基于BOPPPS模型的天气学原理课程教学设计

姚瑶 黄小刚

[摘 要] 天气学原理是大气科学专业核心课程，其特点是应用性强，理论与实践紧密结合。针对传统教学中学生参与度不高，综合运用知识能力不足以及教学效果不易及时检验等问题，以“台风的移动”为例，探讨基于BOPPPS模型的天气学原理课程教学设计的方法。BOPPPS模型通过导入、目标、前测、参与式教学、后测、总结六个环节，激发学生的学习兴趣，引导学生主动参与课堂学习。教学实践表明，BOPPPS模型能够有效提升教学效果，增强学生的知识综合运用能力和实践动手能力。

[关键词] BOPPPS模型;教学设计;天气学原理;台风的移动

[基金项目] 2018年度国防科技大学教育教学研究课题“从‘S到‘STEAM，《天气学》课程教学改革研究与实践”（U2018036）

[作者简介] 姚 瑶（1991—），女，江苏盐城人，理学博士，国防科技大学气象海洋学院讲师，主要从事气候动力学研究;黄小刚（1977—），男，四川泸县人，理学博士，国防科技大学气象海洋学院教授（通信作者），主要从事危险性天气预测预警研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）40-0255-03    [收稿日期] 2020-04-14

一、引言

天气学原理是大气科学本科专业的核心必修课程，本门课主要研究地球大气中各种现象的时空分布、演变规律和预报方法，其特点是应用性强，理论与实践紧密结合，要求学员能够通过学习天气学理论知识，对现实天气现象和天气系统做出准确分析和预报，做到学以致用[1]。但在长期的教学实踐过程中发现，采用传统教学模式开展教学活动时存在以下几个显著问题。

1.学生课堂参与度不高。由于天气学原理课程要求具有一定的流体力学和动力气象学理论基础，课程理论性较强，而传统的讲述式教学模式往往会忽略学生与教师的课堂互动环节，学生参与程度低，学习兴趣不高，主动思考的积极性难以被充分调动，导致课堂学习效率降低。

2.学生综合运用知识能力不足。由于天气学原理课程是一门理论与实践并重的课程，要求学生能够将所学的天气学理论知识应用到天气预报的制作上。但在实际预报过程中，学生往往难以将所学知识融会贯通，实践动手能力较弱。

3.教学效果不易及时检验。传统的教学模式注重理论知识的讲授，对课堂教学效果以及学习目标的达成情况缺少及时的检验评估，导致教师难以掌握学生对重难点知识的理解情况。

二、BOPPPS模型

为了解决传统教学模式存在的问题，授课教师进一步探究更加适合天气学原理课程的教学模型和教学设计。

BOPPPS模型最早起源于加拿大，起初广泛应用于北美地区，目前已在全球100多所大学及机构中实施[2]。BOPPPS模型强调在教学过程中，突出学生的主体地位[3]，充分调动学生主动学习的积极性，注重培养学生的知识综合运用能力和实践动手能力。为达成这一目标，BOPPPS教学模式将整个课堂教学环节分解为六个部分，分别是导入（Bridge-in）、目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）、总结（Summary）[2]。其中，导入部分主要通过具体实例或与已有知识的巧妙桥接，激发学生的学习兴趣、激发起学习欲望;目标部分是要提出明确的、能够评估的学习目标;前测环节是通过测试、问卷等方式让教师对学生所具备的知识基础以及学习兴趣进行初步了解，便于教师根据学生情况合理调整教学进度和难度，做到因材施教;参与式学习环节是BOPPPS模型的核心环节，通过分组讨论、案例研讨、实操实验等方法引导学生主动参与到学习过程中，实现课堂的良性互动;后测环节主要检测学习目标的达成情况，让教师能够及时掌握学生的学习效果;总结环节是教师引导学生对本节课的知识点进行梳理总结，并通过适当的知识延展，启发学生进行课后延伸思考。BOPPPS模型条理清晰，可操作性强，已应用于国内多数课程设计中[4]。

三、基于BOPPPS模型的教学设计

BOPPPS模型在天气学原理课程教学中运用效果良好，下面将以“台风的移动”为例，论述BOPPPS模型的实际运用情况。基于BOPPPS模型的“台风的移动”教学设计如下表所示。

