气象类专业matlab课程教学探索与思考

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1、气象类专业Matlab课程教学探索与思考　　【摘要】气象类专业学生需要处理来自地面站、探空站、气象雷达、气象卫星等各种观测手段的不同类型和格式的资料，Matlab具有强大的数值计算和可视化显示功能，使得处理和分析各种气象资料变得方便和快捷。本文介绍了气象类专业Matlab课程教学工作的相关问题，从教学目标的制定、教学内容的设计、教学方法的选择对气象类Matlab教学进行了探索与思考。使学生在掌握基本编程能力的同时，能深入理解专业课程内容，培养学生理论结合实践、综合分析和应用气象资料的能力。　　【关键词】气象类专业Matlab气象资料应用　　气象类专业包含大气科学、大气物理、大气探测、应用气象

2、等各类与气象有关的专业学科。不同专业的培养要求不尽相同，但气象类专业的共通特点即是要处理和应用各类气象资料。处理和应用各类气象资料需要专业的读取和显示资料的能力，同时也需要通用的分析数据和数值计算的能力。我校根据学校的专业特色及学生技能需求，在纵观各种编程软件和绘图软件优缺点的基础上，于2011年开设了专门针对气象类专业学生的Matlab程序设计课程《Matlab在气象中的应用》。经过这几年的教学实践，在教学内容和教学方法上做出了一系列的探索和改进，有效提高了课程教学的质量，培养了学生分析和处理专业资料的能力。　　一、气象类专业Matlab教学的意义6　　随着气象业务的不断发展，越来越多的观

3、测手段使得气象数据格式变得更加繁多，如二进制、文本（txt）格式、表格（Excel）格式文件，以及hdf、Grib、Netcdf等通用数据格式文件。气象类专业学生不仅需要掌握各种专业理论基础知识，还需具备处理和应用各种气象资料的实践能力。而气象资料的应用包括将气象数据读取、分析以及更进一步的综合处理，这对使用者提出了较高的要求。Matlab软件包含丰富的工具箱与模块集，不仅有常规的读写文件的能力，还有与专业数据格式相应的数据库，从而使得读写和处理各种格式的气象数据变得简单。因此在气象类专业可以考虑使用具备强大数值计算和可视化能力的Matlab软件实现数据提取分析以及可视化输出。　　二、气象类

4、专业Matlab教学探索　　结合气象类专业课程特点和学生实践技能需求，对气象类专业的Matlab程序设计课程的教学内容和教学方法进行了探索和拓展，并取得了良好的教学效果。以下列出了课程设计方面的一些主要内容，供理工类应用型课程的教学建设参考。　　（一）教学目标的制定6　　为了更好地安排理论课和实践课教学内容，在内容设计前先制定教学目标。教学目标的制定主要依据如下三个原则：课程总体要求，学生实际以及社会需要。对于气象类专业学生，专业课中所涉及的气象资料主要包含地面观测、探空、雷达、和卫星资料，因此教学目标的制定须联系学生所学专业课的实际需要。另外，随着气象业务的发展和气象部门对毕业学生的社会需

5、求，教学目标的制定也应与时俱进。基于以上三个原则，Matlab教学目标主要分为两大类：一类是掌握Matlab编程的基本理论和技巧，另一类是学会利用Matlab处理各类气象资料。具体每次课程的教学目标制定又融合于每次课程的教学内容中。如利用Matlab处理气象资料又分为读写不同格式的资料、资料的统计分析以及拟合插值等、气象图像的去噪增强等。　　（二）教学内容的设计6　　Matlab在气象中的应用主要包含四大模块：气象数据处理，图形绘制，数据分析，图像处理。Matlab课程主要内容之一是这四大模块内容的应用和实现。另外，在内容的编排设计上还须考虑了Maltab语言自身的基本语法和特点的介绍。以下

6、是教学内容设计的具体方案：（1）理论教学和实践教学的分配。Matlab是一门实践性很强的课程，而相应的理论知识又不能缺少，这样才能保证学生既能将学到的知识投入应用，又能具有一定的深度理解。时间分配上，理论教学和实践教学可并驾齐驱。内容分配上，理论和实践大致对应，但在实践教学的内容上，还会加强理论在专业资料处理应用上的实践。（2）基本原理和专业应用教学的分配。Matlab将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化等诸多功能集成在一个易使用的视窗环境中，因此其涵盖内容繁多。但对于气象类专业学生，其主要目标是各类气象资料的处理应用，因此在基本理论课程上主要涵盖三章内容即可：Matlab简介和语法、Mat

7、lab矩阵创建和处理、Matlab图形绘制。而专业应用则结合了气象专业的课程目标和特点，主要涵盖以下四章内容：Matlab读写常规格式数据文件、Matlab读写通用数据格式文件如Netcdf和hdf文件、利用Maltab进行数据分析、气象图像处理。其中前两章是关于气象资料的读写，后两章是关于气象资料的分析处理和应用。（3）专业实践和综合应用实践的分配。在实践教学中不仅要考虑基本理论和专业的实践，还要涉及专业实