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编者按

“我们距离世界一流还有多远？”在年软科世界一流学科排行榜上，南京信息工程大学的大气科学学科排名首度迈进Top10，位列世界第9。行百里者半九十，登峰之路从来就不是坦途，排在南信大前面的有麻省理工、普林斯顿、加州理工等顶尖名校，而始终占据榜首的却是相对名不见经传的科罗拉多大学博尔德分校。“要以更加博大的胸怀，更加积极主动地学习借鉴世界一切优秀文明成果。”秉此宗旨，我们将陆续推出大气科学顶尖高校巡礼系列文章，以期瞄准一流、对标一流、建设一流。

1前言

美国科罗拉多大学博尔德分校（UniversityofColoradoBoulder；简称：CUBoulder）是美国大学协会（AAU）中36家公立研究型大学之一，素有“公立常春藤”之称。理科研究水平在全球名列前茅，地球科学、大气科学学科排名世界第一。工程与应用科学学院在全美享有盛誉，美国现役的所有卫星上都有该校设计和制造的仪器设备，也是全美唯一将器材发送至太阳系所有行星的学校。

图1在软科世界一流学科排名榜上，大气科学学科排名自年来始终蝉联世界第一

2CUBoulder概况

2.1历史

年至年间，博尔德市民捐赠了镇以南的土地并募集美元用于筹建一所大学，年科罗拉多大学（CU）正式成立，首届学生44名、校长1名、教师1名。如今，科罗拉多大学系统包括四个校区，分别为科罗拉多大学博尔德分校(CUBoulder)、科罗拉多大学斯普林斯分校（UCCS）、科罗拉多大学丹佛分校（UCD）和科罗拉多大学安楚医学校区（CUAnschutz），其中CUBoulder是科罗拉多大学系统旗舰校区、科罗拉多州高等教育的领头羊。

图2CUBoulder校园中托斯卡纳古典风格建筑群与巍峨的落基山脉交辉呼应

2.2环境

CUBoulder校园是美国最美校园之一，位于落基山脉脚下，海拔约米，在校园的任何地方都可看到Flatirons（熨斗形山）地质构造，气候温和宜居，每年大约有天的晴天。主校区占地约亩，各类校舍约座，建筑风格以文艺复兴时期的托斯卡纳古典风格为主，传承自年制定的校园总体规划，学校主楼（NorlinQuadrangle）被列入美国国家史迹名录。

图3博尔德市位于美国中部科罗拉多州平原与落基山脉交汇处，相邻州首府丹佛约35公里

博尔德市是仅次于硅谷圣何塞市的美国第二大技术创新基地，这里坐落着17个联邦科研院所总部和分支机构，有着蓬勃发展的科技创新环境，人均高科技初创企业数量是全国平均水平的六倍，STEM（科学、技术、工程和数学）工作比例和平均薪酬在全国排名第二，拥有全美久负盛名的FoundryGroup风险投资公司和TechStars孵化器。谷歌公司博尔德中心是其北美最大分部，辉瑞制药、IBM等均在博尔德设有分支机构，Sphero（智能玩具）、Zayo（光纤网络）和SendGrid（电子邮件）等新兴的独角兽企业总部设在博尔德。10万博尔德市民中约三分之一为CUBoulder的在读学生，拥有“阳光充足、悠闲的生活方式、无处不在的自然美景、超新鲜的餐饮、CUBoulder的影响、高度活跃的文化，以及足够的精酿啤酒”的博尔德，被美国《国家地理》杂志评为“全美最幸福的城市”、被《国家地理旅行者》杂志评为“全美最佳小城市”、被美国盖洛普世界民意调察评为“最高幸福社区”，位列福布斯“全美最友好城市”榜首。

