷電襲擊造成氣象站內儀器設備受損的情況較為嚴重[2]。

2氣象信息系統雷電防護的措施

2.1提升天線系統的防雷效果。現階段使用天線系統防雷主要是在屋頂或者屋面上架設天線，天線同防雷基地裝置相連接，在受到雷電侵襲的時候可以實現將雷電導地的目的。如果需要擴大天線防雷的防護范圍，就需要在天線上加設避雷針，同時保證天線的接地裝置安全可靠。如果需要將天線接引到室內，為了避免造成對室內設施的損害，就需要加設天饋設備[3]。2.2相關線路的雷電防護措施。電子信息系統線路對信息進行接收和處理，在設置過程中需要用到較多的管線。常見的主要有各種電纜以及進出氣象站的各種金屬管。這些電纜和金屬管本身具有一定的導電性，在室外容易受到雷電的襲擊。這就要求必須對其進行雷電保護。一般操作是通過在連接設備的接地裝置外部加裝電纜鋼管套或者金屬外皮以實現對雷電的有效屏蔽。對高空架設的電纜則需要加裝天饋設備。通過調查可以發現，在所有的雷電事故中，地埋線受到雷擊而發生的雷電事故占其中的重要部分。對這種情況可以使用線纜串崗管理以及設置屏蔽層等方法實現防護。此外，在氣象站進行實際工作的過程中可以發現，大部分電機以及電子信息系統發生損壞主要是雷電襲擊產生的干擾對供電線路造成了損壞。對這些設備必須采取多級防護措施，以保證電源雷電防護效果的提高。現階段一般采用的保護設備主要是電涌保護器。但是在對設備進行選擇是要依據設備本身的電壓耐受情況以及雷電電磁環境和建筑物情況對其等級進行選擇[4]。2.3弱電系統的雷電防護措施。在對氣象信息系統進行雷電防護過程中需要對多個方面進行考慮。例如對弱電和強電、地線和天線、內部防雷和外部防雷等，依據不同的防護對象選擇不同的防護措施。現階段進行雷電防護的主要方式是通過采取一定的措施對雷電容易侵襲的通道進行防護，具體為設置接地網絡、屏蔽網絡、避雷針等。針對信號傳輸系統以及電源系統這些容易受到雷電襲擊的部分，可以采用假裝避雷器實現對遭受雷電襲擊之后的過電壓的消除。總之，針對弱電系統的雷電防護要從經濟、安全等多個方面進行綜合考慮，制定出最為完善的雷電防護體系，避免弱點系統受到雷電的襲擊，造成不必要的損失。2.4傳輸網絡的雷電防護措施。傳輸網絡的雷電保護主要目的是為了實現對氣象信息系統中各種電子設備的保護。在遭受雷電襲擊之后電子設備可能受到雷電電磁脈沖的影響而出現不同程度的損壞。電子設備需要各種導線相連接，在受到雷電侵襲之后可能產生各種感應電壓和雷電波，使得各種信號線或者配電設備出現故障。要實現對傳輸網絡的雷電防護，一般采用的方式首先是加裝SPD設備，使得在遭受雷電侵襲之后的雷電過電壓得到有效控制。同時通過對建筑物等區域進行屏蔽可以有效降低感應效應，實現對傳輸網絡的保護。

