“大氣物理學”混合式教學實施策略與實踐反思

丁菊麗 金賽花 程小平 黃小剛 鐘瑋

[摘 要] 依托自建的校級優秀SPOC示范課程，針對不同專業和首次任職方向的本科學員，開展“大氣物理學”線上線下混合式教學實踐探索，逐步形成了基于目標先行、重在課堂面授、遵循結果導向、倡導學科融合的“校本特色混合模式”，提升了混合課程的教學效果，加之反思和總結實踐經驗及存在的問題，以期為混合式教學改革提供經驗交流和實施策略。

[關鍵詞] “大氣物理學”;SPOC;混合式教學;目標先行;結果導向

2018年6月，教育部召開了“新時代全國高等學校本科教育工作會議”，作為教育部全面振興本科教育政策舉措的動員令，要求學生回歸常識，刻苦讀書;教師回歸本分，教書育人;高等學校回歸初心，精心培養建設者和接班人;高等教育回歸夢想，傾力實線教育報國、教育強國夢[1]。2018年11月，教育部高等教育司司長吳巖在第11屆“中國大學教學論壇”上提出“建設中國金課”的計劃，金課建設計劃是教育部一流課程建設的“雙萬計劃”，按照高階性、創新性、挑戰度的“金課”標準，將建設3000門左右的線上金課、7000門左右的線上線下混合式金課和線下金課[2]。這充分說明借助網絡化學習平臺和教師提供的優質在線學習資源，可以促進和幫助學生在課前完成充分的預學，這是保證線下課堂達到“高階課堂、對話課堂、開放課堂、知行合一、學思結合”金課品質的必要前提。因此，作為金課建設的主體，線上線下混合式教學模式具有重要的實踐價值，同時也是2019年國防科技大學校級教學成果培育的重點方向。

一、“大氣物理學”混合式教學溯源與學情分析

“大氣物理學”是面向大氣科學一級學科內不同專業方向的本科學員開設的一門學科基礎必修課，也是大氣科學（氣象海洋預報）專業學員的考研初試2選1課程，理論課時為60個學時，開設在第二學年春季學期，是學員接觸的第一門專業課。大氣物理學研究的是與人類活動密切相關的地球大氣中發生的各種物理現象和物理過程，因此，實際生活體驗、必要的數學物理功底和從現象到理論模型的建模分析能力是學好這門功課的關鍵。“大氣物理學”作為我系首批建設的校級SPOC示范課程，從2015年8月開始至2016年7月，基于“邊建邊用邊完善”的基本思路，逐步完成了40個學時的在線資源建設和初步的混合式教學實踐，包括創建知識點目錄、設計教學目標、設置課前任務單、完成混合式教學設計、完善教學課件、錄制微課視頻、建立試題資源庫等。其中，教學目標和自建微課是我們竭盡全力去做的事，概括來說，就是從學習者的角度，直觀明確、層層遞進、梯度合理地重新設計每堂課的教學目標;精于微課設計和內容選擇，以章節知識導圖確定的關鍵知識點或知識單元為目標，每一堂微課都力求從恰當的問題或情景引入，階梯式地進行設問探究、思考要解決的問題，以及延伸拓展應用的角度來重新打磨設計，為此，該課程被評為校級優秀SPOC示范課程[3] （P36）。

2019年春季學期的“大氣物理學”課程是施行“新人才培養方案”的首次開課，課程由原來的70個學時降到60個學時，學員們來自2017級大氣科學、軍事海洋學和地球信息科學與技術3種專業和任職方向;前兩個專業的學員未來還將學習“動力氣象”和“天氣學”這兩門核心專業課程;而對于地信專業的學員而言，大氣物理學是他們唯一接觸的一門大氣科學類必修課程。新人才培養方案對學員提出了更高的要求，而且大二下學期的課程非常多，很多學員感到分身乏術，學習興趣和進取心反而有所下降，這對于開展混合式學習是不利的。幸運的是，這批學員身上的一些優勢特質，鼓舞了我們繼續探索并改進混合式教學方式的信心。第一，他們更具質疑和反思創造的能力，有的學員在課后提問中會關注到知識被創造的過程，這是值得稱贊的科學家思維。第二，具有分享和協作的意識，他們中會有人主動地在微信學習群中充當小教員。第三，他們懂得在教學過程中需要回應和給教員以正向的激勵，讓教員在課堂上始終保持更好的狀態。總的來說，實施新人才培養方案后，“大氣物理學”課程的教學對象、課時和學情較以往都發生了較大變化，因此，因時因人制宜、改進混合式教學的實施策略，顯得尤為重要。

