浅谈校园气象站的作用与运行

    刘秀娟 梁立锋

    摘 要：本文简单回顾了我国校园气象站的发展历程及其现状，阐述了校园气象站的选址原则和基本组成，论述了以气象教学和科普为主要任务的校园气象站在深化、补充课本知识，培养学生科学品质素养等方面的作用，以及开展气象科普活动的自身优势，探讨了为确保校园气象站后续长期稳定运行的对策建议，提出了点源带动四周的校园气象站推广方式。关键词：校园气象站；教学；科普 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.1960 引言

    校园气象站是在学校校园中修建以气象教学和科普为主要任务的气象观测站，一方面，校园气象站的各种观测仪器可以给学生提供进行实习实践气象及相关科学知识的平台，可以巩固课堂教学效果，提高学生动手能力，满足地理教学的实际需要，另一方面，校园气象站是气象科普的优秀载体，对气象知识的宣传和普及有其自身的优势，可通过近距离参观校园气象站及相关设施，将气象科学知识直接形成适宜学生群体的科普形式，丰富学生课余生活，推进气象科普的发展。另外，校园气象站还可成为学校一道亮丽的人文景观，优化学校的科技教育环境，增强校园的现代化教育气息。1 我国校园气象站的发展和现状

    我国的校园气象站诞生在 20 世纪 30 年代初，竺可桢先生和一批优秀的科学家、教育家为我国校园气象站的诞生营造了适宜的环境和条件，初衷是启发培养学生对天气和气候现象的兴趣爱好，为我国萌芽中的气象事业培养人才，推进气象科学的持续发展。20 世纪六七十年代，随着《关于教育工作的指示》文件的发布，教育革命推动校园气象站的大发展，全国建起数量可观的校园气象站，但由于受当时经济和技术条件的限制，校园气象站基本都是单个气象观测站 ，主要以测量温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等基本气象参数为目的，通过观云识天气和解读气象谚语等方式来了解天气和气候现象。个别校园气象站的观测数据进入到国家气象监测网系统，为补充天气实况的观测密度起到了一定的作用[1]。20世纪90年代后，随着新版《地面气象观测规范》颁布后，使校园气象站的仪器设备和安装运行都逐步接近气象部门的标准要求，大大促进了校园气象站的规范化建设和发展[2]，新世纪后，地面自动气象观测站进入校园气象站，其普及和发展使我国校园气象站建设上了一个新台阶，2003年，台湾在台北市各行政区的 60 所中小学率先安装了地面气象自动观测站，并组成了全球领先的微观气象网，网站能同时获得60所学校的实时气象数据和历史气象资料。在香港地区由新界翁佑中学发起的“香港联校气象网”，组织香港地区 30 多所有地面气象自动观测站的学校参加并组网。为提高资料的规范性和准确性，由香港天文台、香港城市大学大气实验室统一集中收集各校气象站的数据，并上传专门网页公示，共享数据资源，还会定期组织开展一系列气象科学探究活动。[3]近10余年，随着我国教育发展，对基础教育课程的改革不断推进，中小学科学、地理等课程标准中明确提出了要求掌握地球、天气、气候等科学知识的要求，提高学生的科学素养成为科学教育目标之一，以此为背景，涌现出一定数量以气象科普为特色的校园气象站，并由此开展了形式多样的气象科普活动。 [4] 经过半个多世纪的发展，我国的校园气象站基本上形成了地面气象人工观测站、地面气象自动观测站和地面气象综合观测站等基本规模格局，目前还没有实现大规模的联网。2 校园气象站的选址和组成

    常规气象站的观测场选址要求是四周两百米内无障碍物的位置，远离高大建筑物、树木、湖泊、河流等，场地应该水平平坦，尽可能保持自然草层，大小应为25m×25m，或16m×20m两种规模。如果受条件限制，校园气象站根据学校实际情况，因地制宜选择合适的地方，观测场大小以满足仪器设备的安装为原则，既要便于学生观测又要具有代表性。

