“大气物理学”混合式教学实施策略与实践反思
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[摘 要] 依托自建的校级优秀SPOC示范课程，针对不同专业和首次任职方向的本科学员，开展“大气物理学”线上线下混合式教学实践探索，逐步形成了基于目标先行、重在课堂面授、遵循结果导向、倡导学科融合的“校本特色混合模式”，提升了混合课程的教学效果，加之反思和总结实践经验及存在的问题，以期为混合式教学改革提供经验交流和实施策略。
[关键词] “大气物理学”;SPOC;混合式教学;目标先行;结果导向
2018年6月，教育部召开了“新时代全国高等学校本科教育工作会议”，作为教育部全面振兴本科教育政策举措的动员令，要求学生回归常识，刻苦读书;教师回归本分，教书育人;高等学校回归初心，精心培養建设者和接班人;高等教育回归梦想，倾力实线教育报国、教育强国梦[1]。2018年11月，教育部高等教育司司长吴岩在第11届“中国大学教学论坛”上提出“建设中国金课”的计划，金课建设计划是教育部一流课程建设的“双万计划”，按照高阶性、创新性、挑战度的“金课”标准，将建设3000门左右的线上金课、7000门左右的线上线下混合式金课和线下金课[2]。这充分说明借助网络化学习平台和教师提供的优质在线学习资源，可以促进和帮助学生在课前完成充分的预学，这是保证线下课堂达到“高阶课堂、对话课堂、开放课堂、知行合一、学思结合”金课品质的必要前提。因此，作为金课建设的主体，线上线下混合式教学模式具有重要的实践价值，同时也是2019年国防科技大学校级教学成果培育的重点方向。
一、“大气物理学”混合式教学溯源与学情分析
“大气物理学”是面向大气科学一级学科内不同专业方向的本科学员开设的一门学科基础必修课，也是大气科学（气象海洋预报）专业学员的考研初试2选1课程，理论课时为60个学时，开设在第二学年春季学期，是学员接触的第一门专业课。大气物理学研究的是与人类活动密切相关的地球大气中发生的各种物理现象和物理过程，因此，实际生活体验、必要的数学物理功底和从现象到理论模型的建模分析能力是学好这门功课的关键。“大气物理学”作为我系首批建设的校级SPOC示范课程，从2015年8月开始至2016年7月，基于“边建边用边完善”的基本思路，逐步完成了40个学时的在线资源建设和初步的混合式教学实践，包括创建知识点目录、设计教学目标、设置课前任务单、完成混合式教学设计、完善教学课件、录制微课视频、建立试题资源库等。其中，教学目标和自建微课是我们竭尽全力去做的事，概括来说，就是从学习者的角度，直观明确、层层递进、梯度合理地重新设计每堂课的教学目标;精于微课设计和内容选择，以章节知识导图确定的关键知识点或知识单元为目标，每一堂微课都力求从恰当的问题或情景引入，阶梯式地进行设问探究、思考要解决的问题，以及延伸拓展应用的角度来重新打磨设计，为此，该课程被评为校级优秀SPOC示范课程[3] （P36）。
2019年春季学期的“大气物理学”课程是施行“新人才培养方案”的首次开课，课程由原来的70个学时降到60个学时，学员们来自2017级大气科学、军事海洋学和地球信息科学与技术3种专业和任职方向;前两个专业的学员未来还将学习“动力气象”和“天气学”这两门核心专业课程;而对于地信专业的学员而言，大气物理学是他们唯一接触的一门大气科学类必修课程。新人才培养方案对学员提出了更高的要求，而且大二下学期的课程非常多，很多学员感到分身乏术，学习兴趣和进取心反而有所下降，这对于开展混合式学习是不利的。幸运的是，这批学员身上的一些优势特质，鼓舞了我们继续探索并改进混合式教学方式的信心。第一，他们更具质疑和反思创造的能力，有的学员在课后提问中会关注到知识被创造的过程，这是值得称赞的科学家思维。第二，具有分享和协作的意识，他们中会有人主动地在微信学习群中充当小教员。第三，他们懂得在教学过程中需要回应和给教员以正向的激励，让教员在课堂上始终保持更好的状态。总的来说，实施新人才培养方案后，“大气物理学”课程的教学对象、课时和学情较以往都发生了较大变化，因此，因时因人制宜、改进混合式教学的实施策略，显得尤为重要。
二、混合式教学实施策略
（一）目标先行，以学员为中心，体现差异化
针对课程教学对象所属专业的差别，基于“目标先行”的理念，通过设置明确的基本知识目标和高阶能力目标来体现差异化，其中，基本知识目标要求全部学员必须掌握，高阶能力目标则与后续专业课程或未来任职需求挂钩，学员可以根据实际情况决定需要了解或掌握的程度。无论是知识目标还是能力目标，都从学习者的角度，基于布鲁姆的认知目标分类原则，层层递进、梯度合理地设计每堂课的教学目标[4]。比如，回忆推导地气系统辐射平衡温度时采用了什么简化物理模型，关键步骤和假设变量有哪些？应用地气系统辐射平衡温度的计算表达式，怎样解释全球变暖与温室气体增多之间的联系？如何分析Al和As之间的关系对大气保温效应的影响？
（二）结果导向，改进评价方式，激发内驱力
对于混合式课程来说，评价方式作为最重要的“调节器”，对于学习成效和教学目标的达成至关重要。混合式教学通常采用基于对学习者学习全过程的持续观察、记录、反思而作出的形成性评价与期末闭卷考试相结合的模式。考虑到学员课业负担重和可自由支配时间少的实际情况，我们取消了“线上学习时间、提问发帖量”等硬性加分指标，着重强调“基于结果导向的课堂表现加分机制”，把课堂随堂测试成绩（独立完成）、精彩答题、“我当小老师”等环节的表现计入最后的总分，将关注点放在有效学习的结果上。
