翻轉課堂在高空氣象探測教學中的應用初探

鞠英芹 湯興芝

[摘 要] 翻轉課堂是信息化時代思維創新教學的產物，它將互聯網的開放、共享、自由等特征與教育教學的本質規律有機結合。通過翻轉課堂教學模式在高空氣象探測教學中的應用，能將教師課堂教學、學生課外學習和師生交流互動相結合，有效激發學生的學習積極性和主動性，同時也提高教學效果。

[關鍵詞] 翻轉課堂;高空氣象探測;應用

[基金項目] 中國氣象局氣象干部培訓學院科研項目“暴雨預報個例分析與模擬教學系統開發”（內2015-007）;湖北省氣象局科技發展

基金項目“《湖北省氣象災害十大服務案例匯編》講義編寫”（2017C07）

[作者簡介] 鞠英芹（1985—），女，山東威海人，中國氣象局氣象干部培訓學院湖北分院工程師，研究方向：氣象繼續教育。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）19-0289-04? ? [收稿日期] 2019-08-01

隨著現代科學技術的發展，尤其是網絡信息化的飛速發展，推動著世界各行各業的發展，基于網絡信息基礎的教學模式應運而生，即利用云計算、云服務技術信息手段將課堂知識傳授與課外知識內化顛倒安排的新型教學模式——翻轉課堂。翻轉課堂（Flipped Classroom）的概念源自21世紀初的美國，主要體現為對課堂教學流程的翻轉，即通過現代信息技術工具實現“先學后教”，教師課前創設教學資源（錄音、視頻、電子教材），學生在課外或家中自主學習，再回到課堂上完整深度知識協作（解惑、釋疑、探究等）的一種教學形態[1]。該教學模式是以學生的“學”為中心的教學理念為指導，以現代計算機技術、互聯網技術等信息化技術手段為依托，構建出課前學習知識、課中內化知識和課后升華知識的教學流程，最終達到教師和學生共同發展的目標[2]。

翻轉課堂將教師的“教”與學生的“學”顛倒過來，它一經推出便風行全球，也成為我國新一輪教學改革的熱點。很多研究學者圍繞翻轉課堂提出了自己的觀點。宋生濤[2]介紹了翻轉課堂的時代背景、基本特征、關鍵要素以及課堂實施，顛覆了傳統課堂教學的基本結構，顛倒了教學過程，重置了課堂時間，改變了學習方式，轉變了師生的角色;丁東糧[1]提出了翻轉課堂本土化移植的局限性，從目的翻轉、知識本位翻轉到教學流程翻轉都進行了深度的反思;王巧煥[3]指出了對高校傳統教學模式的教學理念、教學流程、教學評價帶來了巨大沖擊，同時對高校教師的教學思想、專業綜合能力及現代化信息技術水平提出了嚴峻的挑戰，也對學生的角色定位、學習能力、自我約束力等方面提出了挑戰。馬婷娟[4]指出翻轉課堂在本土化過程中受到教學理論與實踐，教師教育思想觀念，學生自主學習能力，資金與信息技術支持，學科適應性與學段適合性，標準化應試教育與單一化評價方式，以及大班化教學的限制和束縛。蘇冰琴[5]基于翻轉課堂理念的微課教學改革思路，探索以培養具有自主學習能力的高校創新人才為目標的專業課教學模式。

翻轉課堂在應用過程中也取得了較好的成效。陳斌[6]認為在汽車維修電工考證培訓課程中開展翻轉課堂的教學模式，有效激發學生的學習積極性和主動性，同時也提高考證通過率。楊偉華[7]通過將現代信息技術在水污染控制工程教學中進行了應用，并取得較好效果。在氣象行業中，氣象繼續教育對提高專業技術人員的知識和技能起到非常重要的關鍵作用，能不斷對專業技術人員的知識和技能進行更新、補充、拓展和提高，進一步完善知識結構，提高創造力和專業技術水平。在理論課程講授方面，氣象繼續教育基本上采用傳統教學方式，隨著信息技術的發展，翻轉課堂教學模式也逐漸滲透到氣象繼續教育培訓中。本文擬通過在大氣科學基礎知識培訓班中，運用翻轉課堂教學模式，探討高空氣象探測授課的教學效果，以及學生的知識接收能力。

