翻转课堂教学模式应用于大气科学专业硕士研究生课程的可行性研究

李扬，周欣，封凡

（成都信息工程大学 大气科学学院，四川成都 610225）

《中国教育现代化2035》提出“创新人才培养方式，推行启发式、探究式、参与式、合作式等教学方式以及走班制、选课制等教学组织模式，培养学生创新精神与实践能力”[1-3]。为实现这一目标，亟须改革传统的教学方式，让学生从知识的被动接受者转变成知识的主动学习者和创造者。多项研究表明：翻转课堂教学模式能够提升学生的学习能力及学习的主动性[4-7]。所谓翻转课堂，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生，这种做法改变了传统的教学安排[8]。发达国家对翻转课堂开展得较早，不仅在小学、初中和高中应用，也在高等教育中探索使用。例如，美国哈佛大学[9]、英国剑桥大学和牛津大学[10]都开展了相关实践。国内翻转课堂近几十年也在众多高校开展了实践探索[5-7,11-15]。

大气科学主要聚焦天气及其可预报性，气候及其全球变化，大气环流及其对地球系统、空气质量的影响，以及其他能影响到人类的大气过程。对于初学者来说，地球大气是看不见摸不着的，因此，本科生与研究生都认为大气科学的学习和研究较为复杂。考虑到翻转课堂对学生自主性和创新性的培养，利用这一模式可有效提高大气科学专业研究生对知识的掌握程度，从而进一步应用到科学研究中。本文通过问卷调查，探讨翻转课堂在大气科学专业硕士研究生课堂中应用的可行性。

1 翻转课堂教学模式可行性分析

为了分析翻转课堂教学模式的可行性，共收集整理了117 份有效调查问卷，调查对象为成都信息工程大学大气科学学院正在读或已修完研究生课程的2014—2022 级学生，其中，男生占比为41.03%，女生占比为58.97%。在被调查学生中，学习成绩中等的学生占比最高，为45.3%，学习成绩良好的学生占比次之，为37.61%，优秀和后进的学生占比最少，皆为8.55%，这说明本次问卷在性别和成绩上都较为合理可靠。为探讨翻转课堂在大气科学专业研究生课程中应用的可行性，本文首先分析学生对翻转课堂的好感度和接受度，了解翻转课堂实施的前提条件是否满足；其次，通过分析学生的课前学习和课堂学习特点，厘清学生的特点和能力是否适应翻转课堂；最后，分析翻转课堂的优缺点，阐明其可行性。

1.1 对翻转课堂的好感度和接受度

调查显示：有48.72%的学生喜欢传统课堂模式（以教师讲、学生听为主），喜欢翻转课堂及对翻转课堂有好感的学生占比为51.28%，这说明有接近一半的学生对翻转课堂教学模式有一定的好感；对翻转课堂的接受度，有23.93%的学生希望将翻转课堂模式应用于大气科学专业研究生课程教学，有26.5%的学生不想，有38.46%的学生表示“很纠结，但也想尝试一下”，有11.11%的学生表示“很纠结，还是算了吧”。以上结果表明：有超过一半的学生（占比为62.39%）想尝试翻转课堂教学模式，这与对翻转课堂有好感度的比例相差不大，说明部分喜欢传统课堂模式的学生也想尝试翻转课堂教学模式。在以上想尝试翻转课堂的学生（占比为62.39%）中，有超过一半的学生认为翻转课堂可以引入以数理推导为主的课程（如高等动力气象学），或以实践应用为主的课程（如统计编程类课程），又或以概念理解为主的课程（如大气化学概论）；其中，以实践应用为主的课程占比最高，为75.34%。这也从侧面反映出有相当一部分学生认为翻转课堂在实践应用类课程中具有一定的吸引力。此外，在所调查的117 名学生中，有37.61%的学生不想引入翻转课堂教学模式，通过调查发现，大约一半的学生认为主要有以下3 个原因：学不了多少东西；课程多，根本没时间学；科研压力大，没时间学。也有部分学生认为翻转课堂依赖学生之间的合作讨论，担心大家参差不齐的水平导致效果不好，所以没必要引入。以上调查结果显示：对翻转课堂教学模式有好感且能接受将其引入大气科学专业研究生课堂教学的学生超过一半。这表明翻转课堂有一定的可行性，但也要认真考虑学生的课前和课堂学习情况以及该模式的优缺点。

1.2 课前学习和课堂学习调查分析

调查显示：有25.91%的学生课前学习时长在半小时以上，有22.22%的学生在半小时以内，有52.14%的学生表示“偶尔有课前学习”。这说明有一半的学生课前学习时间不多。翻转课堂要求学生在课前对知识有一定的了解和掌握，进一步调查大气科学专业研究生课前学习阶段对知识的掌握程度，有75.21%的学生掌握程度一般。此外，翻转课堂教学模式非常重视学生的沟通协作能力，通过调查，发现在课前学习阶段，有17.95%的学生表示经常在课前与同学交流学习，有53.85%的学生表示偶尔交流，有20.51%的学生表示很少交流，只有7.69%学生的表示没有交流。这说明多数学生在课前学习阶段会与同学交流学习。良好的自主性和自控能力也是翻转课堂教学实施的基础，调查发现，有13.68%的学生表示自主性和自控能力很好，有64.1%的学生表示一般，有22.22%的学生表示很差。这一数据与翻转课堂课前学习模式的喜好度对应，即调查显示：有12.82%的学生非常喜欢课前学习，有61.54%的学生表示一般喜欢，有17.09%的学生表示不喜欢，有8.55%的学生表示非常不喜欢。以上数据说明多数学生有一定的自主性和自控力，翻转课堂课前学习模式在实际教学中具有一定的可行性。

