1. 引言
《中国天气》是大气科学专业一门承上启下的核心课程，旨在系统阐述中国区域内典型天气系统——如江淮梅雨、华北暴雨、华南准静止锋、寒潮等——的发生发展机理、演变规律及预报方法。该课程不仅是学生将《天气学原理》《动力气象学》等基础理论知识与实际天气过程相衔接的关键环节，更是培养其天气分析能力与预报思维、胜任未来气象业务岗位的重要基石。
然而，在全球气候变化加剧、极端天气气候事件频发的背景下，新时代气象人才培养对实践能力与创新思维提出了更高要求。2022年，国务院印发的《气象高质量发展纲要(2022-2035年)》明确提出要深化人才培养模式改革，以适应新时代气象事业发展的迫切需求[1]。但是，传统《中国天气》课程教学仍普遍停留在“教师讲授、学生听记”的单一模式，存在教学内容与实际业务脱节、学生实践动手能力不足、综合分析素质培养薄弱等突出问题，导致学生难以将抽象理论灵活应用于复杂多变的实际天气预报场景，无法满足新时代气象现代化发展对高素质复合型人才的需求。
面对上述挑战，推进《中国天气》课程的教学改革势在必行。随着教育信息化2.0时代的到来，线上线下混合式教学模式为实现“以学生为中心”的课堂转型提供了有效路径。它通过将线上资源的灵活性与线下教学的深度性相结合，能够充分调动学生的主观能动性，为破解课时有限与内容庞大之间的矛盾提供了解决方案。此外，强实践性课程的改革经验表明，线上线下结合是打通理论与应用“最后一公里”的核心举措，将实况天气平台、一线预报案例及科研成果反哺教学，能够显著强化学生的业务实践能力。
本研究构建的混合式教学模式，其理论基础源于“建构主义学习理论”与“成果导向教育(OBE)”理念。建构主义强调学生在真实情境中主动构建知识体系[2]，这为本模式设计以实时天气过程为驱动的“天气侦察”与“预报复盘”等环节提供了核心理论依据；而OBE理念则要求教学活动紧密围绕学生最终获得的能力成果(即精准分析与预报的能力)进行反向设计[3]，确保了教学模式改革的目标导向性。尽管国内外气象教育领域已在《天气学分析》[4]、《动力气象学》[5]等课程中开展了混合式教学探索，但这些研究多侧重于通用教学流程的线上化迁移或单一技能的培养。与之相比，本研究的独特性在于，构建一个以“实时天气过程”为唯一且贯穿始终的主线、深度融合业务预报全流程的混合式教学框架，旨在系统性地重塑学生的预报思维与职业身份认同，这为应对气候变化背景下高端预报人才培养的挑战提供了新的参考。
在此背景下，本文旨在系统构建并探索一套以线上线下混合式教学模式为核心的《中国天气》课程教学改革方案。该方案致力于通过线上自主探究与线下互动研讨的有机结合，将实况天气过程分析贯穿教学全程，有效破解理论教学与业务实践脱节的困境。文章将重点阐述该模式的整体设计框架、关键教学环节的创新实践及其对培养学生综合分析与预报能力的作用，以期为提升课程教学质量、培养适应新时代需求的高素质气象人才提供行之有效的路径与参考。
2. 《中国天气》课程教学现状与问题分析
《中国天气》课程在长期的教学实践中，虽已形成较为系统的知识体系，但其教学模式与内容已难以完全适应新时代气象人才培养与业务发展的需求。通过长期的教学实践与针对大气科学类相关课程线上线下混合式教学相关研究的梳理[4] [6]-[9]，当前课程主要存在以下四个方面的突出问题。
2.1 教学案例陈旧，难以反映当前气候背景下的天气新特征
当前课程教学所采用的典型案例仍依赖于上个世纪的经典天气过程。这些案例虽然系统典型，在揭示天气系统基本规律方面具有代表性，但未能充分纳入近年来在全球变暖大背景下频发的、具有新特征的极端天气气候事件，如“21·7”河南特大暴雨、2022年长江流域极端高温干旱等。教学内容与快速演变的气候背景和天气事实之间存在“时差”，导致学生对当前极端天气的极端性、突发性和复杂性缺乏直观认识与深入分析[5]。这种滞后性使得学生所学知识与现代天气业务的实时性要求严重脱节，难以培养其在新的气候常态下所需的预报敏锐性与应变能力。
