陆面过程模拟

陆面过程模拟（精选三篇）

陆面过程模拟 篇1

关键词：课程开设,陆面过程与气候,可行性和必要性

一、引言

以南京信息工程大学大气科学专业的课程设置为例,目前,专业课程设置以流体力学、现代气候学、气象程序设计等课程为专业基础,以动力气象、天气学原理和方法、天气学分析、气象统计方法、数值天气预报和短期气候预测等课程为专业主干,同时开设了大气环流、中尺度天气动力学、热带天气动力学、青藏高原气象学、专业英语等选修课程,以及天气预报综合实习、数值预报产品释用、天气会商与讨论等实践性课程。专业课程以培养学生毕业后在大气科学或气象学领域从事研究和业务工作为目的,从理论到实践逐步构建本专业学生的知识结构体系。

由于气候问题以及与之相关的各种环境问题日益凸显,政府以及民众对于相关议题日益关切。近年来,越来越多的行业尤其是与气象和气候相关密切的行业对大气科学专业毕业生的需求持续走高,使得对大气科学专业学生的培养要求不断提高:不仅要夯实专业基础课的教育,还要根据社会需求多元化知识结构。

二、课程设置的必要性和可行性

就大气科学研究的主体———大气来说,它以海洋和陆地作为下边界,向上延伸直至外太空。大气科学重点研究对流层和平流层中的大气活动。大气与作为下边界的海洋和陆地之间存在强烈的相互反馈作用,研究大气的变化同时需要考虑海洋下边界和陆地下边界条件的情况。基于这些认识,大气科学专业曾开设《海气相互作用》课程,重点介绍海洋环流的基本知识以及海—气相互作用的基本概念、原理和研究方法。

目前还没有专门的课程介绍陆面以及陆面与大气之间的相互作用过程。陆面过程(也称为陆—气相互作用),是指发生在陆地表面的热力、动力、水文和生物物理、生物化学等一系列复杂过程,以及这些过程与大气的相互作用[1]。其时空尺度跨度大,可以发生在微秒到万古的时间尺度以及从分子到全球的空间尺度上。陆面过程研究最初主要关注地气相互作用的物理过程,近三四十年以来,随着对大气运动理解的加深,关于陆面过程的研究也逐步发展并深入。大量的研究成果表明,陆地上的物理、生化过程是影响大气环流和气候变化十分重要的过程之一。这种物理、生化过程不仅与陆地表面的性质有关,也与太阳辐射强度和大气状况有关,使得关于陆面过程的研究十分复杂。陆面过程涉及到气候系统五大圈层(大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈)中的几乎所有圈层,由于多圈层的客观存在和全球变化研究的不断深化,陆面过程的研究内容从初期的物理过程研究延伸拓展到了关于生物圈生化过程的研究,并形成了五大圈层研究中一个独立的分支。此外,土地利用等与人类活动有关的过程,使得陆面过程的研究与气候变化中的人类活动密切相关,增加了这一学术分支研究的复杂性。

陆面过程涉及的内容非常广泛,其学科内容不仅要求有大气动力学和大气物理学的基础,还需要多圈层领域知识的共同支撑。该学科的多样性和交叉性特点使得对其的研究十分复杂,教学存在一定的困难。然而从另一个角度来说,陆面过程是一门具有广阔发展前景的学术分支,还存在很多亟待解决的问题,需要培养更多人才来了解学科内容,解决未知问题。

陆面过程与大气动力、物理过程相关密切,可以看作是大气科学的一门较为年轻的学术分支,近年来发展迅猛,这就要求我们在教学过程中给学生增加这一方面的知识贮备。根据作者指导本科学生毕业论文以及与学生交流的经验,本科生普遍对于陆面过程相关问题较为生疏,认为在该方向上的学习和研究难度大。实际上,学生所认为的难度大与其对陆面过程这一学科分支了解较少有关。

