校园科普气象站观测系统

　　从1901年我国中小学正式设立地理课程以来，气象科学就一直是《地理》教科书中的内容，那时气象科学并没有成体系地传授 给学生。直到20世纪30年代初，气象站被逐渐引进中小学校园，气象观测成为课外兴趣活动之一，激发了无数青年对天气和物候现象的 研究。新中国成立后，党和国家非常重视中小学的科学普及与气象科学教育，校园气象站如雨后春笋，在各地中小学校园里纷纷建立 。随着我国教育改革的不断深入和发展，校园气象站已经成为贯彻落实党中央、国务院“科教兴国”战略和对中小学生实施“科技 教育”的载体与平台。教科书从小学到高中气象科学方面的内容的比重一直在不断增加，越来越多的气象科普馆和校园气象站在各地纷纷建成，可见 气象科学教育的重要性，以及国家对这一块的高度重视。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场等 三大规模结构格局，目前还没有实现大规模的联网。

　　我国校园气象站的规模和现状

　　现有传统校园气象站基本上是沿袭气象局地 面气象观测站的方式建设，相当于当地气象局的 一个下属地面气象观测站，是一个“技术型”和 “工作型”的场地，而不像一个“科普型”的平 台。新时期校园气象站应当成一个“科普型”的 育人平台。“校园科普气象站”应当成为满足地 理教学的实际需要，提高青少年学生的科技意识 ，优化校园科技教育环境，活跃学生的课余生活 ，进行科学素质教育，进行地理科学探究和实践 活动，进行气象防灾减灾、安全防范、灾害自救 的科普教育及技能培训，进行应对气候变化、践 行低碳生活的理念科普宣传的平台。在调查中发现，已建成的校园气象站严重缺乏经过专业培训的地理辅导教师，这也成为制约校园气象站发展的原因之一。校园气象站缺少社会化的建站机制。校园气象站的建设和运行，需要大量的资金和人力。据国家气象局公共气象服务中心科普 室2009年底的调查数据显示，校园气象站的建设与地域和经济发展状况没有多大关系，而是与政策扶持有关、与重视程度有关，目 前仅有0.3%的中小学拥有科普气象站。

　　气象灾害防御条例-摘录

　　第七条 地方各级人民政府、有关部门应当采取多种形式，向社会宣传普及气象灾害防御知识，提高公众的防灾减灾意识和 能力。学校应当把气象灾害防御知识纳入有关课程和课外教育内容，培养和提高学生的气象灾害防范意识和自救互救能力。 教育、气象等部门应当对学校开展的气象灾害防御教育进行指导和监督。

　　第八条 国家鼓励开展气象灾害防御的科学技术研究，支持气象灾害防御*技术的推广和应用，加强国际合作与交流，提 高气象灾害防御的科技水平。对在气象科普推广教育工作中*单位和*个人，按照有关规定给予表彰和奖励。

　　校园科普气象站提升教学品质

　　科普气象站借助外力，整合资源，拓展气象科普教育外延。可以邀请气象局、教育局领导前来考察指导气象科普教育工作，同 时媒体聚焦广泛报导能够更好的宣传校园气象科普教育工作，提升学校教学品质及完善教育设备种类，丰富教学生活;另一方面可 以提高学校在区、市、省的综合考评成绩，创建“气象科普特色学校”。

　　校园科普气象站观测系统组建构成

　　人工观测站

　　气象哨

　　气象站配置表

　　校园科普气象站观测系统配备多功能自动气象观测站、人工观测仪器和气象哨(气象工作室)等构成。自动气象观测站可以通过遥测手 段将风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、辐射、日照等8大天气要素的全天候自动记录并自动输入计算机，每1分钟汇报一次， 还可通过特制软件与校园网联机;通过人工观测能直接获取最高温度、低温度、干湿球温度、气压、雨量、蒸发等天气要素准确 资料;可以查阅全年、全月、全天任何时间的气象资料;能作出单站气象预报和绘制天气图;可以批量接纳学生群体的学习与探究 ;能定期对学生群体进行气象科普教育。

　　分项介绍

　　“小学站”要结合气象自然知识的教学实践、生活安全防范的教学实践，利用校园“气象地面观测站”使小学生了解各类物候 和天气现象，能够看懂电视气象预报节目，突出气象自然灾害的正确避险和防范教育，在通俗性和趣味性上下功夫。“初中站”要结合物理、地理和科技知识的教学实践，利用校园科普气象站平台，能够“看云识天气”，能够理解和解释部分“ 天气谚语”，探索各种天气和物候现象的科学道理，突出各类危险伤害和天气自然灾害的正确避险和自救，在趣味性和动手能力上 下功夫。“高中站”要结合高中物理、化学、地理等学科的教学实践，校园科普气象站利用国家气象局现有互联网上资源，建立“互联网 气象预报室”，使高中生能够看懂气象云图和天气图，能够对气候变化、空气污染、低碳生活等概念有所了解，对陆地水文和自然 地理地貌有所了解，突出各类抢险和救援知识的应用，在知识与实际运用结合上下功夫。