2.2. 理论教学与实践应用严重脱节，学生动手能力薄弱
课程教学长期存在“重理论传授、轻实践应用”的倾向。尽管学生能够掌握天气系统的概念与模型，但由于缺乏与业务预报平台(如MICAPS、SWAN)的深度融合及足够的实操训练，其将理论知识转化为实际分析预报技能的能力明显不足[10]。正如《天气学分析》课程所面临的困境，学生虽能完成规定天气图的分析练习，但对利用天气图建立预报思路缺乏直观感受，更无法将卫星、雷达等多源观测资料有效应用于综合分析中[4]。这种脱节导致毕业生在进入业务岗位后，往往需要较长时间的再学习才能胜任基本工作。
2.3. 课程专业性强而教学方法单一，学生课堂参与度普遍不高
《中国天气》课程内容综合性强、专业知识密集，对学生的空间想象与逻辑思维能力要求较高。然而，现行的教学方式仍以教师课堂单向讲授为主，形成了“教师讲、学生记”的被动学习模式。这种“填鸭式”教学难以激发学生的学习兴趣和主动性，课堂互动有限，学生的主体地位未能得到体现。一项针对气象类课程的学生学习行为调查显示，在传统教学模式下，仅有约28%的学生会主动参与课堂讨论与提问[7]。专业内容的艰深与教学方法的单调相互作用，共同导致了课堂氛围沉闷、学生参与度低的局面。
2.4. 考核评价方式单一，难以全面衡量学生的综合能力
目前的课程考核体系仍以期末闭卷考试为主要评价手段，平时成绩也多由几次作业构成。这种“一考定乾坤”的终结性评价模式，侧重于考查学生对天气学概念、系统特征等理论知识的记忆与复述，却无法有效评估其最为核心的天气分析能力、预报思路构建及解决实际问题的综合素养[5] [11]。考核的“指挥棒”效应使得学生习惯于考前突击和死记硬背，而非在日常学习中注重实践能力的积累与思维能力的训练，这与发展学生综合素养和创新能力的教学目标相悖。
3. 《中国天气》线上线下混合式教学模式设计
为解决以上课程教学中存在的诸多问题，本研究的核心在于构建一套以“真实天气过程”为驱动、以“学生能力培养”为中心的线上线下混合式教学模式。该模式以实时天气过程为贯穿始终的主线，充分利用线上平台与线下课堂的各自优势，遵循“由浅入深”“由简入繁”的认知规律，将教学过程分解为“课前探究”“课中内化”与“课后拓展”三个紧密衔接的环节，旨在引导学生完成从知识吸收到能力内化的完整闭环，以期全方位提升学生的天气分析能力与预报实践素养。
3.1. 课前线上探究：真实情境驱动的自主探索
在每节课内容开始前，教师在成都信息工程大学课程中心在线课程平台，线上发布清晰的学习目标和结构化的预习任务包。该任务包的核心是“近期天气侦察与探索”环节，旨在引导学生从被动接收知识转向主动发现知识。
在这一环节首先要做到：“任务具体化”，教师不再仅仅提供课件，而是基于近期正在发生的天气过程，设计一份“天气侦察任务单”，并梳理出对应的核心理论知识点。例如，在学习“寒潮”章节前，任务单可要求学生：1) 访问中央气象台网站，查看最新发布的寒潮蓝色预警强度及覆盖了哪些省份？与课程即将涉及到的“寒潮天气预警标准”是否一致？具体的判定指标是否达到？2) 通过MICAPS系统调取过去24小时的地面天气图，描述当前冷锋的位置与强度，并在本次课程前对实时天气系统进行连续观测；3) 结合500 hPa高度场，分析导致此次冷空气南下的关键天气系统是什么？4) 综合利用天气形势图、卫星云图和雷达回波资料，并对比已有的业务预报产品和预习的理论知识，对该天气系统的位置、强度、移动趋势等形成初步的诊断和预报思路。在此探索性任务过程中，激发学生任务驱动下的自主知识构建，带着问题和自己的思考进入线下课堂。
其次，在这一环节中要做到“资源精准支持”，避免学生漫无目的地搜索，降低探索的兴趣，教师同步推送精心筛选的微课视频(如“冷锋的识别与分析”)、中国大学MOOC平台的相关慕课资源以及经典文献，为学生完成探索任务提供必要的理论支撑。此举将理论学习置于解决实际问题的情境之中，有效激发了学生的学习兴趣与主动性。