图4SpheroBB-8机器人

2.3学生

CUBoulder设有人文与科学学院（CollegeofArtsandSciences，此处未译作“文理学院”以示与一般独立的文理学院区别）、商学院、教育学院、工程与应用科学学院、法学院、媒体传播与信息学院、音乐学院6个学院，现有在校生名，其中本科生人、研究生人。本科生有近49%就读于人文与科学学院，19%就读于工程与应用科学学院，13%就读于利兹商学院，8%就读于跨学院的探索性研究项目，11%就读于媒体、传播与信息学院、环境设计专业、音乐学院和教育学院。本科生中46%为女性，59%为科罗拉多州居民，28%为种族/民族多元化（黑人/非洲裔美国人、亚裔美国人、西班牙裔/拉丁美洲人、美洲印第安人和太平洋岛民）。硕士招生最多的五个专业是航空航天工程科学、计算机科学、电气工程、工商管理硕士和环境硕士，博士招生最多的专业是物理学、航空航天工程科学、计算机科学、化学和机械工程。

图5本科生就读学院比例

2.4教师

CUBoulder拥有1多名终身教职教师，97%拥有博士学位。其中包括获得多项学术荣誉和奖项的知名学者：

DavidWineland获年诺贝尔物理学奖

国家冰雪数据中心的几位CUBoulder研究人员与前副总统AlGore共同获得7年诺贝尔和平奖，表彰他们对IPCC报告的贡献

JohnHall获5年诺贝尔物理学奖

CarlWieman和EricCornell获1年诺贝尔物理学奖

TomCech获年诺贝尔化学奖

8名教师获得了麦克阿瑟奖学金，即“天才奖”

20名美国国家科学院院士

12名美国国家工程院院士

4名美国国家教育学院院士

全部教授和专任教师开设本科和研究生课程，并将科研纳入到教学计划中。教师们通过教授评议会和教师大会参与校园治理。

2.5课程

CUBoulder共开设约4门课程，涉及个研究领域以及个学士、硕士、博士和专业学位课程。这些课程涵盖人文科学、社会科学、物理和生物科学、美术和表演艺术以及相关专业领域的所有学科。

2.6研究

作为一所研究型大学，CUBoulder拥有一支2多名研究人员队伍，他们在全球多个学科中因出色的教学、研究和创造性工作而享有盛誉。学生们最早在大一的时候就开始参与研究和创造性工作，在课堂学习之外，实验室、研讨会和实地工作将成为本科和研究生的重要经历。自年以来，CUBoulder获赞助研究项目持续增长，研究经费增长了71%，其中74%经费资助来源于国家航空航天局（NASA）、国家科学基金会（NSF）、美国国立卫生研究院（NIH）、国防部、商务部等联邦机构。CUBoulder一直是NASA研究奖得主排名第一的公立大学，在航空航天和空间研究方面处于全国领先地位。此外研究人员还通过与企业、其他大学、非营利组织和国际合作伙伴的合作项目扩大他们的影响。

3CUBoulder的大气科学学科溯源

年，罗斯贝在麻省理工学院创立了美国大学首个气象系。年代，应战争、航空、农业等需求，更多的大学开展了气象科学研究并培养专门的天气预报员，这其中就包括了沃尔特·罗伯茨（WalterOrrRoberts，–）在CUBoulder创办的天体地球物理系。

图6年代，年轻的沃尔特·罗伯茨在调试日冕观测仪

年刚从哈佛大学毕业的沃尔特·罗伯茨博士和他的导师、天体物理学家DonaldMenzel在科罗拉多州的大陆分水岭上建立了一个小型太阳观测站，安装了西半球的第一台利奥日冕仪，该仪器使用金属掩蔽盘挡住太阳表面，产生人工日食并使日冕可见，为研究基本的太阳过程提供了一个窗口。二战期间，沃尔特·罗伯茨独自坚守观测站，他的日冕观测及其对地面无线电通信的潜在干扰的研究，对战争发挥了重要影响。年，沃尔特·罗伯茨将观测站迁址CUBoulder校园并建立了高海拔天文台（HighAltitudeObservatory，HAO），并创办天体地球物理系。年，在国家科学基金会（NSF）资助下，沃尔特·罗伯茨主持成立了美国国家大气研究中心(NationalCenterforAtmosphericResearch，NCAR)，担任中心首任主任和美国大学大气研究协会（UniversityCorporationforAtmosphericResearch，UCAR）首任主席。CUBoulder的教学和科研工作得到了NCAR提供的空中和地面观测、超算、模式以及导师的大力支持，CUBoulder的师生们和NCAR的科学家共同开展天气、水、气候、大气化学、太阳和地球之间的相互作用以及更多领域的深入研究。