    校园气象站常规配备有自动气象观测仪器、人工观测仪器和观测值班室等。自动气象观测由计算机控制，自动进行气象观测和数据传输收集，全天候自动记录并输入计算机，实现观测数据的存储、上传和查询，并由专业软件进行数据的处理和显示，大大提高了气象观测的时空密度。人工观测有效弥补自动观测省略了学生动手环节的缺陷，常规配置仪器一般有：温度计、湿度计、风向风速计、气压表、雨量器、日照计等，可通过人工观测操作，直接获取气温（最高、最低、干球、湿球）、地温（深层地温、浅层地温）、湿度、气压、雨量等基本天气要素的准确数据。以上仪器的配置尽量符合国家气象局规定的常规气象站的標准要求，确保记录的资料详实可靠，可供查阅全年、全月、全天任意时间的气象资料，有保存和使用的价值。观测值班室是值班学生的工作室，是搜集气象数据的中心，可放置室内观测仪器、工作台、文件柜、配电箱等。一般建在观测场北面，保证有较开阔的视野，能观察观测场的全貌，便于随时监视观测场的整体情况和天气变化，面积在10平方米左右，考虑到校园气象站参与学生人多的情况，条件允许时可适当增加工作面积，为学生提供宽敞的活动空间。另外，避雷设备必备，而且必须达到气象行业的防雷技术标准，避免气象站被雷击，防止学生受伤；为确保气象仪器的安全正常工作，在校园气象站四周最好安装高一米左右的围栏，进门处设置观测标牌，对场地进行醒目的标识。3 校园气象站的作用

    （1）校园气象站客观上起到巩固、深化、延伸、补充课本知识的作用。从知识层面分析，课本上介绍的气象知识理论性强，模式固定，知识凝结，而校园气象站是学生在学习掌握了气象科学知识后很好的实践平台，了解各天气要素的观测方法和工具，自主进行气象观测获得实时数据，掌握天气要素的含义及特点，在实际的观测中运用课本知识，使学过的知识得到进一步的巩固和深化，在实践操作运用中，将理性凝结知识释放，变更为实践知识。在实际观测中还会发现天气现象是复杂多变的，所遇到的问题常常会超出课本上的知识，在思考及解决非常规问题的过程中拓宽知识视野，使课本的知识得到延伸和补充。

    （2）校园气象站是基于气象专题的科学探究平台。校园气象站不仅可以进行常规的气象观测、还可为科学探究教学活动的开展创造良好的学习环境支撑，校园气象站提供的各种仪器设备是师生获得各类气象要素数据的重要工具，通过观察、实验、记录等方式，是科学探究获取直接数据证据的重要渠道，通过预设的气象探究主题或开放式探究-由学生自行设计特色气象主题，在具体探究主题的实践过程中不断演练重复科学探究的步骤：提出问题，做出假设，获得证据，解释结论，交流共享。再一次次探究的过程中，掌握科学探究方法，激发科学探究的兴趣，提升训练科技技能，使学生的科学能力在探究中得以培养和提高。

    （3）校园气象站有益于学生科学品质的培养。在以培养科学素养为目标的科学教学中，校园气象站提供的气象仪器和气象数据，在仪器的使用和数据的采集记录过程中对良好科学品质和正确科学态度的形成起到潜移默化的作用。首先，氣象观测是一项对技术要求较高的工作，要求学生在观测时对气象仪器的操作严格按照规定的方法操作，严谨有序，一丝不苟，否则就会影响气象数据的准确性和可靠性。另外，气象观测是一个坚持不懈的长期过程，不是一朝一夕就能完成，每一天在固定时间观测，不能间断，有顺利也有困难，尤其在恶劣的天气，更需要意志坚定，始终如一的坚持。再则，一些气象观测项目，例如：云量，云高等，在暂时仪器配备不完备的情况下，还需要依赖主观判断取得数据，这就要求学生把实事求是作为自己行动的指南。将自己已有的知识、理论和经验与实际观测相联系。综上所述，校园气象站的气象观测过程有益于培养学生一丝不苟的态度，坚持不懈的精神，实事求是的方法等科学品质。

    （4）校园气象站是气象科普的重要途径。气象气候与人类的社会生活关系密切，各类强度大，频率高的气象灾害给人们的日常生活带来不便甚至生命财产造成巨大的威胁，例如：暴雨、冰雹、台风等，因此，大力宣传和普及气象知识，推广气象科普具有重要意义，可以加强民众对自然气象灾害的认识和了解，提高减灾防灾的意识和能力。校园气象站相比国家正规气象站，在气象科普中具备其自身独特的优势，可接待大批学生长时间近距离的参观，允许进行课堂讲解，开展实习实践。每年在“3.23 世界气象日”，“5.12 全国防灾减灾日”组织学生参观气象站，发放宣传材料，播放气象影视资料等形式，推广气象知识的传播，还可针对区域气候特征，开展地区针对性气象灾害的科普知识专题讲座，有的放矢的强化防灾应对能力，逐步形成气象科普的校园氛围，充分发挥校园气象站的宣传平台作用。4 校园气象站的运行及推广

    校园气象站建在校园内，但又不同于其他教室外的课程资源，需要像国家正规气象站一样保持常年的气象观测记录，风雨无阻，不断地持续运转，其维护和运行都需要后续资金和人力的投入做保障，为确保校园气象站可以长期稳定的发展，后期配套的运行机制必须跟上。

