王云峰　陳梟　顧丁陽

[摘 要]翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法是在教學(xué)領(lǐng)域的新嘗試、新挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂的主要功能是促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化和應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂可以分為積累階段、研究階段及成果總結(jié)階段這三個(gè)階段?？梢越Y(jié)合“數(shù)值天氣預(yù)報(bào)”課程，討論翻轉(zhuǎn)課堂的具體實(shí)施辦法，通過與傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)比，探討翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)。翻轉(zhuǎn)課堂更要翻轉(zhuǎn)能力，既要提高教員的素質(zhì)，同時(shí)又要增強(qiáng)學(xué)員的自學(xué)積極性。

[關(guān)鍵詞]翻轉(zhuǎn)課堂 數(shù)值天氣預(yù)報(bào) 應(yīng)用探討

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）06-0080-02

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法是在教學(xué)領(lǐng)域的新嘗試、新挑戰(zhàn)。角色如何扮演、知識(shí)如何傳授、課堂如何翻轉(zhuǎn)、效果如何體現(xiàn)，一時(shí)間受到高校教師們（下面統(tǒng)稱“教員”）的高度重視。[1] [2] [3] [4]而專業(yè)性強(qiáng)、覆蓋面廣、理解困難的氣象學(xué)科，課堂“翻轉(zhuǎn)”似乎會(huì)更困難，但如果翻轉(zhuǎn)成功，那也將會(huì)更加精彩。下面我們簡(jiǎn)要探討一下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在“數(shù)值天氣預(yù)報(bào)”課程中的初步應(yīng)用情況。

一、什么是翻轉(zhuǎn)課堂？

俗話說：“師者，傳道授業(yè)解惑也。”作為課堂的主體之一，教員擔(dān)負(fù)的職責(zé)毋庸置疑，向?qū)W員傳遞知識(shí)的效率和效益也成為判定課堂教學(xué)好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。教員的責(zé)任是去理解學(xué)員的問題和引導(dǎo)學(xué)員運(yùn)用知識(shí)解決問題。如果只是單純講授原理、概念，會(huì)限制學(xué)員的發(fā)展，尤其是氣象專業(yè)的課堂，專業(yè)性強(qiáng)、知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)細(xì)，僅僅靠教員一個(gè)人在講臺(tái)上講授原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到授課意義和目的的。只有讓學(xué)員最大限度地參與教學(xué)，理解知識(shí)點(diǎn)，才能達(dá)到融會(huì)貫通、舉一反三、學(xué)以致用的效果。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法就提供了這樣的一個(gè)平臺(tái)。

提到“翻轉(zhuǎn)課堂”，有人就想起互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)公開課。但翻轉(zhuǎn)課堂并不是在線視頻的代名詞，除了教學(xué)視頻外，還有面對(duì)面的互動(dòng)時(shí)間，與同學(xué)和教員一起發(fā)生有意義的學(xué)習(xí)活動(dòng)。翻轉(zhuǎn)課堂不是視頻取代教員，不是在線課程，不是學(xué)員無序孤立的學(xué)習(xí)，也不是讓整個(gè)班的學(xué)員都盯著電腦屏幕學(xué)習(xí)。那么，它是什么呢？

