翻转课堂在高空气象探测教学中的应用初探

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　　[摘 要] 翻转课堂是信息化时代思维创新教学的产物，它将互联网的开放、共享、自由等特征与教育教学的本质规律有机结合。通过翻转课堂教学模式在高空气象探测教学中的应用，能将教师课堂教学、学生课外学习和师生交流互动相结合，有效激发学生的学习积极性和主动性，同时也提高教学效果。
　　[关键词] 翻转课堂;高空气象探测;应用
　　[基金项目] 中国气象局气象干部培训学院科研项目“暴雨预报个例分析与模拟教学系统开发”（内2015-007）;湖北省气象局科技发展
　　 基金项目“《湖北省气象灾害十大服务案例汇编》讲义编写”（2017C07）
　　[作者简介] 鞠英芹（1985—），女，山东威海人，中国气象局气象干部培训学院湖北分院工程师，研究方向：气象继续教育。
　　[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）19-0289-04    [收稿日期] 2019-08-01
　　 随着现代科学技术的发展，尤其是网络信息化的飞速发展，推动着世界各行各业的发展，基于网络信息基础的教学模式应运而生，即利用云计算、云服务技术信息手段将课堂知识传授与课外知识内化颠倒安排的新型教学模式——翻转课堂。翻转课堂（Flipped Classroom）的概念源自21世纪初的美国，主要体现为对课堂教学流程的翻转，即通过现代信息技术工具实现“先学后教”，教师课前创设教学资源（录音、视频、电子教材），学生在课外或家中自主学习，再回到课堂上完整深度知识协作（解惑、释疑、探究等）的一种教学形态[1]。该教学模式是以学生的“学”为中心的教学理念为指导，以现代计算机技术、互联网技术等信息化技术手段为依托，构建出课前学习知识、课中内化知识和课后升华知识的教学流程，最终达到教师和学生共同发展的目标[2]。
　　翻转课堂将教师的“教”与学生的“学”颠倒过来，它一经推出便风行全球，也成为我国新一轮教学改革的热点。很多研究学者围绕翻转课堂提出了自己的观点。宋生涛[2]介绍了翻转课堂的时代背景、基本特征、关键要素以及课堂实施，颠覆了传统课堂教学的基本结构，颠倒了教学过程，重置了课堂时间，改变了学习方式，转变了师生的角色;丁东粮[1]提出了翻转课堂本土化移植的局限性，从目的翻转、知识本位翻转到教学流程翻转都进行了深度的反思;王巧焕[3]指出了对高校传统教学模式的教学理念、教学流程、教学评价带来了巨大冲击，同时对高校教师的教学思想、专业综合能力及现代化信息技术水平提出了严峻的挑战，也对学生的角色定位、学习能力、自我约束力等方面提出了挑战。马婷娟[4]指出翻转课堂在本土化过程中受到教学理论与实践，教师教育思想观念，学生自主学习能力，资金与信息技术支持，学科适应性与学段适合性，标准化应试教育与单一化评价方式，以及大班化教学的限制和束缚。苏冰琴[5]基于翻转课堂理念的微课教学改革思路，探索以培养具有自主学习能力的高校创新人才为目标的专业课教学模式。
　　翻转课堂在应用过程中也取得了较好的成效。陈斌[6]认为在汽车维修电工考证培训课程中开展翻转课堂的教学模式，有效激发学生的学习积极性和主动性，同时也提高考证通过率。杨伟华[7]通过将现代信息技术在水污染控制工程教学中进行了应用，并取得较好效果。在气象行業中，气象继续教育对提高专业技术人员的知识和技能起到非常重要的关键作用，能不断对专业技术人员的知识和技能进行更新、补充、拓展和提高，进一步完善知识结构，提高创造力和专业技术水平。在理论课程讲授方面，气象继续教育基本上采用传统教学方式，随着信息技术的发展，翻转课堂教学模式也逐渐渗透到气象继续教育培训中。本文拟通过在大气科学基础知识培训班中，运用翻转课堂教学模式，探讨高空气象探测授课的教学效果，以及学生的知识接收能力。
　　一、翻转课堂在高空气象探测中的设计应用
　　（一）学情分析