　　气象传感器

　　气象传感器包含了风速传感器、风向传感器、大气温度传感器、大气湿度传感器、大气压力传感器、雨量传感器、辐射传感器、 日照时数传感器;可选配增加配置其他气象传感器，推荐选配PM2.5传感器和噪声传感器。

　　百叶箱

　　百叶箱常用于安置温度、湿度仪器并使其免受太阳直接辐射，而又保持适当通风的白色百箱子。作用是防止太阳对仪器的直接辐 射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和 湿度的变化。

　　数据采集记录仪

　　气象站数据采集仪是一款集气象数据采集、存储、传输和管理于一 体的气象数据采集仪器。人性化的人机界面接口操作简单可靠;内置大 容量存储器可存储一年以上的气象数据，并具有断网数据续传功能;可 选配RS232、RS485、GPRS、RJ45等多种通讯接口实现数据远传，开 放式通讯协议，方便用户实现系统集成或二次开发。本数据采集仪具有 技术*、操作简单、测量精度高、运行可靠、功能全面等特点。

　　气象科普软件平台

　　气象科普软件平台界面美观，功能完善，动态演示，学生更容易接受。可满足教学需求。提供实时气象数据信息查看、曲线生 成、数据分析对比、数据报表、导出等功能。只要能够上网，无论任何时间，任何地点都可以查看。

　　供电系统

　　供电推荐选择太阳能供电，利用太阳能绿色清洁能源发电，低碳环保，培养学生环保意识。太阳能供电系统包含：太阳能板、 蓄电池、充放电控制器;也可选择：双电源供电系统(太阳能/市电双电源供电)，自动切换;

　　数据通讯

　　数据通讯分以下几种可选：

　　01 推荐：无线GPRS通讯： 优点是不受通讯距离限制，方便安装选点; 缺点是需开通GPRS流量，受现场信号强度影响;

　　02 RJ45网口： 优点是用校园网络，信号稳定，通讯调试方便; 缺点是需校园光纤覆盖到位，否则需要预埋，费用高、选点麻烦;

　　03 其他通讯：RS232、RS485;

　　安装支架

　　固定安装支架有以下几种可选：

　　便携式2.5米三角支架，不锈钢材质;便于安装。

　　立式3米支架，金属材质，镀锌喷塑处理，强度高。

　　推荐：3.5米支架，金属材质，镀锌喷塑处理。

　　10米支架，金属材质，镀锌喷塑处理。

　　定制支架，高度、外观、材质可定制;

　　避雷设施

　　避雷设备含避雷针、铜线、接地门等。

　　LED气象显示屏

　　LED显示屏外观大小、内容均可定制。

　　液晶屏显示软件

　　可配备液晶显示屏软件(可定制)，支持在课室内的一体机、电子班牌上进行气象观测站数据显示，提高学生参与度。

　　气象站围栏

　　气象哨(气象工作室)

　　气象工作室内要安放室内观测仪器。工作室内还要置放工作台、文件柜、绘图桌等工作设施。工作台上置放气象计算机等;文件 柜内置放附属品、备品、耗材、气象观测资料等;绘图桌供绘制天气图和制作天气预报等气象产品的制作之用。工作室内还要安装集 中控制和分配供电电源的配电箱。

　　气象哨(气象工作室)

　　气象工作室内要安放室内观测仪器。工作室内还要置放工作台、文件柜、绘图桌等工作设施。工作台上置放气象计算机等;文件 柜内置放附属品、备品、耗材、气象观测资料等;绘图桌供绘制天气图和制作天气预报等气象产品的制作之用。工作室内还要安装集 中控制和分配供电电源的配电箱。

　　校园科普气象站建设

　　建设前选址

　　校园科普气象站(也称为红领巾气象站)场要选择离建筑场地及树木较远、地势平坦、四周空旷的地方。场地大小可视具体情况 而定，一般不要小于8×8平方米，有些小学没有场地也可在屋顶平台上建立气象站。

　　建设施工方案

　　观测场仪器安置 仪器安置应遵循："保持距离、互不影响、北高南低、东西成行;靠近小路，便于观测"的原则。场地四周有条件的应用木条或竹条、铁丝网、围栏围起来(离1.2～1.5米)。场内种草(草高不超过20厘米)，场内铺设0.3～0.5 米宽的小路通向仪器设置点，正北开一小门。

　　部分案例

　　科普气象站借助外力，整合资源，拓展气象科普教育外延。可以邀请气象局、教育局领导前来考察指导气象科普教育工作，同时 媒体聚焦广泛报导能够更好的宣传校园气象科普教育工作，提升学校教学品质及完善教育设备种类，丰富教学生活;另一方面可以提 高学校在区、市、省的综合考评成绩，创建“气象科普特色学校”。

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