眾所周知，學(xué)員的學(xué)習(xí)過程通常由兩個(gè)階段組成：第一個(gè)階段是接受“知識(shí)傳遞”，第二個(gè)階段是進(jìn)行“知識(shí)內(nèi)化”。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，接受“知識(shí)傳遞”是在課堂上進(jìn)行的，“知識(shí)內(nèi)化”是在課外通過作業(yè)練習(xí)完成的。而“翻轉(zhuǎn)課堂”對(duì)這一傳統(tǒng)模式進(jìn)行了“翻轉(zhuǎn)”——知識(shí)的獲得由學(xué)員在課下完成，他們使用信息技術(shù)或者閱讀文本教材自行學(xué)習(xí)，教員可以通過提供短小的視頻、對(duì)特定的問題進(jìn)行有針對(duì)性的講解、在線輔導(dǎo)等方式為學(xué)員提供幫助;而知識(shí)的消化則通過課堂上的互動(dòng)來完成，教員通過了解學(xué)員的學(xué)習(xí)困難，給予有效輔導(dǎo)，同時(shí)通過組織多主體、多層面的相互交流，促進(jìn)知識(shí)的吸收與內(nèi)化。這樣，課堂這一教學(xué)主陣地的功能就發(fā)生了改變：它主要不是用來獲取知識(shí)，而是促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化和應(yīng)用。課堂不再是預(yù)設(shè)的過程，而是生成的過程。

二、如何“翻轉(zhuǎn)”課堂？

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。如何合理“翻轉(zhuǎn)”課堂成為“翻轉(zhuǎn)課堂”是否實(shí)用的重要一環(huán)，而與學(xué)科特點(diǎn)和實(shí)際相融合的程度直接決定了課堂能否成功“翻轉(zhuǎn)”。

剛踏入氣象數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域的本科生，從接觸數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的概念，到初步學(xué)會(huì)數(shù)值預(yù)報(bào)方法和技術(shù)，需要經(jīng)過長時(shí)間的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。通過翻轉(zhuǎn)課堂，將知識(shí)獲取與內(nèi)化的任務(wù)留給學(xué)員自己完成，未嘗沒有可取之處。整體上看，教學(xué)主要分為三個(gè)階段：積累階段、研究階段及成果總結(jié)階段。

積累階段是最需要耐力的階段，主要在前兩周進(jìn)行。這階段主要工作是積累知識(shí)，通過對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)的學(xué)習(xí)，結(jié)合前期掌握的氣象領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，充分認(rèn)識(shí)該門課的工具要求。積累階段的目標(biāo)在于引導(dǎo)學(xué)員找到自己的興趣點(diǎn)。

研究階段是指學(xué)員在基本掌握FORTRAN語言編程的基礎(chǔ)上，思考解決問題的途徑與方法的過程，在之后的六周內(nèi)進(jìn)行。研究階段需要學(xué)員課下大量查閱資料，了解前人解決類似問題的基本方法與基本思路，總結(jié)優(yōu)點(diǎn)并發(fā)現(xiàn)其中的不足，同時(shí)結(jié)合自己的思考，探討能否對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)，能否針對(duì)該問題實(shí)現(xiàn)質(zhì)的創(chuàng)新，甚至提出新的理論和新的科學(xué)問題，促進(jìn)學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展。學(xué)員理出一條研究思路后，可能遇到無數(shù)次的失敗，可能令人高度沮喪。作為教員，要鼓勵(lì)他們不厭其煩地去嘗試、去實(shí)踐，在課上，要善于結(jié)合自身科研過程中的經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn)，在編程內(nèi)容設(shè)計(jì)和編程技巧上對(duì)學(xué)員做出正確引導(dǎo)。保持積極的心態(tài)，善于多角度、多方位思考，同時(shí)要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，勇敢地嘗試，往往就能更好掌握課程精髓。

成果總結(jié)階段，是對(duì)前階段學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，在最后兩周進(jìn)行。對(duì)于本科生來說，總結(jié)主要分為兩個(gè)方面：一是對(duì)學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，其主要形式是集中整理編程代碼與圖像，分門別類，集中反映了其階段性的學(xué)習(xí)成果;二是對(duì)編程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，通過對(duì)發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的經(jīng)驗(yàn)及方法的梳理，內(nèi)化為自身的一種能力，為下階段的編程提供理論與思想上的指導(dǎo)。

