采用了多要素自動氣象站技術設備,通過太陽能電池板供電並提供有線或無線數據傳輸功能的校園氣象站,這種建站形式通常比較規範,能夠自動采集並存儲氣壓、溫度、濕度、風向、風速、雨量、蒸發量、日照、輻射、地溫等全部或部分氣象要素[7],還可以通過配備各類人工觀測儀器儀表開展教室外課程的開發實驗活動。這也是目前國內校園氣象站的主要形式,學校通過合理的教學組織和資源配置能夠給學生提供很好的科學體驗,未來建設成為更高規格校園氣象站的擴展性較好,一些氣象觀測環境較好的校園氣象站甚至能夠同時作為氣象部門的區域氣象站設立。
利用市場上提供的簡易或便攜式自動氣象站建立的校園氣象站,通常分為四要素或六要素觀測,安裝簡單,常見有通過立杆或三腳架安裝於樓頂或校園一角,能夠提供的氣象科普內容與科普參與能力有限。同時,由於氣象觀測具有嚴格的準確性、連續性要求,在校園氣象站選用設備過程中,是否選擇符合《氣象專用技術裝備使用許可證名錄》[8]的自動氣象站和氣象測量儀器,是否能夠定期在具有資質的機構進行儀器設備的計量檢定,也是衡量校園氣象站建設和氣象觀測能力的重要因素。
3 研究與討論
科普是全社會的共同任務,是素質教育的重要內容[9]。我國氣象部門和教育部門都非常重視校園氣象站作為中小學生氣象科普與素質教育的重要載體。中國氣象局將校園氣象站的建設作為氣象科普示範工程列入了《氣象科普發展規劃(2013—2016年)》,提出了針對省、市、縣的具體建站任務。教育部則在2011年印發的義務教育科學、地理學科課程標準[11]的實施建議中提出了校園氣象站的創建以及對天氣氣候要素觀測整理、防災減災知識以及天氣預報學習的教學實踐任務。
對於中小學科學課程的氣象科學教學任務,“課標”給出了具體的教學活動建議:①討論天氣與氣候對人類的影響,以及人類活動對氣候變化的影響;②模擬演示大氣降水的凝結過程;③使用儀器測量氣溫、降水量、濕度、風向等;④通過查閱資料了解氣候資源及其利用;⑤調查當地氣候的特點和氣象災害的影響,討論相應的防災減災措施;⑥收集天氣諺語並嚐試進行解釋;⑦收看電視台播發的衛星雲圖並嚐試預報天氣變化的趨勢。不難發現,如果隻在課堂教學中完成中小學科學課程教育教學,形式和內容欠豐,不利於開拓學生自然科學視野,培養科學思維。而如果將校園氣象站作為傳播科學思想、普及防災減災知識的載體,將“課標”要求的具體知識點,寓教於樂的穿插在科普任務所提出的諸如興趣小組等具體辦法中,才能真正發揮出校園氣象站作為素質教育的優秀載體[12]作用。
國內已經有一些中小學圍繞校園氣象站開展了形式多樣的科普與教學實踐活動,例如把氣象科學教育融入高品位校園文化建設[1]中的竺可楨中學、農業氣象科學教學成果顯著的洛舍中心校等。綜合其經驗,對於氣象科學知識的科普與教學大致可以分為傳授氣象知識、認知氣象科技、氣象科學實踐、提升與總結四個階段。第一個階段以課堂教學為主,第四個階段以氣象專家與興趣小組成員的科學互動研究為主,類似於美國從20世紀70年代起就一直在實施的“學生——科學家夥伴關係”(SSP)計劃。而在認知氣象科技的第二階段和開展氣象科學實踐的第三階段,圍繞校園氣象站的科普與教學方式優勢明顯,相比傳統課堂教學能夠顯著提高學生的科學探究能力[13]。