基于學習通的“物理氣候學”混合式教學研究

何永利 管曉丹

[摘 要] 超星學習通是移動互聯網背景下開發的混合式教學工具，具有良好的教學互動功能，在提高教學效果方面具有重要作用。以蘭州大學大氣科學專業基礎課“物理氣候學”為對象，針對當前存在的問題，基于學習通平臺著重改進了課前、課堂、課后的教學環節。實踐證明，這種教學模式激發了學生的學習積極性，養成在討論中深入思考的習慣，較大幅度地提升了教學質量。

[關鍵詞] 物理氣候學;超星學習通;混合式教學;教學與實踐

[基金項目] 2018年度國家自然科學青年基金“氣候變暖背景下冬夏季阻塞對北半球中高緯干旱半干旱地區季節非對稱性增溫的影響機制”（41705047）

[作者簡介] 何永利（1988—），男，河北唐山人，博士，蘭州大學大氣科學學院講師（通信作者），主要從事半干旱氣候變化研究;管曉丹（1983—），女，吉林通化人，博士，蘭州大學大氣科學學院教授，主要從事陸面過程和土壤濕度變化研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）14-0129-04 ? ?[收稿日期] 2020-12-24

一、引言

互聯網已經融入社會生活的方方面面，深刻改變了人們的生活方式，逐漸成為一種新型的思考方式，“互聯網+”思維為各行各業的發展提供了新思路。目前，慕課、網易公開課、TEDs等網絡教學平臺如雨后春筍般出現，以優質教育資源、隨時可學、永不下線等特點吸引了大批學生觀看學習，帶動了教育的深刻變革。2020年春，在突發的新冠肺炎疫情期間，應教育部“停課不停教，停課不停學”的要求，極大地推進了線上教學的普及程度，各門專業課的任課教師積極籌備，完成傳統教學到線上教學的轉變[1]。盡管線上學習資源得到極大的豐富，但線上教學的效果如何，或如何與傳統教學有機結合，仍是疫情后任課教師需要深入思考的問題。本文探討利用學習通進行混合式教學的實踐和探索。

二、傳統課程教學中的問題

“物理氣候學”多采取傳統的課堂教學模式，采用提問和討論的教學方式，課堂互動不足，課程反饋不及時。“大家聽明白了嗎？”“有任何不懂的地方隨時打斷我”，教師往往通過詢問的方式，或者觀察學生面部表情的方式了解教學效果，需要憑借多年經驗或者事后才能得到課堂反饋[2]。但是大多數學生不敢或不習慣打斷教師講課反饋自身的疑問，帶著疑問繼續聽課，不利于學生完全理解課程內容，打擊學習積極性，降低課堂效率。

其次，目前傳統的課堂教學多采用PPT課件講授與板書結合的形式，對于重點和難點內容，比如厄爾尼諾與南方濤動（ENSO）的形成機制，教師通過板書講解，但教授過程僅此一次，無法重復，學生如果在課堂沒有跟上教師的節奏，課后無法完整回憶出教師的講授過程，不利于學生通過反復學習，深入理解重點內容。

三、網絡教學的優勢與弊端

超星學習通平臺充分利用現代化信息技術，針對教學的課前預習、課堂講授、課后練習等環節進行改造，構建以學生自主學習為主的網絡教學模式，克服傳統教學模式的痛點，主要優勢可以歸納為以下三點。第一，重復學習，反復講解。網絡教學極大地解放了學生和老師的時間和空間限制[3]。教師將學習任務、學習資料、講解視頻上傳至學習通平臺，學生可以隨時隨地自主地通過網絡訪問這些資源，針對教學重點和難點反復學習，將難點真正吃透，提高學習效果。第二，教學資源豐富，增加教學形式。相比于傳統課堂教師的口頭傳授，板書推演，網絡教學引入了更多的多媒體資源，例如通過精心制作的“ENSO現象形成的機制”小視頻，可以直觀地讓學生理解深奧的形成機理，而且形象的視頻資源更利于長時間的記憶。此外，學習通平臺還提供了測試、練習、討論等環節，每一名學生都可以針對自己不理解的部分進行討論、反饋，使得教學更具有個性化。第三，完善過程性評價。以往考核中，期末考試成績約占最終成績的70%～80%，缺少過程性的評價體系[4]。依靠學習通平臺，可以全程掌握學生在學習過程的表現，通過對考勤、預習情況、測試情況、討論表現等量化指標進行綜合評估，可以更好地反映學生真實的學習情況。

