“電磁場與電磁波”線上課堂教學(xué)設(shè)計與資源配置

李琛璐，王怡影

(合肥師范學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

“電磁場與電磁波”課程是電子信息類本科生的一門專業(yè)核心課程。該課程在“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)物理”等先修課程的基礎(chǔ)上，進一步闡述了宏觀電磁場與電磁波的基本性質(zhì)及基本規(guī)律，是電子信息類本科生知識結(jié)構(gòu)的必要組成部分，在移動通信、微波通信、光纖通信、射頻電路、電磁兼容等相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛而深入的應(yīng)用[1]。

但該課程具有公式繁多、物理概念抽象的特點，對學(xué)生的數(shù)學(xué)水平要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易處于消極被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)。如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理基礎(chǔ)較弱的情況下更好地理解該課程，一直是教師們在教學(xué)過程中不斷探索的問題[2]。根據(jù)教學(xué)需要，目前“電磁場與電磁波”由過去的傳統(tǒng)教學(xué)模式或線上線下的混合教學(xué)模式[3]轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上課堂。本文將結(jié)合實踐，提出一種適合線上課堂的教學(xué)活動設(shè)計和教學(xué)資源配置方案，保證教學(xué)的系統(tǒng)性與連貫性，優(yōu)化教學(xué)效果，完善線上教學(xué)監(jiān)督與互動，為線上教學(xué)發(fā)展提供切實可行的參考。

1 教學(xué)資源配置

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，支持線上授課的平臺層出不窮[5]。其功能也各有優(yōu)劣，本方案針對不同教學(xué)需求選擇不同技術(shù)工具，彼此配合，力求展現(xiàn)更好的課堂講授效果，增強師生互動，完善課后監(jiān)督機制。

1.1 采用手寫平板設(shè)備進行直播教學(xué)演示，幫助學(xué)生聚焦關(guān)鍵知識點

無論是過去的線下課堂還是線上課堂，板書都是授課過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，尤其對于“電磁場與電磁波”這門公式繁多復(fù)雜的課程來說，板書在公式推導(dǎo)教學(xué)的過程中具有很大優(yōu)勢，學(xué)生更容易跟上教師的教學(xué)節(jié)奏，也方便啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生參與到公式推導(dǎo)的過程中。線上直播課堂授課中，擺在學(xué)生和教師面前的都只有一個電腦屏幕，直接使用電腦鼠標(biāo)進行板書，效果往往不能令人滿意。

為了解決這個問題，本方案選用手寫平板設(shè)備進行線上直播，同時考慮到人眼在明視覺中對紅光(波長570nm)、藍光(波長440nm)、綠光(波長540nm)敏感的特點重新設(shè)計了教學(xué)課件，關(guān)鍵信息均以藍色顯示，重難點以紅色顯示，并配合手寫筆進行板書，在講解過程中進行標(biāo)注和勾劃。除此之外，采用手寫平板設(shè)備教學(xué)在例題講解過程中有著得天獨厚的優(yōu)勢。圖1為例題講解過程圖。

圖1 例題講解過程圖

同時，在直播過程中，可以通過學(xué)生彈幕反饋的答案同步手寫在屏幕上，不僅能更好地控制線上純PPT教學(xué)模式下的課堂節(jié)奏，確保學(xué)生能夠跟著教師的節(jié)奏思考，還增加了線上課堂的有效互動。

1.2 采用雨課堂平臺完成以直播授課為主、監(jiān)督互動為輔的一系列教學(xué)活動

學(xué)生提前5分鐘進入雨課堂教學(xué)平臺，打開正在上的課程，實現(xiàn)自動簽到；簽到數(shù)據(jù)(是否遲到或缺勤)作為課程過程性考核成績的一部分；在課中，為及時監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師授課前已在課件中設(shè)計一些隨堂測試題，在對應(yīng)的知識點和例題講解完畢后，在線推送給學(xué)生，限時作答。并收集答題數(shù)據(jù)，作為課程過程性考核成績的一部分；同時可根據(jù)答題數(shù)據(jù)及時調(diào)整授課節(jié)奏，對于大部分學(xué)生學(xué)習(xí)效果比較差的部分再次重復(fù)講解；另外，學(xué)生線上課程學(xué)習(xí)必須做筆記，當(dāng)節(jié)課程結(jié)束后整理筆記提交雨課堂平臺，教師檢查學(xué)習(xí)筆記后給出的評分計入課程過程性考核成績的一部分；對于筆記中有錯誤的、缺漏的學(xué)生，教師會一對一糾正和督促。

1.3 采用錄屏軟件記錄授課過程，方便學(xué)生復(fù)習(xí)回看

對每次課的完整教學(xué)過程進行錄制，當(dāng)次課結(jié)束后，將視頻資料上傳百度網(wǎng)盤以及優(yōu)酷視頻，并分享給學(xué)生；優(yōu)酷平臺具有倍速功能，學(xué)生可以自由定位到想要重點關(guān)注的知識點處進行觀看，還可設(shè)置1.25倍、1.5倍速等觀看模式，跳過已經(jīng)熟練掌握的部分內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率；而百度網(wǎng)盤則方便學(xué)生下載保存，更便于離線觀看。同時，雨課堂本身也會記錄課堂過程，可以通過微信小程序進入回看，更適合移動觀看。學(xué)生可以根據(jù)自己當(dāng)下的實際需求自由選擇不同途徑完成回看復(fù)習(xí)。

