基于UMU互動平臺的大氣物理學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐

李德琳　陳志強(qiáng)　張宇

摘? 要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，大學(xué)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(wǎng)絡(luò)平臺為載體的混合式教學(xué)模式的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯，如何將傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有效結(jié)合成為高校課堂教學(xué)實(shí)踐研究的熱點(diǎn)。本文以作者在2020—2021學(xué)年第一學(xué)期所承擔(dān)的大氣科學(xué)專業(yè)的核心必修課程大氣物理學(xué)為例，介紹了基于UMU互動學(xué)習(xí)平臺的課堂教學(xué)實(shí)踐過程，展示了混合教學(xué)模式的初步成效，旨在為相關(guān)專業(yè)課程的課堂教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：UMU;大氣物理學(xué);教學(xué)互動;教學(xué)實(shí)踐

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

大氣物理學(xué)是大氣科學(xué)類專業(yè)的傳統(tǒng)核心課程，主要內(nèi)容是借助物理學(xué)的基本定律解釋大氣中發(fā)生的各種現(xiàn)象和過程的物理本質(zhì)，本科階段的教學(xué)內(nèi)容主要包括：大氣熱力學(xué)、云和降水物理學(xué)、大氣輻射學(xué)、大氣光學(xué)與大氣電學(xué)[1-2]。課程以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大氣科學(xué)概論、大氣探測等課程為基礎(chǔ)，是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、現(xiàn)代氣候?qū)W、衛(wèi)星氣象學(xué)、應(yīng)用氣象學(xué)等大氣科學(xué)類專業(yè)課程的先修課程。由于大氣物理學(xué)是一門從物理學(xué)的角度深入認(rèn)識大氣現(xiàn)象的學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容涉及很多抽象與微觀的物理概念，理論性較強(qiáng)，如果只采用以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)授課模式，學(xué)生通常被動地接受知識，學(xué)習(xí)的主動性和積極性不高，部分學(xué)生對新知識感到難以理解和消化，造成學(xué)習(xí)效果欠佳，甚至個(gè)別學(xué)生會失去對該課程的興趣。所以，為提升大氣物理學(xué)課程的教學(xué)效果，不僅需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、整合教學(xué)資源，還迫切需要適當(dāng)開展課堂教學(xué)互動、構(gòu)建以學(xué)生為主體的混合教學(xué)模式，一方面有利于教師在課堂上及時(shí)了解學(xué)生對新知識的掌握情況，以便靈活調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式;另一方面，師生互動和生生互動更能夠提高學(xué)生的課堂參與度，吸引學(xué)生的注意力，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，教育部不斷強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代信息技術(shù)對高校教育教學(xué)的重要性，倡導(dǎo)新興科技與教育教學(xué)的深度融合，積極推動傳統(tǒng)教育模式的發(fā)展變革[3-4]。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能手機(jī)等電子設(shè)備已在現(xiàn)代大學(xué)生中全面普及。若課堂教學(xué)內(nèi)容的理論性和抽象性較強(qiáng)且晦澀難懂時(shí)，部分學(xué)生可能會因此喪失學(xué)習(xí)興趣，甚至“犯困”“玩手機(jī)”。因此，如何避免手機(jī)等智能終端設(shè)備分散學(xué)生的課堂注意力，并將移動網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)有效應(yīng)用于課堂教學(xué)已成為高校教學(xué)改革的共性問題之一。將傳統(tǒng)教學(xué)與UMU（YOU、ME、US的縮寫）互動學(xué)習(xí)平臺（www.umu.cn）相結(jié)合的混合教學(xué)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(chuàng)新教育信息化，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升傳統(tǒng)教育的體驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)、計(jì)算機(jī)、投影等設(shè)備的多屏互動，具有非常專業(yè)的在線互動功能[5]。在UMU學(xué)習(xí)平臺上，教師可以創(chuàng)建課程并添加多種課堂互動環(huán)節(jié)，包括問卷、簽到、提問、討論、考試、作業(yè)、抽獎、游戲等，學(xué)生利用手機(jī)微信App掃碼直接參與課堂互動，學(xué)生在手機(jī)上對教師的提問進(jìn)行及時(shí)反饋，有效促進(jìn)了師生課堂互動，調(diào)動學(xué)生的課堂積極性，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，使學(xué)生加深對新知識的理解，從而獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

一、利用UMU答題了解學(xué)生專業(yè)知識基礎(chǔ)

2020—2021學(xué)年第一學(xué)期大氣物理學(xué)課程的授課對象是大氣科學(xué)專業(yè)海洋氣象方向的27名大三學(xué)生。在開學(xué)第一節(jié)課中，為了引導(dǎo)學(xué)生回顧大氣科學(xué)概論的相關(guān)基礎(chǔ)知識，了解學(xué)生對專業(yè)知識的掌握情況，教師在課前設(shè)計(jì)準(zhǔn)備了三個(gè)基礎(chǔ)選擇題，分別涉及大氣科學(xué)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(shè)置互動問答，教師登錄UMU進(jìn)行簡單操作后，課堂投影屏幕直接顯示答題二維碼，學(xué)生利用手機(jī)微信App掃碼回答，屏幕上同時(shí)展示問答參與人數(shù)。學(xué)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(shí)互動形式感到新奇有趣，學(xué)生參與率達(dá)到100%。答題完成后，UMU互動平臺還可以當(dāng)場展示每位學(xué)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(xué)生答錯，正確率分別為92.6%和96.3%，說明個(gè)別學(xué)生對大氣成分和大氣垂直分層的基礎(chǔ)知識掌握不到位，在今后的教學(xué)中需要再次強(qiáng)調(diào)這些知識點(diǎn)。開學(xué)第一節(jié)課利用UMU平臺進(jìn)行師生互動答題，教師能夠馬上了解學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握情況，進(jìn)而對授課內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