    （1）建立学生气象社团，按时观测记录。校园气象站创建以后，由地理系教师任辅导教师专门负责，组织一个以学生和气象爱好者为主体的气象社团，首先对小组成员进行气象观测培训，确保气象观测工作的质量，由培训合格的成员每天在校园气象站操作仪器、读取数据，得到每天的气象数据，如最高、最低气温，地表、地下温度，干球湿球温度，风向风速及气压等气象要素，并且对获得数据及时进行记录和存档。每隔一段时间对记录的数据进行一次整理分析，讨论和总结天气气候的发展变化。整个团队应该分工明确、制度健全、有良好的责任制度，确保每一台仪器设备的正常运转，有问题及时修正，保证气象观测记录的准确性和连续性。

    （2）合适教材的选取，编写并推广气象校本课程。结合校园气象站的观测仪器，确定符合实际情况的气象观测要素，在实际工作中注重积累总结，逐步编写出校本教材，使气象知识的教学实践有本可依，教材的编写应体现以人为本、尊重学生的主体地位，强调学生动手实践，力求增强教材的启发性和趣味性。同时可突出地方特色，结合本地的气候特征以及本地易出现的气象灾害。为保证校本课程的教学质量，选拔师德高尚且有专业特长的教师担任校本课程的教学，请气象局行业专家深入学校对教师进行教学内容指导，更新完善，力求精益求精。对教材编写推广工作中先进的个人及团队给予表彰和奖励，有效带动整体工作质量的不断提升。

    （3）创新团队建设，不断拓宽专业的深度和广度。一支优秀的气象团队应重视人才的培养，因为专业人才队伍的缺乏，也是制约校园气象站发展的原因之一。构建合理的校园气象站人才培养机制，建立专业人员队伍培训制度，随着气象观测技术的进步，设备仪器升级，积极参与相应培训，创造学习、交流、考察的机会，为后续校园气象站工作夯实专业技术基础。鼓励院校师生参与组织校园气象科普工作，在科普实践活动中不断提高策划和组织管理等方面的能力，应重视科普讲解人才的培养，不断提高气象科普的讲解能力，随着团队综合实力的提升，逐步扩大校园气象站的社会影响力，走出大学校园，支持面向中小学生、农民、社区居民等不同群体开展气象灾害防御和应对气候变化的气象科普活动。

    （4）点源带动四周的校园气象站推广方式。随着 “科教兴国”战略的实施，全面推进素质教育的进程中，气象科学内容在教科书中内容比重不断增加，气象科学教育愈显重要，越来越多的学校期望改善其配套的教学基础设施，这也使校园气象站的需求大幅增加。但是，另一方面，新增校园气象站，其建设和运行都需要大量资金和人力的投入。对于目前没有直接经济收益的校园气象站，投入一直处于较低水平，在一些地区明显存在资金不足的问题，根据目前经济和气象学科普及欠发达地区的实际情况，可以在该区选择适合的高校，先建立规范校园气象站，以此为基础点源，带动和帮助附近中小学，一点辐射四周，而不是逐点加密的策略，解决资金不足问题。以此点源为平台，为该地区社会公众走近气象、理解气象、与气象科研人员进行交流和沟通创造机会，为气象科学知识的普及推广营造良好的社会氛围。参考文献：[1]张怡哲.新型校园科普气象站探讨[J].装备管理，2013（10）：22-23.[2]任咏夏.浅谈我国校园气象站的建设发展与未来展望[G].中国气象学会会议论文集，2013.[3]任咏夏.我国校园气象站的规模结构格局与评价[J].中国教育技术装备，2008（10）：9-10.[4]孙冬燕.中小学校园气象站的科普与教学功能研究[J].装备管理 ，2014（09）：27-30.[5]姚锦烽.气象科普活动现状与思考[J].中国校外教育，2017（05）：119-122.[6]任咏夏.校园气象站的建设与运用[J].装备博览，2003（08）：10.[7]程杨镜.校园气象站-素质教育的优秀载体[J].装备博览，2004（04）：14-15.[8]王祎婧.示范校园气象站的建立与发展探索[J].科普纵横，2018（05）：35-36.[9]张建新.浅谈校园科普气象站的建立和运行[J].沙漠与绿洲气象，2009（08）：63-66.[10]王巧英.校园气象科普的重要性-现状和新途径[J].科技创新，2015（09）：52.[11]付志文.基于气象专题的科学探究平台的设计与开发[J].网络教育，2009（03）：67-79.作者简介：刘秀娟（1980-），女，内蒙古赤峰人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：气象学与气候学。*为通讯作者