基礎(chǔ)理論性課程半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以“大氣物理學(xué)”為例

陳 雄，陳超輝，姜勇強(qiáng)

（國(guó)防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410073）

1 概述

1.1 課程特點(diǎn)和目前教學(xué)的痛點(diǎn)

“大氣物理學(xué)”是大氣科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，支撐了后續(xù)大量學(xué)科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。課程具有覆蓋面廣、內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)多、基礎(chǔ)性強(qiáng)、理論性高、章節(jié)獨(dú)立以及前沿知識(shí)更新快等特點(diǎn)[1]。課程教學(xué)目前主要采用的是傳統(tǒng)的講授灌輸式教學(xué)，教師在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主要存在以下痛點(diǎn)：一是課程知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，講授的過(guò)程中學(xué)生參與度不夠，容易導(dǎo)致課堂氛圍不活躍、學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)象；二是課程理論性強(qiáng)、數(shù)理基礎(chǔ)要求高，在講解相關(guān)理論物理本質(zhì)時(shí)常常顯得非常空洞，吸引不了學(xué)生的注意力；三是課程內(nèi)容覆蓋面廣、章節(jié)獨(dú)立性強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中不易組織知識(shí)單元之間的聯(lián)系。因此，課程教學(xué)過(guò)程中若一直采用講授式“滿堂灌”的教學(xué)模式就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)接受專業(yè)知識(shí)，缺乏主動(dòng)參與，學(xué)習(xí)效果不理想，難以形成對(duì)課程內(nèi)容系統(tǒng)性的理解和掌握。因此，“大氣物理學(xué)”課程亟須創(chuàng)新教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生的課堂參與度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍，進(jìn)而提升課程學(xué)習(xí)效果。

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)課堂是目前比較流行的一種能夠最大可能地調(diào)動(dòng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)參與積極性的一種教學(xué)模式。這種教學(xué)模式翻轉(zhuǎn)了課堂教學(xué)中教師和學(xué)生的位置，凸顯了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，對(duì)教師的具體角色和作用也進(jìn)行了全新的定義[2]。學(xué)生在課前或課外觀看教師的視頻講解自主學(xué)習(xí)，教師不再占用課堂時(shí)間來(lái)講授知識(shí)，課堂變成了教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，從而達(dá)到更好的教育效果[3-4]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程主要包括四個(gè)方面：前期教學(xué)資源的準(zhǔn)備、課前知識(shí)的傳遞與學(xué)習(xí)、課上知識(shí)的導(dǎo)入與組織、課后教學(xué)的反思與總結(jié)[2]。在課堂教學(xué)中，教師只需解決學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)中所遇到的問(wèn)題即可。這種教學(xué)模式有利于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)又能促進(jìn)學(xué)生與教師之間以及學(xué)生之間的討論與互動(dòng)，使教學(xué)方式更加靈活，有利于教師因材施教，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化、多元化的教學(xué)。但是翻轉(zhuǎn)課堂需要教師和學(xué)生在課前投入大量的時(shí)間和精力進(jìn)行準(zhǔn)備[5]，首先需要教師做好教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和重難點(diǎn)分析、學(xué)習(xí)視頻和文字資料的準(zhǔn)備和管理；而學(xué)生需要花費(fèi)較多的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，這對(duì)學(xué)業(yè)壓力大、課程時(shí)間緊的學(xué)生來(lái)說(shuō)不僅學(xué)習(xí)效果不理想，還有可能耽誤其他課程的學(xué)習(xí)[6]。在課堂上對(duì)教師課堂把控和引導(dǎo)能力要求也是比較高的，不然很容易出現(xiàn)課堂中心主題跑偏，偏離課程重難點(diǎn)甚至達(dá)不成教學(xué)目標(biāo)。另外，小組式的討論學(xué)習(xí)中可能會(huì)存在極個(gè)別濫竽充數(shù)的學(xué)生，從而影響整體的教學(xué)效果。此外，并不是所有的課程都適合翻轉(zhuǎn)式教學(xué)，對(duì)于基礎(chǔ)性強(qiáng)、理論性高的課程，使用翻轉(zhuǎn)課堂很有可能難以達(dá)到高效的教學(xué)效果。因此，我們需要結(jié)合自己教學(xué)班級(jí)的學(xué)情特點(diǎn)以及專業(yè)課程的特點(diǎn)不斷創(chuàng)新教學(xué)方式。

1.3 半翻轉(zhuǎn)課堂的理念

翻轉(zhuǎn)課堂的初衷在于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主參與度、提升課堂教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力；但是在實(shí)際操作過(guò)程中可能會(huì)存在或多或少的疑難問(wèn)題，尤其是基礎(chǔ)性和理論性強(qiáng)的課程。因此，我們需要在翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂、學(xué)生討論和教師講授之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)[7]。這時(shí)，半翻轉(zhuǎn)課堂的理念就應(yīng)運(yùn)而生。半翻轉(zhuǎn)課堂是在傳統(tǒng)教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式之間、學(xué)生課堂講授研討和教師講授引導(dǎo)之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，而不是教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)時(shí)間的對(duì)半。半翻轉(zhuǎn)課堂是傳統(tǒng)課堂與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合，因此，從本質(zhì)上來(lái)講半翻轉(zhuǎn)課堂還是屬于一種混合式的教學(xué)模式。

