摘要: 《天气诊断分析》是大气科学专业的重要基础课程，承担着培养学生天气诊断分析能力的关键任务。为深入贯彻课程思政建设要求，落实“把道理讲深、讲透、讲活”的教学理念，文章基于建构主义学习理论和情境学习理论，针对课程中“水平风速矢量”这一章节，开展了一次以双案例驱动为特色的教学活动实践。首先，在知识引入环节，通过展示“全国百米风速产品”等业务化产品，将风矢量概念与国家“双碳”战略、“一带一路”倡议紧密关联，激发学生的家国情怀与行业自豪感。继而，在知识深化环节，以“6.26”和“7.30”四川盆地暴雨真实个例为分析对象，引导学生运用旋度风与散度风理论解读文献、诊断天气，培养其严谨的科学思维与攻关核心技术的使命感。教学实践表明，这种“问题导向、价值引领、实例支撑”的教学模式，有效实现了知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一，为专业课程的思政教学提供了可借鉴的实例。
Abstract: Weather Diagnostic Analysis is an essential course for developing students’ skills in weather diagnosis. To thoroughly implement the requirements of ideological and political education in courses and to realize the teaching philosophy of “explaining principles in a profound, clear, and lively manner,” this paper, based on constructivist learning theory and situated learning theory, conducted a teaching activity practice featuring dual-case driving for the “horizontal wind speed vector” section of the course. First, in the knowledge introduction phase, we introduced the wind vector concept by showing the “national hundred-meter wind speed product”, connecting it with China’s “Dual Carbon” goals and the “Belt and Road” Initiative, stimulating students’ national sentiment and professional pride. Then, in the knowledge deepening phase, we used real heavy rain-fall cases from Sichuan Basin on “June 26” and “July 30” as analysis objects, students were guided to use the theories of vorticity wind and divergence wind to interpret literature and diagnose weather, cultivating their rigorous scientific thinking and sense of mission to tackle core technologies. The teaching practice shows that this teaching model of “problem-oriented, value-led, and example-supported” effectively achieves the organic unity of knowledge transmission, ability cultivation, and value shaping, providing a reference for ideological and political education in professional courses.
1. 引言
在当前我国高等教育全面落实“立德树人”根本任务的背景下[1]，课程思政建设已成为提升人才培养质量的关键环节。2019年，习近平总书记在学校思想政治理论课教师座谈会上深刻指出“思想政治理论课是落实立德树人根本任务的关键课程”，并强调要“坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源”[2]。这一重要论述为全面推进课程思政建设指明了方向，明确了所有专业课程都肩负着价值引领与知识传授深度融合的育人使命。
