基于UMU互動平臺的大氣物理學課堂教學實踐

李德琳　陳志強　張宇

摘? 要：在“互聯網+”時代，大學生更青睞于靈活便捷的知識獲取渠道與分享方式。因此，以網絡平臺為載體的混合式教學模式的優勢愈發凸顯，如何將傳統教學與網絡教學有效結合成為高校課堂教學實踐研究的熱點。本文以作者在2020—2021學年第一學期所承擔的大氣科學專業的核心必修課程大氣物理學為例，介紹了基于UMU互動學習平臺的課堂教學實踐過程，展示了混合教學模式的初步成效，旨在為相關專業課程的課堂教學提供參考。

關鍵詞：UMU;大氣物理學;教學互動;教學實踐

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）19-0101-04

大氣物理學是大氣科學類專業的傳統核心課程，主要內容是借助物理學的基本定律解釋大氣中發生的各種現象和過程的物理本質，本科階段的教學內容主要包括：大氣熱力學、云和降水物理學、大氣輻射學、大氣光學與大氣電學[1-2]。課程以高等數學、大學物理、大氣科學概論、大氣探測等課程為基礎，是數值天氣預報、現代氣候學、衛星氣象學、應用氣象學等大氣科學類專業課程的先修課程。由于大氣物理學是一門從物理學的角度深入認識大氣現象的學科，教學內容涉及很多抽象與微觀的物理概念，理論性較強，如果只采用以教師為主導的傳統授課模式，學生通常被動地接受知識，學習的主動性和積極性不高，部分學生對新知識感到難以理解和消化，造成學習效果欠佳，甚至個別學生會失去對該課程的興趣。所以，為提升大氣物理學課程的教學效果，不僅需要優化教學內容、整合教學資源，還迫切需要適當開展課堂教學互動、構建以學生為主體的混合教學模式，一方面有利于教師在課堂上及時了解學生對新知識的掌握情況，以便靈活調整課堂教學內容與教學方式;另一方面，師生互動和生生互動更能夠提高學生的課堂參與度，吸引學生的注意力，進而激發學生學習興趣。

在“互聯網+”時代，教育部不斷強調現代信息技術對高校教育教學的重要性，倡導新興科技與教育教學的深度融合，積極推動傳統教育模式的發展變革[3-4]。隨著科學技術的迅猛發展，智能手機等電子設備已在現代大學生中全面普及。若課堂教學內容的理論性和抽象性較強且晦澀難懂時，部分學生可能會因此喪失學習興趣，甚至“犯困”“玩手機”。因此，如何避免手機等智能終端設備分散學生的課堂注意力，并將移動網絡與手機有效應用于課堂教學已成為高校教學改革的共性問題之一。將傳統教學與UMU（YOU、ME、US的縮寫）互動學習平臺（www.umu.cn）相結合的混合教學模式正是解決該問題的途徑之一。UMU致力于用科技的力量創新教育信息化，通過互聯網技術提升傳統教育的體驗，可以實現手機、計算機、投影等設備的多屏互動，具有非常專業的在線互動功能[5]。在UMU學習平臺上，教師可以創建課程并添加多種課堂互動環節，包括問卷、簽到、提問、討論、考試、作業、抽獎、游戲等，學生利用手機微信App掃碼直接參與課堂互動，學生在手機上對教師的提問進行及時反饋，有效促進了師生課堂互動，調動學生的課堂積極性，激發學生獨立思考，使學生加深對新知識的理解，從而獲得更好的學習效果。

一、利用UMU答題了解學生專業知識基礎

2020—2021學年第一學期大氣物理學課程的授課對象是大氣科學專業海洋氣象方向的27名大三學生。在開學第一節課中，為了引導學生回顧大氣科學概論的相關基礎知識，了解學生對專業知識的掌握情況，教師在課前設計準備了三個基礎選擇題，分別涉及大氣科學的研究范圍、大氣成分的基本組成、大氣的垂直分層。課前已在UMU平臺上設置互動問答，教師登錄UMU進行簡單操作后，課堂投影屏幕直接顯示答題二維碼，學生利用手機微信App掃碼回答，屏幕上同時展示問答參與人數。學生表示，這是首次參與課堂掃碼答題互動，對這種靈活便捷的即時互動形式感到新奇有趣，學生參與率達到100%。答題完成后，UMU互動平臺還可以當場展示每位學生提交的答案，此次答題情況分析如下：第一題的正確率是100%，但第二題和第三題均有學生答錯，正確率分別為92.6%和96.3%，說明個別學生對大氣成分和大氣垂直分層的基礎知識掌握不到位，在今后的教學中需要再次強調這些知識點。開學第一節課利用UMU平臺進行師生互動答題，教師能夠馬上了解學生對專業基礎知識的掌握情況，進而對授課內容進行及時調整。

