氣象學課程混合式教學模式改革與實踐

曾妍妍 林麗 周金龍 高凡

[摘 要] 氣象學是水文與水資源工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，氣象知識淺顯但內(nèi)容抽象，內(nèi)容廣泛而復雜，學生學習難度較大，因此氣象學課程的教學模式改革迫在眉睫。文章結(jié)合課程現(xiàn)狀，首先從政策、專業(yè)、教學、實踐四個層面介紹了氣象學課程教學改革的必要性，進而提出了氣象學課程開展混合式教學實踐的建議，如混合式教學課程的設(shè)計、混合式教學課程資源的建設(shè)、混合式教學新模式的探索、教學方法的改革和教學實踐的創(chuàng)新等，對于提高氣象學課程的教學質(zhì)量效果顯著。

[關(guān)鍵詞] 氣象學課程;混合式教學;改革;實踐

[基金項目] 2020年度新疆農(nóng)業(yè)大學校級教研教改項目“氣象學課程混合式教學模式改革與實踐”

[作者簡介] 曾妍妍（1989—），女，江西吉水人，博士，新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院副教授，主要從事水土環(huán)境地球化學與劣質(zhì)地下水處理研究;周金龍（1964—），男，浙江龍游人，博士，新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院教授（通信作者），主要從事干旱區(qū)地下水資源與水土環(huán)境地球化學研究。

[中圖分類號] G420? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）02-0077-04? ?[收稿日期] 2020-05-08

氣象學課程為新疆農(nóng)業(yè)大學水文與水資源工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，課程的主要任務(wù)是教導學生了解氣象學、天氣學和氣候?qū)W的基本理論和基礎(chǔ)知識，研究大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化;解釋大氣現(xiàn)象，研究氣候發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律;研究氣候成因，氣候變化的規(guī)律，區(qū)域氣候的特點以及人類活動對氣候變化的影響，主要包括大氣的基本特征、輻射與熱量平衡、大氣熱力學、大氣的運動、大氣中的水分、大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)、全球氣候系統(tǒng)、氣候變化及其對水資源的影響等教學內(nèi)容。

2008年以來，國內(nèi)外逐步將教育教學研究轉(zhuǎn)向?qū)旌鲜浇虒W的設(shè)計、策略、有效性等內(nèi)容的研究，研究表明，混合式教學不僅是線下與線上教學的混合，還是趨向于“以學生為主體”的學習模式。近幾年來，混合式教學模式逐漸演變?yōu)檎n堂講授、移動通訊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)學習環(huán)境三者相結(jié)合的教學環(huán)境。

隨著信息化技術(shù)的急速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，開展混合式教學模式的改革已刻不容緩。2019年底，受新冠肺炎疫情的影響，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)停課不停學，進一步促進了信息化教學的發(fā)展。對于如何使“互聯(lián)網(wǎng)+信息化”的混合式教學過程變得完整生動、教學模式和教學效果得到改進，有了更進一步的探索研究。通過氣象學課程混合式教學模式改革與實踐，旨在打造“線上”+“線下”混合式教學的氣象學課程，實現(xiàn)課前在線學習、課中教學活動、課后探究實踐的全過程教學模式;充分利用信息化手段，提高教師工作及學生學習效率。使學生能夠激發(fā)出學習主動性、探究能動性、知識實踐性，為今后水文與水資源工程專業(yè)的學生從事水文實際工作和水科學方面的研究工作，打下堅實的理論基礎(chǔ)。

一、課程現(xiàn)狀

新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院水文與水資源工程專業(yè)選用的教材，是由葛朝霞主編在2009年中國水利水電出版社出版的《氣象學與氣候?qū)W教程》（第一版），教材中對于抽象的較深奧難懂的理論知識涉及較多，而對于當今氣象學與氣候?qū)W的熱點環(huán)境話題則涉及較少。同時，就氣象學課程開設(shè)的實際情況來看，由于受到教師傳統(tǒng)教學方式的約束，使教學模式實踐的創(chuàng)新性不足，導致學生缺乏學習積極性，進而影響教學質(zhì)量。針對這種情況，需要在氣象學課程改革的過程中，積極吸納新知識，融入當下氣象學熱點話題，同時，將教師的科研課題融入課堂教學中，提高學生學習的積極性和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的綜合應(yīng)用型人才[1，2]。