（一）导入

通过播放和展示2019年第9号超强台风“利奇马”登陆的视频和图片，让学生直观地感受到台风的破坏力以及对日常生活生产产生的巨大影响，说明台风预报是国家气象海洋预报业务中最重要的工作之一，以此引出准确预报台风的移动路径的重要性，激发学生学习兴趣，提升对所学知识的认同感。

（二）目标

本节课的学习目标，一是能够掌握台风移动的受力分析方法;二是能够利用实况天气图对台风移动路径进行定性预报。学习目标清晰逐层递进，重点突出，易于评估。

（三）前测

通过问答的方式进行前测，首先提问“台风在低纬生成后常见的移动路径是怎样的”，通过学生的回答情况，教师基本掌握学生对台风移动路径的了解程度;随后展示多年全球台风移动路径图，引导学生总结台风移动路径特点，接着提出第二个问题“为什么北半球台风在低纬生成后通常呈西行、西北行而后转向的路径”。用问题牵引学生，激发学生主动思考，积极参与到本节课的学习中。

（四）参与式学习

参与式学习是本节课的主体部分。首先，教师讲解本节课的理论知识点，推导台风运动方程，根据运动方程，对台风移动进行受力分析，重点讲解不同力的物理意义，引出引导气流原理，这部分内容理论性强，对学生数理基础要求较高，教师在讲授过程中要关注学生的接受情况，对于学生存疑的问题耐心讲解;其次，组织学生开展分组讨论，思考课堂开始提出的问题“为什么北半球台风在低纬生成后通常呈西行、西北行而后转向的路径”，讨论过程中教师多鼓励学生发表观点并对观点进行充分阐述，形成“师生交流”“生生交流”的良好互动，提高学生知识综合运用能力;最后，组织学生进行范例研讨，以2019年的12号台风“杨柳”为例，利用实况天气图研讨“为什么台风‘杨柳呈西行路径”，在研讨过程中，教师应注重启发学生的思维，引导学生将本节课学习的理论知识运用到实际预报中，鼓励学生自主总结出台风移动路径的预报方法，提高学生的实践动手能力。通过难点讲解，分组讨论和案例研讨这三个环节，学生能够充分参与到课堂学习中，并通过自主学习逐渐掌握预报技巧，将知识转化为技能，学生获得学习成就感，并且提升了知识综合运用能力和实践动手能力，教学效果良好。

（五）后测

为了检验学习目标是否达成，进行后测环节。本节课具有较强的实操性，教师可以给出一组实况天气图，请学生根据课堂总结的台风移动路径预报方法，独立预报某一台风的移动路径，并说明预报理由。教师根据学生的分析情况进行课堂点评，鼓励学生大胆预报，细心求证。

（六）总结

本节课的重点是利用引导气流原理进行台风路径预报，难点是台风运动方程的推导及受力分析，教师可以鼓励学生利用思维导图梳理本节课的学习要点，将知识融会贯通，加深理解。此外，给出台风的异常路径图，让学生思考“在哪些条件下，台风易出现异常路径，台风的异常路径如何预报？”教师将有关的参考文献发送给学生，让学生课后通过文献阅读，总结台风异常路径的发生条件及预报难点，并在下节课进行分组汇报展示。通过对本节课的总结，不仅梳理了本节课的知识点，而且为下节课的内容做好了铺垫，同时锻炼了学生阅读文献的能力。

四、结语

通过教学实践表明，将BOPPPS模型运用在天气学原理教学中，能够激发学生的学习兴趣，让学生主动参与到课堂学习中，有效提升学生的知识综合运用能力和实践动手能力，取得较好的课堂教学效果。

参考文献

[1]胡轶佳，黄小刚，姜勇强，等.《天气学》课程的STEAM融合教育改革探索[J].教育教学论坛，2019（47）：91-92.

[2]曹丹平，印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J].实验室研究与探索，2016，35（2）：196-200.

[3]张建勋，朱琳.基于BOPPPS模型的有效课堂教学设计[J].职业技术教育，2016，37（11）：25-28.

[4]周文，李俊，包卫东，等.国内BOPPPS模型研究的知识图谱分析[J].高等教育研究学报，2019，42（3）：44-52.