“大氣物理學(xué)”混合式教學(xué)實(shí)施策略與實(shí)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(jí)優(yōu)秀SPOC示范課程，針對(duì)不同專業(yè)和首次任職方向的本科學(xué)員，開(kāi)展“大氣物理學(xué)”線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐探索，逐步形成了基于目標(biāo)先行、重在課堂面授、遵循結(jié)果導(dǎo)向、倡導(dǎo)學(xué)科融合的“校本特色混合模式”，提升了混合課程的教學(xué)效果，加之反思和總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及存在的問(wèn)題，以期為混合式教學(xué)改革提供經(jīng)驗(yàn)交流和實(shí)施策略。

[關(guān)鍵詞] “大氣物理學(xué)”;SPOC;混合式教學(xué);目標(biāo)先行;結(jié)果導(dǎo)向

2018年6月，教育部召開(kāi)了“新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議”，作為教育部全面振興本科教育政策舉措的動(dòng)員令，要求學(xué)生回歸常識(shí)，刻苦讀書(shū);教師回歸本分，教書(shū)育人;高等學(xué)校回歸初心，精心培養(yǎng)建設(shè)者和接班人;高等教育回歸夢(mèng)想，傾力實(shí)線教育報(bào)國(guó)、教育強(qiáng)國(guó)夢(mèng)[1]。2018年11月，教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖在第11屆“中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇”上提出“建設(shè)中國(guó)金課”的計(jì)劃，金課建設(shè)計(jì)劃是教育部一流課程建設(shè)的“雙萬(wàn)計(jì)劃”，按照高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的“金課”標(biāo)準(zhǔn)，將建設(shè)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(shuō)明借助網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)平臺(tái)和教師提供的優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)資源，可以促進(jìn)和幫助學(xué)生在課前完成充分的預(yù)學(xué)，這是保證線下課堂達(dá)到“高階課堂、對(duì)話課堂、開(kāi)放課堂、知行合一、學(xué)思結(jié)合”金課品質(zhì)的必要前提。因此，作為金課建設(shè)的主體，線上線下混合式教學(xué)模式具有重要的實(shí)踐價(jià)值，同時(shí)也是2019年國(guó)防科技大學(xué)校級(jí)教學(xué)成果培育的重點(diǎn)方向。

一、“大氣物理學(xué)”混合式教學(xué)溯源與學(xué)情分析

“大氣物理學(xué)”是面向大氣科學(xué)一級(jí)學(xué)科內(nèi)不同專業(yè)方向的本科學(xué)員開(kāi)設(shè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課，也是大氣科學(xué)（氣象海洋預(yù)報(bào)）專業(yè)學(xué)員的考研初試2選1課程，理論課時(shí)為60個(gè)學(xué)時(shí)，開(kāi)設(shè)在第二學(xué)年春季學(xué)期，是學(xué)員接觸的第一門專業(yè)課。大氣物理學(xué)研究的是與人類活動(dòng)密切相關(guān)的地球大氣中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，因此，實(shí)際生活體驗(yàn)、必要的數(shù)學(xué)物理功底和從現(xiàn)象到理論模型的建模分析能力是學(xué)好這門功課的關(guān)鍵?！按髿馕锢韺W(xué)”作為我系首批建設(shè)的校級(jí)SPOC示范課程，從2015年8月開(kāi)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(gè)學(xué)時(shí)的在線資源建設(shè)和初步的混合式教學(xué)實(shí)踐，包括創(chuàng)建知識(shí)點(diǎn)目錄、設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、設(shè)置課前任務(wù)單、完成混合式教學(xué)設(shè)計(jì)、完善教學(xué)課件、錄制微課視頻、建立試題資源庫(kù)等。其中，教學(xué)目標(biāo)和自建微課是我們竭盡全力去做的事，概括來(lái)說(shuō)，就是從學(xué)習(xí)者的角度，直觀明確、層層遞進(jìn)、梯度合理地重新設(shè)計(jì)每堂課的教學(xué)目標(biāo);精于微課設(shè)計(jì)和內(nèi)容選擇，以章節(jié)知識(shí)導(dǎo)圖確定的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)單元為目標(biāo)，每一堂微課都力求從恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題或情景引入，階梯式地進(jìn)行設(shè)問(wèn)探究、思考要解決的問(wèn)題，以及延伸拓展應(yīng)用的角度來(lái)重新打磨設(shè)計(jì)，為此，該課程被評(píng)為校級(jí)優(yōu)秀SPOC示范課程[3] （P36）。

