思維導(dǎo)圖法在《電磁場與電磁波》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐

王 筠

(湖北第二師范學(xué)院 物理與機電工程學(xué)院， 武漢 430205)

思維導(dǎo)圖法在《電磁場與電磁波》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐

王 筠

(湖北第二師范學(xué)院 物理與機電工程學(xué)院， 武漢 430205)

本文分析思維導(dǎo)圖法在電磁場與電磁波課程教學(xué)中的運用與實踐，得出這種方法既有利于教師備課，也有利于學(xué)生實現(xiàn)抽象學(xué)習(xí)內(nèi)容圖式化、抽象思維過程可視化、零散知識點的一體化。學(xué)生通過整合新舊知識，學(xué)會從整體上把握知識框架，實現(xiàn)個人知識管理，從而實現(xiàn)能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

思維導(dǎo)圖；電磁場與電磁波；教學(xué)研究；課程

1 引言

思維導(dǎo)圖是英國著名教育專家Tony Buzan在腦科學(xué)理論的指導(dǎo)下創(chuàng)造的一種筆記方法。它依據(jù)全腦的概念，按照大腦自身的規(guī)律進(jìn)行思考，全面調(diào)動左腦的邏輯、順序、條例、文字、數(shù)字以及右腦的圖像、想象、顏色和空間進(jìn)行整體思維，使大腦潛能得到最充分的開發(fā)，從而極大地發(fā)掘人的各方面潛能?！半姶艌雠c電磁波”是電子信息科學(xué)與技術(shù)本科、光電信息科學(xué)與工程本科以及光電方向應(yīng)用物理本科的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，利用矢量分析、微分方程等數(shù)學(xué)工具，開展電磁場與電磁波的傳輸、與物質(zhì)的相互作用規(guī)律及其應(yīng)用的研究與討論。本課程涉及的概念多且抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，對于數(shù)理基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生來說，容易陷入龐雜的理論推導(dǎo)而失去學(xué)習(xí)興趣。為了解決這個矛盾，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)時效，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，將思維導(dǎo)圖法引進(jìn)課堂可以改進(jìn)我們的教學(xué)策略和方式，幫助學(xué)生組織、整合、并保留信息，引導(dǎo)學(xué)生改善自己的學(xué)習(xí)方式，提高他們的記憶力、創(chuàng)造性思維能力，進(jìn)而提高教學(xué)效率。

2 思維導(dǎo)圖法在教學(xué)中的具體實施

2.1 確定一級知識點

本課程選用的教材是由謝處方、饒克瑾主編的《電磁場與電磁波》(第4版)，這是一本普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，全書內(nèi)容共分為8章，將每一章作為一級知識點，根據(jù)各知識點的內(nèi)在邏輯關(guān)系做出這8個一級知識點的思維導(dǎo)圖如圖1所示。

教學(xué)中根據(jù)授課對象實際情況，將這8個一級知識點再分解為不同的學(xué)習(xí)任務(wù)作為二級知識點，在二級知識點里面又分解出若干個三級知識點，以每一個三級知識點制作PPT課件和微視頻并配套完成該知識點學(xué)習(xí)的問答題和練習(xí)題，將這些教學(xué)資源上傳到畢博平臺，讓學(xué)生課前以任務(wù)為導(dǎo)向進(jìn)行線上學(xué)習(xí)活動，完成三級知識點的傳授學(xué)習(xí)；授課教師根據(jù)學(xué)生在畢博平臺上完成的問答題、練習(xí)題和學(xué)生提出的問題，在課堂上以問答題為目標(biāo)進(jìn)行師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的討論得出結(jié)論，完成三級知識點的內(nèi)化。在完成一章的所有二級知識點的學(xué)習(xí)后，再通過思維導(dǎo)圖法將各個二級知識點項目任務(wù)根據(jù)內(nèi)在邏輯關(guān)系連起來構(gòu)成本章一級知識點的理論體系。

圖1 電磁場與電磁波課程一級知識點思維導(dǎo)圖

2.2 運用思維導(dǎo)圖法理清每章各二級知識點的邏輯關(guān)系

(1) 第1章矢量分析和第2章電磁場的基本規(guī)律各知識點的思維導(dǎo)圖舉例

第1章 和第2章是本課程的預(yù)備知識，是本課程的重要基礎(chǔ)，要求學(xué)生必須熟練掌握。其中第1章矢量分析中關(guān)于標(biāo)量場的梯度、矢量場的通量與散度、環(huán)流與旋度的概念、散度定理和斯托克斯定理、亥姆霍茲定理是本章的重點又是難點，為了讓學(xué)生順利掌握這些知識，需要幫助學(xué)生理清它們間的邏輯關(guān)系，思維導(dǎo)圖法的運用就可以很好地幫助學(xué)生完成這樣的知識內(nèi)化。如圖2所示是第1章矢量分析一級關(guān)鍵點與二、三級知識點間內(nèi)在邏輯關(guān)系的思維導(dǎo)圖。如圖3所示是第2章電磁場的基本規(guī)律一級知識點與二、三級知識點間思維導(dǎo)圖，本章的知識難點是位移電流的概念的建立與掌握、麥克斯韋方程組的微分形式以及電磁場的邊界條件的建立與掌握。為了讓學(xué)生盡快掌握這一章的基本概念、基本原理，借助思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生理順本章知識脈絡(luò)、實現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容圖式化、思維過程可視化、零散知識點的一體化，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機，輔助學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，對提高教學(xué)效率具有積極的意義。