3結束語

充分利用航海氣象與日常生活關

系密切的趣味點，提高學員學習興趣教員充分認識航海海洋氣象的重要性、科學性、知識性、規律性、趣味性是引導學員學好航海海洋氣象的關鍵。在某種程度上趣味性是學習的原動力，是學員對其感興趣的東西，學員無形中會產生一種強烈的求知欲。利用學員的求知欲望，培養學員的學習興趣，提高學習效果，無疑是一條有效途徑。在航海海洋氣象教學內容中，為了活躍課堂教學氛圍，提高學員學習興趣，我們找些學員感興趣的許多熱點話題、生活中的現實問題、中外歷史典故、重大事件和自然現象。寒潮天氣、太平洋副熱帶高壓系統、熱帶氣旋、海嘯與風暴潮、龍卷風、季風、臭氧空洞、厄爾尼諾—拉尼娜現象、氣候變暖、沙塵暴等都是熱點話題，這些都與現實生活有著密切關系，也是海上常發生的天氣現象，對在海上活動的艦船影響非常大。如厄爾尼諾現象是指東南太平洋海域水溫異常升高現象，它所引發的氣候變化給全球不同國家和地區帶來旱澇、風暴潮等一系列災害，對人類的生產、生活和經濟發展等造成嚴重影響。發生在1998年我國長江流域特大洪澇災害、2006年印度尼西亞附近海域發生強烈地震而引發的大海嘯、2011年3月11日本東北部海域發生強烈地震而引發的大海嘯等，損失之慘重，影響之廣泛，至今讓人記憶猶新。2008年冬季發生在我國南方冰雪災害，每年在我國沿海登陸的強臺風等給當地人民和國家財產造成了嚴重損害，2012年1月中下旬發生在歐洲、北美及亞洲東北部部分地區的極寒天氣，都給當地造成了嚴重災難，造成了人員傷亡。因此，在課堂上開展對諸如此類熱點問題的分析討論，有利于開拓學員視野與思維，活躍課堂氛圍，提高學員學習興趣。《三國演義》是我國家喻戶曉的古典名著，書中的“借東風”、“草船借箭”、“火熄上方谷”等歷史典故，蘊含著豐富的氣象知識。如“火熄上方谷”，說的是諸葛亮設計將司馬父子引入葫蘆谷，燃放大火，以為司馬懿必死無疑。哪知大火卻被突如其來的一場大雨澆滅了，孔明仰天長嘆，“謀事在人，成事在天，不可強也”。造成火熄上方谷的原因并非天意，而是有原因的，葫蘆谷的大火，一方面使空氣中增加了煙塵灰粒，形成大量的凝結核；另一方面大火促使低層空氣受熱，產生上升運動，引起暖濕空氣絕熱冷卻，水汽凝結，形成降雨云層，進而造成頃刻之間大雨傾盆。惡劣天氣和海況條件造成的船舶重大事故也舉不勝舉，1999年發生的“11.24”海難事故，損失慘重，震驚全國。在此次海難中，雖然主要原因在于船舶本身安全措施和管理運作不利，但強冷空氣爆發引起渤海海域狂風巨浪是事故的直接原因。還有“泰坦尼克”號沉船、“躍進”號事件、巴拿馬籍貨輪“宏偉”號翻沉、“新珠江號”萬噸貨輪沉沒等重大事故，剖析其事故原因，起因均歸結為惡劣天氣和海況。掌握惡劣天氣和海況發生的天氣氣候背景、源地、形成條件、移動規律等知識，正是航海氣象學與海洋學課程涉及的主要內容。無論歷史典故還是現實的重大沉船事件，都可以讓學員的好奇心很自然地轉移到掌握相關的氣象和海洋知識上，達到積極主動學習的目的。幾年的教學實踐證明，培養學員的學習興趣，不僅可以提高學習效果，而且可以開拓思維，提高學員分析問題和解決問題的能力，達到學以致用的目的，學員畢業后很快可以勝任本職工作，為艦船在海上的安全航行提供實時可靠的航海海洋氣象保障。

充分利用現代化多媒體教學設備、采用啟發式教學手段提高教學質量

在學習各種天氣系統時講到，各種尺度天氣系統都有其發生、發展、演變、移動和消亡規律。所謂天氣系統就是指引起天氣變化的一個個移動的大大小小的氣壓系統，它們相互交織、相互作用，隨時間的演變構成大氣運動過程。各類天氣系統，都是在一定地理環境中形成、發展和演變的，都具有一定的地理環境特征。中小尺度系統往往是在大尺度系統的孕育下形成、發展起來的，而中小系統發展壯大以后，又給較大系統以反作用，彼此相互聯系、相互制約，關系錯綜復雜。因此，教學中必須重點認識和掌握天氣系統的結構、組成、運動變化規律以及同地理環境間的相互關系，這些內容短時間可能難以聽懂，但對學員來說是十分重要的，也是必須掌握的，在實際工作中應用非常廣泛。傳統的教學方法和手段，只靠黑板上書寫要點、簡單繪制示意草圖，無法表達天氣系統的演變過程，學員很難理解天氣系統和天氣過程連續演變的特征過程，學員很難建立天氣系統三維空間結構的概念，導致對所學內容很難接受與消化。采用現代計算機多媒體教學手段，通過大量圖形、圖像、動畫和影片等資料，將復雜的天氣系統和天氣過程直觀、生動、形象地展現給學員，可以幫助學員加深對天氣系統三維空間結構概念的理解，幫助學員掌握天氣系統和天氣過程連續演變的規律。而且現代計算機多媒體教學具有手段新穎、知識容量大、制作使用方便等優點，在很大程度上可以開闊學員的眼界，加深學員對航海海洋氣象概念、天氣系統演變過程、天氣預報原理的理解和掌握，減輕學員的學習負擔，很大程度地激發了學員學習興趣，提高了學習效率。通過調研并與最近幾屆畢業到部隊工作的合訓學員及在校學員座談中了解到，學員一致認為航海氣象學和海洋學利用多媒體上課效果好，普遍認為多媒體教學形象、生動、易懂、易學，教員也易教，達到了黑板無法達到的效果，應該大力推廣。由此反映出學員是喜歡并接受現代計算機多媒體授課方式的。

