翻轉課堂教學模式應用于大氣科學專業碩士研究生課程的可行性研究

李揚，周欣，封凡

（成都信息工程大學 大氣科學學院，四川成都 610225）

《中國教育現代化2035》提出“創新人才培養方式，推行啟發式、探究式、參與式、合作式等教學方式以及走班制、選課制等教學組織模式，培養學生創新精神與實踐能力”[1-3]。為實現這一目標，亟須改革傳統的教學方式，讓學生從知識的被動接受者轉變成知識的主動學習者和創造者。多項研究表明：翻轉課堂教學模式能夠提升學生的學習能力及學習的主動性[4-7]。所謂翻轉課堂，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生，這種做法改變了傳統的教學安排[8]。發達國家對翻轉課堂開展得較早，不僅在小學、初中和高中應用，也在高等教育中探索使用。例如，美國哈佛大學[9]、英國劍橋大學和牛津大學[10]都開展了相關實踐。國內翻轉課堂近幾十年也在眾多高校開展了實踐探索[5-7,11-15]。

大氣科學主要聚焦天氣及其可預報性，氣候及其全球變化，大氣環流及其對地球系統、空氣質量的影響，以及其他能影響到人類的大氣過程。對于初學者來說，地球大氣是看不見摸不著的，因此，本科生與研究生都認為大氣科學的學習和研究較為復雜。考慮到翻轉課堂對學生自主性和創新性的培養，利用這一模式可有效提高大氣科學專業研究生對知識的掌握程度，從而進一步應用到科學研究中。本文通過問卷調查，探討翻轉課堂在大氣科學專業碩士研究生課堂中應用的可行性。

1 翻轉課堂教學模式可行性分析

為了分析翻轉課堂教學模式的可行性，共收集整理了117 份有效調查問卷，調查對象為成都信息工程大學大氣科學學院正在讀或已修完研究生課程的2014—2022 級學生，其中，男生占比為41.03%，女生占比為58.97%。在被調查學生中，學習成績中等的學生占比最高，為45.3%，學習成績良好的學生占比次之，為37.61%，優秀和后進的學生占比最少，皆為8.55%，這說明本次問卷在性別和成績上都較為合理可靠。為探討翻轉課堂在大氣科學專業研究生課程中應用的可行性，本文首先分析學生對翻轉課堂的好感度和接受度，了解翻轉課堂實施的前提條件是否滿足；其次，通過分析學生的課前學習和課堂學習特點，厘清學生的特點和能力是否適應翻轉課堂；最后，分析翻轉課堂的優缺點，闡明其可行性。

1.1 對翻轉課堂的好感度和接受度

調查顯示：有48.72%的學生喜歡傳統課堂模式（以教師講、學生聽為主），喜歡翻轉課堂及對翻轉課堂有好感的學生占比為51.28%，這說明有接近一半的學生對翻轉課堂教學模式有一定的好感；對翻轉課堂的接受度，有23.93%的學生希望將翻轉課堂模式應用于大氣科學專業研究生課程教學，有26.5%的學生不想，有38.46%的學生表示“很糾結，但也想嘗試一下”，有11.11%的學生表示“很糾結，還是算了吧”。以上結果表明：有超過一半的學生（占比為62.39%）想嘗試翻轉課堂教學模式，這與對翻轉課堂有好感度的比例相差不大，說明部分喜歡傳統課堂模式的學生也想嘗試翻轉課堂教學模式。在以上想嘗試翻轉課堂的學生（占比為62.39%）中，有超過一半的學生認為翻轉課堂可以引入以數理推導為主的課程（如高等動力氣象學），或以實踐應用為主的課程（如統計編程類課程），又或以概念理解為主的課程（如大氣化學概論）；其中，以實踐應用為主的課程占比最高，為75.34%。這也從側面反映出有相當一部分學生認為翻轉課堂在實踐應用類課程中具有一定的吸引力。此外，在所調查的117 名學生中，有37.61%的學生不想引入翻轉課堂教學模式，通過調查發現，大約一半的學生認為主要有以下3 個原因：學不了多少東西；課程多，根本沒時間學；科研壓力大，沒時間學。也有部分學生認為翻轉課堂依賴學生之間的合作討論，擔心大家參差不齊的水平導致效果不好，所以沒必要引入。以上調查結果顯示：對翻轉課堂教學模式有好感且能接受將其引入大氣科學專業研究生課堂教學的學生超過一半。這表明翻轉課堂有一定的可行性，但也要認真考慮學生的課前和課堂學習情況以及該模式的優缺點。

1.2 課前學習和課堂學習調查分析

調查顯示：有25.91%的學生課前學習時長在半小時以上，有22.22%的學生在半小時以內，有52.14%的學生表示“偶爾有課前學習”。這說明有一半的學生課前學習時間不多。翻轉課堂要求學生在課前對知識有一定的了解和掌握，進一步調查大氣科學專業研究生課前學習階段對知識的掌握程度，有75.21%的學生掌握程度一般。此外，翻轉課堂教學模式非常重視學生的溝通協作能力，通過調查，發現在課前學習階段，有17.95%的學生表示經常在課前與同學交流學習，有53.85%的學生表示偶爾交流，有20.51%的學生表示很少交流，只有7.69%學生的表示沒有交流。這說明多數學生在課前學習階段會與同學交流學習。良好的自主性和自控能力也是翻轉課堂教學實施的基礎，調查發現，有13.68%的學生表示自主性和自控能力很好，有64.1%的學生表示一般，有22.22%的學生表示很差。這一數據與翻轉課堂課前學習模式的喜好度對應，即調查顯示：有12.82%的學生非常喜歡課前學習，有61.54%的學生表示一般喜歡，有17.09%的學生表示不喜歡，有8.55%的學生表示非常不喜歡。以上數據說明多數學生有一定的自主性和自控力，翻轉課堂課前學習模式在實際教學中具有一定的可行性。