事实上,南京信息工程大学大气科学专业开设的《短期气候预测基础》[2]课程中,除了介绍短期气候预测中用到的基本原理和方法,还劈出了单独章节———“陆面过程与短期气候预测”,简要介绍了陆面过程的概念和基本内容,以及其在短期气候预测中的作用原理。但是其课堂内容讲授仅4学时,教学内容十分有限。所以,关于陆面过程与气候这一学科内容在本科阶段的教学中是较为粗浅的。

鉴于以上认识和考虑,作者认为大气科学专业有必要引入《陆面过程与气候》这一课程,既是目前专业课程内容的有效补充,又顺应了当前学术发展趋势和社会需求。

三、课程设置思路

陆面过程这一学科分支涉及到土壤物理学、雪盖冻土物理学、地表地下水文学、植物生理学、生态学、城市气象学、农作学等诸多学科门类,内容十分繁杂,所以在引入《陆面过程与气候》,安排课程内容时,既要统筹兼顾,又要轻重有序。此外,除了需要考虑到上述学科的发展情况,还需要考虑到各学科分支与大气科学之间的联系。根据目前陆面过程的发展现状,参考相关著作和教学材料[1],拟编排课程内容如下。

1. 引言。概括介绍陆面过程的基本概念,学科发展历史和发展方向以及课程将要学习的主要内容。

2. 土壤中的水热传输。

以土壤物理学中的主要内容为基础,介绍关于土壤的基本知识,重点讲授土壤中的水文循环和热量交换过程,进一步介绍土壤中的生物化学过程。

3. 地表水文循环。以水文学为基础,重点介绍地表水循环过程以及产汇流机制等内容。

4. 植被冠层中的物质和能量交换。

以植物生理学为蓝本,介绍植被冠层的生物物理和生物化学过程,尤其是与地球系统碳氮循环关系密切的植物光合作用、呼吸作用等知识。重点讲授植被冠层影响地表辐射传输、能量输送以及水汽交换的作用机制和原理。

5. 地表植被的生态过程。

以生态学中部分内容为基础,重点介绍与陆地植被生态系统动态过程有关的诸如植被群落间的竞争、演替过程等,同时介绍陆地植被生态系统在全球碳氮循环中的作用。

6. 城市下垫面。

以城市气象学中的主要内容为基础,介绍城市冠层在影响太阳辐射、能量传输以及水汽交换方面的作用。

7. 土地利用和土地覆盖变化。

重点介绍由人类活动引起的土地利用和土地覆盖变化,包括砍伐、绿化、农业活动、水利工程等。

8. 地气相互反馈。在介绍地气相互反馈概念的基础上,以具有代表性的地气耦合试验、陆气耦合模型等为例,使学生在地气相互作用以及陆面过程对气候影响方面获得直观认识。

课程内容安排的主要目的就是使学生系统理解陆面过程或陆—气相互作用的基本概念和原理,理解陆面在影响地气间物质、能量和动量传输中的主要过程,了解相关内容和研究方法,为日后从事与陆面过程相关的业务和科研工作打下基础。

根据现阶段学科内容和专业设置情况,建议对高年级学生进行讲授,首先采用选修课的形式,一方面便于对此方向感兴趣的学生自由选择学习,另一方面也能使该课程从启动到成熟有一个不断调整完善的缓冲阶段。《陆面过程与气候》这一课程所涉及的内容多样繁杂,每一章节都需要考虑大气物理和大气动力与其他学科内容之间的交叉联系。如何在课堂上系统有效地进行讲授,这是对教师的知识结构和教学水平的考验。实际教学过程中,可以多引导学生自主学习和思考,充分发挥教师的导向性和学生的主观能动性,可以课堂讲授为主,组织学生讨论为辅。这样既传授了相关知识,又锻炼了学生自主学习的能力。例如,在课程主要内容讲授完以后,可以分组安排学生,针对某一章节具体内容,指导学生阅读代表性文献,撰写学习报告,课堂上对代表性的或最新的研究结果进行讨论,使学生获得相关内容的直接认识。课程最后的考核成绩可以结合学生的学习报告情况和期末考试成绩综合评定。

