《大气气溶胶》课程教学改革探讨

摘 要： 《大气气溶胶》课程是一门大气物理学与大气环境专业本科生不可或缺的专业基础课。针对当前《大气气溶胶》课程建设中存在的教材和内容更新滞后、实验课程开展不足等问题，从教学内容、教学实践和考试方式等方面对该课程的教学进行了改革探讨，意在调动学生主动学习大气气溶胶专业基础知识的积极性，培养学生的思维能力、创新能力和实践能力，为学生将来可能的科学研究深造打下基础。

关键词： 大气气溶胶 教学改革 人才培养

大气气溶胶问题是21世纪人类面临的全球性热点问题之一，而大气气溶胶颗粒物污染则是中国时下社会敏感和关注的热点话题之一。近年来，由于全球和局部区域性灰霾污染的出现，以及气溶胶对气候地球气候、大气环境和人类健康的潜在影响和不确定性，大气气溶胶问题日益受到科学家和广大民众的关注；《大气气溶胶》学科同时得到了空前的飞速发展，已经成为大气科学和环境科学的重要分支，成为大气物理学与大气环境专业的重要基础课程。《大气气溶胶》是研究对气候、环境和健康有重要影响的相对稳定悬浮在大气中的固体和液体颗粒物微粒的物理和化学行为的科学；它具有跨学科的特点，是一门综合性很强的课程，依靠多学科的交叉和渗透发展起来，涉及大气科学、环境科学、物理学、化学、生物学、计算科学、气候学等学科知识。《大气气溶胶》这门课程既可以作为大气物理学与大气环境的专业基础课，又可以作为其他相关专业的选修课。此外，由于大气气溶胶的科学研究进展非常迅猛，添加最新的具有前瞻性的课程内容，不仅能满足大气物理学与大气环境专业学生就业的需求，而且能为他们科研兴趣的培养和后面科研工作的开展奠定良好的基础。讲课教师应该采取有效的教学方式激发学生主动思考学习的欲望，开拓学生的知识面，了解相关知识与科学研究的衔接点，以及相关有待研究和解决的科学问题。

一、《大气气溶胶》教学现状

南京信息工程大学的大气物理学与大气环境学科在全国首屈一指，较早地开设了《大气气溶胶》课程。该课程准确地反映了目前大气气溶胶的研究发展状况和在大气环境等学科中的地位，主要讲述了大气气溶胶的物理和化学特性等基础知识、基本测量方法及气溶胶对气候的影响效应等，包括气溶胶来源与化学性质、气溶胶粒子动力学、气溶胶传输和清除过程、气溶胶微物理和光学特性、气溶胶测量技术、气溶胶气候效应等。通过学习该课程，学生能够掌握气溶胶的基础知识、基本理论和研究方法，为今后深入对气溶胶理论和探测技术、地球气候效应和大气环境问题等科学研究工作奠定基础。

大气气溶胶是一门具有悠久历史的学科课程，其理论在近二十年的发展和更新尤为迅猛，特别是气溶胶对地球气候的直接和间接效应的研究。同时，大气气溶胶颗粒物对人类健康影响的研究越来越受到重视。目前，国内大多数院校使用的中文大气气溶胶教材主要是1984年科学出版社出版的图梅著和王明星等译的《大气气溶胶》和1995年气象出版社出版的章澄昌等编著的《大气气溶胶教程》。这些教材出版时间距离现在已经超过20年，大气气溶胶新内容的补充和完善已经迫在眉睫。此外，在气溶胶理论讲授的同时，大气气溶胶实验的开展十分有限，这将不利于学生加深对周围环境气溶胶粒子形象的认识和理解。如何让学生在掌握在接触气溶胶最基础的理论的同时，更好地接触最新的气溶胶研究进展和具有代表性的科研学术研究，则成为《大气气溶胶》课程改革实践的重点；这些改革实践，将为他们在后来的深造和科研工作打下坚实的基础。

二、改革的方式和方法

1.教学内容的改革

教学内容是课程建设的核心部分，课程内容必须具备知识性、科学性和趣味性，还要反映本课程领域的最新研究成果。当前国内《大气气溶胶》课程教材出版年代较早，对全球特别是我国当前面临的大气气溶胶领域的一些亟待解决的问题体现较少，对《大气气溶胶》课程教学内容改革是当务之急。在教学内容上，增加典型的大气气溶胶问题案例，特别是与经济生活紧密相连的灰霾问题案例。通过这些理论与实际相结合的大气气溶胶案例分析，一方面可以提高学生的课程学习兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力，另一方面可以使学校教学与当地经济接轨，促进学校与地方的通力合作，实现高校的产业化。

此外，在教学内容上增加反映学科发展的国际上的新内容、新思想、新观点和新成果，保持课程内容的新颖性和更新率。例如，在内容上补充完善气溶胶直接气候效应的内容；补充气溶胶间接气候效应的最新阶段性的研究成果；补充典型城市和地区大气气溶胶颗粒物的污染来源、辨别技术及应对环境污染的防治措施等最新进展。在合适的时机，编写反映最新内容和进展的《大气气溶胶》讲义教材。

2.教学实践的改革

教学实践的改革主要包含增加大气气溶胶实验和引导学生阅读最新文献资料及进行学术报告实践两方面。《大气气溶胶》课程实验在目前高校教学中开展较少，而往往在气溶胶的实际探测试验的科研工作中才会开展。这可能是因为探测大气气溶胶微物理、光学和化学特性的仪器，往往价格昂贵，高度精密而略显脆弱，而且消耗器材使用较多，需要足够的科研经费作为支撑。使用典型的气溶胶探测仪器进行教学实验，不仅可以使学生很直观地了解和掌握实际大气气溶胶特性的相关基础知识，而且有助于学生了解仪器探测气溶胶特性的基本原理，培养学生的综合应用能力和分析解决问题的能力，更为学生将来可能从事的大气环境等领域科研工作打下基础。

除了增加气溶胶教学实验之外，引导学生查阅经典和最新文献也是教学实践改革的内容。在教学过程中，教师要发挥引导作用，提供目前热门的研究专题，将学生划分为若干小组。每个小组根据所选专题查阅相关文献，并进行概括和凝练，了解大气气溶胶领域的研究进展，特别要求学生仔细研读Nature和Science等高知名度学术期刊上的相关文章。在调研完成后，让学生进行相应的学术报告，教师进行点评，并组织学生讨论。通过这种实践，拓宽学生大气气溶胶知识面，激发学生的科研兴趣，培养学生查阅文献资料的能力、制作多媒体课件的能力和专业术语的表达能力。

3.课程考试方式的改革

考试是检验教学效果的有效手段之一，考试改革实践是将学生的课程成绩分为平时的课程论文成绩和实验成绩，以及期末的理论考试成绩。课程论文是学生查阅大气气溶胶领域经典和最新文献，小组讨论，学术报告，并完成读书报告后的成绩，占30%；气溶胶实验的成绩占10%；最后的期末考试的成绩占60%。

三、结语

《大气气溶胶》课程是一门大气物理学与大气环境专业本科生不可或缺的专业基础课。这门课程不仅要传授大气气溶胶的专业基础知识，还要培养学生动手科研的能力。本文作为《大气气溶胶》课程建设的改革探索和若干思考，意在调动学生的主动学习积极性，培养学生的思维能力、创新能力和实践能力。

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基金项目：南京信息工程大学校级教学改革研究，南京信息工程大学人才启动经费项目（2015r002，2014r011）资助课题。