一、翻轉課堂在高空氣象探測中的設計應用

（一）學情分析

氣象培訓屬成人培訓的范疇，具有成人學習的一切特征：帶著問題學、理解能力強、記憶能力差、喜歡雙向交流與溝通、希望得到認同、不能持續學習和自我防衛心理強等。氣象工作還具有一些行業特點：首先，氣象行業實行垂直管理，有一套獨立的運行管理機制，所以氣象行業是相對封閉的系統;其次，氣象現象發生在大氣層中，目前還無法還原和模擬氣象現象發生，具有不可再現的特征，氣象預報不能做到100%準確，所以具有明顯的不確定性;再次，用于分析預報的氣象資料是多年歷史與實時資料的結合，包括天地空資料，由人工觀測、雷達觀測、衛星觀測等大量氣象資料組成，具有大數據的特征;最后，氣象職工分布在全國各地，特別是基層氣象機構，地處偏遠地區，交通不方便，職工人數少，工學矛盾比較突出。因此，在開展氣象培訓的過程中，必須做到統籌兼顧，充分考慮成人學習和氣象行業的特點。氣象部門始終堅持“分層分類”教育培訓的計劃性、系統性、統籌性，開創了氣象干部教育和學歷后專業繼續教育的新局面，全方位多層次的氣象教育培訓格局已形成。

大氣科學基礎知識培訓班主要是針對進入氣象部門工作的理工科類非氣象專業本科及以上學歷的畢業生進行氣象基礎知識的培訓，包括天氣學、氣象學、大氣探測學、動力氣象學、氣候學等基本知識，為從事氣象管理和服務等工作打下必要的專業知識基礎，其中，氣象基礎理論課程授課330學時，約占總學時的85%。通過對2018年上半年的學生的基本情況進行了解，其特點表現在：年輕、精力容易不集中，有少部分學生在氣象觀測崗位工作，有一定的工作經歷。傳統的填鴨式的教學方式容易讓學生缺乏學習信心和興趣，需要采用多種教學方法，而不是一味地單方面的講授，要注重學習方法的引導和因材施教，充分借助現代化教學手段，這樣教學效果才會立現，學生的接受能力也會逐漸增強。

（二）翻轉課堂在高空氣象探測中的設計

氣象繼續教育中采用翻轉課堂教學模式，有著不同于傳統教學模式的特點：第一，它突破了傳統的教學理念，強調課上學生協作學習為主，教師指導為輔，體現以學生為中心的教學理念。第二，它顛覆了傳統的教學流程，將傳統教學中知識的傳授從課中放到課前由學生借助教師提供的教學資源完成自主學習及針對性的練習，而課中主要進行答疑解惑，知識應用及批判性思維、解決問題能力、協作能力和自我導向學習等方面的培養。第三，它轉變師生角色，學生由被動學習變成主動內化知識的自主學習者，教師由主講變成了學生學習的指導者、資源提供者、課堂的組織者[4]。第四，它能充分調動學生的融會貫通，知識鏈接能力。由于氣象專業各學科之間既相互獨立又相互聯系，不能只掌握其中一門學科的知識，一定要考慮知識點的銜接，以及學科間相互關聯的特性。

翻轉課堂在高空氣象探測中的設計應用，強調以學生為中心，以教師為主導，充分發揮學生的學習自主性，重視教學過程中教師、學生、學習資源之間的交流和互動，努力創造情境創設、啟發思考、信息獲取、資源共享、多重交互、自主探究等多方面要求的教學環境。