《天气诊断分析》作为大气科学专业的一门重要专业必修课程，致力于深入探讨大气运动与变化的内在机理，着重培养学生利用气象观测数据与模式数据，综合运用动力学、热力学知识，诊断分析天气系统三维结构与演变机理的能力。天气诊断分析方法是把理论研究结果与天气分析联系起来的一种基本手段，是现代天气学中不可缺少的重要工具之一。《天气诊断分析》课程不仅是学生从理论学习迈向预报实践的关键桥梁，更是锤炼科学思维、提升业务素养的重要平台。其教学内容紧密关联天气预报、气候预测、灾害性天气防控等实际业务，在气象人才培养体系中具有不可替代的地位。
随着全球气候变化加剧与极端天气频发，气象工作的战略地位日益凸显。2025年9月24日，习近平主席在联合国气候变化峰会的视频致辞中强调，“绿色低碳转型是时代潮流”，并指出需“坚定信心、担当尽责、深化合作”，以务实行动应对气候变化[3]。这一重要讲话不仅展现了中国参与全球气候治理的大国担当，也对我国气象科技支撑和人才培养提出了更高要求，为大气科学类专业建设注入了新的时代内涵。
在此背景下，推动《天气诊断分析》等专业课程的思政建设显得尤为迫切。通过深入挖掘课程中蕴含的科学精神、家国情怀、生态理念等思政元素，并将其有机融入教学全过程，方能在传授天气诊断专业课程的同时，培养学生的社会责任感和使命担当，实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一，为培养新时代气象科技人才提供坚实支撑。因此，本研究基于建构主义学习理论和情境学习理论[4] [5]，着重探讨如何通过真实情境的案例教学，实现专业知识与价值引领的有机融合。建构主义强调学习者在真实问题情境中主动建构知识体系，而情境学习理论则注重在特定实践场景中培养专业能力和价值认同。基于此，本文以“水平风速矢量”教学为例，设计了一套双案例驱动的教学模式，通过国家风能资源评估成果和典型暴雨过程分析，将专业知识学习与思政教育自然结合。
2. 《天气诊断分析》课程思政融入探讨
目前，大气科学类专业课程的思政教育建设已经取得了初步的进展。例如，《大气流体力学》课程通过追溯罗斯贝波大圆理论的发展史，融入叶笃正等老一辈科学家的爱国精神与工匠精神[6]；《卫星气象学》课程则通过展示风云系列气象卫星的成就，增强学生的国家自豪感[7]。相比之下，目前《天气诊断分析》课程的思政建设及教学改革仍处于探索阶段[8]。现有实践多倾向于在课堂教学中或零星、或直接引入爱国情怀和科学家事迹，虽有初步思政建设尝试，但是思政教育与《天气诊断分析》课程专业知识的结合深度与广度均有待加强。
《天气诊断分析》课程的思政建设主要面临以下几方面的难点：首先，天气诊断分析是应用实测的基本物理量资料，用适当的热力学和动力学方程对研究的大气现象进行分析和计算，以了解其中各种物理过程和动力过程的相互作用，在此基础上得到某一天气现象和系统的概念模式。课程本身专业性强、理论抽象，充斥着复杂的数学物理公式和诊断模型，使得思政元素的自然切入点较少，若强行植入易显得突兀。其次，现有思政案例与核心专业知识(如涡度、散度、垂直速度等物理量的诊断)关联度不高，导致思政融入“两张皮”，学生代入感不强，育人效果有限。此外，与《大气与环境模式》等课程相似，也面临着优质思政教学案例库匮乏、教学资源更新缓慢以及对学生思政学习成效缺乏有效评价机制等共性挑战[9] [10]。这些因素共同导致当前课程的思政教育显得较为单薄和生硬。
为克服上述难点，提升《天气诊断分析》课程思政的育人效果，本课程在教学方式上进行了一系列的设计与创新。基于建构主义学习理论和情境学习理论，通过综合利用课前调研、课堂互动与课后反馈，将思政元素自然融入教学全过程。具体方法包括：在课前布置与专业内容相关的调研任务，引导学生自主探究；在课中灵活运用小组讨论、案例分析与头脑风暴等方法，激发学生主动思考；同时结合数值模拟可视化等现代教学手段，增强课堂的互动性与吸引力。这些方法的综合运用，旨在营造启发性强、参与度高的教学氛围，为思政教育的有机渗透创造良好条件。为将上述理念与方法付诸实践，本文将以一次典型教学活动为例展开具体分析。
3. 《天气诊断分析》课程思政融入实践
3.1. 教学活动设计
“水平风速矢量”是《天气诊断分析》课程第二章“运动学特征参量”的开篇与基础节次。该小节系统阐述了水平风场的矢量特性，核心内容包括水平风速矢量的基本定义与数学表征，并重点讲解了其在直角坐标系下的分解、极坐标系下的表达，以及将其分解为旋度风与散度风的物理意义和分析方法。理解并掌握这三种分析方法，是后续深入学习涡度、散度等关键运动学参量，并最终求解垂直速度等动力过程的核心基础，在整个课程知识体系中起着承前启后的枢纽作用。
本次教学活动的目标在于通过理论与实践的紧密结合，实现知识、能力与价值的三维提升。在知识层面，要求学生牢固掌握水平风速矢量的三种分析方法，特别是理解旋转风与辐散风的物理概念及其与涡度、散度的内在联系。在能力层面，培养学生将抽象理论应用于实际天气个例诊断分析的能力，提升其综合运用所学知识解决复杂气象问题的科学素养。在价值塑造层面，旨在通过前沿业务成果与国家重大需求的引入，激发学生的家国情怀与科技报国的使命感；通过对真实天气个例的深入剖析，引导学生认识到扎实理论基础对攻克预报难题的重要性，培养其精益求精、勇于探索的科学精神。
