“普通气象学”课程教学改革探索与思考

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  [摘 要] “普通气象学”是气象海洋类士官的核心基础课程,也是学生接触的首门专业基础课程,课程内容覆盖面广、理论性强。基于近几年来课程教学改革的实际情况,归纳总结在教学理念、教学设计、教学方法与模式、考核过程,以及教学资源等方面采取的一系列新举措。采用教学理念显性化的方法,将教学理念用关键词凸显出来,使得教学理念更加具体,并有利于教师检验教学理念与教学活动是否一致;利用逆向教学设计框架进行教学设计,明确具体教学目标,使教学设计紧紧围绕确定的教学目标;通过增设实验,采取理论与实践一体化教学激发学生学习兴趣,提高教学效果;并就如何更好地持续建设该门课程进行了深入分析和思考。
  [关键词] 普通气象学;教学改革;士官教育
  [作者简介] 金赛花(1983—),女,江苏启东人,硕士,国防科技大学气象海洋学院讲师,主要从事大气物理学与大气环境研究。
  [中图分类号] P403     [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324(2021)40-0073-04    [收稿日期] 2021-03-10
   一、引言
   教学改革是将先进的教育理念与教学观念转化为教学生活的实践形态和真实的师生生存方式,主要表现为教师教学实践活动的改变。教学改革中对教师的要求是既要变革教学思想与观念,又要突破教学习惯[1]。“普通气象学”是我院气象海洋类士官大专的专业基础核心课程。不仅包含了气象学中最基础的大气概述,还涉及大气辐射学、动力学、热力学、云雾物理学等多个分支。该课程涉及面广,内容抽象且理论性强。学生需掌握气象学各个分支中的基本概念、基本原理和规律,为后续的专业课程学习奠定扎实的基础。但在很长一段时间内,教师发现学生在传统的理论课堂上积极性不高,对理论知识常常感到很茫然,对公式类的内容有较强的抵触心理。教师常常在课堂上唱独角戏。为此,教师的习惯做法是从知识本身的角度做调整,比如适当地降低内容的难度,但最终也是治标不治本。因此,课程教学改革迫在眉睫。教学团队本着“培养什么人,怎样培养人,为谁培养人”的新思路[2],以提高课程教学质量,注重学生不断发展为重点,从教学理念与设计、教学模式与方法、教学评估及反馈、考核过程、教学资源等多方面进行大胆革新探索。本文将对近年来所采取的一些改革举措做梳理分析,并对课程持续建设所关注的重点问题进行探讨与思考。
   二、课程教学改革实践
   目前,士官是部队战斗力的重要组成部分,气象士官服务在基层一线,是开展基础业务工作的中坚力量[3],一名优秀的气象技术类士官,除了要求掌握必需的专业基础理论外,更要具备运用所学知识分析和解决实际气象问题的能力,即将所学知识与将来任职匹配起来,达成学历教育和任职教育的统一。这也是本门课程教学改革的目标方向。
   (一)突破传统教学理念,力求教学理念与教学活动相统一
   教学理念是从事教学活动的信念,是教学设计的灵魂。拥有先进适宜的教学理念是迈出成功教学的第一步。早在几年前,已经提出“以教师为主导、学生为中心”的教学理念,但这一理念相对抽象,是一个适合于任何课程的普适理念。这样的理念其表述不够显而易见,不利于教师的自我检验。在实际授课时,教师仍改不掉惯性习惯,仍以教師为主体,单向地向学生灌输知识,学生仍是被动地接受知识,导致实际课堂教学过程与教学理念不匹配的。为此教学改革的第一步就是让教学理念显性化,使实际教学活动容易被检验,与教学理念相统一。所谓教学理念显性化就是在教学过程中对所有教学理念,包括对教学的认识、学习的认识和教学方法的认识分别用一个或多个关键词显现出来,让理念更具体,更有针对性,一目了然。
   针对普通气象学课程的受众特征,对教学的认识、学习的认识和教学方法的认识,给出关键词。教师在设计教学活动时可以根据这些关键词标准,及时检验并调整教学方案。比如在具体章节:大气静力稳定度教学时(教学目标:学生能够在热力学图上分析判断稳定度类型),充分考虑理念中的关键词安排教学。教师在课堂上引进气象台站常用的热力学图,指导学生在图上绘制各类曲线并分析,进而判定稳定度,在作图和分析过程中理解章节重难点内容。这里体现的关键词有:教师是促进者、理论联系实际、知识网络构建、学与做结合等。同时教师准备充足的练习以深化巩固学习效果,在学生反复练习过程中,鼓励学生间多交流,学生在练习过程中可以实现同伴学习[4]。这里体现的关键词有:充分的练习,同伴学习等。可见,把教学理念显性出来,既通俗易懂,又便于教师检验反馈并改进教学活动。这样能高效地实现教学理念与教学活动的一致性。
   (二)重塑教学设计,注重教学目标与教学内容相统一
   教学设计是基于教学理念之上的,课堂设计需紧密围绕教学理念。随着教学理念的显性化,在具体教学设计时,倒逼教师遵循这种约束。根据普通气象学课程特点和学情特征,我们对教学设计的认识是基于目标设计、问题驱动、学与做结合。这些关键词时刻提醒教师,教学目标要首先明确,教学模式可以采取做中学、学中做的方法,教学方法可以多用问题驱动法。因此,采用逆向教学设计框架模式。所谓逆向设计,是指课程设计从顶峰成果(培养目标)反向设计以确定所有迈向顶峰成果的教学的适切性。教学的出发点不是教师想要教什么,而是要达成顶峰成果需要什么,即学什么教什么[5]。这种设计体现了以成果为导向的教育模式[6]。教师先确定预期的目标,根据目标可以提前确定学生是否达成目标的评估方式,然后再设计对应的教学活动。这种方法的优势是教学设计更聚焦、学习目标更明确,重难点突出,目标与内容易统一。