假設(shè)班級(jí)有學(xué)員18人，可根據(jù)學(xué)員興趣劃分為三個(gè)小組：論文組、模式組和圖形組，各設(shè)小組長一名，分別主攻論文寫作、模式設(shè)計(jì)和圖形繪制。在常規(guī)授課的基礎(chǔ)上，額外布置FORTRAN語言編程題，要求學(xué)員于課下根據(jù)進(jìn)度自行學(xué)習(xí)編程語言，完成相應(yīng)題目，允許學(xué)員在小組內(nèi)討論。

以首次編程作業(yè)為例：計(jì)算初始場(chǎng)，并加密初始網(wǎng)格。由于學(xué)員FORTRAN語言編程零基礎(chǔ)，第一次成果展示效果非常不理想。隨后進(jìn)一步明晰了任務(wù)分工，設(shè)定了績(jī)效激勵(lì)制度，第二次驗(yàn)收時(shí)基本達(dá)到預(yù)期值。當(dāng)學(xué)員們掌握基本命令后，適當(dāng)加大題目難度。在學(xué)員上臺(tái)演示的過程中，教員應(yīng)結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)程序編寫內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，指出不足并提出修改意見。教員實(shí)時(shí)分享一些實(shí)用的小技巧，可提升下一次任務(wù)的完成效果。最后，教員會(huì)對(duì)各組編寫的程序打分排名，并記錄在案。

三、翻轉(zhuǎn)課堂的“效益”如何？

首先，相比于之前的一些傳統(tǒng)教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)于信息化工具的利用率是相當(dāng)充分的。對(duì)于現(xiàn)代化的信息系統(tǒng)的利用還可以進(jìn)一步加強(qiáng)到學(xué)員任務(wù)的完成上去，完全可以開發(fā)出相應(yīng)的學(xué)習(xí)軟件，以此來記錄學(xué)員對(duì)相應(yīng)作業(yè)練習(xí)的完成情況。教員可以通過軟件來掌握學(xué)員的學(xué)習(xí)狀況，相應(yīng)地在課堂上輔導(dǎo);而學(xué)員也可通過軟件與教員溝通交流，匯報(bào)進(jìn)展情況。在遇到問題的時(shí)候，學(xué)員們往往會(huì)通過查閱文獻(xiàn)、網(wǎng)上搜索或是與其他同學(xué)討論等方式來解決。相比較而言，這些方式比學(xué)員們直接從教員那里得到現(xiàn)成的結(jié)果更有利于其自身的長遠(yuǎn)發(fā)展，且大大增強(qiáng)了學(xué)員們的動(dòng)手能力。

其次，翻轉(zhuǎn)課堂中教員給予學(xué)員的自學(xué)空間是非常大的，是以往傳統(tǒng)教學(xué)模式不能比的?；旧蠈⑺械闹R(shí)獲取與內(nèi)化的任務(wù)留給學(xué)員自己完成，教員只起了一個(gè)引導(dǎo)幫助的作用，在課前的活動(dòng)中教員通過制作的視頻軟件幫助學(xué)員掌握要學(xué)習(xí)的知識(shí)。在課堂上，教員組織課堂的進(jìn)行，主要是幫助學(xué)員解決在作業(yè)中遇到的難題。學(xué)員相互討論，合作解決，教員給予必要的支持。這樣一來，學(xué)員的課堂的中心角色便逐漸體現(xiàn)出來了;與此同時(shí)，教學(xué)中教員的主導(dǎo)身份也就清晰了。這些正是我們新課改中前進(jìn)的目標(biāo)：使學(xué)員真正成為學(xué)習(xí)的主人，學(xué)員能通過自己去理解、掌握知識(shí)，那么其對(duì)知識(shí)的掌握程度也會(huì)更加深。

最后，翻轉(zhuǎn)課堂的互動(dòng)性是一大特色。它不但加強(qiáng)了學(xué)員之間、學(xué)員與教員之間在課堂的交流互動(dòng)，在課后的交流也是它的一大特色。學(xué)員在課后的自學(xué)過程中，遇到問題可以隨時(shí)與其他同學(xué)及教員進(jìn)行交流，這樣不但提高了學(xué)員學(xué)習(xí)的效率，而且也提高了教員輔導(dǎo)學(xué)員學(xué)習(xí)的效率，讓教員可以抽出時(shí)間更好地輔導(dǎo)那些迫切需要幫助的學(xué)員。