2019年春季學(xué)期的“大氣物理學(xué)”課程是施行“新人才培養(yǎng)方案”的首次開(kāi)課，課程由原來(lái)的70個(gè)學(xué)時(shí)降到60個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)員們來(lái)自2017級(jí)大氣科學(xué)、軍事海洋學(xué)和地球信息科學(xué)與技術(shù)3種專業(yè)和任職方向;前兩個(gè)專業(yè)的學(xué)員未來(lái)還將學(xué)習(xí)“動(dòng)力氣象”和“天氣學(xué)”這兩門核心專業(yè)課程;而對(duì)于地信專業(yè)的學(xué)員而言，大氣物理學(xué)是他們唯一接觸的一門大氣科學(xué)類必修課程。新人才培養(yǎng)方案對(duì)學(xué)員提出了更高的要求，而且大二下學(xué)期的課程非常多，很多學(xué)員感到分身乏術(shù)，學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)取心反而有所下降，這對(duì)于開(kāi)展混合式學(xué)習(xí)是不利的。幸運(yùn)的是，這批學(xué)員身上的一些優(yōu)勢(shì)特質(zhì)，鼓舞了我們繼續(xù)探索并改進(jìn)混合式教學(xué)方式的信心。第一，他們更具質(zhì)疑和反思創(chuàng)造的能力，有的學(xué)員在課后提問(wèn)中會(huì)關(guān)注到知識(shí)被創(chuàng)造的過(guò)程，這是值得稱贊的科學(xué)家思維。第二，具有分享和協(xié)作的意識(shí)，他們中會(huì)有人主動(dòng)地在微信學(xué)習(xí)群中充當(dāng)小教員。第三，他們懂得在教學(xué)過(guò)程中需要回應(yīng)和給教員以正向的激勵(lì)，讓教員在課堂上始終保持更好的狀態(tài)?？偟膩?lái)說(shuō)，實(shí)施新人才培養(yǎng)方案后，“大氣物理學(xué)”課程的教學(xué)對(duì)象、課時(shí)和學(xué)情較以往都發(fā)生了較大變化，因此，因時(shí)因人制宜、改進(jìn)混合式教學(xué)的實(shí)施策略，顯得尤為重要。

二、混合式教學(xué)實(shí)施策略

（一）目標(biāo)先行，以學(xué)員為中心，體現(xiàn)差異化

針對(duì)課程教學(xué)對(duì)象所屬專業(yè)的差別，基于“目標(biāo)先行”的理念，通過(guò)設(shè)置明確的基本知識(shí)目標(biāo)和高階能力目標(biāo)來(lái)體現(xiàn)差異化，其中，基本知識(shí)目標(biāo)要求全部學(xué)員必須掌握，高階能力目標(biāo)則與后續(xù)專業(yè)課程或未來(lái)任職需求掛鉤，學(xué)員可以根據(jù)實(shí)際情況決定需要了解或掌握的程度。無(wú)論是知識(shí)目標(biāo)還是能力目標(biāo)，都從學(xué)習(xí)者的角度，基于布魯姆的認(rèn)知目標(biāo)分類原則，層層遞進(jìn)、梯度合理地設(shè)計(jì)每堂課的教學(xué)目標(biāo)[4]。比如，回憶推導(dǎo)地氣系統(tǒng)輻射平衡溫度時(shí)采用了什么簡(jiǎn)化物理模型，關(guān)鍵步驟和假設(shè)變量有哪些？應(yīng)用地氣系統(tǒng)輻射平衡溫度的計(jì)算表達(dá)式，怎樣解釋全球變暖與溫室氣體增多之間的聯(lián)系？如何分析Al和As之間的關(guān)系對(duì)大氣保溫效應(yīng)的影響？