二、混合式教學實施策略

（一）目標先行，以學員為中心，體現差異化

針對課程教學對象所屬專業的差別，基于“目標先行”的理念，通過設置明確的基本知識目標和高階能力目標來體現差異化，其中，基本知識目標要求全部學員必須掌握，高階能力目標則與后續專業課程或未來任職需求掛鉤，學員可以根據實際情況決定需要了解或掌握的程度。無論是知識目標還是能力目標，都從學習者的角度，基于布魯姆的認知目標分類原則，層層遞進、梯度合理地設計每堂課的教學目標[4]。比如，回憶推導地氣系統輻射平衡溫度時采用了什么簡化物理模型，關鍵步驟和假設變量有哪些？應用地氣系統輻射平衡溫度的計算表達式，怎樣解釋全球變暖與溫室氣體增多之間的聯系？如何分析Al和As之間的關系對大氣保溫效應的影響？

（二）結果導向，改進評價方式，激發內驅力

對于混合式課程來說，評價方式作為最重要的“調節器”，對于學習成效和教學目標的達成至關重要。混合式教學通常采用基于對學習者學習全過程的持續觀察、記錄、反思而作出的形成性評價與期末閉卷考試相結合的模式。考慮到學員課業負擔重和可自由支配時間少的實際情況，我們取消了“線上學習時間、提問發帖量”等硬性加分指標，著重強調“基于結果導向的課堂表現加分機制”，把課堂隨堂測試成績（獨立完成）、精彩答題、“我當小老師”等環節的表現計入最后的總分，將關注點放在有效學習的結果上。

（三）授人以魚（漁），促進學科知識融合

教學過程強調知識和方法的雙重性，自創了“織網式”和“圖解式”兩種學習方法。運用“織網式”學習法進行知識回顧，培養發散性思維，促進知識系統化;運用“圖解式”學習法啟迪并串聯一整章的知識點，幫助理解簡化模型的建立和求解;利用“導圖式”總結法，凝練關鍵詞，梳理知識脈絡，達到快樂高效學習的目的。以“大氣物理學”“動力氣象”和“天氣學”課程群知識融合為導向，聚焦每堂課的高階能力目標，逐步建立學科知識體系，實現從知識到能力的轉化。

（四）聚焦前沿，培養質疑反思能力

引入與課程教學內容緊密聯系的最新科研成果，加深學員對基礎知識的理解運用，體現學術觀點的碰撞和辯證思維方式，比如北極增暖的原因、霧霾監測問題等。設計科研工作中遇到的實際問題作為PBL教學案例，通過分組進行課外研究和課堂匯報，培養學員獲取信息、獨立思考、團隊合作的能力;通過小組間的質疑討論，引導學員從不同的角度進行觀點碰撞、甄別辨析，洞悉科學問題的理論本質。

（五）理論培訓、業務值班，提升教員能力水平

主要任課教員積極參加各類教學技能研習班、混合式教學金課培訓班等，切實提升教員掌握混合課程的系統設計方法和有效實施策略;參與天氣預報保障教研室的業務值班，熟悉模擬氣象臺站的業務流程，積累實際案例，梳理預報保障過程業務能力與課程知識之間的關聯，從而大大提升了學科基礎課程與后續專業和實踐課程的接軌能力，激發學員由知識向任職能力轉化的潛能。