二、開展UMU課堂互動激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在講授大氣熱力學(xué)圖解這一章節(jié)時(shí)，教師需要提前介紹一些相關(guān)氣象要素作為基礎(chǔ)背景知識。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引出課堂教學(xué)內(nèi)容，教師在課前設(shè)計(jì)了課堂互動討論環(huán)節(jié)：請大家在UMU寫下你的家鄉(xiāng)和此時(shí)的天氣情況（包括氣溫、云況、降水、風(fēng)力、風(fēng)向、空氣質(zhì)量、濕度等）。在課堂上，學(xué)生先利用手機(jī)查看自己家鄉(xiāng)的天氣狀況，之后通過手機(jī)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(xué)的填寫內(nèi)容（圖1），給自己認(rèn)為優(yōu)秀的內(nèi)容點(diǎn)贊，就自己認(rèn)為不正確的內(nèi)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(xué)生參與率是96.3%（僅有一名同學(xué)未參加），絕大部分學(xué)生詳細(xì)填寫了家鄉(xiāng)此時(shí)的氣溫、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、氣壓、降水、云況、空氣質(zhì)量等氣象要素（見圖1），學(xué)習(xí)態(tài)度積極、認(rèn)真。通過開展此次基于UMU平臺的課堂互動討論，一方面，學(xué)生可以了解同一時(shí)刻全國各地的天氣情況，對照檢查自己是否遺漏了某個(gè)氣象要素，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高知識分享的效率，顯著促進(jìn)了生生互動;另一方面，這種混合形式的課堂互動實(shí)踐能夠鼓勵學(xué)生在教師講授之前先行探索，起到增加課程趣味、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用，有助于教師授課內(nèi)容的過度與銜接。

三、通過UMU問答及時(shí)獲知學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況

在講授完干絕熱過程、抬升凝結(jié)高度和假絕熱過程之后，教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)一道課堂計(jì)算練習(xí)題，該題綜合多個(gè)知識點(diǎn)，有一定的難度，可以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、考查學(xué)生對新知識的理解和運(yùn)用能力。題設(shè)如下：有一氣流，溫度為15℃，露點(diǎn)為10℃，越過高度為2000米的山脈，假設(shè)凝結(jié)物在迎風(fēng)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?yōu)槎嗌佟Ｕn堂上給學(xué)生8分鐘左右的作答時(shí)間，學(xué)生計(jì)算完成后通過手機(jī)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(shù)和每位學(xué)生的答題情況。如表1所示，此次互動答題有兩位同學(xué)沒有參加，學(xué)生參與率為92.6%，正確率是70.4%。首先，個(gè)別學(xué)生參與課堂互動的積極性不高，在今后的教學(xué)中需給予他們更多的關(guān)注，及時(shí)了解并解決他們的難處;其次，少部分學(xué)生對新知識的理解不透徹，說明教師的課堂教學(xué)仍然有不清晰的地方，教師應(yīng)認(rèn)真分析學(xué)生回答錯誤的原因，耐心講授難點(diǎn)并強(qiáng)調(diào)易錯的知識點(diǎn)，使課堂教學(xué)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(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，有助于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、調(diào)整授課內(nèi)容，進(jìn)而逐步提升課堂教學(xué)效果，而且可以讓學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的不足，鞏固對知識點(diǎn)的理解，加強(qiáng)對錯題的反思，從而實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的快速修正。

四、結(jié)語

在科技迅猛發(fā)展的今天，相對于傳統(tǒng)課堂教學(xué)而言，以UMU互動學(xué)習(xí)平臺為載體的混合式教學(xué)模式更易受到當(dāng)代大學(xué)生的青睞?；赨MU互動平臺的大氣物理學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生均能積極參與多種課堂UMU互動，平均參與率達(dá)92%以上;將UMU互動貫穿于多個(gè)傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，在增加課堂趣味性的同時(shí)，學(xué)生對知識的理解也更加深入，顯著提升了大氣物理學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。這種靈活便捷的互動教學(xué)模式，強(qiáng)化了學(xué)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(fā)學(xué)生先行探索，提高其自主學(xué)習(xí)的能力。UMU平臺的互動數(shù)據(jù)能夠反映每位學(xué)生對新知識的實(shí)際掌握情況，有助于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整授課內(nèi)容，為教師完善教學(xué)工作提供了有力支撐。如何借助UMU互動平臺逐步打造高質(zhì)量的大學(xué)課堂仍需要進(jìn)一步的實(shí)踐和探索。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盛裴軒，毛節(jié)泰，李建國，等. 大氣物理學(xué)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2013.

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

[3] 中華人民共和國教育部. 教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)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(wù)院印發(fā)《中國教育現(xiàn)代化2035》[N]. 人民日報(bào)，2019-02-24（01）.

[5] 陳蕾蕾. 移動互聯(lián)平臺支持下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)研究——以基于UMU互動學(xué)習(xí)平臺的某一課程為例[D]. 上海：上海師范大學(xué)，2017.

（責(zé)任編輯：汪旦旦）