3.2. 课中线下内化：互动研讨中的预报思维锤炼
线下课堂的重心从“教师讲授”转变为师生、生生深度互动的“天气会商室”，聚焦于难点突破和思维训练，不再用于知识的单向灌输。
首先，教师示范引领，给出近期天气形势的复盘和分析。课程开始，教师利用10~15分钟，基于MICAPS、SWAN等业务平台，对近期天气实况进行“现场直播式”的精讲分析。通过雷达拼图、各层等压面图、卫星云图等多源资料，构建从地面到不同高度天气系统的垂直立体化结构，教师示范一个专业预报员是如何综合分析、推理并得出天气预报结论的，为学生树立分析示范标准。
其次，学生实战演练与互动，课堂进入“我是预报员”的翻转环节。教师通过线上平台的“随机选人”功能，抽取2~3名学生担任“主班预报员”，对未来24~48小时的天气形势做出预报，并阐述自己的预报依据。在“预报员”陈述过程中，我们利用“雨课堂”或“学习通”的“弹幕”或“投稿”功能，鼓励其他学生作为“会商组成员”实时发表不同见解、提出质疑或补充信息，形成“人人皆是预报员”的浓厚研讨会商氛围。
最后，即时反馈与数据驱动教学，在几位同学预报结束后，教师立即通过雨课堂或问卷星发布提前设置好的投票和题目，比如：投票题“支持哪位同学的预报结论？”和若干道紧扣本次课程关键知识点的选择或填空题，如“判断江淮气旋发展强度的关键物理量是？”。扫码投票和答题能激发学生的参与感和竞争意识，而随堂测试的结果则能即时生成全班的“学习心电图”，使教师能直观地精准把握学生对知识的掌握情况，并针对错误率高的题目进行当堂解析，实现“以学定教”。互动的过程中，可以时刻抓住学生的思维，使学生保持专注力，打破专业理论知识强、知识点密集造成的课堂氛围沉闷、学生参与度低的局面。
3.3. 课后线上拓展：知识内化与巩固拓展
课堂教学的结束并非学习的终点，而是知识深化与能力迁移的新起点。
在这一环节，首先要做到已学知识的系统化，教师将课堂讲解的重点、难点，特别是对实时天气过程的复盘分析，录制成约15分钟的讲解视频，并配以整理好的知识脉络图，上传至课程平台。这为学生提供了课后复习和查漏补缺的个性化资源。具体而言，教师要在线上平台发布本节课的知识点总结、随堂测试的答案与解析，并对“我是预报员”环节中同学们的表现进行总结评价。更重要的是，在天气过程结束后，将实际天气演变结果与同学们的预报进行对比分析，帮助学生总结成功经验、反思预报失误，形成完整的学习闭环。
其次，要使学生的能力进阶化，课后作业设计为阶梯式。基础层面，布置教材习题，确保核心知识点得以巩固；综合层面，要求学生撰写一份“天气预报复盘报告”，将自己在课堂上的预报结论与实况天气进行对比，分析成功之处与失误原因，从而培养其批判性思维和总结反思能力。对于学有余力的学生，提供拓展层面的挑战任务，如：利用Python、Matlab等任意编程软件，对此次天气过程的相关物理量进行简单的诊断分析，初步培养其科研潜能。这一部分，教师会提供相关的参考文献及相关物理量数据，不让学生“卡”在第一步。
最后，建立长效学习社群，课程的在线平台讨论区将长期开放，鼓励学生就作业难题、新的天气过程等进行持续交流，教师定期参与答疑，将课程学习从课内延伸至课外，培养学生热爱气象事业、持续关注天气的职业习惯。
4. 教学实践效果与反馈分析
根据上述线上线下混合式教学模式设计，作者近三年在成都信息工程大学大三年级上学期《中国天气》课程的教学中进行了不断尝试和改进，逐步引入了“近期天气案例”导入、线上预习与课后习题巩固、课堂“我是预报员”翻转实践等环节，并辅以雨课堂、学习通、问卷星等平台支持，形成了初步的线上线下混合式教学框架。此外，为科学、客观地评估本次教学改革成效，本研究采用准实验研究设计，并综合量化数据与质性反馈进行多维分析。以成都信息工程大学2022级大气科学专业大三学生为研究对象，将平行开设的两个自然班分别设为实验组(n = 52)与对照组(n = 50)。实验组采用本文构建的线上线下混合式教学模式框架，对照组则沿用传统的讲授式教学模式。通过前测–后测对比和问卷调查，进行教学效果评估。