本节课程的教学设计围绕“从国家战略到科学前沿”的主线展开，将思政元素自然融入专业知识的讲授过程中。在课程开始时，通过展示我国百米高度风速产品、全国风能太阳能资源大数据总览可视化展项和风能资源年景公报等体现国家最新科技成就的业务化产品，将抽象的“风矢量”概念，与我国服务“一带一路”倡议、践行“双碳”战略、推动能源绿色转型的伟大实践相关联，让学生在课程伊始就能直观感受到所学专业知识的实际价值，激发学习兴趣和家国情怀，增强行业自豪感和责任感。在深入讲解环节，以四川盆地暴雨过程为分析案例，通过引导学生深度剖析2009年“6.26”和“7.30”四川盆地强暴雨等真实历史个例及相关科研文献，聚焦旋度风与散度风在其中的关键作用。引导学生运用旋度风、散度风等概念解决实际个例诊断与预报难题。通过理论分析与个例实践的结合，让学生体会到扎实掌握基础理论对提升预报准确率的重要性，从而培养学生精益求精的科学精神和科技报国的使命感。整个教学设计注重将价值引导融入知识传授，通过真实案例和前沿成果，使课程既传授专业知识，又培养学生的社会责任感和科学素养。为清晰呈现本节课程思政教学的具体设计，现将主要知识点、思政元素与育人目标对应梳理，如表1所示。
Table 1. Instructional design cases for curriculum ideology and politics
表1. 课程思政教学设计案例
教学内容 |
教学手段 |
思政元素挖掘 |
思政育人目标 |
水平风速矢量的概念引入 |
利用“全国百米高度风速产品”等气象产品与成果进行可视化展示与案例讲解。 |
我国风能资源产品成就及其在服务“一带一路”、推动能源绿色低碳转型中的贡献。 |
将抽象概念与国家战略对接，激发科技报国的家国情怀与行业自豪感。 |
旋度风、散度风的物理意义及应用 |
基于“6.26”和“7.30”四川盆地暴雨过程的真实个例，组织文献研讨与小组讨论。 |
扎实的基础理论是提升天气预报准确率、实现核心技术攻关的根本保障。 |
培养学生严谨求实的科学精神，树立攻坚克难的使命意识，认识到夯实基础的重要性。 |
3.2. 教学活动实践
围绕“水平风速矢量”的教学目标与思政融入思路，本次教学活动按照课前、课中、课后的逻辑顺序展开，将专业知识学习与价值观念引领贯穿教学全过程。
1) 课前准备(调研铺垫)
在教学活动开始前，通过线上教学平台向学生布置预习与调研任务。要求学生分为两组：第一组重点调研我国风能资源产品的最新进展，搜集“全国百米高度风速产品”等相关业务产品的介绍材料；第二组则聚焦实际天气个例分析，预习“旋转风与辐散风”的基本概念，并查阅2009年四川盆地两次典型暴雨过程的相关文献摘要。通过此环节，引导学生初步建立专业知识与国家应用、科研前沿之间的感性联系，为课堂中的深度融合做好铺垫。
2) 课堂教学(前10分钟：概念导入)
课堂伊始，首先邀请第一组学生代表分享调研成果，教师随后利用“全国百米风速产品”等可视化成果进行补充与提升讲解，直观展示我国在风能资源开发利用方面的成就及其在“一带一路”气象服务中的贡献。在此过程中，自然引出气象上“水平风矢量”的核心概念，将学生的专业兴趣与对国家成就的自豪感转化为学习探究抽象风场概念的内在动力，随后系统讲授水平风速矢量的定义与分解方法，为课程后续分析讲授奠定理论基础。
3) 课堂教学(中20分钟：理论深化)
在学生掌握基本概念后，组织进行小组研讨。各小组围绕“旋转风、辐散风的物理意义及其与涡度、散度的关系”以及“二者在天气个例分析中的应用”等问题展开讨论，教师从旁引导。此环节旨在培养学生协同探索、理论联系实际的科学思维与能力，并在协作探究中强化团队合作意识。
4) 课堂教学(后15分钟：案例应用)
课程最后阶段，转向暴雨个例诊断与预报这一实际业务难题。教师展示2009年“6.26”和“7.30”四川盆地暴雨过程的相关图表与文献结论，引导学生运用本节课所学的旋度风与散度风知识，尝试解释其在实际天气个例诊断分析中的作用。通过对比理论分析与实际个例，教师强调瞄准天气预报质量提升、扎实理论基础知识，加强核心技术攻关的重要性，从而激发学生夯实基础、服务国家的责任感和使命感。
5) 课后反馈(巩固提升)
课程结束后，布置开放式思考题，要求学生结合本节课内容，论述风场分析在应对气候变化或防灾减灾中的具体价值，并提交简短报告。以此促使学生将课堂所学的知识与价值观进行深度融合，完成从理论认知到价值认同的升华，帮助学生巩固所学知识，提升对专业价值和社会责任的认识。
4. 课程思政教学评价与反馈