四、结语

当前,气候变化以及随之而来的生态环境恶化等问题日趋严峻。与气候变化相关密切的行业对大气科学专业的毕业生需求增高,同时要求学生的知识结构交叉多元。毕业生不仅要有大气动力学和大气物理学的学科背景,还要注意增加有关大气动力、物理过程与其他学科交叉相关的知识储备。作为地球气候系统学科领域中的一个重要分支———陆面过程,其涉及到诸如水文、生态、人类活动等各个方面,同时与大气科学之间密切交叉相关,可以说是大气科学的一个重要学科门类。随着近阶段关于陆面过程研究的不断推进,学界在这一学科领域已达成了诸多共识与认知。但是,目前大气科学本科专业尚没有专门的课程向学生讲授这一方面的内容,尽管已有部分课程涉及到陆—气相互作用的相关内容,多没有深入讨论,使得学生对于这一学科分支的相关认识较为缺乏,不足以适应当前科技和社会发展的需求。所以,在大气科学本科专业开设《陆面过程与气候》课程是十分必要且切实可行的。根据目前学科发展状况和已有相关著作,本文还对课程内容做了初步拟定,对课程教学方式进行了探讨。

参考文献

[1]孙菽芬.陆面过程的物理:生化机理和参数化模型[M].北京:气象出版社,2005.

陆面过程模拟 篇2

阐述植被冠层内短波辐射传输模式研究在陆面过程及陆气相互研究中的重要性,全面地回顾有关冠层短波辐射传输模式的研究进展,结合目前在陆面过程领域具有代表性的.冠层短波辐射传输模式,指出当前在这一领域研究中存在并有待于解决的问题,探讨了未来的发展趋势.

作 者：周文艳 郭品文 罗勇 Zhou Wenyan Guo Pinwen Luo Yong 作者单位：周文艳,郭品文,Zhou Wenyan,Guo Pinwen(南京信息工程大学,南京,210044)

罗勇,Luo Yong(中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室,北京,100081)

创业基础课程中模拟创业过程研究 篇3

除此之外，普通高等院校还要落实以创业带动就业、“先就业，后择业”的就业理念，提高毕业生的整体素质，为建设人力资源强国做充足的准备。那么，面对国家对高等教育院校提出的要求和策略，我国高校应如何设置模拟创业课堂、如何保证创业教育课程体系的正常高效运作是人才培养过程中需要解决的关键问题。

一、创业教育的相关概述

在20世纪40年代，美国开始重视高等学校的创业教育课程，直至今日，历经60多年的探索实践，创业教育培养出了大批具有创新意识的新型人才，为推动美国经济的发展作出了重要贡献，创业教育已然成为美国高等教育院校里必不可少的组成部分。中国开始对创业教育重视起来是在新世纪初，起步要比美国晚很多，但经过十几年的发展也取得了骄人的成绩。2002年教育部在清华大学等9所高校里进行了创业教育改革的尝试，到2012年，创业教育课程已经不限于清华大学这样的名校，而延伸到国内很多普通本科高校里，成为高校人才培养方案中的重要一环。

经过十几年的努力探索，我国高校创业教育已经朝气蓬勃地开展起来，课程设置规模逐渐扩大，并且不限于对国外经验的简单借鉴，而自主研发出很多适合我国实际情况的课程，创业教育在解决毕业生就业问题的基础上，实现了对创新型人才的有力培养，提高了人才培养质量。虽然我国高校创业教育已经取得了可喜的成绩，解决了一部分毕业生的就业问题，但是仍然存在一定的问题，无论是教学内容的选择、教学方式的设置，还是在评估与组织等方面都与美国这样有经验的国家相差甚远。因此，我国高校创业教育工作的开展依然需要各方的共同努力，可谓任重而道远。