4.1. 基于客观技能测试的能力提升分析
为量化学生天气分析与实践能力的提升，本研究在课程开始前(前测)与结束后(后测)对两组学生进行了统一的“天气图分析技能测试”。该测试要求学生在规定时间内，基于给定的MICAPS实况资料(包括地面、500 hPa等压面图、卫星云图等)，完成一次典型的江淮气旋过程分析，并撰写一份24小时天气预报报告。试卷由两位不了解分组情况的经验教师，根据统一的评分量表(满分30分，从系统识别、原理应用、结论合理性等维度评分)进行盲审。
测试结果表明，在课程开始时，两组学生的前测成绩无显著差异(p > 0.05)，具备可比性。课程结束后，实验组的后测平均分(25.4 ± 2.1)显著高于对照组(21.8 ± 2.9)，且组间差异具有统计学意义(p < 0.01)。具体而言，实验组学生在“多源资料综合应用”和“预报思路逻辑性”等高阶能力维度上的得分率提升尤为明显。这证明，混合式教学模式在提升学生核心天气分析技能方面具有显著优势。
4.2. 基于问卷调查的综合反馈分析
为进一步科学评估该课程线上线下混合式教学模式的实际效果，作者结合课程目标达成情况与学生问卷反馈进行了综合分析。课程结束后开展的匿名问卷调查结果显示，大多数学生对新模式表示认可。在“线上线下混合式教学是否提升了学习兴趣和主动性”这一维度上，82.6%的学生选择“非常赞同”，另有13.8%选择“赞同”，正面评价比例超过96%。学生普遍反馈，通过课前浏览实况天气资料与教师提供的引导性问题，能够更快进入学习状态；课堂上通过模拟预报和全班互动，不仅提升了他们的知识掌握度，也显著增强了对预报工作的直观感受；课后线上知识点梳理和拓展题目，则有助于系统复习和巩固理解。总体而言，相较于传统“以教师讲授为主”的模式，混合式教学有效促进了学生的自主学习、思辨能力和综合分析水平。
当然，教学反馈中也反映出一些值得关注的问题。部分学生认为，课前自主学习和课后习题需要额外投入时间和精力，相较于传统课堂负担有所增加，且部分学生的自主学习意识和能力仍显不足。这表明，在后续改革中，教师应进一步关注学生个体差异，针对不同学习基础和学习态度开展分层引导，帮助学生逐步适应混合式教学的学习节奏。同时，还需在课程资源建设、互动形式优化和学习效果评价方面不断探索和完善。
综上所述，《中国天气》课程线上线下混合式教学实践在提升学生学习主动性和强化理论联系实际方面均取得了较为显著的成效。但同时也暴露出学生自主学习能力参差不齐等现实挑战，未来的改革应在教学内容、方法与评价的多元化上进一步深化，从而为气象类核心课程的高质量发展提供更为可行的路径。
4.3. 基于质性资料的学习过程与思维发展分析
为深入探究混合式教学模式对学生学习过程与思维能力的影响，本研究对实验组学生的学习日志、课堂讨论记录、“天气预报复盘报告”及部分学生的访谈转录文本进行了质性分析。通过对这些资料进行分析总结，得出本研究在以下几个方面的积极作用：
首先，学生的批判性思维得到了深化，从“知道是什么”到“追问为什么”。学生的“预报复盘报告”清晰地展现了其批判性思维的成长轨迹。许多学生不再满足于描述预报结论的对错，而是开始深入分析其背后的物理机制。例如，一位学生在复盘“一次西南涡东移引发的强降水”预报时写道：“我最初判断雨带会更快东移，但实况显示它在四川盆地滞留。通过对比湿位涡和低空急流的演变，我意识到低估了地形对系统的阻挡和能量输送作用。这让我明白，预报不仅是看系统的位置，更要理解其与环境的相互作用。”这种从“现象描述”到“机理探究”的转变，体现了学生对天气过程的理解从表层走向了深层。
