《電動力學(xué)》課程多元教學(xué)信息平臺的構(gòu)建

摘 要： 本文分析了電動力學(xué)課程各教學(xué)資源之間的關(guān)系，構(gòu)建了課程教學(xué)信息平臺模型，闡釋了平臺各構(gòu)成要素的關(guān)系及作用，通過獲取和整合有用的教學(xué)信息，開展了課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)討論等多元教學(xué)，有利于師生交流、因材施教，充分調(diào)動教學(xué)的積極性，以提高課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 《電動力學(xué)》 多元教學(xué) 信息平臺

一、引言

《電動力學(xué)》是物理學(xué)及相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)課程，主要研究電磁場的基本性質(zhì)、運動規(guī)律及電磁場與帶電物質(zhì)之間的相互作用[1]。該課程為學(xué)生掌握電磁場的基本規(guī)律，提升基本電磁場問題的分析能力提高科研能力，以及以后在電磁通信、探測、定位等方面廣泛應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)[2]。經(jīng)典電動力學(xué)理論體系相對完整，物理概念抽象，需要較強的數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力，教學(xué)中涉及大量公式推導(dǎo)和復(fù)雜數(shù)學(xué)計算，造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難、缺乏興趣。因此，如何創(chuàng)新教學(xué)方法，將現(xiàn)有教學(xué)資源整合，融入啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學(xué)方式，有效組織教學(xué)、增強教學(xué)效果，一直是電動力學(xué)教學(xué)普遍關(guān)注的課題。

國內(nèi)許多專家針對該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，進(jìn)行了深入的研究，提出了教學(xué)方法和教材改革等方面的新觀點[3][4][5]。這些研究，主要從抽象問題形象化、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等方面進(jìn)行闡釋，但對已有課程教學(xué)資源整合及教學(xué)信息平臺建設(shè)的問題很少涉及。教師手中雖然有教材、課件、有關(guān)參考書，甚至有習(xí)題的詳細(xì)解答，但都感到“不好教”，更難“教好”。其重要原因是，教師對這些教學(xué)資源缺少充分發(fā)掘和綜合利用，沒有將這些教學(xué)資料的信息和教學(xué)方法、手段等有機結(jié)合，找到教學(xué)雙方在這些教學(xué)資料間的連接點，即沒有很好地利用各教學(xué)要素反映出的信息。通過構(gòu)建課程教學(xué)信息平臺，使各教學(xué)要素成為一個整體，可以很好地協(xié)調(diào)教師、學(xué)生與各教學(xué)要素之間的關(guān)系，便于因材施教，以增強教學(xué)效果。

二、課程教學(xué)信息平臺的構(gòu)建

（一）平臺模型

《電動力學(xué)》課程理論性較強，公式和定理較多。教師一般采用傳統(tǒng)講授法組織教學(xué)。課堂上教師講課，學(xué)生聽講、提問、做作業(yè)，二者聯(lián)系的紐帶是教材和課堂。課后也有一些互動和交流，畢竟時間不多。經(jīng)典教材內(nèi)容較深，在沒有教師輔導(dǎo)時，一部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的學(xué)生還能夠預(yù)習(xí)、自學(xué)和課后深化理解，但對基礎(chǔ)較差的那部分學(xué)生來說，要自學(xué)教材困難很大。由此，課堂上出現(xiàn)這樣的困境：為了完成教學(xué)任務(wù)，教師不得不按計劃實施教學(xué)，學(xué)生因各種原因，難以跟上教學(xué)進(jìn)度。即單純借助課堂和依據(jù)教材聯(lián)系教學(xué)雙方，已經(jīng)不能很好地增強教學(xué)效果。國內(nèi)專家研究課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的平臺[6]，在一定程度上緩解了這個矛盾。學(xué)生課后通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，彌補課堂上學(xué)習(xí)的不足。但是學(xué)習(xí)任務(wù)重，各門課程都需要課后復(fù)習(xí)，學(xué)生課余時間顯得緊張。需要將課堂教學(xué)、課后延伸、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及資源整合綜合起來，建立教學(xué)信息平臺，協(xié)調(diào)各要素，使教學(xué)效率達(dá)到最佳狀態(tài)。

考慮到教師與學(xué)生之間的教學(xué)關(guān)系、課上課后學(xué)習(xí)方式的差異、教學(xué)資料的形式多樣等，構(gòu)建課程教學(xué)信息平臺，以連接教師與學(xué)生兩個主體。平臺基礎(chǔ)有教材、教輔（含練習(xí)題）、教案課件、課外書、網(wǎng)絡(luò)文章（含即時交流內(nèi)容）、虛擬實驗等。教學(xué)方式有課堂教學(xué)、課程輔導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、小組討論、課程論壇等。教學(xué)載體為教室（含實驗室）、計算機、互聯(lián)網(wǎng)等。平臺的示意圖如下圖所示。