　　气象培训属成人培训的范畴，具有成人学习的一切特征：带着问题学、理解能力强、记忆能力差、喜欢双向交流与沟通、希望得到认同、不能持续学习和自我防卫心理强等。气象工作还具有一些行业特点：首先，气象行业实行垂直管理，有一套独立的运行管理机制，所以气象行业是相对封闭的系统;其次，气象现象发生在大气层中，目前还无法还原和模拟气象现象发生，具有不可再现的特征，气象预报不能做到100%准确，所以具有明显的不确定性;再次，用于分析预报的气象资料是多年历史与实时资料的结合，包括天地空资料，由人工观测、雷达观测、卫星观测等大量气象资料组成，具有大数据的特征;最后，气象职工分布在全国各地，特别是基层气象机构，地处偏远地区，交通不方便，职工人数少，工学矛盾比较突出。因此，在开展气象培训的过程中，必须做到统筹兼顾，充分考虑成人学习和气象行业的特点。气象部门始终坚持“分层分类”教育培训的计划性、系统性、统筹性，开创了气象干部教育和学历后专业继续教育的新局面，全方位多层次的气象教育培训格局已形成。
　　大气科学基础知识培训班主要是针对进入气象部门工作的理工科类非气象专业本科及以上学历的毕业生进行气象基础知识的培训，包括天气学、气象学、大气探测学、动力气象学、气候学等基本知识，为从事气象管理和服务等工作打下必要的专业知识基础，其中，气象基础理论课程授课330学时，约占总学时的85%。通过对2018年上半年的学生的基本情况进行了解，其特点表现在：年轻、精力容易不集中，有少部分学生在气象观测岗位工作，有一定的工作经历。传统的填鸭式的教学方式容易让学生缺乏学习信心和兴趣，需要采用多种教学方法，而不是一味地单方面的讲授，要注重学习方法的引导和因材施教，充分借助现代化教学手段，这样教学效果才会立现，学生的接受能力也会逐渐增强。
　　（二）翻转课堂在高空气象探测中的设计 　　气象继续教育中采用翻转课堂教学模式，有着不同于传统教学模式的特点：第一，它突破了传统的教学理念，强调课上学生协作学习为主，教师指导为辅，体现以学生为中心的教学理念。第二，它颠覆了传统的教学流程，将传统教学中知识的传授从课中放到课前由学生借助教师提供的教学资源完成自主学习及针对性的练习，而课中主要进行答疑解惑，知识应用及批判性思维、解决问题能力、协作能力和自我导向学习等方面的培养。第三，它转变师生角色，学生由被动学习变成主动内化知识的自主学习者，教师由主讲变成了学生学习的指导者、资源提供者、课堂的组织者[4]。第四，它能充分调动学生的融会贯通，知识链接能力。由于气象专业各学科之间既相互独立又相互联系，不能只掌握其中一门学科的知识，一定要考虑知识点的衔接，以及学科间相互关联的特性。
　　翻转课堂在高空气象探测中的设计应用，强调以学生为中心，以教师为主导，充分发挥学生的学习自主性，重视教学过程中教师、学生、学习资源之间的交流和互动，努力创造情境创设、启发思考、信息获取、资源共享、多重交互、自主探究等多方面要求的教学环境。
　　1.课前主动学习。首先，重温已经学习过的大气探测学中关于温度、湿度、气压、风向风速等常规地面气象要素的测量原理，熟悉温度、湿度、气压、风向风速等气象要素的人工测量仪器和自动测量仪器的使用。其次，根据教师提供的高空气象探测业务规范化课件，自己主动自觉学习，学习内容包括：高空探測前准备工作;实时探测及资料处理;雷达标校;氢气安全作业四大方面内容（见表1）。
　　学生在获取学习任务后，可提前了解学习目标、学习内容。在学习过程中可以反复观看，直到学懂为止，有看不懂的地方可随时提问。教师制作学习任务调查表（见表2），学生如实反馈情况，教师根据调查结果归纳整理，为课堂的知识消化做好充分准备。
　　2.课堂分组教学。课堂教学将以学生为中心，通过分组教学，以小组合作学习为基础，汇报讲解为检验，期望知识能灵活掌握，并在过程中养成良好的学习态度。教学环节具体如表3所示。
　　在教学组织环节，将学生分成四组，每组8～9人，设立一名小组长，组长是负责组员任务分工、收集资料、整理归纳、推举发言人等工作，其中，任务分工是根据分解的学习内容（表1）进行小组分工。
　　在资讯答疑环节，教师把学生反馈的问题经总结归纳后呈现给学生，组织各组学生进行组内讨论。经过各组讨论学习后，鼓励已经掌握的学生上台给全班同学进行讲解或学生间进行互助学习，如果学生普遍认为的难点，教师再进行集中讲授。
　　在实施计划环节，学生通过课前自我学习及课堂答疑，对高空气象探测的高空探测前准备工作、实时探测及资料处理、雷达标校、氢气安全作业的内容进行了解，因此在进行学习计划时，学生可以独立完成，如遇疑惑之处可以学习视频课件。同时也鼓励已经掌握的同学来担任“助教”。
　　在成果分享环节，在检查学生学习成果的同时最重要的是让学生分享在实际学习过程中遇到的问题以及解决的方法。比如：为什么要对探空仪进行基测;放球时放球点的选定以及重放球的情况;雷达标校时，正北方向的指定;充灌气球时，是否能带手机等;还有学生提出县级综合业务岗位人员少，任务重，高空值班分工如何安排？