三、實踐反思

在教育部全面振興本科教育和新人才培養方案的大背景下，為了保證在課時減少的情況下達到“高階性”“創新性”和“挑戰度”的要求，混合式教學方式是一種可以依賴并且行之有效的教學模式。但是，由于混合式教學對學員和教員都提出了更高的要求，特別是教員在前期的在線資源建設、混合式教學設計以及教學實施過程中對學員客觀全面的形成性評價，都需要耗費更多的時間和精力，而且，混合式教學效果與學員能否在課前完成充分的預學關系密切[5]。通過2019年春季學期的最新實踐及總結經驗，我們計劃進行如下改進：首先，學員能否在課前完成充分的預學并在混合式學習的全程中保持積極性，本質上取決于教員的實施策略，其中，最根本的原則是以學員為中心，綜合近期（課程最終成績）和長遠（任職能力培養）目標來規劃混合式教學的設計和實施。具體來說，針對學員迫切希望提高期終考試成績（占比最大）這一近期目標，結合“大氣物理學”作為學科基礎課程的特點，混合式教學實施時可以增加“線上學習+課上習題”的混合式教學比例，課堂上教員僅利用20分鐘左右的時間對重難點問題進行梳理、歸納和總結，更多的時間采用“同伴學習和獨立測試相結合”[6]的模式開展習題和應用能力訓練，測試結果記入最后的總分。學員與教員間遵守“規則意識”，線上微課和課前任務單學習過的內容，教員在課堂上不再重復，這樣會迫使學員們利用業余時間積極預習;與此同時，教員大幅度減少或取消課后作業，保證學員有更多的時間和精力完成下一次課程的預學。

其次，針對長遠培養目標，通過設置高階能力目標的方法與后續專業課程或未來任職需求掛鉤，逐步培養學員建立學科知識體系、實現從知識到能力的轉化。此外，由于教員長期從事相關的教學，對內容的理解深度和廣度都遠遠超過學員，往往無法感同身受，及時洞悉學員當下存在的疑惑和問題，并給予及時的指導和解惑。因此，充分發揚“同伴學習”的優勢，是混合式學習過程中最簡單易行、可見立竿見影效果的實施策略。所謂“三人行，必有我師”，同學之間的交流和觀點的碰撞往往最符合當時學習者的認知現狀，最能心有靈犀、產生共鳴、發揮“1+1大于2”的效果。學員在同伴學習的過程中，可以把“知道和理解”到的知識內容用自己的語言、有邏輯地闡述出來，以此提升自己的表達能力和合作意識，這也是未來崗位任職過程中的核心競爭力之一。通過“案例研討/應用實操+同伴學習”的方式，還能將“知識”上升到“體會”“應用”“分析”甚至“創造”的更高層次上。

綜上所述，線上線下混合式課堂是實現“高階課堂、對話課堂、開放課堂”，達到“知行合一、學思結合”建設目標的有效途徑，教員的混合式教學實施策略決定了教學成效，其核心內容在于能否以學員為中心，綜合近期（課程最終成績）和長遠（任職能力培養）目標來規劃混合式教學設計和實施策略。

參考文獻

[1]老松楊.教育部全面振興本科教育的政策舉措[Z].國防科技大學本科教育質量年系列慕課，2019-02.

[2]老松楊.“金課”與一流課程建設“雙萬計劃”[Z].國防科技大學本科教育質量年系列慕課，2019-02.

[3]丁菊麗，朱益民，等.SPOC平臺下的混合式學習模式探索[A].智慧課堂萌芽[C].南京：南京大學出版社，2016.

[4]繆靜敏.設計一節課的教學目標[R].北京大學數字化學習研究中心，2019-10.

[5]蘇小紅，趙玲玲，等.基于MOOC+SPOC的混合式教學的探索與實踐[J].中國大學教學，2015（7）：60-65.

[6]繆靜敏，精細化組織課堂活動：以同伴教學為例[R].北京大學數字化學習研究中心，2019-10.