当学生按照教师要求完成课前学习后，进入课堂教学环节，通过师生互动、学生互动帮助学生完成对知识的深入理解。有35.9%的学生表示通过在课堂上的分析和讨论，对所学知识掌握得更加全面和深入，有59.83%的学生表示一般，有4.27%的学生表示很差。这和课堂教学满意度的调查相似，即调查显示：有23.93%的学生非常满意翻转教学的课堂模式，有63.25%的学生表示一般，有12.82%的学生表示不满意。影响课堂学习效果的主要因素包括课堂交流互动是否充足，调查显示，有21.37%的学生表示课堂交流很多，有63.25%的学生表示一般，有15.38%的学生表示很少。如果在课堂中遇到不懂的问题，只有17.95%的学生表示会请教教师，有11.11%的学生表示会回看课前材料，有36.75%的学生表示会与同学交流，有31.62%的学生表示会自己网络搜索，有2.56%的学生表示不去理会。结果显示：有大约一半的学生遇到不懂的问题会在课堂中与教师或者同学交流，也有大约一半的学生表示想自己解决。这说明学生的主动性和交流的欲望不强，会影响实际教学中翻转课堂的实施效果。

1.3 翻转课堂优缺点调查和可行性分析

在了解和体验完翻转课堂教学模式后,有56.41%的学生认为它在大气科学专业研究生课程中可行,有43.59%的学生认为不可行，这说明不同的学生对翻转课堂优缺点的感知是不同的。对于优点，大多数学生认为有：（1）增加教师与学生之间的课堂互动；（2）教师有更多时间解决学生所遇到的问题；（3）培养学生的自主学习能力；（4）减小师生距离，有良好的课堂氛围；（5）培养学生团结协作精神。考虑到翻转课堂对学生自学能力、沟通能力的培养和提高，调查了其与传统课堂对比的效果。对于自学能力，调查结果显示：有43.59%的学生认为与传统课堂教学相比，翻转课堂非常有利于学生自学能力的培养和提高，有51.28%的学生认为一般，仅有5.13%的学生认为不利于提高自学能力。对于沟通能力，调查结果显示：有52.14%的学生认为与传统课堂教学相比，翻转课堂非常有利于学生沟通能力的培养和提高，有41.03%的学生认为一般，仅有6.84%的学生认为不利于提高沟通能力。同时，对于翻转课堂的学习效率，有38.46%的学生认为与传统课堂教学相比，翻转课堂的学习效率非常高，能够在课前学习理解的基础上完成课堂学习；有49.57%的学生认为与传统课堂教学相比，翻转课堂学习效率一般；有11.97%的学生认为与传统课堂教学相比，翻转课堂学习效率较低。以上结果表明：尽管大多数学生认为翻转课堂教学模式能提升自学能力以及沟通能力，但不一定能提升自己对知识掌握和学习效率的满意度，从而影响应用翻转课堂的可行性。

对于翻转课堂的缺点，本文的调查结果显示，绝大多数学生认为有以下几点：（1）看不懂课前学习材料；（2）课堂上提不出问题；（3）需要很多的课外时间；（4）自主学习能力差的学生成绩会越来越差；（5）不适应把课堂交给自己。此外，本文调查了翻转课堂是否会加重学生的学习负担，有超过80%的学生表示会加重。关于翻转课堂教学模式不可行的原因，学生列举了原因，包括：（1）大气科学专业数理推导较多；（2）大气科学专业动手实践较多；（3）大气科学专业太难了。还有学生表示：“大气科学专业网上涉及知识较少，教师课上讲授的知识需要自己慢慢领会，没有办法提前自学并讲授给其他学生，其他学生也听不懂。课程太多，留给自己的科研时间就很少，没有多余时间自学与自身科研不相关的课程知识。”“我认为翻转课堂适合一些动手实践课，能加深印象并向教师学习新方法，但对于一些前沿专业知识，课前学习很吃力，效率不高，效果不佳。”以上结果表明：大气科学专业因其特殊性，既需要数理知识，又需要编程画图技能，对于研究生，学校和研究生导师会对其有一定的科研要求，学生有一定科研压力，很多学生更关注学习效率，关注在课堂上提升效率的同时，有一定课余时间用来开展科研活动。

2 小结与讨论

大气科学专业研究生课程要求学生具有扎实的数理功底以及编程画图能力。如何让学生快速有效地将所学知识与自己的科学研究相结合，仍是大气科学专业教师讨论的重点和热点。本文通过调查117 名成都信息工程大学大气科学学院在读或已修完研究生课程的2014—2022 级硕士研究生，发现在了解和体验完翻转课堂教学模式后,有56.41%的学生认为其在大气科学专业研究生课程中可行,有43.59%的学生认为不可行。这说明超过一半的学生认为翻转课堂在大气科学专业研究生课程中可以应用；但也有近一半学生认为其在实际教学中不可行。尽管如此，翻转课堂教学模式有很多优点值得深入学习，并融入大气科学专业研究生课程中，作为辅助教学方式提高教学水平和效果。例如，将晦涩的理论知识用动态图片或视频的方式展示，让学生课前预习，对所学理论有初步的认识，也让学生可以开展课后复习，深入理解知识。此外，教师在课时允许的情况下可单独抽出几节课，针对实际的天气或者气候现象，让学生分组讨论如何应用所学理论知识解释实际天气或者气候现象，从而更好地将理论与实践结合。