加強實踐教學環節提高教學效果

現場教學包括實驗課、參觀見學與航海實習實作訓練等。一是增加現場實驗教學時間，利用所學知識分析某個海區實時經歷的天氣過程。目前氣象實驗室配備有船用氣象傳真機、船舶氣象儀、氣壓表等氣象儀器設備，每天可以通過船用氣象傳真機接收日本JMH臺、北京BAF臺的亞洲地區地面分析圖、地面預報圖、高空圖、海浪分析和預報圖、雨量分析與預報圖、衛星云圖等，還可以從互聯網站上適時下載JMH臺的天氣和海浪圖，利用多媒體教室的功能，教員在每次上新內容之前花10分鐘左右的時間分析講解當時的天氣演變過程。針對典型的天氣系統，如分析冬季活躍的冷高壓、鋒面氣旋，夏季強大的副熱帶高壓及經常發生的熱帶氣旋等的強度、移動方向、移動速度及在移動過程中的發展趨勢，對當地可能會造成什么影響，當地的天氣會如何變化等，教員利用前后幾天的天氣圖進行精細分析，再結合教材的相關內容，這樣學員很容易理解和掌握典型天氣系統的發生、發展、消亡規律。同時，在教員指導下，可以讓學員自己分析未來24小時、48小時預報圖，對本地區的天氣進行補充預報，下次課上課時可以讓學員自己對預報結果進行分析驗證，總結經驗，找出誤報原因，加深印象。二是增加到當地氣象臺和海洋站參觀見學次數，充分利用這種機會把課堂上沒有搞懂的問題向氣象臺和海洋站的專家請教。也可以請有關專家到學校來給學員進行講座、與學員進行座談，傳授有關經驗。三是利用每年航海實習過程進行實作訓練，在實習過程中把所學知識運用到實際工作中。每天接收傳真天氣圖、觀測氣象要素、測定海洋有關要素、收聽當地天氣預報等，綜合多方面的數據資料進行補充天氣預報，從實踐中檢驗預報的準確性，分析錯誤之處，總結經驗，經過每天的訓練，學員就能熟練掌握所學的知識。氣團、鋒面及海洋學中北赤道流系，這些都是非常重要的概念，學員一般難以理解透徹，教員通過分析實際經歷的天氣變化過程，讓學員切身感受到暖氣團控制的天氣，具有溫暖、潮濕、偏南風、氣層穩定、多層狀云、常伴有霧或毛毛雨、能見度差等特點；冷氣團控制的天氣具有低溫、干燥、偏北風、氣層不穩定、多積狀云、能見度良好等特點；北赤道流系形成的黑潮流系所流經的海域易形成海霧等。冷暖氣團的過渡帶就是鋒面，鋒面過境恰好是冷暖氣團的主導地位發生互換。因此，現場教學可以加深學員對一些原理和概念的理解，學員不用死記硬背那些被抽象出來的許多條條框框，而是在實際分析事例過程中掌握基本概念。實踐證明，增加現場教學，既受學員歡迎，又能取得良好的教學效果。