   根据人才培养的需求,将本课程的目标总体可分为三个维度,即核心目标维度、高阶目标维度(学以致用、触类旁通)、人文情怀维度。核心目标维度,主要是理解和记忆基本概念、原理和规律;高阶目标维度,能够使用所学知识分析并解决大气科学中的基本问题,并且建立起课程中各知识点之间的联系,建立课程与课程之间的相互联系;人文情怀维度,通过在课内外潜移默化地引导学生树立积极向上、热爱气象的价值观。不同的目标,检验评估方式也不同。可以利用平时作业、课堂练习、闭卷考试等形式检验核心目标;通过实例分析、方案设计、综合实习等评价高阶目标;通过学生对课程的积极参与程度,评价人文情怀。针对具体每一堂课,同样使用逆向框架模式进行教学设计。学习目标和检验评估方式的提前确定,能够让学生明明白白地学习,提高学习效率。    (三)探索新型教学模式,倡导理论与实践相统一
   在传统的基础理论课程教学中,教师只是在教室传授晦涩的知识。近年来,围绕学生毕业任职需求,教学团队摸索出一套理论与实践一体化教学模式[7]。教师依靠精心设计的实践项目带动理论教学,充分调动学生的参与度,让学生在“做中学,学中做”的过程中完成学习目标。通过课堂理论与实践的有机融合,使抽象的理论变得具体化。比如在讲解主要气象要素、大气热力过程、大气辐射过程等内容时,结合仪器观测、图解分析、计算机模拟等实操性强的实践项目进行教学,让学生在实践中理解理论概念。这样更有利于激发学生的学习兴趣,同时能够较好地培养他们理论联系实践、动手操作及思考的能力。课堂氛围和教学效果明显提升。
   (四)转变期末成绩组成结构
   传统的理论课堂基本靠一张期末试卷评价学生对这门课程的掌握程度。由于改革过程中教学模式的改变,原有的考核过程和成绩组成显然已不再适合。根据增设的实践过程,期末考核中形成性成绩的占比大幅增加,按规定不少于50%,主要考查平时实践表现,如实践操作的参与度、完成度、报告撰写情况等。这在很大程度上激发了学生在课堂上的积极性。
   (五)更新课堂内外教学资源
   普通气象学的教学资源主要包括自编讲义、参考教材、网络资源、实验资源等。近几年来,教研团队将教学内容进行模块化处理,新编了理论与实践讲义,建设了实践场所。新版讲义内容更加精炼、全面,通过增设知识框等补充内容拓展学生的知识面。精编例题分析与解答帮助学生在课外自学自测。精选优秀的参考教材,鼓励学生使用校内在线资源及慕课平台,丰富其第二课堂。
   三、问题分析与思考
   通过近几年的课程教学改革与实践,课程教学取得了较好的效果,但也遇到了不少问题,我们一直关注并思考的问题如下。
   (一)教师和学生各方面的能力需不断提升
   在教学改革过程中,教师需站到较高的角度去“挑剔”原来的教学行为,这是一个“破”的过程。只有勇于破,才能立。这对教师的各方面能力提出了更高的要求。具体到一堂课上,最难的问题是如何有效地实施新的教学模式,即一体化教学。教师思考的核心问题是设计什么样的实践既能夯实理论知识又能打下认知基础。这对基础理论课程教师而言,意味着挑战与机遇并存。教师不仅要对理论知识透彻理解、融会贯通,还应该放眼新时代人才需求,时刻紧密联系基层,动态掌握学生毕业后任职所需。教师基层专业岗位任职经验偏少,只能依靠间接经验设计实践项目。教师需要与时俱进,逐渐丰富更新实践项目库。
   教与学需要依靠师生共同努力,在教学改革的大环境下,对学生也提出了新的要求。学生不再是被动地接受知识,而是要参与到教学环节中去。“做中学,学中做”的模式,让学生的学习变得更加灵活与实用。学生在学习过程中,要求达成的高阶目标明显增多,面临的问题综合性强,具有多样性、开放性特点。这在较高程度上挑战他们的思维能力和解决问题的综合能力。同时随着信息化技术的不断加强,学生获取知识的渠道不断增多。要求学生具有较强的信息检索与分析能力、自学能力、口头汇报与书面总结能力。在气象业务中,自动化观测与气象软件的使用越来越普遍,要求学生能将计算机的运用和专业实践结合起来,还可适当增加一定数目的设计型实践项目,进一步培养学生的创新能力。
   (二)需建立持续改进的动态良性循环机制
   课程质量在课程设计—课程运行实施—课程评价反馈—调整再优化设计这一稳健的循环中不断提升[8]。一门优秀的课程,在一个或若干个教学改革周期之后,改革与建设并不是戛然停止的,而是一个长期、动态的建设过程。这就需要建立不断完善的评价反馈机制与动态改进的循环机制。教师通过恰当有效的评价优化各个环节。评价反馈主要来自自我评价、督导评价、学生评价、同行评价等。现今评价反馈通常是事后的、定性的。现在需要思考如何在教学改革的各个环节(如教学设计、实践设计、课堂授课等)进行实时的多方面的定量评价反馈,这样才有利于及时提升课程质量。比如在逆向设计时,可以先行评估(自评与他评)預设的教学目标是否与教学理念一一对应,教学实施环节是否有利于达成教学目标等,对评价(可用打分制)低的方面可进行及时调整。这有利于教师不断打磨教学内容、摸索最有效的教学方法。在具体教学实施时,教师、学生、督导等通过达成的目标程度来评价教学质量,每次评价过后,教师须及时做出调整。在实践项目建设环节,依靠团队力量深入一线不断搜集、积累资源,持续建设实践项目库、案例库和习题库等。总之,教师要广泛地搜集积累外部信息资源,以保障课程运行的开放性[7],不断整理反馈信息,这样才能形成持续改进的良性循环。
   (三)持续提升实践教学保障能力