二、创业基础课程中模拟创业过程的设计与实践

在创业基础课程中进行模拟创业，有利于学生初尝创业活动的艰辛，体验创业成功带来的成就感。模拟创业其实是对创业过程的一种模仿，学生在模拟创业中进行实践学习、体验和参与整个创业过程，经历一番尝试以后逐步确定自己的兴趣点和创业方向，为今后正式创业奠定基础，在创业实践中发挥自己的能力。模拟创业可以分为“创业计划竞赛”与沙盘模拟两种形式。

“创业计划竞赛”活动是以小组形式进行自由组合，每一组都要经过实地调查选择适合自己的创业项目，然后根据对产品或服务的市场预估，完成相关商业计划，主要内容有：调查相关产业、分析市场状况、确定营销手段、组织构建公司以及管理公司人员等。要提出与之相应的企业运行蓝图和人才资源需求的大胆构想，做到具体、深入、完整。每一小组最终在课堂上要呈现出一份独立的报告，对自己相关的项目进行陈述，形成一份完整系统的企业策划书。

而沙盘模拟是凭借沙盘教具进行实战演习，团队中的每一个人都有特定的身份，如谁是CEO、谁是财务总监、谁是销售经理、谁是生产经理等管理角色都要进行模拟设置。同时，还要模拟出企业的整体运行状况，从产品研发到最终的绩效考核都应进行细致入微的设计。这一过程中，需要小组同学团结一致、荣辱与共，一同解决创业过程中遇到的一切问题，无论成功与失败学员都会学有所得。沙盘模拟是一种能够及时发现错误并及时改正的模拟方式，所以学员在模拟过程中要注意发现自身的不足，把从书本中学到的理论知识应用到实践的过程中会大大增强学生的应用能力，学会逻辑严密、仔细认真地分析问题、解决问题，并把这些经验应用在以后的实际经营中去。

（一）模拟创业过程的教学设计

根据以上论述，下面将设计出模拟创业课堂的教学过程，并把创业的程序、学生知识的检验、创业能力的评估以及教学步骤和安排、环境的设置等内容融入到整个模拟过程中，对课程进行以下4个环节的教学设计：

1.组织若干创业团队。进行模拟创业过程教学设计的第一步就是要将班级同学按人数分成若干小组，每一个小组就等于是一个企业，人数控制在10人以内，以5到6人为最佳。分组采取平等自愿的原则，能力均分，性格互补，男女生搭配进行。组合完毕以后，还要将职位安排好，选出一位“总经理”作为整个团队的发言人和管理者，主要负责企业的内部管理和利益分配等大小事宜。其他团队成员根据自身情况各司其职，共同推进企业的发展。这一环节的设置首先调动了学生的参与热情，提高了他们的创业兴趣，培养了其团队精神和集体荣誉感，发扬了企业团队精神。

2.创业基金的累积。一是获取启动资金。选择合理适当的创业案例作为课题，让学生利用图书馆、网络等资源搜集相关文献，结合与题目相关的专业知识进行创业基础课程的自学。各个企业的“总经理”担负起组织本团队人员分析案例的任务，利用课外时间按要求进行。教师将视案例分析的成果给予相应的启动基金并对其进行评价。同一个题目的共同研讨会产生碰撞与火花，由于思路不同，最终的分析结论也会有很大不同。命题案例的分析可操作性强，并且能够锻炼学生的自学、分析、归纳总结能力，也可以在不同小组之间进行对比，互相学习，取长补短。二是追加创业资金。很多学生是首次登台，在众人面前公开演讲难免会产生紧张情绪，会对成绩造成一定程度的影响。因此，可以特别设计加试部分。该部分可以提供机会拉动创业进程。创业之初最艰难的一步就是基金的获得，因此，应设计出两个特别环节：第一，自主研究成功案例。每个小组可以自行选择典型的成功案例，分析它的成功原因。如创业机会、创业者的素养、团队协作能力等方面，最终形成报告，教师通过评估其报告的质量与水平决定追加资金的数量，做到公平、公正。第二，自由宣讲。当学生意识到第一次演讲时的紧张情绪时，就会希望能再有一次展示的机会，所以为学生提供这样一个平台，通过宣讲展示“公司”的实力，以赢得创业资金。