圖2 第1章矢量分析知識點思維導(dǎo)圖

圖3 第2章電磁場的基本規(guī)律知識點項目思維導(dǎo)圖

由圖2和圖3可知，思維導(dǎo)圖法使教師易于組織教學(xué)素材和理論思想，備課更輕松。通過歸納一章知識點來確定一級關(guān)鍵知識點和關(guān)鍵詞，然后確定二級知識點和關(guān)鍵詞，接著是三級關(guān)鍵詞和知識點，每個關(guān)鍵詞是一個具體的知識點，我們還可以通過不同色彩、代碼、圖像來多維度表現(xiàn)內(nèi)容，使得知識點項目結(jié)構(gòu)清晰、邏輯性強，重點突出。教師課堂教學(xué)條理性會更強，尤其在一章各知識點項目學(xué)習(xí)結(jié)束時，運用思維導(dǎo)圖法整體展示這一章知識框架，能使學(xué)生思路清晰地把握住課程的大框架，避免大量零散知識點的簡單堆砌。

(2) 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用思維導(dǎo)圖法開展學(xué)習(xí)

從上面的圖2和圖3可知，思維導(dǎo)圖法十分有利于學(xué)生對新知識的理解與掌握，尤其有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時，避免因為復(fù)雜矢量公式的推導(dǎo)和證明而出現(xiàn)思維混亂，最后導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)興趣；通過思維導(dǎo)圖實現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容圖式化、思維過程可視化、零散知識點的一體化，實現(xiàn)個人知識管理，即學(xué)生個體通過思維導(dǎo)圖這個工具建立知識體系并不斷完善；同時，每個學(xué)生對同一知識項目的管理、對知識的收集、消化吸收可以是不一樣的，每個學(xué)生完成思維導(dǎo)圖過程本身就是一個創(chuàng)新的過程，通過探究概念之間的關(guān)系使自身整合信息的能力得到訓(xùn)練，在這個過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到培養(yǎng)與提高。如圖4所示是第5章均勻平面波在無界空間中的傳播的思維導(dǎo)圖學(xué)生習(xí)作。

圖4 第5章均勻平面波在無界空間中的傳播的思維導(dǎo)圖學(xué)生習(xí)作

3 總結(jié)

總之，思維導(dǎo)圖法使授課教師備課更輕松、授課條理性更強；學(xué)生通過思維導(dǎo)圖法的運用，實現(xiàn)抽象學(xué)習(xí)內(nèi)容圖式化、抽象思維過程可視化、零散知識點的一體化，通過整合新舊知識，學(xué)會從整體上把握知識框架，實現(xiàn)個人知識管理，真正通過學(xué)習(xí)達(dá)到能力培養(yǎng)的目標(biāo)。思維導(dǎo)圖法引入教學(xué)，結(jié)合混合式教學(xué)改革，通過一學(xué)期的實踐，以往電磁場與電磁波課程“老師難教、學(xué)生難學(xué)”的局面得到大大緩解。

[1]謝處方,饒克謹(jǐn).電磁場與電磁波(第四版)[M].北京：高等教育出版社,2006.

[2]謝處方.高新技術(shù)與電磁場理論[J].安徽大學(xué)學(xué)報,1998,(3):59-64.

[3]劉國慶.“電磁場與電磁波”課程教學(xué)研究[J].中國電力教育，2008,(12):74-75.

[4]東尼·博贊,巴利·博贊(英)著,葉剛譯.思維導(dǎo)圖[M].北京：中信出版社,2009.

Research and Practice of Applying Mind Map in Teaching ofElectromagneticFields&MagneticWavesCourse

WANG Yun
(School of Physics and Electronics Information, Hubei University of Education, Wuhan 430205, China)

The paper analyzes the practice of mind map in the teaching of “Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave” course. This method is beneficial not only for teachers to prepare lessons, but also for students to realize the schema representation of abstract learning, visualization of abstract process of thinking and integration of scattered knowledge points. By integrating the old and new knowledge, students learn to grasp the framework of knowledge and realize personal knowledge management, thus the goal of ability training is achieved.

mind map; Electromagnetic Field and Wave Electromagnetic; teaching research； course

G642.41

A

1674-344X(2017)8-0089-03

2017-06-17

湖北第二師范學(xué)院2016年度校級教研項目“基于翻轉(zhuǎn)課堂的建構(gòu)主義教學(xué)模式的研究與實踐-以《電磁場與電磁波》類課程教學(xué)為例”(X2016014)資助課題。

王 筠(1966-)，女，教授，研究方向為電磁場與電磁波課程教學(xué)與研究。