编辑: 雨林姑娘 | 2015-07-19 |
2018 年8月第31 期Aug.
2018 NO.31 锋面坡度公式的教学实践与总结: 1.课程结构与预备知识点 收稿日期: 2017- 12-
12 基金项目: 江苏省高校优势学科建设工程资助项目 (PAPD ) , 江苏高校品牌专业建设工程资助项目 (PPZY2015A016 ) , 国家自然科学基金 (41705024 ) 作者简介: 饶建 (1989-) , 男, 江苏邳州人, 博士, 讲师, 研究方向: 平流层动力学、 海气相互作用.
一、 引言 锋面坡度公式是天气图绘制, 尤其是锁定锋面位 置的理论依据, 如何让学生真正掌握和熟练运用相关 理论知识一直是困扰专业课程教师的难题. 教学实践 表明, 多数学生没有真正深入理解坡度公式的潜在应 用价值及其与天气分析课程中锋面分析的关系. 尽管 任课教师反复强调通过锋面时等压线应具备折角或 者很大的曲率;
或者反之, 在定地面锋线时应当考虑 等压线的气旋式曲率弯曲和风场上气旋式切变等结 构特征, 很多学生仍然稀里糊涂, 对任课教师所讲述 的要点根本不通晓. 在锋面坡度公式的教学过程中, 授课教师需将方 程推导的来龙去脉讲解清楚, 包括方程推导的假设条 件、 隐含的数学条件和方程的简化与改写, 重点讲解 锋面坡度公式引申的推论.通过类比的方式, 将密度 零级不连续假设下的锋面坡度公式, 推演到密度的一 级不连续假设下的锋面坡度公式. 授课教师可以通过 天气示意图和实况天气图帮助学生掌握锋面坡度公 式的引申推论.只有这样不厌其烦地引导, 学生才可 能更容易理解和掌握该重点内容, 切实将该理论应用 到天气分析课程中来, 指导天气图绘制.笔者首先重 点介绍锋面坡度公式在相关课程中的重要性, 总结和 梳理了推演锋面坡度公式时用到的各类预备知识点.
二、 课程框架 南京信息工程大学大气科学和海洋科学等专业 都开设了 《天气学原理和方法》 系列课程[1] , 共计十章. 前面五章系统讲述了天气学中的基本理论和方法, 重 点阐述了中高纬度大尺度环流的基本特征;
这五章放 在 《天气学原理》 课程中讲述. 后面五章主要阐述了控 制中国的天气系统和各类天气过程下的环流背景, 这 些内容放在 《中国天气》 课程中讲述. 《天气学原理和 方法》系列课程的学习一般需要花费一整年的时间, 该课程是大气科学类专业的核心课程, 也是气象学硕 士研究生入学考试的必考科目. 为了配合 《天气学原理和方法》 系列课程的学习, 南京信息工程大学大气科学类专业还开设了实践性 课程 (图1 ) , 即天气学分析系列课程, 包括 《天气分析 基础》 [2] 和 《典型天气过程分析》 [3] .锋面坡度公式是 《天 气学原理和方法》
第二章一个非常重要的知识点.四 门课程都涉及到锋面分析, 掌握锋面坡度公式的原理 与应用对于巩固这些课程必定大有帮助.
三、 几个预备知识点
(一)预备知识点一: 气象上常常假设锋面是一个 物质面 在学习锋面时,很多学生无法理解什么是物质 面.由于课时的限制, 学生往往无法将新的概念在原 有的知识体系中建立起来[4] .而事实上, 在讲授锋面 时,学生已经先修了大学物理和流体力学等课程, 授 课教师完全可以在这些课程的基础上给同学们讲授 物质面的含义.物质面可以理解成为流体中的一段 刚体 , 该 刚体 把两种属性的流体区分开来.这样, 饶建, 高庆九, 贾建颖, 郭栋(南京信息工程大学 大气科学学院, 江苏 南京