“互聯(lián)網(wǎng)+”理念下電磁場與電磁波智慧課堂的構(gòu)建與研究

趙玉榮　張帆

【摘 要】“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)使得師生互動更多元化，注重因材施教，注重學(xué)生個性化發(fā)展，學(xué)生從傳統(tǒng)的被動接受教育轉(zhuǎn)化為主動尋求知識，通過交互式學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。電磁場與電磁波課程組不斷嘗試將二維碼技術(shù)與移動學(xué)習(xí)模式合起來應(yīng)用于教學(xué)之中，使教學(xué)突破時間和地點的限制，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

【關(guān)鍵詞】電磁場與電磁波;互聯(lián)網(wǎng)+;智慧課堂

中圖分類號： TN911.3;O441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0112-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.01.047

0 引言

基于移動學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析和“云+端”模式的應(yīng)用，構(gòu)建的信息化、智能化的課堂教學(xué)模式，同時借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，按照學(xué)生畢業(yè)后從事職業(yè)所必需的能力和終身學(xué)習(xí)所必需的能力，優(yōu)化電磁場與電磁波課程教學(xué)內(nèi)容，使之既能適應(yīng)求職之需，又能適應(yīng)發(fā)展之需。探索新型智慧課堂教學(xué)模式，使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為學(xué)生與知識的橋梁，實現(xiàn)對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的綜合培養(yǎng)，適應(yīng)信息社會對高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。

1 課程簡介

電磁場與電磁波課程歷來是一門難學(xué)難教的課程，由于該課程理論性較強(qiáng)，而且數(shù)學(xué)能力要求比較高，同時該門課程還與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)等多門課程相關(guān)聯(lián)，知識面要求較廣，綜合分析能力要求強(qiáng)，在傳統(tǒng)教學(xué)中由于學(xué)生缺乏對知識的總結(jié)應(yīng)用且又無法對實際系統(tǒng)進(jìn)行感性認(rèn)識，所以學(xué)生感到難學(xué)?？梢娺@門課程對于理論和實踐兩個體系都有很高的要求。為此，在電磁場與電磁波課程的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、評價體系等諸多方面都必須進(jìn)行全面改革與創(chuàng)新。

電磁場與電磁波課程的主要內(nèi)容包括矢量分析、靜態(tài)場分析、動態(tài)電磁場的概念、原理、分析方法和相關(guān)應(yīng)用，電磁波在無界空間和有界空間中的傳播，知識點涉及到時域，頻域，復(fù)頻域的重要問題，用到拉普拉斯，傅里葉變換等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而這些知識點所涉及到的解題步驟及其繁瑣，同時還要求學(xué)生具有一定的空間想象能力、抽象思維能力和邏輯推理能力?？偟膩碚f來說其難點主要體現(xiàn)在要求學(xué)生具有較高的空間想象力和較強(qiáng)的數(shù)學(xué)計算能力。

2 研究目標(biāo)

2.1 依托“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，推進(jìn)面向“移動學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式探索

針對當(dāng)前高等教育中存在的教學(xué)手段陳舊和優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源匱乏等問題，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)高校教學(xué)模式改革十分必要。移動學(xué)習(xí)（Mobile—Learning）是指利用無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線移動通信設(shè)備獲取教育信息、教育資源和教育服務(wù)的一種新型學(xué)習(xí)形式，是一種通過智能手機(jī)、平板電腦等智能終端進(jìn)行的數(shù)字化活動，與數(shù)字化教學(xué)相比，移動教學(xué)不僅具備了數(shù)字化、多媒化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特征，而且還具備了其獨特的優(yōu)勢：學(xué)習(xí)者不再局限在電腦前，可以“隨時、隨地、隨身”，“短、平、快”地進(jìn)行學(xué)習(xí)，移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)如圖3所示。這種嶄新教學(xué)模式的出現(xiàn)重構(gòu)了教學(xué)過程和師生關(guān)系，教師與學(xué)生的互動更為個性化。移動學(xué)習(xí)模式將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，表達(dá)自己的見解、想法，進(jìn)而培養(yǎng)其分析問題解決問題的能力，這種學(xué)習(xí)方式尤其對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)有很大幫助。

