基礎理論性課程半翻轉課堂教學設計與實施
——以“大氣物理學”為例

陳 雄，陳超輝，姜勇強

（國防科技大學氣象海洋學院 湖南 長沙 410073）

1 概述

1.1 課程特點和目前教學的痛點

“大氣物理學”是大氣科學及相關專業(yè)的一門學科基礎課，支撐了后續(xù)大量學科專業(yè)課程的學習。課程具有覆蓋面廣、內容抽象、知識點多、基礎性強、理論性高、章節(jié)獨立以及前沿知識更新快等特點[1]。課程教學目前主要采用的是傳統的講授灌輸式教學，教師在教學過程中發(fā)現主要存在以下痛點：一是課程知識點多、內容抽象，講授的過程中學生參與度不夠，容易導致課堂氛圍不活躍、學習效果不佳的現象；二是課程理論性強、數理基礎要求高，在講解相關理論物理本質時常常顯得非常空洞，吸引不了學生的注意力；三是課程內容覆蓋面廣、章節(jié)獨立性強，在學習過程中不易組織知識單元之間的聯系。因此，課程教學過程中若一直采用講授式“滿堂灌”的教學模式就會導致學生被動接受專業(yè)知識，缺乏主動參與，學習效果不理想，難以形成對課程內容系統性的理解和掌握。因此，“大氣物理學”課程亟須創(chuàng)新教學模式，增強學生的課堂參與度，提高學生學習的主動性，活躍課堂學習氛圍，進而提升課程學習效果。

1.2 翻轉課堂的內涵

翻轉課堂是目前比較流行的一種能夠最大可能地調動學生課程學習參與積極性的一種教學模式。這種教學模式翻轉了課堂教學中教師和學生的位置，凸顯了以學生為中心的教學理念，對教師的具體角色和作用也進行了全新的定義[2]。學生在課前或課外觀看教師的視頻講解自主學習，教師不再占用課堂時間來講授知識，課堂變成了教師與學生之間、學生與學生之間互動的場所，從而達到更好的教育效果[3-4]。翻轉課堂教學過程主要包括四個方面：前期教學資源的準備、課前知識的傳遞與學習、課上知識的導入與組織、課后教學的反思與總結[2]。在課堂教學中，教師只需解決學生在課前自主學習中所遇到的問題即可。這種教學模式有利于學生鞏固所學知識，同時又能促進學生與教師之間以及學生之間的討論與互動，使教學方式更加靈活，有利于教師因材施教，對學生進行個性化、多元化的教學。但是翻轉課堂需要教師和學生在課前投入大量的時間和精力進行準備[5]，首先需要教師做好教學設計、學習目標和重難點分析、學習視頻和文字資料的準備和管理；而學生需要花費較多的時間進行學習，這對學業(yè)壓力大、課程時間緊的學生來說不僅學習效果不理想，還有可能耽誤其他課程的學習[6]。在課堂上對教師課堂把控和引導能力要求也是比較高的，不然很容易出現課堂中心主題跑偏，偏離課程重難點甚至達不成教學目標。另外，小組式的討論學習中可能會存在極個別濫竽充數的學生，從而影響整體的教學效果。此外，并不是所有的課程都適合翻轉式教學，對于基礎性強、理論性高的課程，使用翻轉課堂很有可能難以達到高效的教學效果。因此，我們需要結合自己教學班級的學情特點以及專業(yè)課程的特點不斷創(chuàng)新教學方式。

1.3 半翻轉課堂的理念

翻轉課堂的初衷在于提高學生學習的自主參與度、提升課堂教學效果、培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新的能力；但是在實際操作過程中可能會存在或多或少的疑難問題，尤其是基礎性和理論性強的課程。因此，我們需要在翻轉課堂與傳統課堂、學生討論和教師講授之間尋找一個平衡點[7]。這時，半翻轉課堂的理念就應運而生。半翻轉課堂是在傳統教學模式和翻轉課堂教學模式之間、學生課堂講授研討和教師講授引導之間找到一個平衡點，而不是教學模式、教學內容或教學時間的對半。半翻轉課堂是傳統課堂與翻轉課堂教學模式的有機結合，因此，從本質上來講半翻轉課堂還是屬于一種混合式的教學模式。

在半翻轉課堂中不再要求學生課前學習課程的全部內容，而是有針對性地學習相關課程內容的核心知識或關鍵問題；在課堂上，教師講授知識與學生參與講授和討論相結合，實現學生自主學習和教師講解相輔相成。半翻轉課堂可以讓教師在課程教學內容講授與課堂翻轉之間根據課程內容特點、自身能力和學生基本情況靈活取舍，而不拘泥于翻轉課堂的具體形式要求。這種半翻轉課堂的教學模式在許多課程的教學中也取得了較好的學習效果，為理論性和基礎性較強的課程采用翻轉課堂理念提供了新的思路。因此，結合翻轉課堂的精髓，運用半翻轉課堂理念，我們構建了“大氣物理學”課程的一種半翻轉課堂教學模式。

課前，教師針對教學內容布置相關知識點的問題或學習任務，提供相關學習資料；學生通過查閱相關資料，分組討論學習相關知識、完成相關問題。課堂上，教師同樣以課程知識講授為主，在講到課前布置的相關問題或任務時，讓學生走上講臺，通過教授給他人這種效率最高的學習方式組織學生對相關知識進行講授學習，教師引導鼓勵學生討論，并將問題不斷深入，啟發(fā)學生思考。課后教師布置相關課外練習，掌握學生的課堂學習效果。學生繪制思維導圖，對課堂內容進行總結，對課堂上交流匯報的同學進行評價和打分，促進相互提升。