二、氣象學課程教學改革的意義

混合式教學模式，即通過“線上”+“線下”教學方法的有機結(jié)合，最終達到學習者由淺顯引入深度學習的目的[3]。

（一）政策層面

2019年10月，教育部印發(fā)了《教育部關(guān)于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》（教高函〔2019〕6號），意見中提出要提升高校教學質(zhì)量，深化教育教學制度改革，開展實施“六卓越一拔尖”計劃2.0和一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”，旨在通過教學模式改革全面提高教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大發(fā)展趨勢下，融合面對面與在線學習兩種模式，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，達到降低成本、提高效益，打破學校之間的知識界限，對充分完成知識的迭代更新有著深遠影響。據(jù)統(tǒng)計，截至2019年7月，我國使用慕課的數(shù)量和應(yīng)用規(guī)模位居世界第一，已有慕課上線12500門，學習超過2億人次，已成為提高教育水平和保障教育公平的重要舉措。同時，在2020年教育部將打造“金課”完成3000門精品網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，構(gòu)建體現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學深度融合的課程結(jié)構(gòu)和教學組織模式，課程知識體系科學，資源配置、考核評價方式合理，適合在線學習和混合式教學。受2019年底出現(xiàn)的新冠肺炎疫情影響，教育部層面又發(fā)布了22個在線課程平臺，在線教學已成為必然的教學發(fā)展趨勢。

（二）專業(yè)層面

氣象學課程為水文與水資源工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程[4]，課程的主要任務(wù)是使學生了解氣象學、天氣學和氣候?qū)W的基本理論和基礎(chǔ)知識，通過課程學習可以解釋大氣現(xiàn)象，以及氣候發(fā)生的規(guī)律，為今后從事水文實際工作和水科學方面的研究工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。

（三）教學層面

近幾年，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，慕課、微課等在線精品課程在國內(nèi)各階段、各類型教育中掀起了一股熱潮，逐漸有取代傳統(tǒng)教學模式的趨勢。但隨著在線課程建設(shè)的迅速發(fā)展，其自身存在的問題也逐漸出現(xiàn)，如網(wǎng)上課程只是單向講授，互動性不夠等弊端。有學者研究表明，傳統(tǒng)教學和信息化教學各有優(yōu)缺點，但在一定程度上也存在著互補關(guān)系，因此如何將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來，探討出混合式教學的新模式成為當今信息技術(shù)高速發(fā)展條件下的新課題。

“線上”+“線下”混合式教學模式更好地做到了“以學生為中心”，方便教師更好地了解學生。虛擬與現(xiàn)實的有機結(jié)合，極大提高學生學習興趣，可以將傳統(tǒng)教學中學生低頭看手機遠離課堂的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生拿起手機主動參與到課堂互動中，提高學生的課堂參與度;另一方面，教師將“課前—課上—課后”、過程考核和結(jié)果考核有機結(jié)合，最大限度地實現(xiàn)教學目標，提高學生學習效果。

（四）實踐層面

利用手機端App（慕課、超星學習通等）隨時學習氣象學的基本知識、觀看演示講解，即可滿足課堂教學需求，也可實現(xiàn)線上網(wǎng)絡(luò)學習的實踐。通過建立基于手機App的教學平臺云課堂，可以真正實現(xiàn)“課上課下、校內(nèi)校外、書內(nèi)書外”時時學習。學生具有學習新知識、應(yīng)用新知識的激情，在專業(yè)學習階段、實習實踐階段、直至走向工作崗位后，都可以運用這一交互式工具，指導工程實踐[5]。

三、混合式教學實踐的建議

（一）混合式教學課程的設(shè)計

混合式教學課程的設(shè)計，主要工作流程包括課程分析、課程教學內(nèi)容的設(shè)計、課程教學資源的設(shè)計、課程教學活動的設(shè)計、課程教學考核的設(shè)計和課程教學評價的設(shè)計等?；旌鲜浇虒W課程的設(shè)計，要將傳統(tǒng)教學和信息化教學的優(yōu)勢結(jié)合起來，突出混合式教學的特點。

（二）混合式教學課程的資源建設(shè)