（二）結(jié)果導(dǎo)向，改進(jìn)評(píng)價(jià)方式，激發(fā)內(nèi)驅(qū)力

對(duì)于混合式課程來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)方式作為最重要的“調(diào)節(jié)器”，對(duì)于學(xué)習(xí)成效和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成至關(guān)重要?；旌鲜浇虒W(xué)通常采用基于對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)全過(guò)程的持續(xù)觀察、記錄、反思而作出的形成性評(píng)價(jià)與期末閉卷考試相結(jié)合的模式。考慮到學(xué)員課業(yè)負(fù)擔(dān)重和可自由支配時(shí)間少的實(shí)際情況，我們?nèi)∠恕熬€上學(xué)習(xí)時(shí)間、提問(wèn)發(fā)帖量”等硬性加分指標(biāo)，著重強(qiáng)調(diào)“基于結(jié)果導(dǎo)向的課堂表現(xiàn)加分機(jī)制”，把課堂隨堂測(cè)試成績(jī)（獨(dú)立完成）、精彩答題、“我當(dāng)小老師”等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)計(jì)入最后的總分，將關(guān)注點(diǎn)放在有效學(xué)習(xí)的結(jié)果上。

（三）授人以魚(yú)（漁），促進(jìn)學(xué)科知識(shí)融合

教學(xué)過(guò)程強(qiáng)調(diào)知識(shí)和方法的雙重性，自創(chuàng)了“織網(wǎng)式”和“圖解式”兩種學(xué)習(xí)方法。運(yùn)用“織網(wǎng)式”學(xué)習(xí)法進(jìn)行知識(shí)回顧，培養(yǎng)發(fā)散性思維，促進(jìn)知識(shí)系統(tǒng)化;運(yùn)用“圖解式”學(xué)習(xí)法啟迪并串聯(lián)一整章的知識(shí)點(diǎn)，幫助理解簡(jiǎn)化模型的建立和求解;利用“導(dǎo)圖式”總結(jié)法，凝練關(guān)鍵詞，梳理知識(shí)脈絡(luò)，達(dá)到快樂(lè)高效學(xué)習(xí)的目的。以“大氣物理學(xué)”“動(dòng)力氣象”和“天氣學(xué)”課程群知識(shí)融合為導(dǎo)向，聚焦每堂課的高階能力目標(biāo)，逐步建立學(xué)科知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力的轉(zhuǎn)化。

（四）聚焦前沿，培養(yǎng)質(zhì)疑反思能力

引入與課程教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的最新科研成果，加深學(xué)員對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解運(yùn)用，體現(xiàn)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的碰撞和辯證思維方式，比如北極增暖的原因、霧霾監(jiān)測(cè)問(wèn)題等。設(shè)計(jì)科研工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題作為PBL教學(xué)案例，通過(guò)分組進(jìn)行課外研究和課堂匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)員獲取信息、獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作的能力;通過(guò)小組間的質(zhì)疑討論，引導(dǎo)學(xué)員從不同的角度進(jìn)行觀點(diǎn)碰撞、甄別辨析，洞悉科學(xué)問(wèn)題的理論本質(zhì)。

（五）理論培訓(xùn)、業(yè)務(wù)值班，提升教員能力水平

主要任課教員積極參加各類教學(xué)技能研習(xí)班、混合式教學(xué)金課培訓(xùn)班等，切實(shí)提升教員掌握混合課程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和有效實(shí)施策略;參與天氣預(yù)報(bào)保障教研室的業(yè)務(wù)值班，熟悉模擬氣象臺(tái)站的業(yè)務(wù)流程，積累實(shí)際案例，梳理預(yù)報(bào)保障過(guò)程業(yè)務(wù)能力與課程知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，從而大大提升了學(xué)科基礎(chǔ)課程與后續(xù)專業(yè)和實(shí)踐課程的接軌能力，激發(fā)學(xué)員由知識(shí)向任職能力轉(zhuǎn)化的潛能。