   一体化教学中,先进的实验室能够使实验教学如虎添翼。新工科思想指出实验室是高校开展创新教育的主要阵地,而实验教学是提供获取知识的手段,培养学生的研究、批评和反思精神,使学生具备自动求知和继续学习能力的途径之一[9]。教研室已建成一个小规模的室内一体化实验室和一个外场实践教学场所,但目前只能满足小班化教学。今后需持续加强实验室建设,扩展实践区域,逐步优化场所设置,提高实验室硬件和软件配置,进一步提升实践教学保障能力,确保实验室在同行中处于一流水平。目前需要完善实验室教学与课后管理机制。逐步建成开放型实验室,鼓励学生在课后多进入实验室进行自主实验,让实验室不仅仅是一个授课平台,同时又是学生自动获取知识和锻炼能力的重要场所。
   (四)加强课程思政建设
   课程思政是指将高校思想政治教育激活或融入课程教学改革的各环节、各方面,实现全员、全过程、全方位育人[ 10 ]。作为专业课教师不仅要在专业领域教授知识、培养能力,更要充分利用专业学科中所含的思想政治元素,在课堂上坚持把立德树人作为中心环节,将思想政治工作贯穿教育教学全过程[ 11 ]。目前,普通气象学课程任课教师已经有意识地在课堂上开展思想政治教育,通过一些知名气象学家的爱国行为激励学生。    四、结语
   普通气象学教学团队近年来在本课程的教学改革中不断前进,在教学理念、教学设计、教学模式与方法、教学评价反馈、成绩构成、教学资源等方面不断摸索,推出新举措。在教学理念方面采用了显性化方法;在教学设计中采取逆向教学设计框架,以结果产出为目标的设计方法使得教学目标更明确;在教学模式上,建设新型实验室,采用理论与实践一体化的教学模式,为学员今后的任职提供理论与实践的场所;同时,提高形成性考核成绩比例,加大在线资源的利用率,大力培养学生主动学习的积极性。这些改革措施在很大程度上提高了课堂授课质量。课程的教学改革和建设并非一蹴而就,需要在实际改革过程中不断发现问题,积极优化、动态调整。充分发挥教师的主观能动性,为课程的可持续发展贡献自己的力量。
  参考文献
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  [10]顾晓英.教师是做好高校课程思政教学改革的关键[J].中国高等教育,2020(6):19-21.
  [11]樊新梅.浅谈职业院校的课程思政教育[J].教育教学论坛,2018(26):54-55.
  Abstract: General Meteorology is a basic core course for non-commissioned officers majoring in meteorology and oceanography, and it is the first basic professional course for them. The content of the course has a wide range of subjects and is highly theoretical. Based on the actual situation of teaching reform in recent years, this paper summarizes some new measures taken in the teaching concept, the teaching design, the teaching modes and methods, the assessment process and the teaching resources. The teaching concept is shown and highlighted with key words directly, which makes the teaching concept more specific and helps teachers to check whether the teaching concept and teaching activities is consistent. At the same time, the reverse teaching design is used to carry out the teaching design on the basis of making clear the specific teaching objectives, so that the teaching design is closely related to the determined teaching objectives. In order to stimulate students’ interests in learning and improve the teaching effect, theory and practice integration teaching is adopted by adding some experiments. In addition, some thoughts on how to construct the course better are put forward.
  Key words: General Meteorology; teaching reform; non-commissioned officer education
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