基于BOPPPS模型的天氣學(xué)原理課程教學(xué)設(shè)計(jì)

姚瑤 黃小剛

[摘 要] 天氣學(xué)原理是大氣科學(xué)專業(yè)核心課程，其特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng)，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。針對傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生參與度不高，綜合運(yùn)用知識能力不足以及教學(xué)效果不易及時(shí)檢驗(yàn)等問題，以“臺風(fēng)的移動”為例，探討基于BOPPPS模型的天氣學(xué)原理課程教學(xué)設(shè)計(jì)的方法。BOPPPS模型通過導(dǎo)入、目標(biāo)、前測、參與式教學(xué)、后測、總結(jié)六個環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動參與課堂學(xué)習(xí)。教學(xué)實(shí)踐表明，BOPPPS模型能夠有效提升教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力和實(shí)踐動手能力。

[關(guān)鍵詞] BOPPPS模型;教學(xué)設(shè)計(jì);天氣學(xué)原理;臺風(fēng)的移動

[基金項(xiàng)目] 2018年度國防科技大學(xué)教育教學(xué)研究課題“從‘S到‘STEAM，《天氣學(xué)》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐”（U2018036）

[作者簡介] 姚 瑤（1991—），女，江蘇鹽城人，理學(xué)博士，國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院講師，主要從事氣候動力學(xué)研究;黃小剛（1977—），男，四川瀘縣人，理學(xué)博士，國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院教授（通信作者），主要從事危險(xiǎn)性天氣預(yù)測預(yù)警研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）40-0255-03? ? [收稿日期] 2020-04-14

一、引言

天氣學(xué)原理是大氣科學(xué)本科專業(yè)的核心必修課程，本門課主要研究地球大氣中各種現(xiàn)象的時(shí)空分布、演變規(guī)律和預(yù)報(bào)方法，其特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng)，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，要求學(xué)員能夠通過學(xué)習(xí)天氣學(xué)理論知識，對現(xiàn)實(shí)天氣現(xiàn)象和天氣系統(tǒng)做出準(zhǔn)確分析和預(yù)報(bào)，做到學(xué)以致用[1]。但在長期的教學(xué)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式開展教學(xué)活動時(shí)存在以下幾個顯著問題。

1.學(xué)生課堂參與度不高。由于天氣學(xué)原理課程要求具有一定的流體力學(xué)和動力氣象學(xué)理論基礎(chǔ)，課程理論性較強(qiáng)，而傳統(tǒng)的講述式教學(xué)模式往往會忽略學(xué)生與教師的課堂互動環(huán)節(jié)，學(xué)生參與程度低，學(xué)習(xí)興趣不高，主動思考的積極性難以被充分調(diào)動，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)效率降低。

2.學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力不足。由于天氣學(xué)原理課程是一門理論與實(shí)踐并重的課程，要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的天氣學(xué)理論知識應(yīng)用到天氣預(yù)報(bào)的制作上。但在實(shí)際預(yù)報(bào)過程中，學(xué)生往往難以將所學(xué)知識融會貫通，實(shí)踐動手能力較弱。

3.教學(xué)效果不易及時(shí)檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重理論知識的講授，對課堂教學(xué)效果以及學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況缺少及時(shí)的檢驗(yàn)評估，導(dǎo)致教師難以掌握學(xué)生對重難點(diǎn)知識的理解情況。

二、BOPPPS模型

為了解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，授課教師進(jìn)一步探究更加適合天氣學(xué)原理課程的教學(xué)模型和教學(xué)設(shè)計(jì)。

