强化大学生关键能力培养的教学设计优化探索

摘要：本文以大气科学类本科生专业主干课程《动力气象学》为例，就如何进行教学设计优化以强化培养本科生关键能力进行了初步探讨。教师要深入解读课程教学大纲，掌握所教授课程的特点和教学目标，在此基础上，以学生为主体、以教师为主导，在教学内容、教学方法、教学技术、教学环境和教学评价这五方面进行优化，根据教学效果进行反思和修改。

关键词：关键能力培养；课程的特点和教学目标；优化教学设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）27-0058-03

一、引言

习总书记在十九大报告中强调，“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程”，“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”。而一流大学、一流学科，归根结底取决于一流人才。2017年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化教育体制机制改革的意见》指出，“高等学校要把人才培养作为中心工作，全面提高人才培养能力”，“在培养学生基础知识和基本技能的过程中，强化学生关键能力培养”。因此，本科生的关键能力培养至关重要，而认知能力、合作能力、创新能力和职业能力这四种关键能力的培养离不开广大教师的教育教学活动。

李培根曾指出：在教育活动中，教师的作用是主导，学生是主体。主导不是包办和包揽，如何“导”是关键[1]。教师需要在具体的教育教学活动中，引导学生在研究和思考中学习、在发现和应用中学习，激发其创新思维和探索精神，培养出一流人才，这一切都离不开优秀的教学设计。

不同课程特点不同，教学设计也有所差异，本文以大气科学类本科生专业主干课程《动力气象学》为例，首先介绍动力气象学课程特点和教学目标，再对强化培养学生四种关键能力所进行的教学设计优化进行了初步探讨。

二、课程教学大纲的解读

教学设计要根据具体课程的特点因地制宜地去进行。教师了解了这门课程所要帮助学生建立的认知模型之后，才能选择适当的教学材料、教学方式和教学方法，因此，了解所教授课程的特点和教学目标是非常重要的，这两个方面在课程教学大纲中均会有所体现。

《动力氣象学》课程是在热力学和流体力学的基础上，系统地讲述大气的动力、热力过程和大气运动的基本规律的一门专业核心课程，是大气科学专业培养方案中的主干课程。学生通过《动力气象学》的学习，能系统掌握大尺度大气动力学的基本原理和方法，掌握大气动力学主流理论和学说，并理解各理论、学说之间的有机联系，有能力从实际过程中提出问题，利用大气动力学基本原理分析实际大气过程，有能力通过对实际大气过程的分析，提出所研究问题的物理模型、数学模型、求解方法，然后分析、认识实际大气过程规律和机理。

由上可知：《动力气象学》将数学方法和物理学知识应用到大气科学理论研究中，在教学过程中，既要着重于对物理概念和气象原理的学习，也重视数学推导。因此，该课程数学公式推导多，物理意义理解多，理论联系实际多，侧重的是培养学生大气科学专业理论知识的认知和培养理论应用于实际的能力。

三、课程设计的优化

目前，有些教师仍采用“以书本为核心，以教师讲授为主，课后作业为辅”的传统教学方式，但也有较多的教师对如何由传统教学模式转变为“以学生为中心”的课程教学设计进行了探索[1-7]。吴维仲等指出：有效的课堂教学设计，对教师的教学来说，要转“以教为中心”为“以学为中心”来设计和实施教学[2]。完整的课程设计包括五个方面：内容设计、教学法设计、教学评价设计、教学技术设计、教学环境设计[3]。下面以大气科学类本科生专业主干课程《动力气象学》为例，以“学生发展，学习能力，学习效果”为目标，对课程设计的五个方面优化设计进行初步阐述，以强化学生认知能力、合作能力、创新能力和职业能力这四种关键能力的培养。

（一）优化内容

教学内容上，可按照认知规律调整每章的讲课顺序，例如，本校《动力气象学》先讲述大气行星边界层，再讲述大气能量学，以使得能量耗散的机制先学习，前后连贯，不会使学生产生困扰。而且对教材中有利于学生创新发展的核心性、基础性知识进行详细讲解，同时参考其他书籍，对这些内容进行充实。因为对于同一现象，可能有多种说法可以对其进行解释，例如：大气行星边界层引起自由大气的旋转减弱机制可以从动量和涡度两个角度进行物理解释，也可以从数学上利用公式进行证明。这可以使学生不墨守成规，遇到问题时可以从多角度观察、思考、解决问题，激发创新思维。