四、翻轉(zhuǎn)“課堂”更要翻轉(zhuǎn)“能力”

首先，翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)教員的素質(zhì)要求更高了，表面上看似乎教員的工作變少了，其實(shí)不然，它要求教員對(duì)教材的把握有一定的深度，只有這樣，教員才能根據(jù)學(xué)習(xí)多維目標(biāo)對(duì)教材加以提煉，幫助學(xué)員學(xué)習(xí)知識(shí)，而非直接將知識(shí)轉(zhuǎn)述給他們。

其次，翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)員學(xué)習(xí)的自主性大大加強(qiáng)了，帶來好處的同時(shí)也對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)的自覺性提出了更高的要求。因此可以預(yù)見，翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施初期，學(xué)員良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成必將是一個(gè)重點(diǎn)，包括學(xué)員的學(xué)習(xí)方法習(xí)得、自覺學(xué)習(xí)的習(xí)慣，等等。在要求學(xué)員自學(xué)的同時(shí)，容易導(dǎo)致一些學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)員在課堂上的參與度不高，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為自己已經(jīng)在自學(xué)過程中掌握了相應(yīng)知識(shí)，沒必要浪費(fèi)時(shí)間參與課堂討論。因此，教員在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂時(shí)要讓所有學(xué)員參與每一個(gè)環(huán)節(jié)中。這些問題的妥善處理是翻轉(zhuǎn)課堂得以實(shí)施的前提。

最后，目前實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)例表明，翻轉(zhuǎn)課堂更加適合于理科基礎(chǔ)課程的進(jìn)行，因?yàn)閷?duì)理科中的一些定理、公式以及實(shí)驗(yàn)方案等，翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施起來更加便利，而對(duì)于理科學(xué)科中一些涉及經(jīng)驗(yàn)積累的實(shí)際應(yīng)用過程似乎難度更加大。當(dāng)然，這也并不是說就一點(diǎn)可行性也沒有，這時(shí)對(duì)教員的要求也就更高了。如何更好地利用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行這些內(nèi)容的教學(xué)，還是要從微視頻入手，根據(jù)具體應(yīng)用過程和結(jié)果對(duì)比，做出更高質(zhì)量的適合學(xué)員自學(xué)的微視頻，然后再根據(jù)學(xué)員的反饋情況進(jìn)行細(xì)節(jié)上的改動(dòng)，這樣才能促進(jìn)教育的發(fā)展。

翻轉(zhuǎn)課堂“翻轉(zhuǎn)”了教學(xué)新模式，教員對(duì)知識(shí)的傳授也即將更有效率、更具實(shí)用性。學(xué)員依舊要懷有“學(xué)海無涯”的求學(xué)精神，在創(chuàng)新的課堂里汲取更多的知識(shí)養(yǎng)分，幫助自己攀登上學(xué)術(shù)的巔峰。

[ 注 釋 ]

[1] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012（4）.

[2] 趙堃，仇慧.關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的思考[J].青年文學(xué)家，2013（15）.

[3] 唐加軍.美國翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式初探[J].青年文學(xué)家，2013（22）.

[4] 金陵.“翻轉(zhuǎn)課堂”翻轉(zhuǎn)了什么[J].中國信息技術(shù)教育，2012（9）.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]

[收稿時(shí)間]2014-12-28

[基金項(xiàng)目]資助課題：國家自然科學(xué)基金（41375106）;江蘇省自然科學(xué)基金（BK20131065）。

[作者簡(jiǎn)介]王云峰（1972-），男，江蘇靖江人，博士學(xué)位，副教授，研究方向：資料同化和數(shù)值模擬。