但是經過疫情期間的考驗，網絡教學的弊端也充分表現出來[5]，主要包括以下幾個方面。首先，缺少深度學習。講授視頻主要是以瀏覽為主，無法確保學生處于注意力高度集中的狀態，難以真正的思考實質問題，影響教學效果。而課堂教學中，教師能夠實時地看到學生學習過程中的反應，便于進行深度的交流。面對面的教學環節仍然是知識傳授，點燃靈魂無法替代的部分。其次，長時間使用屏幕對學生的視力造成傷害。學生的學習任務繁重，如果每門課都采用網絡教學形式，勢必導致屏幕使用時間過長，對學生的視力產生不可逆的傷害。再次，對學生的自律性有較高要求。網絡教學模式要求學生在規定的時間段內（例如本學期內）完成該課程的學習。如果沒有老師在關鍵時間節點檢查學習情況，很可能由于懶惰心理或自律性較差，在考試前集中突擊學習，降低學習效果。

四、基于超星學習通的混合式教學模式的構建

基于以上考慮，結合傳統教學和網絡教學各自的優點，合理安排教學內容，進行混合式教學是未來教學改革的主流趨勢。筆者針對蘭州大學“物理氣候學”課程開展了超星學習通的混合式教學實踐，教學對象為蘭州大學大氣科學專業2017級兩個教學班，共計97人。

（一）完善課前、課堂和課后教學環節

基于學習通平臺，在課前階段，教師可以將預設問題、PPT課件、講授視頻和測試題、討論題提前推送給學生，以問題吸引學生主動思考，同學通過自主預習，對課堂內容有初步了解，并對學習內容產生興趣。以“氣候穩定性”教學主題為例，課前預習題目為“未來我們會移居火星嗎？”“在溫室氣體排放增多情景下，當前氣候是否穩定？”“如果氣候會發生突變，何時會發生？”等。預設問題在課前兩天推送給學生，便于學生提前通過閱讀教材，網絡搜索相關資料，積極思考問題的答案。

打造探究式課堂教學。課堂討論是混合式教學與網絡教學最大的差別。經過網上自主學習后，學生對簡單易懂的內容已經初步掌握，課堂教學則側重于教學重點和難點的講解，同時以討論的形式，使得學生能夠進行深入的思考。此外，學習通平臺也為課堂教學準備了大量的活動庫，包括投票、選人、搶答、主題討論、隨堂練習等。通過答題測試，了解學生對基礎知識點的掌握情況，及時對掌握情況較差的知識點進行補充講解。

在課后總結階段，學生可以利用學習通平臺提交作業，發起討論，將學習過程中遇到的問題或教學建議反饋給教師。教師及時批改作業，并利用統計功能了解學生的整體學習情況，便于及時調整教學方案。對于重點理論的講授，教師可以將提前找好的優質教學視頻，或親自錄制的教學視頻，上傳到學習通平臺。