因为随着时间的推移，新的发现和应用层出不穷，对一些现象有了更深入的认识，在教学内容中及时增加与有关的科研成果或实例，可以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习动力，锻炼学生的专业思维。例如：热成风原理可以用来解释单个测站风向变化引起的冷暖平流、气层稳定性问题的实例，有助于学生对理论的理解，培养学生利用理论解决实际问题的能力；有关北半球能量循环过程的最近的学术论文被引入能量学这一章的讲解中，除了对课本知识是一个有力的补充，还可以扩展学生的专业知识面，可以使学生认识到事物都是在不断发展的，不要被课本知识束缚，勇于探索、大胆尝试，保持创新的勇气，养成创新人格，而且还可以增加学生专业认同感，树立爱岗敬业、精益求精的职业精神。

对于每一堂课，教师要明确向学生讲解该堂课的讲课内容是什么、学到什么、在什么条件下。具体到《动力气象学》，首先回顾上一节课的内容，考察学生对前面内容的掌握情况，并引出本次课的主题，在对数学公式、物理含义的讲解中结合具体应用，最后进行小结。

（二）优化教学法

现在的教学，对老师的第一要求已经不再是博学，而是如何提高学生的学习兴趣，如何让他们掌握学习方法[1]。教学方法的优化势在必行。以学生为主体、以教师为主导，根据所教课程特点，采用翻转课堂的教学方式或在以课堂讲授和课后练习的教学方法中融入启发式、参与式、案例式、练习法、直观演示等方法。

翻转课堂是近几年比较流行的教学模式，学生课前自主学习教学内容，课上教师组织讨论和答疑，促成学生个性化学习。但是翻转课堂并不是适用于所有课程。马秀麟指出：从教学实践的最终学习效果分析，翻转课堂不适应于推理性较强、系统性很强的课程。对数学、物理课程中的复杂推理、复杂原理等教学内容，采用传统的课堂讲授和演示，效果更佳。对于那些便于任务驱动、可采取项目教学方式的内容，翻转课堂则有较突出的表现[4]。因此，《动力气象学》不适合完全采用翻转课堂模式，大多数的知识点还是采用传统的讲授法为好，翻转课堂只能在某几个知识点施行，但也不失为改善学习环境、调动学习兴趣的一个有效方法。

在课堂讲授中，精心设计与知识点相关的问题，通过不断地提出问题逐步深入地讲解数学公式下的物理含义，引领学生的思路，锻炼其逻辑思考能力，建立专业思维。当某一知识点讲解完之后，设计思考题，启发学生进行一些深度思考。思考题可以在课程中直接提问，学生回答，师生互动，也可以作为一次随堂测验，使教师掌握学生学习的情况。还可以将学生分组，各组课后查阅资料、小组讨论，下次课随机抽取各组某一组员到台上讲解结果，与其他组讨论，使学生参与到教学活动中来。例如：地球旋转对于大气运动有着怎样的影响？可能有的同学从力学角度出发，有的同学从能量学或者波动学等角度出发，多方面启发学生思考的同时，还可以锻炼学生的合作能力。

《动力气象学》侧重的是理论培养，培养学生利用理论解决实际问题的能力，那么，首先你要先给出范例或者进行演示，学生才会去模仿、去思考，建立专业认知模型。例如：对大气长波的讲解经过了观察、抽象化、建立模型、简化问题后求解模型，最后用所得结果解释观察现象这一科学认识的基本步骤，通过讲解学生会建立这样的认知模型，大气长波的讲解过后会让学生利用上述步骤去研究因为地形作用所引起的Rossby波，以强化培养学生的科学认知能力、学习研究的能力和创新能力，践行知行合一，积极动手解决问题。

荀子曾说过：“听而易忘，见而易记，做而易懂。”美国教育家苏娜丹戴克也曾说：“告诉我，我会忘记，做给我看，我会记住，让我参加，我就会完全理解。”因此，当讲解完某种方法之后，让学生动手练习是一个非常好的方法。例如：纬向运动方程的微扰动线性化讲解之后，安排学生在10分钟之内练习经向运动方程微扰动线性化的过程。