BOPPPS模型最早起源于加拿大，起初廣泛應(yīng)用于北美地區(qū)，目前已在全球100多所大學(xué)及機(jī)構(gòu)中實(shí)施[2]。BOPPPS模型強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中，突出學(xué)生的主體地位[3]，充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，注重培養(yǎng)學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力和實(shí)踐動手能力。為達(dá)成這一目標(biāo)，BOPPPS教學(xué)模式將整個課堂教學(xué)環(huán)節(jié)分解為六個部分，分別是導(dǎo)入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）[2]。其中，導(dǎo)入部分主要通過具體實(shí)例或與已有知識的巧妙橋接，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)起學(xué)習(xí)欲望;目標(biāo)部分是要提出明確的、能夠評估的學(xué)習(xí)目標(biāo);前測環(huán)節(jié)是通過測試、問卷等方式讓教師對學(xué)生所具備的知識基礎(chǔ)以及學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行初步了解，便于教師根據(jù)學(xué)生情況合理調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和難度，做到因材施教;參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)是BOPPPS模型的核心環(huán)節(jié)，通過分組討論、案例研討、實(shí)操實(shí)驗(yàn)等方法引導(dǎo)學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中，實(shí)現(xiàn)課堂的良性互動;后測環(huán)節(jié)主要檢測學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況，讓教師能夠及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;總結(jié)環(huán)節(jié)是教師引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理總結(jié)，并通過適當(dāng)?shù)闹R延展，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行課后延伸思考。BOPPPS模型條理清晰，可操作性強(qiáng)，已應(yīng)用于國內(nèi)多數(shù)課程設(shè)計(jì)中[4]。

三、基于BOPPPS模型的教學(xué)設(shè)計(jì)

BOPPPS模型在天氣學(xué)原理課程教學(xué)中運(yùn)用效果良好，下面將以“臺風(fēng)的移動”為例，論述BOPPPS模型的實(shí)際運(yùn)用情況?；贐OPPPS模型的“臺風(fēng)的移動”教學(xué)設(shè)計(jì)如下表所示。

（一）導(dǎo)入

通過播放和展示2019年第9號超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”登陸的視頻和圖片，讓學(xué)生直觀地感受到臺風(fēng)的破壞力以及對日常生活生產(chǎn)產(chǎn)生的巨大影響，說明臺風(fēng)預(yù)報(bào)是國家氣象海洋預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中最重要的工作之一，以此引出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)臺風(fēng)的移動路徑的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升對所學(xué)知識的認(rèn)同感。

（二）目標(biāo)

本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，一是能夠掌握臺風(fēng)移動的受力分析方法;二是能夠利用實(shí)況天氣圖對臺風(fēng)移動路徑進(jìn)行定性預(yù)報(bào)。學(xué)習(xí)目標(biāo)清晰逐層遞進(jìn)，重點(diǎn)突出，易于評估。

（三）前測

通過問答的方式進(jìn)行前測，首先提問“臺風(fēng)在低緯生成后常見的移動路徑是怎樣的”，通過學(xué)生的回答情況，教師基本掌握學(xué)生對臺風(fēng)移動路徑的了解程度;隨后展示多年全球臺風(fēng)移動路徑圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)臺風(fēng)移動路徑特點(diǎn)，接著提出第二個問題“為什么北半球臺風(fēng)在低緯生成后通常呈西行、西北行而后轉(zhuǎn)向的路徑”。用問題牽引學(xué)生，激發(fā)學(xué)生主動思考，積極參與到本節(jié)課的學(xué)習(xí)中。

（四）參與式學(xué)習(xí)