其次，学生学会了协作学习与建构自己的知识体系，从“个体学习”到“集体会商”。对课堂弹幕讨论和小组研讨记录的分析发现，学生的学习模式从被动接收转变为主动的“社会性知识建构”。在“我是预报员”环节中，弹幕互动频繁，例如：“支持A同学关于冷锋快速南下的判断，但补充一点，EC模式在关键区有正湿度平流预报，这可能使降水比预期更强。”和“B同学，请问你考虑了下垫面热力作用对午后对流触发的可能吗？”，这些记录表明，课堂已形成一个“学习共同体”，学生通过提问、补充、质疑，共同梳理和深化了对复杂天气过程的认识。
最后，是学生对职业身份的认同与科学精神萌芽的萌发。从学习日志和访谈中，可以清晰地看到学生角色认知的转变和科学精神的培养。一位学生在日志中写道：“连续跟踪‘江淮气旋’的这几天，我每天醒来第一件事就是打开MICAPS看它的位置。当我的预报与实况基本吻合时，那种成就感无法形容，仿佛自己真的成了一名预报员，肩负着责任。”，另一位学生在访谈中提到：“撰写复盘报告的过程很‘折磨人’，需要直面自己的判断失误。但正是这个过程，让我真正理解了‘预报员的一句话，百姓的一片天’的重量，懂得了基于数据、尊重实况、严谨分析的科学态度有多么重要。”。
综上，质性分析不仅印证了量化数据的结论，更进一步揭示了混合式教学模式如何通过真实的任务情境、社会性互动和反思性实践，有效促进了学生批判性思维、协作能力与职业认同感的协同发展，为其未来成长为一名卓越的气象工作者奠定了坚实的基础。
4.4. 反思与不足
尽管教学改革取得了积极成效，但本研究仍存在一定局限性。首先，准实验的样本量相对有限，未来可在更多班级和更大样本中验证该模式的普适性。其次，部分学生反馈课前预习与课后复盘需要投入额外的时间，这表明需进一步优化任务设计，为不同学习基础的学生提供更具弹性的学习支持。
5. 总结和展望
本文围绕《中国天气》课程的教学现状与问题，提出并实践了以线上线下混合式教学为核心的课程改革模式。通过“课前探究–课中研讨–课后拓展”的完整教学链条，将实时天气案例和业务平台引入教学全过程，不仅突破了传统教学模式“重理论、轻实践”的局限，也显著提升了学生的学习兴趣、主动参与度和预报实践能力。课程实践与学生反馈均表明，该模式在激发学生学习兴趣、提升其天气分析预报能力和培养科学严谨的职业素养方面取得了显著成效。
深入分析上述成效，其根源在于本模式践行了“建构主义”与“成果导向教育(OBE)”理念。通过创设“真实业务链”这一建构主义学习环境，学生得以在解决实时天气问题的实践中主动构建知识体系；而OBE的反向设计则确保了所有教学活动均精准指向“卓越预报能力”这一核心成果。这与林志强等[6]及李潇等[5]在气象课程改革中强调实践性与学生中心的结论相印证，但本研究的独特贡献在于，通过“实时天气”这一动态主线，将前人相对独立的改革举措系统性地融合为一个连贯的整体，从而实现了对学生预报思维与职业认同感的协同塑造。
然而，教学改革仍处于探索阶段，其局限与挑战亦不容忽视，主要体现在以下方面：首先，学生适应性差异大，部分学生自主学习意识薄弱、课前课后学习负担感偏重，反映了从传统教学模式转向高自主性混合式学习的适应性挑战。其次，课程资源建设与技术支持有待进一步完善。未来应在以下几个方面持续深化：其一，进一步优化课程资源库建设，形成覆盖案例、资料、微课、习题等多层次的教学资源支撑体系；其二，推动技术深度融合，探索将人工智能、大数据可视化等新技术更深入地融入教学场景，以科技赋能教学创新。其三，结合产学研深度融合，将最新科研成果与业务案例引入课堂，拓展学生的知识边界与实践视野。
总体而言，线上线下混合式教学为《中国天气》课程改革提供了切实可行的新思路。随着教学模式的不断完善与教学理念的持续更新，该课程有望在培养具备扎实理论功底、较强实践能力与创新思维的高素质气象人才方面发挥更加重要的作用。
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。