为科学评估本次《天气诊断分析》课程思政教学效果，本研究结合课程目标达成情况与学生问卷反馈进行综合分析。在两学年的《天气诊断分析》中设置对照试验组，学年A采用本文设计的“双案例驱动”教学方法作为实验组，学年B采用传统教学方法作为对照组，从而对教学效果进行可靠评估。课程结束后开展的匿名问卷调查结果显示，在“授课教师在知识传授、能力培养的同时给予我正确的思想引导”这一维度上，实验组中有86.3%的学生选择了“非常赞成”，另有9.6%的学生选择“赞成”，两项合计正面评价比例高达95.9% (如图1)；而在对照组中仅有76.7%的学生选择了“非常赞成”，另有12.3%的学生选择“赞成”，两项合计正面评价比例为89.0%，远低于实验组结果。这一数据表明，课程思政的融入得到了学生的广泛认可与接受。
通过对开放性问题的质性分析，我们将学生反馈归纳为三个核心主题：一、专业认同与使命意识方面，学生普遍反映案例教学增强了学习动力。如学生A提到：“通过分析国家风能资源数据，我第一次意识到气象工作与国家能源关系如此密切相关”；学生B表示：“暴雨诊断案例让我明白，扎实的理论基础直接关系到防灾减灾效果”。二、知识理解与应用能力方面，学生肯定了案例教学对专业知识的深化作用。学生C认为：“将抽象的风矢量概念与具体业务产品结合，大大提升了理解深度”；学生D反馈：“通过实际天气过程分析，我更好地掌握了旋度风与散度风的物理意义”。三、教学方法接受度方面，多数学生认可思政元素的融入方式，但也有不同声音。学生E指出：“案例与专业知识结合自然，没有生硬感”；然而学生F提出：“希望能增加更多国际案例，拓展视野”。
在学习成果分析方面，实验组学生在课程报告和作业中表现出更深入的专业思考和社会责任感。在“风场分析与气象服务”为题的课程报告中，86%的实验组学生能够自觉联系国家战略需求，而对照组这一比例仅为62%。特别是在暴雨诊断作业中，实验组学生对旋度风、散度风物理意义的理解准确率比对照组高出15.3%，且能更准确地阐述其在天气预报中的实际价值。
这些结果表明，课程中引入的“全国百米风速产品”等可视化成果展示及“四川盆地暴雨诊断”等案例，将专业知识与国家战略、行业需求结合自然，不仅帮助他们更深刻地理解了水平风矢量分解等抽象概念的实际意义，更使其直观感受到气象工作服务国家“双碳”目标与防灾减灾的重大价值。学生普遍认为，这样的教学设计并未感到说教与生硬，而是在潜移默化中增强了对专业的认同感、激发了科技报国的使命感，实现了知识学习、能力提升与价值引领的协同增效。
Figure 1. Student survey results chart
图1. 学生问卷反馈图
进一步分析发现，思政元素主要通过以下路径影响学生的认知与情感发展：
认知建构路径方面，基于建构主义学习理论设计的“国家风能资源—暴雨诊断”双案例，创设了专业性与思想性交融的学习情境。学生在分析“全国百米风速产品”服务于“双碳”战略的过程中，将抽象的风矢量概念与国家发展需求建立逻辑关联，实现了从知识理解到价值认同的意义建构。而在暴雨诊断案例中，学生通过解决真实的预报难题，逐步形成“理论掌握–问题识别–责任认知”的思维路径，强化了科学思维与专业使命的协同发展。
情感内化路径方面，情境学习理论所强调的“合法周边参与”机制发挥了关键作用。学生在参与分析国家重大战略中的气象保障案例时，通过角色代入和任务实践，不仅增强了对专业价值的认同，更在情感上建立起“学习者–建设者”的身份联结。这种“认知–情感”的双重激活，促使学生从被动接受转为主动共情，实现了从“知国情”到“担国责”的情感升华。
综上所述，问卷调查结果印证了上述机制的有效性。学生普遍认为案例教学“自然而有感染力”，说明思政元素通过认知共鸣与情感触动，实现了价值引领的“软着陆”。本次教学实践的思政教学设计，不仅有效促进了学生对专业知识的掌握，更在提升其爱国热情、科学精神与社会责任感方面取得了较为显著的育人成效。
5. 结语
本次以“水平风速矢量”为核心的《天气诊断分析》课程教学活动实践表明，基于科学理论设计的思政融合路径，能够有效促进专业知识学习与价值塑造的深度融合。通过将国家风能发展成果与天气个例诊断预报难题等真实案例融入专业知识讲授，能够有效实现价值引领与能力培养的有机统一。学生在掌握风场分析原理的同时，不仅增强了对专业价值的认同，更激发了服务国家战略需求的使命担当。课程思政的融入遵循了“盐溶于水”的原则，在提升课程内涵与育人实效方面展现了良好潜力。
然而，本研究也反映出该教学模式存在一定局限性。一方面，案例驱动方法高度依赖与专业内容高度契合的思政素材，不同课题的适配性存在差异，可能影响思政融入的系统性和连贯性。另一方面，该模式对教师能力提出了更高要求，需要教师兼具专业素养、思政敏锐性与教学设计能力，方能实现“盐溶于水”的育人效果。
在深化课程思政建设的进程中，还需进一步思考如何平衡价值引领与思维发展的关系。在激发学生爱国热情的同时，应注重培养其独立思考能力与国际视野。未来研究将在现有基础上，继续深化思政元素与专业教学的系统性融合，为培养兼具家国情怀与国际视野的新时代气象人才提供更全面的教育方案。
基金项目
本文由成都信息工程大学本科教学工程项目(2021YLZY09)资助。
NOTES
*通讯作者。