跨越式發展的觀念創新

未來五年,應當是氣象科學技術發展機遇和條件最好的五年,是氣象科學技術大發展的五年,是氣象科學技術能夠為國家發展做出更大貢獻的五年。”這實際上向氣象科技部門和全體氣象工作者發出新的進軍令和提出更宏偉的奮斗目標。氣象科技部門應該乘勢而上,率先突破。氣象科技創新要實現大的突破,最重要的是在最頂層的發展理念上有大的突破,敢為人先、敢于創新。頂層發展理念需要有所突破,氣象科技創新要從“部門研究”逐漸轉向“社會研究、部門引導”。氣象科學技術的發展和突破與軍事、經濟、社會各方面發展相關,更與物理、化學、天文、地質、計算機、社會科學等等密切相關。這些方面的優勢和精銳部隊都不在氣象部門,而是散落于社會各方面。目前中國氣象局隊伍不足10萬,科技專業隊伍不足萬人,專門從事氣象科技研究不過千人。就是這千人左右隊伍要承擔起許多重大的氣象科學研究項目和科學工程,完成無數的氣象業務研究,難免捉襟見肘、心大而力弱,而社會上對氣象的需求又是無限并快速增長。與其“以有限服務無限”,不如“引導無限服務無限”。“社會研究、部門引導”指的是氣象部門主導氣象領域研究的上游和核心區域,把科學研究譜系的兩端——純粹基礎研究和泛化的應用研究轉交社會各方面、包括世界各地的研究力量,氣象部門的千人隊伍集中力量研究事關氣象事業發展全局的關鍵點和戰略領域。如數值預報的突破、氣候模式研究、海—汽相互作用等,而把類似花粉預報、洗車指數研究等委托社會專業力量研究。氣象科技人員要重點關注“巴斯德象限”,而非“波爾象限”和“愛迪生象限”[4]。但是值得爭論的是氣象科技中純粹基礎研究是否要淡視?從長遠來看,中國缺少洛倫茨、洛斯貝等這樣的氣象大家是成為氣象強國的瓶頸之一。不過這些大家多數在高校中做研究,氣象部門科技人員一般從事實踐性的科學研究。我國高校現階段也十分缺少大家和大師級人物,這與我國對科學技術的本質理解有誤、爭搶資源而導致科技布局不妥有關,作為氣象部門無力扭轉這個大的局面。所以從實際來看,純粹氣象基礎研究交由高校和中科院研究,氣象部門保持部分傳統優勢領域并鼓勵科學家自由研究,這不失為穩妥之策。

戰略機遇期氣象科技管理與創新的若干重大問題

提前布局、加大未來氣象科技儲備社會對氣象服務的需求是無限的,氣候變化導致環境脆弱性增強、城市化與社會轉型期中人工自然的深度變化,導致未知氣象服務需求的爆發式增長。比如2008年南方冰凍雨雪災害中對“長序列氣象災害”的科技儲備不足,2010年南方干旱災害中作物減產的農業氣象科技儲備薄弱等等。這說明要對未來氣象科技發展未雨綢繆、提前布局,加大未來氣象科技儲備。這需要戰略眼光分析哪些方面布局、如何布局。這就是“新興氣象科技”的問題。從全局來看,氣象災害占全部災害的70%,這個比例可能還會提高。而氣象災害往往是突發性、未知性、網絡化[5],所以首先氣象災害科技將是一個戰略重點。包括對氣象災害的預測研究和氣象災害應急研究等。第二個重點是提高氣象學科的確定性。大氣科學不同于物理化學等自然學科,物理化學是研究大自然確定性和非確定性現象的精確性/確定性學科。而大氣科學是研究非確定性現象的半確定/準確定性學科。將來它的確定性成分也許會越來越高,但是永遠不會達到100%的確定性[6]。這是大氣科學和其他自然科學、工程科學最大的區別。科學史表明科學技術的確定性和精確性的提高是學科成熟的必然過程,所以如何提高氣象學科的確定性和精確性是氣象科技創新未來儲備必須解決的難題。第三個戰略重點是海洋氣象科技的布局。中國必將從陸地大國走向海洋大國。未來十年,國家對海洋各方面科學技術的投入和需求必將空前增長。氣象部門提前在此布局,將會大大提高氣象科技部門在氣象事業中的地位,也會大大提高氣象局在國家政府序列中的地位,并極大拓展中國氣象局的生存空間。氣象事業發展方式逐漸從傳統氣象轉到氣象服務引領事業發展。氣象服務是一個立體化、漸進的系統過程。會催生許多依靠氣象科學技術的新興領域。值得注意的是在這個過程中,氣象科學和氣象技術要適當分開。我國對于科學技術的理解長期有誤,直到《2006—2020年中長期科學和技術規劃》中才把二者正式分開。氣象學科的特殊性使得氣象科學和氣象技術比較接近。但是仍有區別。更加注重“氣象科技軟實力”的建設對科技的支持不能簡單地理解為僅僅創造好的硬件條件,多建些實驗室,多購置些儀器裝備,多投入些資金。現階段科技發展更需要的是好的政策環境、社會環境,讓科學家們能夠心無旁騖搞科研,集中精力出成果,多給一些關懷,少添一些干擾。要尊重氣象科學技術發展規律,既加快發展又不能急于求成,既鼓勵探索又允許失敗,既注重研究開發又注重成果應用。中國氣象事業的發展離不開經濟發展的大環境,因為氣象硬實力的增長與經濟實力增長是基本一致的,因此當經濟發展渡過拐點之后,氣象硬實力也必將面臨一個發展拐點。氣象軟實力與氣象硬實力相伴生長,共同發展,在某個歷史階段,必然會遇到發展拐點(見圖1)。圖1氣象軟硬實力演變拐點示意圖從圖1可看出,氣象科研設備作為氣象硬實力,發展到一定歷史階段,需要人文等方面的氣象科技軟實力的支撐,才能促進氣象科技創新的整體發展。目前正處于這個歷史階段,所以,今后的發展必須更多地依靠完善的體制和機制,依靠好的制度和政策。未來需要加快推進氣象科技軟實力的建設問題[7]。把人文科學、社會科學的知識和研究方法引入氣象科技創新的研究中氣象科技要想做出大成就,做出流傳于世的深層次成果,少了人文素養是比較困難的。單純對理性的追求并不一定帶來理性的結果。因為理性的起點和終點都是非理性的。正如整個電磁波譜上,可見光只是很小一段一樣,整個宇宙中,理性只是很小一部分,大部分都是非理性的。這個結論無需證明。“歌德爾不完全性定理”和“測不準原理”就已經說明理性內部會導出非理性的結果[8]。這就是人文社會科學的內容。加強大氣科學與人文社會科學的交流非常有助于我國大氣科學和氣象事業的健康發展。氣象科技與氣象科普同等重視,“一體兩翼”氣象科技創新將會推動氣象科普的發展,反過來氣象科普將會給氣象科技創新營造更好的研究氛圍和未來人才儲備。目前氣象科普的理念需要較大提升,把氣象科普與氣象局的對外宣傳結合起來,氣象科普是提高氣象局社會地位的重要途徑。國外對于科學普及,早已推進到“公眾理解科學”的雙向互動的階段[9],我國的氣象科普還是單向灌輸的階段。應該推進“公眾理解氣象”。更多與外界合作,聽取更多聲音在“十二五”氣象科技發展院士專家座談會上,專家們達成共識,解決制約氣象業務服務發展的關鍵科技問題,離不開中科院、高等院校、各有關部門的廣泛參與,離不開全行業乃至其他相關領域科學家的聯合攻關,離不開業務服務專家和科學研究專家的通力合作[10]。氣象重大工程投入的發展需要聽取更多外界的意見和建議。氣象部門強調為社會服務,就要有“大氣象”的氣魄,提高與社會各界交流的積極性。相對于“農、林、牧、副、漁”的大農業,實際上存在“大氣象”的概念,包括海洋、地震、水文、航空等都是“大氣象”的服務領域。做好“大氣象”的社會管理,對于中國氣象事業的發展意義深遠。