在半翻轉(zhuǎn)課堂中不再要求學(xué)生課前學(xué)習(xí)課程的全部?jī)?nèi)容，而是有針對(duì)性地學(xué)習(xí)相關(guān)課程內(nèi)容的核心知識(shí)或關(guān)鍵問(wèn)題；在課堂上，教師講授知識(shí)與學(xué)生參與講授和討論相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師講解相輔相成。半翻轉(zhuǎn)課堂可以讓教師在課程教學(xué)內(nèi)容講授與課堂翻轉(zhuǎn)之間根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)、自身能力和學(xué)生基本情況靈活取舍，而不拘泥于翻轉(zhuǎn)課堂的具體形式要求。這種半翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式在許多課程的教學(xué)中也取得了較好的學(xué)習(xí)效果，為理論性和基礎(chǔ)性較強(qiáng)的課程采用翻轉(zhuǎn)課堂理念提供了新的思路。因此，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的精髓，運(yùn)用半翻轉(zhuǎn)課堂理念，我們構(gòu)建了“大氣物理學(xué)”課程的一種半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

課前，教師針對(duì)教學(xué)內(nèi)容布置相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)題或?qū)W習(xí)任務(wù)，提供相關(guān)學(xué)習(xí)資料；學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)資料，分組討論學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、完成相關(guān)問(wèn)題。課堂上，教師同樣以課程知識(shí)講授為主，在講到課前布置的相關(guān)問(wèn)題或任務(wù)時(shí)，讓學(xué)生走上講臺(tái)，通過(guò)教授給他人這種效率最高的學(xué)習(xí)方式組織學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講授學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生討論，并將問(wèn)題不斷深入，啟發(fā)學(xué)生思考。課后教師布置相關(guān)課外練習(xí)，掌握學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果。學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，對(duì)課堂上交流匯報(bào)的同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分，促進(jìn)相互提升。

2 “大氣物理學(xué)”半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 課前準(zhǔn)備

不論是翻轉(zhuǎn)課堂還是半翻轉(zhuǎn)課堂，課前的相關(guān)準(zhǔn)備和自主學(xué)習(xí)工作都是非常重要的。在半翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施中，教師需要課前根據(jù)課堂上的相關(guān)內(nèi)容、重難點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生實(shí)際的能力水平，有針對(duì)性地準(zhǔn)備相關(guān)問(wèn)題。本節(jié)課根據(jù)學(xué)生分組的情況，準(zhǔn)備了三個(gè)問(wèn)題：查閱臺(tái)風(fēng)的影響災(zāi)害有哪些，每年給我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失有多少？梯度風(fēng)的類型、特征和風(fēng)速表達(dá)式；為什么臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速很大，其最大可以達(dá)到多少？這三個(gè)問(wèn)題都是圍繞課程教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)展開(kāi)，既相互獨(dú)立，又有一定的聯(lián)系，每個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)短易于完成和操作，不會(huì)占用學(xué)生太多的時(shí)間去學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和教師對(duì)課堂內(nèi)容和節(jié)奏的把握。

教師課前發(fā)布相關(guān)問(wèn)題任務(wù)，提供學(xué)習(xí)的資料和素材，主要包括課件、相關(guān)的文獻(xiàn)和在線視頻資源，要求學(xué)生分組討論學(xué)習(xí)，每組派一個(gè)代表在課上進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)形式不限，最好有板書(shū)和PPT。學(xué)生課前根據(jù)要求，完成各項(xiàng)任務(wù)，做好討論和匯報(bào)準(zhǔn)備。

2.2 課堂實(shí)施

半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中課堂教學(xué)是由學(xué)生和教師共同主導(dǎo)，相輔相成，共同完成課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。首先，第一小組派出一名同學(xué)匯報(bào)臺(tái)風(fēng)的影響災(zāi)害和導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失有多少。通過(guò)相關(guān)知識(shí)的介紹，首先激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其課堂學(xué)習(xí)的積極性，活躍課堂氛圍；其次，通過(guò)臺(tái)風(fēng)給我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，融入課程思政，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)使命擔(dān)當(dāng)，學(xué)好專業(yè)，進(jìn)而做好氣象保障造福人類；再者，提出第一個(gè)問(wèn)題：如何描述臺(tái)風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，也就是如何描述大氣中的曲線圓周運(yùn)動(dòng)。上次課講的地轉(zhuǎn)風(fēng)是一種勻速直線運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)該用什么方程描述？通過(guò)引導(dǎo)，教師講授描述曲線運(yùn)動(dòng)梯度平衡方程的建立及各項(xiàng)的意義，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)涉及深?yuàn)W和抽象的數(shù)理推導(dǎo)，不適合采用翻轉(zhuǎn)課堂，因此以教師講授為主。