當學生按照教師要求完成課前學習后，進入課堂教學環節，通過師生互動、學生互動幫助學生完成對知識的深入理解。有35.9%的學生表示通過在課堂上的分析和討論，對所學知識掌握得更加全面和深入，有59.83%的學生表示一般，有4.27%的學生表示很差。這和課堂教學滿意度的調查相似，即調查顯示：有23.93%的學生非常滿意翻轉教學的課堂模式，有63.25%的學生表示一般，有12.82%的學生表示不滿意。影響課堂學習效果的主要因素包括課堂交流互動是否充足，調查顯示，有21.37%的學生表示課堂交流很多，有63.25%的學生表示一般，有15.38%的學生表示很少。如果在課堂中遇到不懂的問題，只有17.95%的學生表示會請教教師，有11.11%的學生表示會回看課前材料，有36.75%的學生表示會與同學交流，有31.62%的學生表示會自己網絡搜索，有2.56%的學生表示不去理會。結果顯示：有大約一半的學生遇到不懂的問題會在課堂中與教師或者同學交流，也有大約一半的學生表示想自己解決。這說明學生的主動性和交流的欲望不強，會影響實際教學中翻轉課堂的實施效果。

1.3 翻轉課堂優缺點調查和可行性分析

在了解和體驗完翻轉課堂教學模式后,有56.41%的學生認為它在大氣科學專業研究生課程中可行,有43.59%的學生認為不可行，這說明不同的學生對翻轉課堂優缺點的感知是不同的。對于優點，大多數學生認為有：（1）增加教師與學生之間的課堂互動；（2）教師有更多時間解決學生所遇到的問題；（3）培養學生的自主學習能力；（4）減小師生距離，有良好的課堂氛圍；（5）培養學生團結協作精神。考慮到翻轉課堂對學生自學能力、溝通能力的培養和提高，調查了其與傳統課堂對比的效果。對于自學能力，調查結果顯示：有43.59%的學生認為與傳統課堂教學相比，翻轉課堂非常有利于學生自學能力的培養和提高，有51.28%的學生認為一般，僅有5.13%的學生認為不利于提高自學能力。對于溝通能力，調查結果顯示：有52.14%的學生認為與傳統課堂教學相比，翻轉課堂非常有利于學生溝通能力的培養和提高，有41.03%的學生認為一般，僅有6.84%的學生認為不利于提高溝通能力。同時，對于翻轉課堂的學習效率，有38.46%的學生認為與傳統課堂教學相比，翻轉課堂的學習效率非常高，能夠在課前學習理解的基礎上完成課堂學習；有49.57%的學生認為與傳統課堂教學相比，翻轉課堂學習效率一般；有11.97%的學生認為與傳統課堂教學相比，翻轉課堂學習效率較低。以上結果表明：盡管大多數學生認為翻轉課堂教學模式能提升自學能力以及溝通能力，但不一定能提升自己對知識掌握和學習效率的滿意度，從而影響應用翻轉課堂的可行性。

對于翻轉課堂的缺點，本文的調查結果顯示，絕大多數學生認為有以下幾點：（1）看不懂課前學習材料；（2）課堂上提不出問題；（3）需要很多的課外時間；（4）自主學習能力差的學生成績會越來越差；（5）不適應把課堂交給自己。此外，本文調查了翻轉課堂是否會加重學生的學習負擔，有超過80%的學生表示會加重。關于翻轉課堂教學模式不可行的原因，學生列舉了原因，包括：（1）大氣科學專業數理推導較多；（2）大氣科學專業動手實踐較多；（3）大氣科學專業太難了。還有學生表示：“大氣科學專業網上涉及知識較少，教師課上講授的知識需要自己慢慢領會，沒有辦法提前自學并講授給其他學生，其他學生也聽不懂。課程太多，留給自己的科研時間就很少，沒有多余時間自學與自身科研不相關的課程知識。”“我認為翻轉課堂適合一些動手實踐課，能加深印象并向教師學習新方法，但對于一些前沿專業知識，課前學習很吃力，效率不高，效果不佳。”以上結果表明：大氣科學專業因其特殊性，既需要數理知識，又需要編程畫圖技能，對于研究生，學校和研究生導師會對其有一定的科研要求，學生有一定科研壓力，很多學生更關注學習效率，關注在課堂上提升效率的同時，有一定課余時間用來開展科研活動。

2 小結與討論

大氣科學專業研究生課程要求學生具有扎實的數理功底以及編程畫圖能力。如何讓學生快速有效地將所學知識與自己的科學研究相結合，仍是大氣科學專業教師討論的重點和熱點。本文通過調查117 名成都信息工程大學大氣科學學院在讀或已修完研究生課程的2014—2022 級碩士研究生，發現在了解和體驗完翻轉課堂教學模式后,有56.41%的學生認為其在大氣科學專業研究生課程中可行,有43.59%的學生認為不可行。這說明超過一半的學生認為翻轉課堂在大氣科學專業研究生課程中可以應用；但也有近一半學生認為其在實際教學中不可行。盡管如此，翻轉課堂教學模式有很多優點值得深入學習，并融入大氣科學專業研究生課程中，作為輔助教學方式提高教學水平和效果。例如，將晦澀的理論知識用動態圖片或視頻的方式展示，讓學生課前預習，對所學理論有初步的認識，也讓學生可以開展課后復習，深入理解知識。此外，教師在課時允許的情況下可單獨抽出幾節課，針對實際的天氣或者氣候現象，讓學生分組討論如何應用所學理論知識解釋實際天氣或者氣候現象，從而更好地將理論與實踐結合。