（二）平臺內(nèi)對象間的關(guān)系

1.主體之間關(guān)系

教師教、學(xué)生學(xué)。學(xué)生通過平臺將學(xué)習(xí)狀況、疑問想法等教學(xué)信息反饋給教師，教師再通過調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、改進(jìn)教學(xué)方式方法、更換平臺要素內(nèi)容等手段，反作用于學(xué)生。他們是經(jīng)課堂、計算機網(wǎng)絡(luò)、虛擬環(huán)境等進(jìn)行溝通和聯(lián)系的。這種聯(lián)系可能是一個方面的內(nèi)容，也可能是某些點。比如，通過教材中某個知識點，一道習(xí)題，一篇文章或一次聊天等，連接教師和學(xué)生。通過這些點，既加深他們之間的思想、情感溝通，又共同解決學(xué)習(xí)問題，達(dá)到教學(xué)相長的目的。

2.平臺構(gòu)成要素的作用

經(jīng)典教材是專家們智慧的結(jié)晶和經(jīng)驗總結(jié)，是教學(xué)內(nèi)容的主要依據(jù)之一，是課堂教學(xué)的主要材料。無論是理論教學(xué)還是實驗教學(xué)，抑或是課后討論，均以教材為主要參考資料。教輔書籍是依據(jù)教材，為方便教師備課、教學(xué)和輔導(dǎo)而編寫，是教學(xué)資料的有益補充。

教案是教師實施教學(xué)的規(guī)劃與依據(jù)，是教師對課堂的設(shè)計，也是長期教學(xué)中積累的經(jīng)驗總結(jié)。廣義教案包括紙質(zhì)材料教案、電子教案、課堂設(shè)計、課后設(shè)計等。教師通過不斷修正教案，實施教學(xué)過程，以適應(yīng)因材施教。課件是借助多媒體軟件，將教案中的部分教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)安排，通過計算機輔助手段展示出來，是一種高效的輔助教學(xué)手段，生動地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和實現(xiàn)教學(xué)交互。課件是課堂上師生的一個重要連接點。

課外書是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)由任課教師或教研室指定的，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)、拓寬學(xué)習(xí)視野的要素。包括電動力學(xué)參考書、科普讀物、期刊論文等。課外書是課程教材的有益補充，與教輔資料又有所不同。教輔緊扣教材，課外書則不一定與教材有直接關(guān)系，但與網(wǎng)絡(luò)文章相比，又具有較高的可靠性和較大收藏性。

網(wǎng)絡(luò)文章即通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布與課程內(nèi)容有關(guān)的介紹、研討、體會等，集大眾智慧于一體，各抒己見、滿庭開花，往往達(dá)到拋磚引玉的功效。其具有很強的靈活性和及時性，形式多樣、內(nèi)容豐富。但是除了正規(guī)收錄機構(gòu)建設(shè)的數(shù)據(jù)庫外，互聯(lián)網(wǎng)中的文章缺乏監(jiān)管，其語言的準(zhǔn)確性、內(nèi)容的真實性、邏輯的嚴(yán)密性、體系的完整性等都難以保障，反映出的問題和觀點，不一定科學(xué)，與教材不一定吻合，學(xué)生參考網(wǎng)絡(luò)文章時需要甄別其內(nèi)容。盡管如此，大家還是喜歡用網(wǎng)絡(luò)媒介及時抒發(fā)自己的情感和表達(dá)個性的觀點，它仍舊是教材和課堂學(xué)習(xí)的有力補充。

虛擬實驗是通過計算機軟件，模擬電動力學(xué)實驗環(huán)境，經(jīng)大量仿真數(shù)據(jù)的計算，演示、推斷課程實驗的過程和結(jié)論。這種仿真的虛擬實驗在一定程度上緩解設(shè)備、場地缺少，不易開設(shè)電動力學(xué)實驗的困難。有條件的學(xué)校可以開發(fā)或購買課程實驗仿真系統(tǒng)，給學(xué)生提供模擬實驗環(huán)境，使其更好地發(fā)揮創(chuàng)造力，借助仿真系統(tǒng)自主設(shè)計與開展實驗，以提高綜合應(yīng)用知識解決實際問題的能力。

3.各要素之間的關(guān)系

傳統(tǒng)教學(xué)一般以課堂教學(xué)為主，開展課后輔導(dǎo)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動。但是，教師往往孤立這些要素，認(rèn)為課堂以教材為主，課后以教參、課外書為主，在線學(xué)習(xí)以交流和網(wǎng)絡(luò)文章為主。各要素間不能融會貫通，更難找到教師與學(xué)生之間在各項教學(xué)活動中的連接點。這些要素及各種教學(xué)手段都應(yīng)該是一個整體，圍繞學(xué)生為中心展開，以教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容為線條串在一起，實現(xiàn)它們之間的連接，核心在信息。這里的信息包括教學(xué)內(nèi)容中的知識點、討論中一個觀點或一次教學(xué)互動。信息將這些要素融合，共同構(gòu)成電動力學(xué)教學(xué)信息平臺。平臺則是各要素的橋梁和紐帶，為教學(xué)活動提供基礎(chǔ)。