混合式教學課程的資源建設(shè)是在收集和利用現(xiàn)有氣象學慕課資源的基礎(chǔ)上，制作線上+線下教學課件、習題庫、討論庫、實踐活動庫、測試庫等。課程資源建設(shè)主要包括教師利用超星學習通教學工具進行課程資源的上傳、修改、刪除、備份、移動和統(tǒng)計;學生對學習過程中的個人資源進行個性化的組織與管理，以及基于開放教育資源所進行的自主學習。課程的資源建設(shè)要將理論結(jié)合實際，突出氣象學與氣候?qū)W最新前沿動態(tài)是資源建設(shè)著重把握的要點，這樣才能增強課程的吸引力，使學生積極參與到課程教學中來。

（三）混合式教學新模式的探索

氣象學課程“線上”+“線下”混合式教學模式的實踐，探索混合式教學的新模式。一是構(gòu)建時空融合的虛實結(jié)合教學新模式，利用慕課資源實現(xiàn)異時異地虛實維度的互動;利用翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)同時同地、異時同地多元維度的互動;利用超星學習通平臺實現(xiàn)同時異地過程維度的互動;二是使教學任務(wù)從知識傳授型向能力培養(yǎng)型轉(zhuǎn)變，以工程、創(chuàng)新、設(shè)計、思維能力培養(yǎng)為主線，從知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價等多方面，構(gòu)建師生、生生、師師互動的課程教學新關(guān)系[6]。

1.前期準備階段。制定以線上開放課程為主的氣象學課程學習的實施方案（課前）;制定以翻轉(zhuǎn)課堂模式開發(fā)的氣象學課程的教學實施方案（課上）;制定以終身學習為目標的氣象學課程實踐教學的實施方案（課后）。

2.實踐階段。（1）進行氣象學課程的混合式教學的課程設(shè)計;（2）在慕課上選擇適合的課程，依托超星學習通平臺進行混合式教學的課程資源建設(shè)，包括線上線下教學課件、習題庫、討論庫、實踐活動庫、測試庫等內(nèi)容的制作;（3）探索出混合式教學的新模式，進行氣象學課程“線上”+“線下”混合式教學模式的實踐。

（四）教學方法的改革

教學方法的改革是加快課程建設(shè)、提高教學質(zhì)量的重要途徑[7]。將教學平臺資料、線下教學推送資料融入課堂教學，用學習通等教學平臺完成課堂互動交流，增加學習趣味性，提高學生的學習積極性。從而彌補傳統(tǒng)課堂中形式單一，互動不夠多樣的劣勢[8]。

教學過程中可以采用課堂討論、分組調(diào)研等方法來調(diào)動學生的學習積極性，給學生提供獨立思考的機會和輕松愉快的學習環(huán)境。例如，就當今氣象學與氣候?qū)W的熱點環(huán)境話題將學生分組，自選專題進行調(diào)研，通過學校圖書館和中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫查閱相關(guān)文獻，完成專題綜述寫作及匯報。通過分組調(diào)研能夠培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，同時，在進行相關(guān)文獻檢索與分析的過程中，不僅鍛煉了學生信息檢索處理和綜述寫作能力，還可以引導學生積極主動地學習課程理論知識，啟發(fā)其自主思考，鍛煉其分析問題的能力。

教師在課堂講授中，可以采取多樣的教學形式。比如：（1）讓學生角色扮演，當老師上臺講課，以學生為主體，學生就某些重要章節(jié)提前熟悉并備課，既加強了學生對課程知識點的理解和掌握，又能鍛煉學生的自信心;（2）學生作業(yè)互評，學生在任課教師布置的作業(yè)完成后互相批改，然后由教師對作業(yè)情況進行點評，以此提高學生的學習參與度;（3）借助多媒體手段，教師可以在教學過程中利用多媒體技術(shù)手段和相關(guān)器材，比如在介紹基本氣象要素——云的時候，教師可以通過幻燈片和Flash動畫將云的分類和形成等過程向?qū)W生進行演示，通過觀察云量、云狀來判斷天氣的變化，使教學內(nèi)容更加生動形象;（4）課外參觀認識實習，帶領(lǐng)學生參觀新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，了解氣象探測設(shè)備的運行和使用情況，掌握基本水文、氣象要素的觀測方法以及資料的記錄整理方法，學會正確利用水文、氣象資料進行水文水資源和氣象分析的方法。通過參觀氣象臺了解天氣圖的計算機處理過程以及天氣預報的制作過程，體驗天氣預報主播的播報工作，提高學生學習興趣與自豪感[9]。