（二）利用教學視頻，解決棘手的教學難點問題

上一次教學模式改革是從單純的板書教學升級到PPT演示與板書結合的教學方式，大大地豐富了課堂內容，提高了課堂效率，而這一次教學模式的升級是將抽象知識轉化為視頻、動畫、圖片等多媒體教學資源，根據自身需求隨時通過網絡自行學習，而課堂成為教師與學生深入思考和討論的場所[6]。目前蘭州大學的很多虛擬仿真教學實驗項目已經啟動，在虛擬現實技術（VR）的幫助下，在未來學生可以通過沉浸其中的方式學習。例如，在學習碳循環時，學生可以以一個碳原子的視角，追隨碳原子的一生，了解整個碳循環過程。精心制作的電子教學視頻資源，具有通俗易懂，重復學習的特點，對以往教學中難以理解的動力學理論具有很好的教學效果，給學生更為直觀、更易于理解的學習方式。即便在學生工作以后，如果需要對某塊知識進行復習和應用，這樣的教學資源也是一種極大的便利。

（三）改進課程評估體系

以往課程作業常常通過手寫方式提交，由課程助教或教師批改，工作量大且不易統計學生掌握情況，通過學習通平臺提交作業，批改作業，可以及時掌握學生學習情況，快速，高效。同時，通過簽到活動獲得的數據可以反映出勤情況，測試活動的成績可以作為平時成績的重要參考，數據可靠，公平公正。

課程評估主要以考勤、課程作業和期中期末考試成績為依據，采用終結性的形成性評價方式，很難對學生在學習過程中表現出來的學習動機和情感態度，以及學習方式等動態表現進行測量和評價。因此，大學考試中總存在考前突擊背書，臨時抱佛腳的現象，對學生真實的學習情況缺乏客觀的過程性評價指標[7，8]。學習通平臺通過課上限時答題，與學生深入探討未知問題，更能培養學生“主動學習、深入思考”的科研品質。而這個環節的答題情況更能客觀反映學生的學習理解能力，可酌情加入課程評估體系。

（四）融入課程思政元素

進行潛移默化的課程思政教育是教學改革的重要環節。任課教師在設計教學方案時，結合教學內容，將課程思政元素通過案例的形式將正能量傳遞給學生。在“物理氣候學”的教學實踐中，添加的課程思政元素主要包括以下幾個方面：一是在授課過程中從歷史朝代更替與氣候變化的聯系出發，讓學生了解氣候變化對國家發展和社會進步所產生的影響，培養學生深入學習的興趣，讓學生有從事氣候變化研究并對國家發展做出貢獻的使命感;二是通過介紹全球杰出團隊的科研成果和科研經歷，讓學生學習最前沿的知識，認識到科研環境自由平等公正的重要性，培養學生的科研誠信，從根本上杜絕學術不端現象;三是通過老一輩科研工作者敬崗愛業，學成歸國和堅守奮斗的先進事跡，培養學生愛國、敬業、誠信的品格。

五、將創新創業思維融入專業學習

本科教育是我國人才培養的重要環節，其不僅是為相關領域培養專業基礎扎實的科研人才，也需要為社會培養出能夠將專業知識與社會需求相結合的專業人才。因此，如何在教學過程中，將創新創業思維融入專業學習，也是教學改革的重要方向之一。傳統教學模式，缺少思維意識的引導，更注重理論知識的傳授，導致學生學習興趣減弱，教學質量欠佳。相比之下，混合式教學對培養學生的創新思維和創業品質具有先天的優勢。開放的課堂討論給學生更自由的氛圍，更活躍的思維，而在這樣環境下培養的學生，通常具有更強的創新精神。

從學科本質來講，“物理氣候學”課程屬于基礎學科，應用方面較為欠缺。但在《京都議定書》《巴黎協議》等一系列國際協定的出臺，使得世界各國認識到全球變暖帶來的氣候變化風險，如何制定氣候變化適應政策和如何減少溫室氣體排放等問題，都需要將氣候學的最新研究成果應用于解決實際問題。這些具有針對性和時效性的應用場景，更能引起學生的興趣，非常適合混合式教學的課堂討論。經過深入的思考、討論，可以孵化出創新創業項目的初步想法。以海洋環流內容為例，實驗班的同學在討論過程中，認識到全球變暖導致海洋熱浪頻發，而海洋熱浪對海洋環境和漁業產生重大影響。從而萌生出利用衛星實時觀測資料建立海洋熱浪的識別和預警系統，為減少漁業損失提供幫助。但目前，高校舉辦的創新創業活動仍然與本科教學聯系較少，混合式教學的改革可以打破這樣的僵局，促進應用與理論的結合，從而培養出社會經濟發展需要的人才。