　　在总结评价环节，重点要总结评价学生教学过程的态度，在课堂教学过程中要注重学习的态度教育。
　　3.课后巩固复习。教师围绕高空探测前准备工作、实时探测及资料处理、雷达标校、氢气安全作业四个方面分别设置四个问题：高空探测前的准备工作步骤、高空探测资料处理的步骤、雷达标校的方法、氢气安全作业的注意事项，每个问题按熟悉程度设置非常熟悉、比较熟悉、一般、不熟悉、很不熟悉五个选项，学生根据自己的实际情况进行投票。根据学生投票结果，及时地引导学生进行巩固复习。另外，学生对课堂教学的评价和建议发送给教师，这样教师能及时了解学生需求及可能存在的问题，为课堂教学的改进和教师业务能力提高提供一个参考。
　　二、翻转课堂在高空气象探测中的应用效果分析
　　在大气科学基础知识培训班中，通过翻转课堂在高空气象探测中的应用，学习效果显著，学生的自主学习能力得到提升，也增强了自己的责任感，在最后统计的结果（见图1）中可以看到以下几点。
　　1.教学方法满意率达到93%，得到学生的一致认可，翻转课堂教学方式充分利用了视频课件的形式，学生针对教师布置的学习任务融会贯通，遇到不会的问题需要查阅资料，并及时反馈给教师，让教师在短时间内迅速掌握学生的学习情况，并在课堂中组织学生小组讨论，实施个性化、讨论式教学，解答疑惑，课后还需要学生借助网络开放课程、教育资源平台等数字化教学资源拓展知识空间，让授课形式不再枯燥无味，这样学生的自主性逐渐提高，对气象专业基本知识的掌握能力也会在短时间内逐渐得到提升。
　　2.教学效果满意率达到90%，通过翻转课堂教学方式的学习，在课前和课中都要自己亲自动手学习，克服了有些学生上课爱开小差的坏习惯，学生在课堂上的积极性、主动性明显提高，课堂氛围变得活跃，教学内容得到有效延伸，知识点更加清晰，学生对知识的掌握程度明显提高，学习效果非常好。
　　3.教学准备的满意率是88%，得到学生的好评，视频课件涵盖内容比较全面，讲解完整，但也存在不足，视频课件的清晰度有待提高;而且，随着信息化的发展，人工智能加速发展，虚拟现实技术（VR）、增强现实（AR）、混合现实技术（MR）也会逐渐运用到课堂教学中，这样多种信息化技术的综合运用，也会让授课的形式多样化。
　　4.教学内容选取的满意率只有83%，原因是大气科学基础知识培训班的教学大纲对高空气象探测的要求比较低，仅仅只是对高空探测知识的了解和初步的理解，学生难免会出现学习积极性不高，主动性差，这方面有待进一步提高。
　　三、结语
　　通过对翻转课堂教学模式在高空气象探测中的设计应用的初步探索，学生通过课前自主学习视频课件等相关资料，并将学习过程中遇到的问题反馈给教师，教师收集学生的问题进行归纳总结。在课堂上教师有针对性地对学生普遍存在的问题进行答疑解惑，课后利用投票检查学生对所讲知识的掌握情况。这种教学模式在高空气象探测课程中的实践取得不错的效果，它能将教师课堂教学，学生课外学习和师生交流互动相结合，从而减低课堂教学难度，更能调动学生的参与性与学习积极性，但同时也存在很多不足，主要表现在视频课件资源方面并未形成一定的规模，对授课教师来说还算是新事物，投入学习的精力不够，视频课件的制作质量也要在后期继续提高。 　　参考文献
　　[1]丁东粮.翻转课堂本土化移植的局限性及解决路径[J].教育理论与实践，2018，38（2）：9-11.
　　[2]宋生涛，杨晓萍.翻转课堂的基本原理与教学形态[J].西北师大学报（社会科学版），2018，55（2）：98-104.
　　[3]王巧焕，何春锋，于荣.翻转课堂对高校传统教学模式的冲击与挑战[J].扬州大学学报（高教研究版），2018，22（1）：102-108.
　　[4]马婷娟.翻转课堂教学模式的理据、本质与本土化困境探析[J].当代继续教育，2016，34（188）：56-60.
　　[5]苏冰琴，岳秀萍，宋秀兰，等.基于翻轉课堂理念的《水污染控制工程》微课教学模式改革的探讨[J].教育教学论坛，2019（29）：84-85.
　　[6]陈斌，唐鹏.基于微信公众平台下翻转课堂教学模式的应用——以汽车维修电工考证培训课程为例[J].轻工科技，2018，34（1）：173-175.
　　[7]杨伟华，李广超，袁兴程，等.现代信息技术在水污染控制工程教学中的应用[J].教育教学论坛，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
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