（五）教學實踐的創(chuàng)新

氣象學課程的教學實踐環(huán)節(jié)一直被作為理論教學的附屬而被忽視，導致教師重視理論環(huán)節(jié)，忽視實踐環(huán)節(jié);學生重視理論考試，忽視實踐能力的訓練。從而形成了“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”（三個中心）的傳統(tǒng)教學模式，嚴重影響氣象學課程教學質(zhì)量的提高，也制約了大學生社會實踐能力的發(fā)展和綜合素質(zhì)的提高。因此，在氣象學課程教學過程中，應(yīng)加大教學中實踐環(huán)節(jié)的比例，將課堂教學與實踐環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來，逐漸完善教學實踐體系，形成學生積極參與的良好學術(shù)氛圍。真正實現(xiàn)教學模式從傳統(tǒng)的“三個中心”到“三個為本”，即“以學生為本、以能力發(fā)展為本、以自主學習為本”的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的應(yīng)用復合型人才[7，10 ]。

教學實踐的創(chuàng)新需要考慮教學過程結(jié)合熱點研究課題，此方面的改革即關(guān)注當今氣象學與氣候?qū)W的熱點環(huán)境話題，比如人類活動對氣候變化的影響（溫室效應(yīng)、陽傘效應(yīng)、城市熱島效應(yīng)等），氣候變化對水資源的影響、氣候變化對生態(tài)環(huán)境的影響（酸沉降、臭氧層損耗）等，課堂上通過和學生探討這些熱門話題來激發(fā)學生的學習熱情。同時，在課程教學實踐中，加強和鼓勵學生參與到課題組的相關(guān)科研活動，進行一些簡單的實踐嘗試，比如參與探討干旱地區(qū)降水量和蒸發(fā)量與地表水水質(zhì)關(guān)系的調(diào)查研究課題，以同學為主體全程參與，通過參與實踐不但可以拓寬學生的知識領(lǐng)域，也能加深學生對所學知識的理解，達到教學目的。

實現(xiàn)教學實踐創(chuàng)新的重要手段之一是將教學與科研相結(jié)合，這對教師的要求更高，要求教師實時掌握本學科的最新研究進展，把國內(nèi)外最新的研究理論及新技術(shù)恰當?shù)嘏c課程相融合，使教學內(nèi)容更加深入和生動。教學與科研的結(jié)合既提高了教師自身的科研能力，又激發(fā)了學生的學習興趣，使教與學的效果都能得到提升。

四、結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，氣象學課程內(nèi)容也不斷發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在新的研究成果不斷涌現(xiàn)，這些變化要求對教學模式進行不斷地改革。本研究根據(jù)媒體適用性原則和自主學習原則構(gòu)建了課程資源，采用課堂教學結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學習開展混合式學習的教學策略，通過教學內(nèi)容和方法的改革，提高課程的教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的能力。

參考文獻

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Reform and Practice of Mixed Teaching Model in Meteorology Course

ZENG Yan-yan1，2， LIN Li1， ZHOU Jin-long1，2， GAO Fan1

（1. College of Water Conservancy and Civil Engineering， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052， China; 2. Xinjiang Hydrology and Water Resources Engineering Research Center， Urumqi， Xinjiang 830052， China）

Abstract： Meteorology is a professional basic compulsory course of hydrology and water resources engineering specialty. Meteorological knowledge is simple but abstract， and the content is extensive and complex， which makes it difficult for the students to learn， so it is urgent to reform the teaching model of the course. Combined with the course status， the necessity of Meteorology teaching reform is introduced from the aspects of policy， specialty， teaching， and practice. Furthermore， it puts forward some suggestions on carrying out the mixed teaching model in Meteorology course， including the mixed teaching course design， the construction of the mixed teaching course resources， the exploration of the new mixed teaching model， the teaching method reform， and the teaching practice innovation， which are effective in improving the teaching quality of Meteorology.

Key words： Meteorology course; mixed teaching; reform; practice