课后练习的题目也要精心准备，可以是方法的练习、理论应用于实际的练习，着重帮助学生梳理所学知识，帮助学生掌握所学的基本方法和知识，提高其利用所学知识和方法解决问题的能力。还可以是课上所介绍现象的观察，例如：布置學生利用气象程序绘图课程所教授的知识，绘制实际大气某时刻500hPa纬向平均纬向风、经向风及纬向偏差风场，观察涡旋的分布和基本气流的分布，是否和教材介绍一致，使课内与课外相结合，培养学生的质疑精神。

（三）优化教学技术

课堂教学过程中，在传统的板书和多媒体课件基础上，根据所讲授内容，加入图片、动画、有关事实的flash或视频等，促进学生对教学内容的理解和掌握，使复杂抽象的认识活动变得简单而直观，吸引学生注意力，最大程度地激发学生的学习兴趣，使学生积极主动地参与学习。例如：重要数学公式推导板书，多媒体课件中需要强调的地方可以用线条着重标出，使得学生更容易抓住重点；在讲解物理意义时，可以配合图像进行讲解，在讲解大气长波形成机制时利用动画逐步演示大气长波的形成，学生更容易理解。

（四）优化教学环境

现在理论教学大多是在简易多媒体教室，实习课程多去计算机实习中心或者试验中心去进行。其实，随着网络技术的进一步发展，网上视频授课（例如：微课、慕课）、网上答疑（QQ或者邮件、微信等）和手机APP（例如超星公司开发的学习通APP）等新型教学环境已经建立起来，可以将教室的面对面教学与网上的远程教学、答疑相结合，更好地提高学生学习效率。

例如：我校教师开始尝试“课堂讲授+课堂实习+课后微课”的方式进行《气象程序设计及绘图》教学，师生可在电脑或手机上登陆教育在线课程平台。在平台上，上传了《气象程序设计及绘图》课程线上课件以及录制好的讲解某些知识点（重点、难点和疑点）的视频——微课，还开展相应的练习测试及学生反馈、教师点评等活动，进一步丰富和弥补传统教学的不足，使学生对于学习的重点、难点和疑点可以反复观看、体会、理解所学内容。

（五）优化教学评价

教学评价除出勤、期中考试、期末考试之外，还可以加入课堂提问、书面练习、制作作品、随堂测验、分组作业等形式的考查，不仅可以杜绝学生平时不学习、考前突击学习的问题，督促学生学习，使其养成自主学习的好习惯，还可以随时掌握学生的学习状态，对学生的疑点及时进行解惑，促进学生更好地理解所学内容。

上述这些形式的考查离不开教师的精心准备。教师要注意学生是否能用相应的专业术语和方式来有效表达其头脑中的专业认知模型，是否明白专业认知模型的逻辑，是否能用这个模型来分析和解决实际问题。课堂讲授中所提问题、思考题、作业题以及测验等必须围绕上述三点来进行设计，以使学生能够建立专业认知模型，具有较强的专业素养。

四、结语

本科生的培养是一流人才培养的基础，更是德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人的培养，是在为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦奠定坚实基础。而本科生的培养离不开广大高校教师的教学活动。教学设计不是一蹴而就的，需要教师不断摸索和思考，根据教学效果进行反思和修改，费时费力，这需要教师的决心和毅力以及坚定的信念。教师不仅要树立“以学生为本”的理念，更要不断学习新的教学方法和教学理念，在建设“一流大学、一流学科”的大背景下，做好科研工作的同时，更好地优化教学设计，将科研融入教学，为强化培养学生的认知能力、合作能力、创新能力和职业能力而努力。

参考文献：

[1]李培根.教育应该真正以学生为中心[N].中国青年报，2014-08-08（02）.

[2]吴维仲，李国庆，关晓辉.“以学生为中心”的教学改革思考[J].东北师大学报（哲学社会科学版），2017，（3）：162-166.

[3]赵炬明，高筱卉.关于实施“以学生为中心”的本科教学改革的思考[J].中国高教研究，2017，（8）：36-40.

[4]马秀麟.翻转课堂教学模式应以学生为中心[N].中国社会科学网，2014-10-22.

[5]王晓萍，刘玉玲，梁宜勇，汪凯巍，林远芳.“以学生为中心”的教法、学法、考法改革与实践[J].中国大学教学，2017，（6）：73-76.

[6]刘慧平，白穆，穆晓东.实践以学生为本的地球科学实习课程教学理念[J].中国大学教学，2010，（1）：70-51.

[7]陈海华，李世宝，刘建航.以学生为中心——与专业知识相融合的案例式程序设计教学模式探索[J].教育教学论坛，2017，（24）：261-263.

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