三、實(shí)踐反思

在教育部全面振興本科教育和新人才培養(yǎng)方案的大背景下，為了保證在課時(shí)減少的情況下達(dá)到“高階性”“創(chuàng)新性”和“挑戰(zhàn)度”的要求，混合式教學(xué)方式是一種可以依賴并且行之有效的教學(xué)模式。但是，由于混合式教學(xué)對(duì)學(xué)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(shè)、混合式教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)實(shí)施過(guò)程中對(duì)學(xué)員客觀全面的形成性評(píng)價(jià)，都需要耗費(fèi)更多的時(shí)間和精力，而且，混合式教學(xué)效果與學(xué)員能否在課前完成充分的預(yù)學(xué)關(guān)系密切[5]。通過(guò)2019年春季學(xué)期的最新實(shí)踐及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，我們計(jì)劃進(jìn)行如下改進(jìn)：首先，學(xué)員能否在課前完成充分的預(yù)學(xué)并在混合式學(xué)習(xí)的全程中保持積極性，本質(zhì)上取決于教員的實(shí)施策略，其中，最根本的原則是以學(xué)員為中心，綜合近期（課程最終成績(jī)）和長(zhǎng)遠(yuǎn)（任職能力培養(yǎng)）目標(biāo)來(lái)規(guī)劃混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)學(xué)員迫切希望提高期終考試成績(jī)（占比最大）這一近期目標(biāo)，結(jié)合“大氣物理學(xué)”作為學(xué)科基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，混合式教學(xué)實(shí)施時(shí)可以增加“線上學(xué)習(xí)+課上習(xí)題”的混合式教學(xué)比例，課堂上教員僅利用20分鐘左右的時(shí)間對(duì)重難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行梳理、歸納和總結(jié)，更多的時(shí)間采用“同伴學(xué)習(xí)和獨(dú)立測(cè)試相結(jié)合”[6]的模式開(kāi)展習(xí)題和應(yīng)用能力訓(xùn)練，測(cè)試結(jié)果記入最后的總分。學(xué)員與教員間遵守“規(guī)則意識(shí)”，線上微課和課前任務(wù)單學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容，教員在課堂上不再重復(fù)，這樣會(huì)迫使學(xué)員們利用業(yè)余時(shí)間積極預(yù)習(xí);與此同時(shí)，教員大幅度減少或取消課后作業(yè)，保證學(xué)員有更多的時(shí)間和精力完成下一次課程的預(yù)學(xué)。

其次，針對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)設(shè)置高階能力目標(biāo)的方法與后續(xù)專業(yè)課程或未來(lái)任職需求掛鉤，逐步培養(yǎng)學(xué)員建立學(xué)科知識(shí)體系、實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力的轉(zhuǎn)化。此外，由于教員長(zhǎng)期從事相關(guān)的教學(xué)，對(duì)內(nèi)容的理解深度和廣度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)學(xué)員，往往無(wú)法感同身受，及時(shí)洞悉學(xué)員當(dāng)下存在的疑惑和問(wèn)題，并給予及時(shí)的指導(dǎo)和解惑。因此，充分發(fā)揚(yáng)“同伴學(xué)習(xí)”的優(yōu)勢(shì)，是混合式學(xué)習(xí)過(guò)程中最簡(jiǎn)單易行、可見(jiàn)立竿見(jiàn)影效果的實(shí)施策略。所謂“三人行，必有我?guī)煛保瑢W(xué)之間的交流和觀點(diǎn)的碰撞往往最符合當(dāng)時(shí)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知現(xiàn)狀，最能心有靈犀、產(chǎn)生共鳴、發(fā)揮“1+1大于2”的效果。學(xué)員在同伴學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可以把“知道和理解”到的知識(shí)內(nèi)容用自己的語(yǔ)言、有邏輯地闡述出來(lái)，以此提升自己的表達(dá)能力和合作意識(shí)，這也是未來(lái)崗位任職過(guò)程中的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。通過(guò)“案例研討/應(yīng)用實(shí)操+同伴學(xué)習(xí)”的方式，還能將“知識(shí)”上升到“體會(huì)”“應(yīng)用”“分析”甚至“創(chuàng)造”的更高層次上。

綜上所述，線上線下混合式課堂是實(shí)現(xiàn)“高階課堂、對(duì)話課堂、開(kāi)放課堂”，達(dá)到“知行合一、學(xué)思結(jié)合”建設(shè)目標(biāo)的有效途徑，教員的混合式教學(xué)實(shí)施策略決定了教學(xué)成效，其核心內(nèi)容在于能否以學(xué)員為中心，綜合近期（課程最終成績(jī)）和長(zhǎng)遠(yuǎn)（任職能力培養(yǎng)）目標(biāo)來(lái)規(guī)劃混合式教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施策略。

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