在得到梯度風(fēng)運(yùn)動(dòng)方程后就是對(duì)方程求解，在求解時(shí)需要綜合考慮數(shù)學(xué)和物理上的意義，以及和實(shí)際大氣運(yùn)動(dòng)相結(jié)合。此時(shí)，安排第二小組派一名學(xué)生匯報(bào)為什么北半球臺(tái)風(fēng)幾乎都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生一起研討北半球高壓和低壓渦旋運(yùn)動(dòng)方向和速度的求解。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題學(xué)生的匯報(bào)常常存在不深入、不全面的問(wèn)題，教師就要發(fā)揮好引導(dǎo)作用，結(jié)合學(xué)生實(shí)際講授，補(bǔ)充完善，提出相關(guān)思考問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生討論。通過(guò)討論交流學(xué)習(xí)，得到了北半球氣旋式梯度風(fēng)和反氣旋式梯度風(fēng)的具體表達(dá)式，進(jìn)而引出下一個(gè)問(wèn)題，為什么北半球氣旋式梯度風(fēng)（臺(tái)風(fēng)）風(fēng)速可以很大？進(jìn)而第三小組派出一名同學(xué)講解，教師通過(guò)完善、提問(wèn)、總結(jié)等方式引導(dǎo)學(xué)生討論學(xué)習(xí)。

在課堂上，主要通過(guò)教師和學(xué)生的共同講解完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。教師按照正常的傳統(tǒng)上課方式開(kāi)始上課，當(dāng)涉及和講解到課前布置的問(wèn)題任務(wù)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，讓學(xué)生走上講臺(tái)，通過(guò)教授給他人的形式，帶領(lǐng)大家一起學(xué)習(xí)。教師要注意把控課堂節(jié)奏，對(duì)學(xué)生的講授進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、補(bǔ)充和完善，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)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(guān)課外練習(xí)，檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；通過(guò)和學(xué)生交流或者問(wèn)卷調(diào)查的形式，了解學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的意見(jiàn)和建議。學(xué)生完成相關(guān)的課外練習(xí)，并針對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容繪制思維導(dǎo)圖，建立思維體系，提升鞏固學(xué)習(xí)效果；對(duì)課堂上主動(dòng)分享講解的同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，作為該學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，以提升學(xué)生參與的積極性。

3 半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

一是課前學(xué)生自學(xué)的問(wèn)題任務(wù)設(shè)計(jì)要精練簡(jiǎn)潔。首先，問(wèn)題任務(wù)的設(shè)計(jì)要圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展，可以是教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)象的調(diào)查，為教學(xué)核心重難點(diǎn)的引入做好鋪墊，也可以是圍繞教學(xué)核心重難點(diǎn)內(nèi)容的一個(gè)小的知識(shí)點(diǎn)。問(wèn)題任務(wù)設(shè)計(jì)要精練簡(jiǎn)潔，不宜太難。其次，問(wèn)題最好具有一定的獨(dú)立性，不需要學(xué)生花過(guò)多的時(shí)間去學(xué)習(xí)預(yù)備基礎(chǔ)知識(shí)，能夠很快地上手解決。再次，問(wèn)題最好和現(xiàn)實(shí)中的某些現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，避免空洞的數(shù)理公式推導(dǎo)，挫敗學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要使學(xué)生在解決了相關(guān)問(wèn)題后能有一種揭示現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象原理的成就感，從而不斷激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。

二是教師要做好課堂節(jié)奏的把控和引導(dǎo)。首先，教師要做好教學(xué)設(shè)計(jì)，綜合考慮學(xué)生講授和討論的時(shí)長(zhǎng)，安排好課堂教學(xué)內(nèi)容，避免造成課堂時(shí)間不足或剩余過(guò)多，從而達(dá)不成教學(xué)目標(biāo)的現(xiàn)象。其次，課堂上學(xué)生在分享講解相關(guān)問(wèn)題和內(nèi)容時(shí)，教師要注意及時(shí)對(duì)學(xué)生所講的內(nèi)容進(jìn)行糾正、補(bǔ)充，并通過(guò)提出新的小的問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，避免學(xué)生一個(gè)人唱獨(dú)角戲，下面聽(tīng)課的學(xué)生參與積極性不高的問(wèn)題。再者，教師可通過(guò)學(xué)生相互打分作為平時(shí)成績(jī)等手段，督促學(xué)生認(rèn)真準(zhǔn)備相關(guān)問(wèn)題任務(wù)，避免出現(xiàn)濫竽充數(shù)、被動(dòng)完成任務(wù)的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

半翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，教師和學(xué)生相輔相成、有目的地進(jìn)行教學(xué)，在不過(guò)多增加教師和學(xué)生任務(wù)的情況下，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度，提升了課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新探索的能力。這種教學(xué)模式特別適合基礎(chǔ)性強(qiáng)、理論性高的課程。本文以“大氣物理學(xué)”課程中梯度平衡與梯度風(fēng)一節(jié)為例，講解了半翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)過(guò)程中的設(shè)計(jì)和實(shí)施，可為其他課程開(kāi)展半翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供參考和借鑒。