2.2 提升教師教學(xué)智慧，促進(jìn)教師專業(yè)成長

通過本課題研究，有目的、有計劃地組織、指導(dǎo)、引領(lǐng)教師進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)、扎實地實踐、深入地反思、自覺地積淀，進(jìn)而提升宏大智慧，培育職業(yè)情懷，提高智慧教學(xué)的理論素養(yǎng)和實踐能力，嫻熟運用各種智慧的教學(xué)方式，逐步掌握適合自身的智慧教學(xué)課堂形態(tài)，提高自己整個課堂教學(xué)的智慧水平，形成屬于自己的智慧教學(xué)特色，快速走上自覺、自主的專業(yè)成長之路，成為一個充滿教學(xué)智慧的研究型教師。

2.3 開發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)智慧，實現(xiàn)學(xué)生個性發(fā)展

通過本課題研究，有目的、有計劃地關(guān)注學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)，在教師精心建構(gòu)的充滿智慧的課堂教學(xué)中，使學(xué)生自始至終以一種愉悅的心理狀態(tài)、一種亢奮的探究熱情參與到學(xué)習(xí)中去，從中擁有充滿著智慧的求知空間，享受洋溢著智慧的學(xué)習(xí)生活，沉醉于散發(fā)著智慧氣息的課堂氛圍，進(jìn)而盡情地?fù)]灑智慧，充分地展現(xiàn)靈氣，潛移默化地受到智慧的熏陶，習(xí)得智慧的學(xué)習(xí)方式，形成智慧的價值取向，建構(gòu)完整的智慧人格，實現(xiàn)個性的充分發(fā)展。

2.4 發(fā)揮出智慧課堂教學(xué)的優(yōu)勢特色，培養(yǎng)適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的高素質(zhì)人才

智慧課堂就是要最大程度地發(fā)揮課堂教學(xué)的功能和作用，在單位時間內(nèi)，即在課堂有限的教學(xué)時間內(nèi)最完美地實現(xiàn)教育教學(xué)的三維目標(biāo)整合，實現(xiàn)高效教學(xué)。其優(yōu)勢特色是：在教學(xué)程序的設(shè)計和運行過程中， 整合各種教育資源，促進(jìn)學(xué)生積極參與和主動探究;在學(xué)習(xí)環(huán)境管理上，努力實現(xiàn)師生平等交流，合理調(diào)控課堂學(xué)習(xí)情緒;在對學(xué)生的評價上，促進(jìn)全體學(xué)生的個性張揚、智慧發(fā)展和能力鍛煉。

3 研究內(nèi)容與要解決的教學(xué)問題

針對應(yīng)用課程建設(shè)的困惑，如課程教學(xué)內(nèi)容趨同、課程教學(xué)資源趨于同質(zhì)、理論教學(xué)與實踐教學(xué)剝離、教學(xué)方法枯燥和考核方式單一，為了使學(xué)生能夠在這門課程中學(xué)習(xí)到更多有用的知識，有效提高教學(xué)效率，結(jié)合問題提出以下思考：

（1）課程教學(xué)資源趨于同質(zhì)現(xiàn)象

課程教學(xué)資源是課程的重要組成部分，而有時課程教學(xué)大綱與人才培養(yǎng)方案非同步制訂，大多由任課教師根據(jù)選用教材而制訂，教材已不再是課程的教學(xué)資源，反而成為課程的主宰。所有這些導(dǎo)致了大多選用知名高校的教材、實驗等教學(xué)資源，放松甚至放棄校內(nèi)教學(xué)資源的研究與建設(shè)，從而加劇了課程教學(xué)資源的趨同現(xiàn)象。

構(gòu)建該立體化教材體系：首先通過不同形式教材的結(jié)合或者搭配進(jìn)行教學(xué)尋求最合適的教學(xué)內(nèi)容。再次通過對相關(guān)專業(yè)課程的梳理，提取《電磁場與電磁波》在這些課程中的應(yīng)用，并將相關(guān)知識點進(jìn)行模塊化的設(shè)計，以課程中的實際應(yīng)用作為切入點，將本課程融入其中進(jìn)行教學(xué)，編寫相關(guān)講義與指導(dǎo)書，并逐步完善，最終目標(biāo)是編寫一本應(yīng)用型教材。