2 “大氣物理學”半翻轉課堂教學設計與實施

2.1 課前準備

不論是翻轉課堂還是半翻轉課堂，課前的相關準備和自主學習工作都是非常重要的。在半翻轉課堂實施中，教師需要課前根據課堂上的相關內容、重難點和教學目標，結合學生實際的能力水平，有針對性地準備相關問題。本節(jié)課根據學生分組的情況，準備了三個問題：查閱臺風的影響災害有哪些，每年給我國造成的經濟損失有多少？梯度風的類型、特征和風速表達式；為什么臺風的風速很大，其最大可以達到多少？這三個問題都是圍繞課程教學內容和目標展開，既相互獨立，又有一定的聯系，每個問題簡短易于完成和操作，不會占用學生太多的時間去學習，有利于學生的自主學習和教師對課堂內容和節(jié)奏的把握。

教師課前發(fā)布相關問題任務，提供學習的資料和素材，主要包括課件、相關的文獻和在線視頻資源，要求學生分組討論學習，每組派一個代表在課上進行匯報，匯報形式不限，最好有板書和PPT。學生課前根據要求，完成各項任務，做好討論和匯報準備。

2.2 課堂實施

半翻轉課堂教學模式中課堂教學是由學生和教師共同主導，相輔相成，共同完成課程內容的學習。首先，第一小組派出一名同學匯報臺風的影響災害和導致的經濟損失有多少。通過相關知識的介紹，首先激發(fā)學生的學習興趣，調動其課堂學習的積極性，活躍課堂氛圍；其次，通過臺風給我國造成的經濟財產損失，融入課程思政，培養(yǎng)學生的專業(yè)使命擔當，學好專業(yè)，進而做好氣象保障造福人類；再者，提出第一個問題：如何描述臺風的運動，也就是如何描述大氣中的曲線圓周運動。上次課講的地轉風是一種勻速直線運動，而對于曲線運動該用什么方程描述？通過引導，教師講授描述曲線運動梯度平衡方程的建立及各項的意義，這個知識點涉及深奧和抽象的數理推導，不適合采用翻轉課堂，因此以教師講授為主。

在得到梯度風運動方程后就是對方程求解，在求解時需要綜合考慮數學和物理上的意義，以及和實際大氣運動相結合。此時，安排第二小組派一名學生匯報為什么北半球臺風幾乎都是逆時針旋轉，帶領學生一起研討北半球高壓和低壓渦旋運動方向和速度的求解。對于這個問題學生的匯報常常存在不深入、不全面的問題，教師就要發(fā)揮好引導作用，結合學生實際講授，補充完善，提出相關思考問題，引導學生討論。通過討論交流學習，得到了北半球氣旋式梯度風和反氣旋式梯度風的具體表達式，進而引出下一個問題，為什么北半球氣旋式梯度風（臺風）風速可以很大？進而第三小組派出一名同學講解，教師通過完善、提問、總結等方式引導學生討論學習。

在課堂上，主要通過教師和學生的共同講解完成相關教學內容。教師按照正常的傳統上課方式開始上課，當涉及和講解到課前布置的問題任務的知識點時，讓學生走上講臺，通過教授給他人的形式，帶領大家一起學習。教師要注意把控課堂節(jié)奏，對學生的講授進行點評、補充和完善，并引導學生對問題進行逐步深入的思考和討論。

2.3 課后反饋

課后教師布置相關課外練習，檢測學生的學習效果；通過和學生交流或者問卷調查的形式，了解學生對課堂教學的意見和建議。學生完成相關的課外練習，并針對課堂學習內容繪制思維導圖，建立思維體系，提升鞏固學習效果；對課堂上主動分享講解的同學進行評價打分，作為該學生的平時成績，以提升學生參與的積極性。

3 半翻轉課堂教學設計的反思

一是課前學生自學的問題任務設計要精練簡潔。首先，問題任務的設計要圍繞課堂教學內容開展，可以是教學內容相關的現象的調查，為教學核心重難點的引入做好鋪墊，也可以是圍繞教學核心重難點內容的一個小的知識點。問題任務設計要精練簡潔，不宜太難。其次，問題最好具有一定的獨立性，不需要學生花過多的時間去學習預備基礎知識，能夠很快地上手解決。再次，問題最好和現實中的某些現象結合起來，避免空洞的數理公式推導，挫敗學生的學習興趣，要使學生在解決了相關問題后能有一種揭示現實現象原理的成就感，從而不斷激發(fā)學生的自主學習興趣。

二是教師要做好課堂節(jié)奏的把控和引導。首先，教師要做好教學設計，綜合考慮學生講授和討論的時長，安排好課堂教學內容，避免造成課堂時間不足或剩余過多，從而達不成教學目標的現象。其次，課堂上學生在分享講解相關問題和內容時，教師要注意及時對學生所講的內容進行糾正、補充，并通過提出新的小的問題，讓學生進行討論交流，避免學生一個人唱獨角戲，下面聽課的學生參與積極性不高的問題。再者，教師可通過學生相互打分作為平時成績等手段，督促學生認真準備相關問題任務，避免出現濫竽充數、被動完成任務的情況。

4 結語

半翻轉課堂是將傳統課堂教學與翻轉課堂教學有機結合，教師和學生相輔相成、有目的地進行教學，在不過多增加教師和學生任務的情況下，提高了學生的學習積極性和課堂參與度，提升了課堂教學效果，培養(yǎng)了學生自主學習和創(chuàng)新探索的能力。這種教學模式特別適合基礎性強、理論性高的課程。本文以“大氣物理學”課程中梯度平衡與梯度風一節(jié)為例，講解了半翻轉課堂在教學過程中的設計和實施，可為其他課程開展半翻轉課堂教學提供參考和借鑒。