本文作者：陳正洪工作單位：中國氣象局發展研究中心

編者按：本文主要從引言；混沌電路；EWB仿真分析；硬件電路調試；結束語進行論述。其中，主要包括：非線性系統的性能是復雜多變的、混沌是非線性動力系統在一定參數條件下產生的對初始條件具有敏感依賴性的隨機運動、電路理論分析、混沌現象在非線性電路中也普遍存在、二階或二階以上的強制系統、至少有一個非線性器件、構造非線性電阻電路、用EWB(ElectronicsWorkbench)軟件對圖3電路進行計算機模擬仿真分析、電路中電容電壓和電感電流出現類似噪聲的無規則振蕩、示波器屏上可觀察到一條直線、利用這個電路,還可以觀察到周期性窗口、混沌現象不僅存在于電路中等，具體請詳見。

1引言

非線性系統的性能是復雜多變的。長期以來,人們對非線性電路中的平衡狀態和周期振蕩狀態研究較為充分,取得了許多有用的結果。直到40多年前的一次重要模擬結果出現后,使非線性領域的研究進入了新紀元。1963年,美國麻省理工學院著名的氣象學家洛倫茲(E.N.Lorenz)在研究一個氣象學模型時,發現了異常的情況。洛倫茲經過長時間反復地在計算機上試驗,其結果都是一樣與經典認識不同。它的特點是響應一直出現類似隨機的振蕩,狀態軌跡在一個區域內永不重復地運動著,這一現象后來被稱之為混沌[1][2]。

混沌是非線性動力系統在一定參數條件下產生的對初始條件具有敏感依賴性的隨機運動。混沌運動的根本原因是運動方程的非線性;混沌運動具有內在隨機性,對初值非常敏感,若兩次運動的初值有微小差別,長時間后兩次運動會出現較大的、無法預知的偏差。混沌現象是自然界的普遍現象,也是非線性系統所特有的復雜狀態。

2混沌電路

2.1電路理論分析