（2）理論教學(xué)與實踐教學(xué)相剝離

選修部分仿真實驗：本身這門課程無實踐教學(xué)學(xué)時，結(jié)合后續(xù)課程和學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)適當(dāng)增加實驗仿真，讓看不見摸不著的理論更具有說服力。在課堂教學(xué)中引入Matlab、HFSS等仿真軟件，利用軟件仿真將電磁場定理模型、分布特性可視化，簡化推導(dǎo)計算過程，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、節(jié)省課時的同時提高了教學(xué)效果。學(xué)校專門開設(shè)《Matlab及應(yīng)用》這門課程，在軟件學(xué)習(xí)的同時，安排相應(yīng)的仿真實驗，使兩門課程的內(nèi)容能夠相輔相成，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

（3）教學(xué)方法枯燥單一現(xiàn)象

在教學(xué)過程中，改變以前單純的“以教師為主”的講授式的教學(xué)方法，在實際的教學(xué)過程中，采用多種教學(xué)方法，如：案例教學(xué)、演示教學(xué)、問題式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、分組討論、等等。在課程教學(xué)中要能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促使學(xué)生之間在學(xué)習(xí)上進(jìn)行相互交流，不斷提高教學(xué)效果。

4 主要特色

（1）圍繞行業(yè)特色和就業(yè)需求探索“互聯(lián)網(wǎng)+”理念下的智慧課堂教學(xué)模式

通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，知識更新快，教學(xué)內(nèi)容要不斷地跟蹤和適應(yīng)行業(yè)、企業(yè)發(fā)展趨勢，教學(xué)方法要充分重視學(xué)生的創(chuàng)新和應(yīng)用能力培養(yǎng)，體現(xiàn)專業(yè)特色增強(qiáng)應(yīng)用能力?；ヂ?lián)網(wǎng)具有廣域、跨界等特點，可以將人類最先進(jìn)最豐富的知識傳播到世界的每一個角落，為教育資源的整合與分享提供了前所未有的便利，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，按照學(xué)生畢業(yè)后從事職業(yè)所必需的能力和終身學(xué)習(xí)所必需的能力，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使之既能適應(yīng)求職之需，又能適應(yīng)發(fā)展之需;探索新型教學(xué)模式，使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為學(xué)生與知識的橋梁。

（2）即時高效的實現(xiàn)個性化教學(xué)

智慧課堂教學(xué)模式通過無線網(wǎng)絡(luò)能夠方便快捷的自動連結(jié)與手機(jī)教學(xué)APP對應(yīng)的教學(xué)資源，取代了冗長web 網(wǎng)址或大量信息的輸入，大大提高了學(xué)習(xí)效率。并且通過智慧課堂的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字資源平臺可以將知識點“小塊化、零碎化”，許多獨立的學(xué)習(xí)信息單獨存取，例如一張圖片，一個音頻，一段視頻等，學(xué)習(xí)內(nèi)容更加細(xì)化，學(xué)習(xí)者可以有選擇地進(jìn)行篩選，目的更加明確，個性化程度更高。

（3）手機(jī)教學(xué)APP助力教學(xué)玩轉(zhuǎn)“大數(shù)據(jù)”

手機(jī)教學(xué)APP應(yīng)用于高校多媒體教學(xué)是對高校教學(xué)模式的擴(kuò)充，將學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)主體地位凸顯，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)管理建立及時、準(zhǔn)確的管理和評價系統(tǒng)。首先，通過手機(jī)教學(xué)APP能夠記錄學(xué)生學(xué)號、登錄、下載、閱覽、互動的每一次記錄，通過數(shù)據(jù)分析，為該學(xué)生推送其需要的學(xué)習(xí)熱點內(nèi)容，實現(xiàn)個性化。其次，對上述記錄進(jìn)行深層次整理分析，判研出該學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、進(jìn)度等指標(biāo)，為個性化指導(dǎo)提供依據(jù)，同時也為授課老師的干預(yù)提供了數(shù)據(jù)反饋，以更好地展開教學(xué)工作滿足學(xué)生的知識需求。

（4）“紙媒﹢電媒”構(gòu)建新型在線學(xué)習(xí)模式

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)的有效融合，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、教學(xué)微視頻資源、傳統(tǒng)的紙質(zhì)教科書和多媒體課件的有效合一，滿足了互聯(lián)網(wǎng)時代下學(xué)生從線下學(xué)習(xí)到多元化學(xué)習(xí)的漸變需求。

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