1.課前主動學習。首先，重溫已經學習過的大氣探測學中關于溫度、濕度、氣壓、風向風速等常規地面氣象要素的測量原理，熟悉溫度、濕度、氣壓、風向風速等氣象要素的人工測量儀器和自動測量儀器的使用。其次，根據教師提供的高空氣象探測業務規范化課件，自己主動自覺學習，學習內容包括：高空探測前準備工作;實時探測及資料處理;雷達標校;氫氣安全作業四大方面內容（見表1）。

學生在獲取學習任務后，可提前了解學習目標、學習內容。在學習過程中可以反復觀看，直到學懂為止，有看不懂的地方可隨時提問。教師制作學習任務調查表（見表2），學生如實反饋情況，教師根據調查結果歸納整理，為課堂的知識消化做好充分準備。

2.課堂分組教學。課堂教學將以學生為中心，通過分組教學，以小組合作學習為基礎，匯報講解為檢驗，期望知識能靈活掌握，并在過程中養成良好的學習態度。教學環節具體如表3所示。

在教學組織環節，將學生分成四組，每組8～9人，設立一名小組長，組長是負責組員任務分工、收集資料、整理歸納、推舉發言人等工作，其中，任務分工是根據分解的學習內容（表1）進行小組分工。

在資訊答疑環節，教師把學生反饋的問題經總結歸納后呈現給學生，組織各組學生進行組內討論。經過各組討論學習后，鼓勵已經掌握的學生上臺給全班同學進行講解或學生間進行互助學習，如果學生普遍認為的難點，教師再進行集中講授。

在實施計劃環節，學生通過課前自我學習及課堂答疑，對高空氣象探測的高空探測前準備工作、實時探測及資料處理、雷達標校、氫氣安全作業的內容進行了解，因此在進行學習計劃時，學生可以獨立完成，如遇疑惑之處可以學習視頻課件。同時也鼓勵已經掌握的同學來擔任“助教”。

在成果分享環節，在檢查學生學習成果的同時最重要的是讓學生分享在實際學習過程中遇到的問題以及解決的方法。比如：為什么要對探空儀進行基測;放球時放球點的選定以及重放球的情況;雷達標校時，正北方向的指定;充灌氣球時，是否能帶手機等;還有學生提出縣級綜合業務崗位人員少，任務重，高空值班分工如何安排？

在總結評價環節，重點要總結評價學生教學過程的態度，在課堂教學過程中要注重學習的態度教育。

3.課后鞏固復習。教師圍繞高空探測前準備工作、實時探測及資料處理、雷達標校、氫氣安全作業四個方面分別設置四個問題：高空探測前的準備工作步驟、高空探測資料處理的步驟、雷達標校的方法、氫氣安全作業的注意事項，每個問題按熟悉程度設置非常熟悉、比較熟悉、一般、不熟悉、很不熟悉五個選項，學生根據自己的實際情況進行投票。根據學生投票結果，及時地引導學生進行鞏固復習。另外，學生對課堂教學的評價和建議發送給教師，這樣教師能及時了解學生需求及可能存在的問題，為課堂教學的改進和教師業務能力提高提供一個參考。

二、翻轉課堂在高空氣象探測中的應用效果分析

在大氣科學基礎知識培訓班中，通過翻轉課堂在高空氣象探測中的應用，學習效果顯著，學生的自主學習能力得到提升，也增強了自己的責任感，在最后統計的結果（見圖1）中可以看到以下幾點。

1.教學方法滿意率達到93%，得到學生的一致認可，翻轉課堂教學方式充分利用了視頻課件的形式，學生針對教師布置的學習任務融會貫通，遇到不會的問題需要查閱資料，并及時反饋給教師，讓教師在短時間內迅速掌握學生的學習情況，并在課堂中組織學生小組討論，實施個性化、討論式教學，解答疑惑，課后還需要學生借助網絡開放課程、教育資源平臺等數字化教學資源拓展知識空間，讓授課形式不再枯燥無味，這樣學生的自主性逐漸提高，對氣象專業基本知識的掌握能力也會在短時間內逐漸得到提升。