六、教學成果的對比分析

為了檢驗教學改革方案的效果，對2017級兩個教學班進行對比試驗，其中普通班，仍然采用傳統方式進行教學，實驗班則采用混合式教學，通過對比期末成績情況（詳見表1），評估混合式教學改革方案的真實效果。

普通班學生共計50人，平均分為81.3分，其中90分以上14人，80～89分段17人，70～79分段12人，60～69分段5人，60分以下2人。實驗班學生共計47人，平均分為86分，其中90分以上18人，80～89分段19人，70～79分段7人，60～69分段3人，60分以下0人。

上述結果表明混合式教學對各分段的同學都有較好效果，特別是實驗班沒有不及格的同學。而且實驗班的成績更集中在80分以上，該分數段學生人數約占77%，比普通班（62%）高出15%。從期末考試情況看，混合式教學方式對各分段的學生都有一定程度的提高，但對80分以上分段的同學，效果更好。通過綜合分析，認為該現象的形成原因有二。一是混合式教學方式對學生的自主學習能力和自律性有較高的要求。因為混合式教學要求在課堂討論之前，學生自主學習基礎知識，并積極思考課前發布的問題。這些準備工作需要花費大量的時間，如果學生沒有及時完成課前準備，在課堂討論環節，難以深入理解課堂討論的內容，學習效果欠佳。二是混合式教學為師生提供了更多深入交流的機會。傳統教學模式中教師僅僅通過課堂提問了解學生的掌握情況，而且提問環節在課堂時間中的占比極少。而混合式教學模式，要求學生在課堂上與老師進行討論，提問者從不同角度提問，老師和其他同學都會擴展視野，積極思考答案。這種經過自身思考得到的知識，比通過教師講授直接獲得的知識，理解地更透徹，記憶也更深刻。總體上，此次基于學習通的混合式教學成果較為理想，學生的學習情況有所提高，且與自律性和自學能力成正比。

七、結束語

基于超星學習通對物理氣候學進行的混合式教學改革實踐，結合了傳統教學與網絡教學的優點，取得了較好的教學效果，以全新的體驗完善課前、課堂和課后的教學環節，通過預設情境問題，激發學生求知欲，自主學習，通過課堂激烈討論，培養深入思考的科研品質。同時，利用虛擬現實等新技術制作優秀的電子教學視頻資源是學習氣候動力理論的寶貴資源，也為虛擬仿真教學改革項目和學生創新創業項目提供了廣闊的舞臺。在信息化浪潮中，大學教師應積極進行混合式教學探索，順應時代潮流，真正培養學生的學習能力，踐行教育理論的現代化。

參考文獻

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Research on the Mixed Teaching of Physical Climatology Based on Superstar Learning App

HE Yong-li， GUAN Xiao-dan

（School of Atmospheric Sciences， Lanzhou University， Lanzhou， Gansu 730000， China）

Abstract： The Superstar Learning App is a mixed teaching tool developed under the background of mobile Internet. It has good teaching interactive functions and plays an important role in improving teaching effect. Taking Physical Climatology， the basic course of atmospheric science of Lanzhou University， as the object， and aiming at the existing problems， this study improves the teaching links before， during and after class based on this learning platform. Practice has proved that this teaching model can stimulate student's enthusiasm for learning， develop their habits of thinking thoroughly through discussion and greatly improve the quality of teaching.

Key words： Physical Climatology; Superstar Learning; mixed teaching; teaching and practice