（三）授人以鱼（渔），促进学科知识融合
教学过程强调知识和方法的双重性，自创了“织网式”和“图解式”两种学习方法。运用“织网式”学习法进行知识回顾，培养发散性思维，促进知识系统化;运用“图解式”学习法启迪并串联一整章的知识点，帮助理解简化模型的建立和求解;利用“导图式”总结法，凝练关键词，梳理知识脉络，达到快乐高效学习的目的。以“大气物理学”“动力气象”和“天气学”课程群知识融合为导向，聚焦每堂课的高阶能力目标，逐步建立学科知识体系，实现从知识到能力的转化。 （四）聚焦前沿，培养质疑反思能力
引入与课程教学内容紧密联系的最新科研成果，加深学员对基础知识的理解运用，体现学术观点的碰撞和辩证思维方式，比如北极增暖的原因、雾霾监测问题等。设计科研工作中遇到的实际问题作为PBL教学案例，通过分组进行课外研究和课堂汇报，培养学员获取信息、独立思考、团队合作的能力;通过小组间的质疑讨论，引导学员从不同的角度进行观点碰撞、甄别辨析，洞悉科学问题的理论本质。
（五）理论培训、业务值班，提升教员能力水平
主要任课教员积极参加各类教学技能研习班、混合式教学金课培训班等，切实提升教员掌握混合课程的系统设计方法和有效实施策略;参与天气预报保障教研室的业务值班，熟悉模拟气象台站的业务流程，积累实际案例，梳理预报保障过程业务能力与课程知识之间的关联，从而大大提升了学科基础课程与后续专业和实践课程的接轨能力，激发学员由知识向任职能力转化的潜能。
三、实践反思
在教育部全面振兴本科教育和新人才培养方案的大背景下，为了保证在课时减少的情况下达到“高阶性”“创新性”和“挑战度”的要求，混合式教学方式是一种可以依赖并且行之有效的教学模式。但是，由于混合式教学对学员和教员都提出了更高的要求，特别是教员在前期的在线资源建设、混合式教学设计以及教学实施过程中对学员客观全面的形成性评价，都需要耗费更多的时间和精力，而且，混合式教学效果与学员能否在课前完成充分的预学关系密切[5]。通过2019年春季学期的最新实践及总结经验，我们计划进行如下改进：首先，学员能否在课前完成充分的预学并在混合式学习的全程中保持积极性，本质上取决于教员的实施策略，其中，最根本的原则是以学员为中心，综合近期（课程最终成绩）和长远（任职能力培养）目标来规划混合式教学的设计和实施。具体来说，针对学员迫切希望提高期终考试成绩（占比最大）这一近期目标，结合“大气物理学”作为学科基础课程的特点，混合式教学实施时可以增加“线上学习+课上习题”的混合式教学比例，课堂上教员仅利用20分钟左右的时间对重难点问题进行梳理、归纳和总结，更多的时间采用“同伴学习和独立测试相结合”[6]的模式开展习题和应用能力训练，测试结果记入最后的总分。学员与教员间遵守“规则意识”，线上微课和课前任务单学习过的内容，教员在课堂上不再重复，这样会迫使学员们利用业余时间积极预习;与此同时，教员大幅度减少或取消课后作业，保证学员有更多的时间和精力完成下一次课程的预学。
其次，针对长远培养目标，通过设置高阶能力目标的方法与后续专业课程或未来任职需求挂钩，逐步培养学员建立学科知识体系、实现从知识到能力的转化。此外，由于教员长期从事相关的教学，对内容的理解深度和广度都远远超过学员，往往无法感同身受，及时洞悉学员当下存在的疑惑和问题，并给予及时的指导和解惑。因此，充分发扬“同伴学习”的优势，是混合式学习过程中最简单易行、可见立竿见影效果的实施策略。所谓“三人行，必有我师”，同学之间的交流和观点的碰撞往往最符合当时学习者的认知现状，最能心有灵犀、产生共鸣、发挥“1+1大于2”的效果。学员在同伴学习的过程中，可以把“知道和理解”到的知识内容用自己的语言、有逻辑地阐述出来，以此提升自己的表达能力和合作意识，这也是未来岗位任职过程中的核心竞争力之一。通过“案例研讨/应用实操+同伴学习”的方式，还能将“知识”上升到“体会”“应用”“分析”甚至“创造”的更高层次上。
综上所述，线上线下混合式课堂是实现“高阶课堂、对话课堂、开放课堂”，达到“知行合一、学思结合”建設目标的有效途径，教员的混合式教学实施策略决定了教学成效，其核心内容在于能否以学员为中心，综合近期（课程最终成绩）和长远（任职能力培养）目标来规划混合式教学设计和实施策略。
参考文献
[1]老松杨.教育部全面振兴本科教育的政策举措[Z].国防科技大学本科教育质量年系列慕课，2019-02.
[2]老松杨.“金课”与一流课程建设“双万计划”[Z].国防科技大学本科教育质量年系列慕课，2019-02.
[3]丁菊丽，朱益民，等.SPOC平台下的混合式学习模式探索[A].智慧课堂萌芽[C].南京：南京大学出版社，2016.
[4]缪静敏.设计一节课的教学目标[R].北京大学数字化学习研究中心，2019-10.
[5]苏小红，赵玲玲，等.基于MOOC+SPOC的混合式教学的探索与实践[J].中国大学教学，2015（7）：60-65.
[6]缪静敏，精细化组织课堂活动：以同伴教学为例[R].北京大学数字化学习研究中心，2019-10.
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