图7与群山相融的NCAR梅萨实验室（）是建筑大师贝聿铭的杰作

4大气与海洋科学本科人才培养

CUBoulder位于一个全美乃至全球范围内地球物理相关领域研究人员最集中的地区。得益于这一得天独厚的师资条件，CUBoulder的大气与海洋科学系（TheDepartmentofAtmosphericandOceanicSciences，ATOC）全球闻名。ATOC隶属于人文及科学学院（CollegeofArtsandSciences），是该学院60余个专业之一。授予大气与海洋科学专业方向的学士、硕士、博士学位。ATOC在遥感、化学、流体动力学和数值建模方面拥有广泛的计算设施和实验室。环境科学研究合作研究所(CIRES)、北极和高山研究所(INSTAAR)以及大气和空间物理实验室(LASP)也提供了跨学科研究机会。国家大气研究中心（NCAR）和NOAA地球系统研究实验室（ESRL）等顶尖实验室也提供了丰富的教育教学和研究资源。

4.1课程教学计划

ATOC大气与海洋科学本科专业于年秋季开始招收，本科毕业要求总学分个学分，其中本专业高级课程不低于45学分（课程编号0-，成绩C以上）。大气科学学科特性特别强调通过注重综合运用数据分析、观测和建模等方法来解决定量问题，对物理、化学和数学基础提出了更高的要求，该专业还特别要求不低于34学分的科学和数学课程（成绩C-以上）。

表1大气和海洋科学本科专业的选课样本

注：课程前4位数字为课程编号，编号数字越大课程等级越高

学校的教学计划安排对课程学习有着清晰的目标，譬如针对入门课程的学习目标就体现在5个方面：

图形素养：通过绘图解读大气和海洋数据。

调查性思维：能够运用逻辑、数据、推理、批判性思维和科学方法来回答有关大气和海洋系统的问题。

理解气象与人类社会关系：为与天气、气候和海洋相关的日常选择提供信息，如天气灾害、能源和水资源保护等。

对大气和海洋科学的热情：培养对大气和海洋科学技能和观点的热情。

认识物理过程：掌握驱动大气-海洋耦合系统的基本物理过程，并且能够应用逻辑来预测不同环境特征变化对过程的影响。包括区分天气和气候过程；描述输入/输出/净能量的全球分布以及大气对地球温度的影响，了解这如何影响全球温度和大气和海洋中的热量传输；解释水的相变是如何发生的，以及它们如何影响天气、气候和海洋循环；分析大气和海洋是如何耦合的系统；命名并描述在所有尺度上驱动大气风和洋流的动力学，并使用物理方法预测过程演变；描述大气和海洋的稳定性，并应用这些概念评估局势将如何演变。

表2标准绩点

4.2专业辅修计划

ATOC还开设了专业辅修计划，针对其他系的有志于拓展大气和海洋科学知识背景的学生，以及对地球气候研究感兴趣的学生，开放辅修本专业几乎所有的课程，辅修生总需完成18个学分，其中高年级学分不低于9个（成绩C-以上），辅修专业将在学校成绩单上予以认证。此举也吸纳了很多物理或化学等专业的学生继续攻读大气和海洋科学的研究生。

除此之外本科生还可以通过参加课程助教计划（LearningAssistants，LAs）获得课程内容额外学习机会并掌握带领学生小组的经验。

4.3荣誉课程计划

荣誉课程计划开设的具体课程大部分都是为学生未来继续攻读硕士或者博士学位而准备的，负责讲授荣誉课程的教授大部分都是最著名的教授。荣誉课程的上课形式大多为小班授课，授课方式多为讨论研讨式，每个学生都可以得到授课教授的



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