參與式學(xué)習(xí)是本節(jié)課的主體部分。首先，教師講解本節(jié)課的理論知識點(diǎn)，推導(dǎo)臺風(fēng)運(yùn)動方程，根據(jù)運(yùn)動方程，對臺風(fēng)移動進(jìn)行受力分析，重點(diǎn)講解不同力的物理意義，引出引導(dǎo)氣流原理，這部分內(nèi)容理論性強(qiáng)，對學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)要求較高，教師在講授過程中要關(guān)注學(xué)生的接受情況，對于學(xué)生存疑的問題耐心講解;其次，組織學(xué)生開展分組討論，思考課堂開始提出的問題“為什么北半球臺風(fēng)在低緯生成后通常呈西行、西北行而后轉(zhuǎn)向的路徑”，討論過程中教師多鼓勵學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)并對觀點(diǎn)進(jìn)行充分闡述，形成“師生交流”“生生交流”的良好互動，提高學(xué)生知識綜合運(yùn)用能力;最后，組織學(xué)生進(jìn)行范例研討，以2019年的12號臺風(fēng)“楊柳”為例，利用實(shí)況天氣圖研討“為什么臺風(fēng)‘楊柳呈西行路徑”，在研討過程中，教師應(yīng)注重啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生將本節(jié)課學(xué)習(xí)的理論知識運(yùn)用到實(shí)際預(yù)報(bào)中，鼓勵學(xué)生自主總結(jié)出臺風(fēng)移動路徑的預(yù)報(bào)方法，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力。通過難點(diǎn)講解，分組討論和案例研討這三個環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠充分參與到課堂學(xué)習(xí)中，并通過自主學(xué)習(xí)逐漸掌握預(yù)報(bào)技巧，將知識轉(zhuǎn)化為技能，學(xué)生獲得學(xué)習(xí)成就感，并且提升了知識綜合運(yùn)用能力和實(shí)踐動手能力，教學(xué)效果良好。

（五）后測

為了檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)是否達(dá)成，進(jìn)行后測環(huán)節(jié)。本節(jié)課具有較強(qiáng)的實(shí)操性，教師可以給出一組實(shí)況天氣圖，請學(xué)生根據(jù)課堂總結(jié)的臺風(fēng)移動路徑預(yù)報(bào)方法，獨(dú)立預(yù)報(bào)某一臺風(fēng)的移動路徑，并說明預(yù)報(bào)理由。教師根據(jù)學(xué)生的分析情況進(jìn)行課堂點(diǎn)評，鼓勵學(xué)生大膽預(yù)報(bào)，細(xì)心求證。

（六）總結(jié)

本節(jié)課的重點(diǎn)是利用引導(dǎo)氣流原理進(jìn)行臺風(fēng)路徑預(yù)報(bào)，難點(diǎn)是臺風(fēng)運(yùn)動方程的推導(dǎo)及受力分析，教師可以鼓勵學(xué)生利用思維導(dǎo)圖梳理本節(jié)課的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，將知識融會貫通，加深理解。此外，給出臺風(fēng)的異常路徑圖，讓學(xué)生思考“在哪些條件下，臺風(fēng)易出現(xiàn)異常路徑，臺風(fēng)的異常路徑如何預(yù)報(bào)？”教師將有關(guān)的參考文獻(xiàn)發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生課后通過文獻(xiàn)閱讀，總結(jié)臺風(fēng)異常路徑的發(fā)生條件及預(yù)報(bào)難點(diǎn)，并在下節(jié)課進(jìn)行分組匯報(bào)展示。通過對本節(jié)課的總結(jié)，不僅梳理了本節(jié)課的知識點(diǎn)，而且為下節(jié)課的內(nèi)容做好了鋪墊，同時(shí)鍛煉了學(xué)生閱讀文獻(xiàn)的能力。

四、結(jié)語

通過教學(xué)實(shí)踐表明，將BOPPPS模型運(yùn)用在天氣學(xué)原理教學(xué)中，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生主動參與到課堂學(xué)習(xí)中，有效提升學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力和實(shí)踐動手能力，取得較好的課堂教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]胡軼佳，黃小剛，姜勇強(qiáng)，等.《天氣學(xué)》課程的STEAM融合教育改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2019（47）：91-92.

[2]曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學(xué)模式及其對高等教育改革的啟示[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（2）：196-200.

[3]張建勛，朱琳.基于BOPPPS模型的有效課堂教學(xué)設(shè)計(jì)[J].職業(yè)技術(shù)教育，2016，37（11）：25-28.

[4]周文，李俊，包衛(wèi)東，等.國內(nèi)BOPPPS模型研究的知識圖譜分析[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2019，42（3）：44-52.