3.模拟创业过程。实际的创业过程中可供模拟的环节有很多，我们只选择其中最主要的几个部分进行设计，其中有：确定创业目标、实地考察创业的可能性、设计本公司的logo、对公司产品进行准确定位等方面。这几个方面的实际操作性较高，制作成本也比较低，因此可以纳入到模拟创业的课堂中来。教师要根据成果进行评价打分，最终将分数折算成相应的收益。在这一环节，团队成员可以跳槽到另一个团队，也可以产生破产等实际会发生的状况，以保证模拟的真实性。

4.成绩考评。学生成绩分为优、良、中、及格四个等级，根据学生的创业收入进行排列，团队“总经理”必须合理分配本组收入，以优秀员工及贡献较大的员工获取更多收入为原则，视其在创业过程中的表现而定。收入第一的团队中成员均可获得优秀的成绩。若该“企业”有一半以上的员工跳槽，则其成员都没有机会获得优秀。

（二）模拟创业过程的教学实践

模拟创业将以笔者所在校2014级教育专业创业基础课程的教学为例，根据已经研讨确定的模式进行设计，将模拟创业应用到教学实践中去。

1.创业团队的构建。2014级教育专业学生分为5个团队，每个团队都有一个带头负责人，组织员工夯实基础知识、分配工作任务、合理发放资金，负责人对方案、规划以及安排拥有决策权。

2.获取创业基金。一是分析案例。江苏大学周尚飞的成功创业为我们提供了一个非常好的例子，他就是一个大学生，和我们每一个学生的距离感都很近，要让学生知道每一个人都有成功的机会。目前周尚飞的企业情况也可以通过互联网查询。根据所学习的创业基础知识，对周尚飞团队所具备的创业精神与素养进行分析，并且观察其团队精神对创业产生的巨大影响，最终将影响创业的相关要素总结出来，引发对当下大学生创业的思考。5个团队在课堂汇报时需要制作PPT，教师与其他团队对其成果进行评价打分，最终按1分折算1000元进行折算相应的收益。二是追加创业资金。第一，学习借鉴其他创业成果。如今创业大潮中无数成功者为我们提供了可资借鉴的经验，我们能够通过分析它的成功原因，获取一些指导。如创业机会、创业者的素养、团队协作能力等方面，最终要形成报告，教师可以根据报告的质量进行评价并追加启动资金。第二，个人演讲。抽签决定演讲顺序，每一个同学都要参与进来，规定时间内完成演讲后，会根据成绩追加相应数量的创业资金。

3.创业模拟的实际操作过程。教育专业的学生其优势在于知识储备量大、市场需求旺盛。因此，我们决定在国学知识讲堂这方面试水。目前国学堂受到大众的欢迎，对传统文化的学习越来越流行，它的市场比较容易打开，而且创业风险相对较低。对企业的定位在提供一个能够培养出具备国学素养的中国人这一理念上，设计出具有活力、突显性能的企业标识。这一环节考验学生的实际操作能力，最能彰显其创新才华，具有特色的产业文化将为学生们带来意想不到的收益。

4.成绩考评。最终经过考评，5组团队中以张明良为首的“领翔”团队获得优秀成绩，该团队在实际操作过程中，每个同学都尽力发挥自己的优势，团结协作，取得了可喜的成绩。其他团队的表现也可圈可点，在这样的模拟创业过程中，每位学生都有所收获，不仅学习到课本之外的知识，对于今后走上就业岗位、走上创业之路也将产生非常巨大的影响。