技術(shù)文章
【JD-XQ3】,【智慧校園氣象站,競道科技自動化、精度高,助理氣象科普發(fā)展】。
校園數(shù)字氣象站里的跨學(xué)科課堂:數(shù)學(xué)、地理與信息技術(shù)的融合
在校園數(shù)字氣象站中,數(shù)學(xué)、地理與信息技術(shù)不再是孤立的學(xué)科,而是通過真實的氣象數(shù)據(jù)與科學(xué)問題深度交織,構(gòu)建起“數(shù)據(jù)驅(qū)動—空間分析—技術(shù)賦能"的跨學(xué)科學(xué)習(xí)場景,讓學(xué)生在解決實際問題的過程中,實現(xiàn)學(xué)科知識遷移與綜合素養(yǎng)提升。
數(shù)學(xué):用數(shù)據(jù)建模揭示氣象規(guī)律
氣象站實時采集的溫度、濕度、風(fēng)速等數(shù)據(jù),成為數(shù)學(xué)建模的天然素材。在“氣溫變化趨勢預(yù)測"項目中,學(xué)生需運用統(tǒng)計學(xué)知識,通過計算日均溫、繪制折線圖,分析一周內(nèi)氣溫的波動規(guī)律;進(jìn)一步利用線性回歸或移動平均法,建立短期氣溫預(yù)測模型。而在“降水概率計算"任務(wù)中,學(xué)生需結(jié)合歷史雨量數(shù)據(jù),計算不同季節(jié)的降雨頻率與強度,運用概率論知識評估“明日降雨可能性"。此類實踐將數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化為解決氣象問題的工具,讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)在現(xiàn)實世界中的價值。
地理:以空間視角解讀氣候密碼
氣象站數(shù)據(jù)為地理學(xué)科提供了“微觀氣候"分析案例。學(xué)生可結(jié)合校園經(jīng)緯度、地形地貌,對比氣象站實測數(shù)據(jù)與區(qū)域氣候圖,探究“校園局部小氣候"的成因。例如,通過分析教學(xué)樓南側(cè)與北側(cè)的溫度差異,理解建筑物對光照、風(fēng)向的影響;利用風(fēng)向玫瑰圖與校園植被分布圖,揭示樹木對風(fēng)速的削弱作用。此外,學(xué)生還可借助氣象站積累的多年數(shù)據(jù),繪制校園氣候年際變化曲線,觀察城市化進(jìn)程對區(qū)域微氣候的長期影響,將地理空間思維與實證研究相結(jié)合。
信息技術(shù):用代碼與平臺賦能科學(xué)探究
氣象站的數(shù)據(jù)采集、存儲與分析離不開信息技術(shù)支持。學(xué)生可學(xué)習(xí)使用Python或Excel處理原始數(shù)據(jù),編寫腳本自動計算日均值、生成可視化圖表;利用物聯(lián)網(wǎng)平臺(如ThingsBoard)搭建簡易氣象數(shù)據(jù)看板,實時展示校園環(huán)境參數(shù)。在“天氣預(yù)警系統(tǒng)"設(shè)計中,學(xué)生需結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)與閾值設(shè)定,編寫條件判斷語句觸發(fā)警報,并利用GIS技術(shù)將預(yù)警信息疊加至校園電子地圖,實現(xiàn)“數(shù)據(jù)采集—分析處理—預(yù)警發(fā)布"的全流程技術(shù)實踐。
校園數(shù)字氣象站打破了學(xué)科壁壘,讓數(shù)學(xué)成為分析氣象規(guī)律的“語言",地理成為理解氣候系統(tǒng)的“地圖",信息技術(shù)成為連接數(shù)據(jù)與決策的“橋梁"。當(dāng)學(xué)生用數(shù)學(xué)公式預(yù)測天氣、用地理思維解釋現(xiàn)象、用代碼實現(xiàn)應(yīng)用時,跨學(xué)科學(xué)習(xí)便從理念走向了現(xiàn)實。