2.教學效果滿意率達到90%，通過翻轉課堂教學方式的學習，在課前和課中都要自己親自動手學習，克服了有些學生上課愛開小差的壞習慣，學生在課堂上的積極性、主動性明顯提高，課堂氛圍變得活躍，教學內容得到有效延伸，知識點更加清晰，學生對知識的掌握程度明顯提高，學習效果非常好。

3.教學準備的滿意率是88%，得到學生的好評，視頻課件涵蓋內容比較全面，講解完整，但也存在不足，視頻課件的清晰度有待提高;而且，隨著信息化的發展，人工智能加速發展，虛擬現實技術（VR）、增強現實（AR）、混合現實技術（MR）也會逐漸運用到課堂教學中，這樣多種信息化技術的綜合運用，也會讓授課的形式多樣化。

4.教學內容選取的滿意率只有83%，原因是大氣科學基礎知識培訓班的教學大綱對高空氣象探測的要求比較低，僅僅只是對高空探測知識的了解和初步的理解，學生難免會出現學習積極性不高，主動性差，這方面有待進一步提高。

三、結語

通過對翻轉課堂教學模式在高空氣象探測中的設計應用的初步探索，學生通過課前自主學習視頻課件等相關資料，并將學習過程中遇到的問題反饋給教師，教師收集學生的問題進行歸納總結。在課堂上教師有針對性地對學生普遍存在的問題進行答疑解惑，課后利用投票檢查學生對所講知識的掌握情況。這種教學模式在高空氣象探測課程中的實踐取得不錯的效果，它能將教師課堂教學，學生課外學習和師生交流互動相結合，從而減低課堂教學難度，更能調動學生的參與性與學習積極性，但同時也存在很多不足，主要表現在視頻課件資源方面并未形成一定的規模，對授課教師來說還算是新事物，投入學習的精力不夠，視頻課件的制作質量也要在后期繼續提高。

參考文獻

[1]丁東糧.翻轉課堂本土化移植的局限性及解決路徑[J].教育理論與實踐，2018，38（2）：9-11.

[2]宋生濤，楊曉萍.翻轉課堂的基本原理與教學形態[J].西北師大學報（社會科學版），2018，55（2）：98-104.

[3]王巧煥，何春鋒，于榮.翻轉課堂對高校傳統教學模式的沖擊與挑戰[J].揚州大學學報（高教研究版），2018，22（1）：102-108.

[4]馬婷娟.翻轉課堂教學模式的理據、本質與本土化困境探析[J].當代繼續教育，2016，34（188）：56-60.

[5]蘇冰琴，岳秀萍，宋秀蘭，等.基于翻轉課堂理念的《水污染控制工程》微課教學模式改革的探討[J].教育教學論壇，2019（29）：84-85.

[6]陳斌，唐鵬.基于微信公眾平臺下翻轉課堂教學模式的應用——以汽車維修電工考證培訓課程為例[J].輕工科技，2018，34（1）：173-175.

[7]楊偉華，李廣超，袁興程，等.現代信息技術在水污染控制工程教學中的應用[J].教育教學論壇，2017（49）：94-95.

Preliminary Study on the Application of Flipped Classroom in the Teaching of High Air Meteorological Detection

JU Ying-qin， TANG Xing-zhi

（Hubei Branch of China Meteorological Administration Training Centre， Wuhan， Hubei 430074， China）

Abstract：Flipped classroom is the product of innovative teaching in the information age. It combines the characteristics of Internet opening， sharing， and freedom with the essential laws of education and teaching. The application of flipped classroom teaching mode in the teaching of High Air Meteorological Detection combines teachers' classroom teaching， students' extra-curricular learning and teacher-student interaction to effectively stimulate students' learning enthusiasm and initiative and improve the teaching effect.

Key words：flipped classroom; High Air Meteorological Detection; application