二、開展UMU課堂互動激發學生學習興趣

在講授大氣熱力學圖解這一章節時，教師需要提前介紹一些相關氣象要素作為基礎背景知識。為激發學生學習興趣、引出課堂教學內容，教師在課前設計了課堂互動討論環節：請大家在UMU寫下你的家鄉和此時的天氣情況（包括氣溫、云況、降水、風力、風向、空氣質量、濕度等）。在課堂上，學生先利用手機查看自己家鄉的天氣狀況，之后通過手機微信掃碼在UMU上填寫，提交后能夠立即在UMU平臺上看到其他同學的填寫內容（圖1），給自己認為優秀的內容點贊，就自己認為不正確的內容展開討論，這些互動記錄均可投放到屏幕上，供全體師生交流探討。此次課堂互動的學生參與率是96.3%（僅有一名同學未參加），絕大部分學生詳細填寫了家鄉此時的氣溫、濕度、風力、風向、氣壓、降水、云況、空氣質量等氣象要素（見圖1），學習態度積極、認真。通過開展此次基于UMU平臺的課堂互動討論，一方面，學生可以了解同一時刻全國各地的天氣情況，對照檢查自己是否遺漏了某個氣象要素，有利于調動學生學習的主動性，提高知識分享的效率，顯著促進了生生互動;另一方面，這種混合形式的課堂互動實踐能夠鼓勵學生在教師講授之前先行探索，起到增加課程趣味、激發學習興趣的作用，有助于教師授課內容的過度與銜接。

三、通過UMU問答及時獲知學生課堂學習情況

在講授完干絕熱過程、抬升凝結高度和假絕熱過程之后，教師可以為學生設計一道課堂計算練習題，該題綜合多個知識點，有一定的難度，可以檢驗學生學習效果、考查學生對新知識的理解和運用能力。題設如下：有一氣流，溫度為15℃，露點為10℃，越過高度為2000米的山脈，假設凝結物在迎風坡全部降落，若濕絕熱減溫率為0.5℃/100米，那么氣流翻越山脈后溫度變為多少。課堂上給學生8分鐘左右的作答時間，學生計算完成后通過手機掃碼在UMU互動平臺上填寫答案，教師可在UMU上即刻看到答題人數和每位學生的答題情況。如表1所示，此次互動答題有兩位同學沒有參加，學生參與率為92.6%，正確率是70.4%。首先，個別學生參與課堂互動的積極性不高，在今后的教學中需給予他們更多的關注，及時了解并解決他們的難處;其次，少部分學生對新知識的理解不透徹，說明教師的課堂教學仍然有不清晰的地方，教師應認真分析學生回答錯誤的原因，耐心講授難點并強調易錯的知識點，使課堂教學更具有針對性。依托UMU互動平臺的課堂問答，不僅能夠反饋學生的真實學習情況，有助于教師及時發現問題、解決問題、調整授課內容，進而逐步提升課堂教學效果，而且可以讓學生及時發現自己的不足，鞏固對知識點的理解，加強對錯題的反思，從而實現教與學的快速修正。

四、結語

在科技迅猛發展的今天，相對于傳統課堂教學而言，以UMU互動學習平臺為載體的混合式教學模式更易受到當代大學生的青睞。基于UMU互動平臺的大氣物理學課堂教學實踐表明，學生均能積極參與多種課堂UMU互動，平均參與率達92%以上;將UMU互動貫穿于多個傳統教學環節中，在增加課堂趣味性的同時，學生對知識的理解也更加深入，顯著提升了大氣物理學課程的教學質量。這種靈活便捷的互動教學模式，強化了學生的主體地位，形成了多層面的師生、生生互動，加速了知識的共享與流動，能激發學生先行探索，提高其自主學習的能力。UMU平臺的互動數據能夠反映每位學生對新知識的實際掌握情況，有助于教師及時發現問題并調整授課內容，為教師完善教學工作提供了有力支撐。如何借助UMU互動平臺逐步打造高質量的大學課堂仍需要進一步的實踐和探索。

參考文獻：

[1] 盛裴軒，毛節泰，李建國，等. 大氣物理學[M]. 北京：北京大學出版社，2013.

[2] 銀燕，刁一偉，劉超，等. 大氣物理學[M]. 北京：氣象出版社，2018.

[3] 中華人民共和國教育部. 教育部關于印發《教育信息化“十三五”規劃》的通知[EB/OL]. （2016-06-07）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201606/t20160622_269367.html.

[4] 中共中央國務院印發《中國教育現代化2035》[N]. 人民日報，2019-02-24（01）.

[5] 陳蕾蕾. 移動互聯平臺支持下的翻轉課堂教學設計研究——以基于UMU互動學習平臺的某一課程為例[D]. 上海：上海師范大學，2017.

（責任編輯：汪旦旦）