三、平臺的搭建及運用

（一）如何獲得有用的教學(xué)信息

構(gòu)成平臺的要素中，教材是基礎(chǔ)。選用教材一般需考慮主編、出版社、內(nèi)容、獲獎等。為了因材施教、實施多元化教學(xué)，應(yīng)選用教學(xué)目的明確、內(nèi)容層次感較強的教材。從教材中提取的信息應(yīng)該是教學(xué)大綱指導(dǎo)下的各章節(jié)詳細(xì)知識點。教案及課件融入教學(xué)內(nèi)容和教師的智慧，將知識點和教學(xué)方法有機結(jié)合，且根據(jù)實際情況更新。因此，教案中的信息除了知識點外，還有教學(xué)過程及教學(xué)方法等。網(wǎng)絡(luò)文章、在線討論話題、課外讀物等涉及的內(nèi)容分散，質(zhì)量良莠不齊，只有圍繞教學(xué)目標(biāo)開展的閱讀及討論才有實際意義。因此，它們的有用教學(xué)信息是一些散亂的知識點，虛擬實驗則是以實驗?zāi)康暮蛯嶒炦^程及仿真結(jié)果為信息。

（二）如何整合各種教學(xué)信息

由于基礎(chǔ)不同、個性差別，學(xué)生對教學(xué)活動中信息的捕獲和理解各不相同。因此，要整合各種教學(xué)信息，必須有一個核心內(nèi)容。從平臺各要素的作用及關(guān)系看，是教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容將各要素連接起來，并為各種教學(xué)手段提供基礎(chǔ)的。所以，教學(xué)信息的提煉由教學(xué)內(nèi)容確定，而在平臺中的重要程度由教學(xué)目標(biāo)確定。教師和學(xué)生之間的教學(xué)活動就是以這些分布于平臺中的信息點結(jié)合，并通過教學(xué)目標(biāo)將它們有機整合。實現(xiàn)信息整合的有課堂、課程網(wǎng)站、論壇、興趣小組、科研項目等。由于課時和場地的限制，課堂涉及的信息點集中，不容易迅速建立起師生之間的信息連接，即不同層次學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解深度、速度不同。教師再利用一些課外教學(xué)手段，根據(jù)學(xué)生特點，有針對性地進(jìn)行交流與輔導(dǎo)，二者建立起一種零碎的臨時的連接，連接信息點就是討論的問題。通過這些信息，反映學(xué)習(xí)進(jìn)度與程度，便于教師及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法。

（三）平臺的運用

電動力學(xué)常用的教學(xué)組織形式有課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)論壇交流等。課堂教學(xué)以平臺中教材、教輔、教案（含課件）為載體，將教師與學(xué)生面對面聯(lián)系在一起。為加深理論與實踐的深度融合，平臺將電動力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容與實踐緊密結(jié)合，體現(xiàn)各個量的物理意義[7]。進(jìn)而這種連接擴展到在線學(xué)習(xí)，通過電子教材、習(xí)題、教學(xué)視頻、案例、在線測試等，將教師與學(xué)生以非直接見面方式聯(lián)系在一起?？紤]到學(xué)生頭腦靈活、敢于探索的特點，利用平臺中網(wǎng)絡(luò)論壇建立虛擬課堂，讓他們與包括教師在內(nèi)的更廣泛的愛好者，進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力與創(chuàng)造力。

借助多元化教學(xué)信息平臺，任課教師因材施教、多元化教學(xué)，教學(xué)效果良好。以作者所在學(xué)校物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的《電動力學(xué)》課程考試成績?yōu)槔M(jìn)行分析：近5年及格率分別為100%、94.9%、100%、95%、100%，優(yōu)良率分別為15.6%、20.5%、18.9%、30%、37%，課程成績及格率逐年提高，優(yōu)良率呈現(xiàn)上升趨勢，且最高分集中在90至95分之間。但是，由于課程理論性較強，對學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，高分成績學(xué)生比較少，因此，還需要進(jìn)一步發(fā)揮平臺的支撐作用增強教學(xué)效果。

四、結(jié)語

厘清電動力學(xué)課程教學(xué)資源之間的關(guān)系，找準(zhǔn)教師與學(xué)生之間教學(xué)要素的連接點，整合教學(xué)資源，構(gòu)建課程教學(xué)信息平臺，有助于教師組織教學(xué)，有利于學(xué)生選擇適合自己的學(xué)習(xí)材料，以課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、咨詢答疑等多元教學(xué)方法，充分調(diào)動師生的積極性，可在一定程度上提高課程教學(xué)質(zhì)量。

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基金項目：四川文理學(xué)院教改一般項目《分層次教學(xué)模式下電動力學(xué)多元化教學(xué)平臺的構(gòu)建》（項目編號：2013JY17）成果之一