1.4 通過QQ社交軟件完成教師與學(xué)生的線上輔導(dǎo)答疑

通過QQ社交軟件完成教師與學(xué)生一對一、一對多的線上輔導(dǎo)答疑；學(xué)生有問題可以直接找教師；教師在課堂測試、作業(yè)、筆記中發(fā)現(xiàn)問題也會主動聯(lián)系學(xué)生進行針對性指導(dǎo)。

本方案借助手寫平板、雨課堂、百度云盤以及優(yōu)酷等互聯(lián)網(wǎng)+平臺，根據(jù)不同教學(xué)及學(xué)習(xí)任務(wù)特點，科學(xué)合理地采用多樣化的教學(xué)方法，不僅提升了課堂教學(xué)效果，還增強了師生互動，實現(xiàn)課后監(jiān)督，確保學(xué)生線上線下教學(xué)質(zhì)量等效。

2 教學(xué)活動設(shè)計

無論是傳統(tǒng)教學(xué)還是線上線下混合教學(xué)模式，其各項教學(xué)活動都是在面授的基礎(chǔ)上開展的。線上課堂與之相比，無論是學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)形式、學(xué)習(xí)工具等都發(fā)生了變化[6]。在具備面授條件的傳統(tǒng)教學(xué)和混合模式下，教師常常會提出一些簡單的“是否”“能不能”或具備特殊解形式的問題來進行知識點的銜接和引入，可以及時了解學(xué)生的理解程度，同時又能保持高頻次的互動；線上課堂如何及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直是廣大高校教師最期望解決的問題。有老師嘗試通過語音問答的形式進行提問回答，但往往參與回答的學(xué)生較少，大部分學(xué)生對自己的答案不夠自信，在面授的時候，因為有其他同學(xué)的答案做參考，會更有勇氣回答老師的問題。針對線上課堂互動難，課堂學(xué)習(xí)效果難以實時監(jiān)測、反饋的情況，本文在實踐基礎(chǔ)上給出一種教學(xué)活動設(shè)計方案，從反饋數(shù)據(jù)可驗證該方案的可行性。

2.1 在線習(xí)題推送，實時檢測學(xué)生線上課程學(xué)習(xí)效果

本方案利用雨課堂平臺的習(xí)題推送功能，在行課過程中，當(dāng)知識點講解完畢后立刻推送相關(guān)問答給學(xué)生，要求學(xué)生立即答題并限時收題。這一方式可以保證每位同學(xué)都能參與回答，并且收題后的數(shù)據(jù)立刻反饋了當(dāng)下的課堂教學(xué)效果，教師可以根據(jù)數(shù)據(jù)及時調(diào)整課堂節(jié)奏；以靜電場中的高斯定理這一個知識點為例，該知識點下共設(shè)置4道簡單問答。如圖2所示，每道題的答題率均為100%；其中第2題與第1題存在遞進關(guān)系，在第一題的講解基礎(chǔ)上，第2題的正確率有明顯提升。第4題與第3題存在遞進關(guān)系，在第3題的講解基礎(chǔ)上，第4題的正確率同樣具有明顯的提升。顯然該種模式下，比課堂隨機提問更能全面迅速地反饋學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

圖2 課堂問答推送反饋數(shù)據(jù)

依據(jù)收集到的答題數(shù)據(jù)，對錯誤比較多的問題，教師可以當(dāng)下立即進行重復(fù)強調(diào)；對于整體正確率較低的學(xué)生，在后續(xù)的教學(xué)過程中也可以做到重點關(guān)注督促，適當(dāng)增加輔導(dǎo)答疑，以確保學(xué)習(xí)自覺性、理解力較差的學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.2 收集學(xué)生課堂筆記，督促學(xué)生認(rèn)真完成線上課程并及時復(fù)習(xí)

為了保證學(xué)生線上學(xué)習(xí)效果，避免少數(shù)學(xué)生渾水摸魚，在線上課程教學(xué)期間，要求學(xué)生每次課程結(jié)束后整理并提交當(dāng)次課程的課堂筆記到雨課堂系統(tǒng)中，教師檢查筆記并打分；分?jǐn)?shù)作為課程過程性考核成績的一部分，同時可以及時根據(jù)學(xué)生的筆記情況監(jiān)測到每位學(xué)生在該次課的學(xué)習(xí)過程中是否有遺漏、記錯的內(nèi)容，也能迅速了解關(guān)注到學(xué)習(xí)積極性不太高的學(xué)生，從而課后重點關(guān)注并督促。

2.3 課后任務(wù)驅(qū)動方式提高學(xué)生綜合性分析問題和解決問題的能力

每個章節(jié)教學(xué)結(jié)束后，雨課堂平臺推送配套課后作業(yè)，學(xué)生在練習(xí)本上完成后拍照上傳，教師在線批改打分；課后作業(yè)成績作為課程過程性考核成績的一部分；同時教師根據(jù)作業(yè)完成情況，擇情況選擇在線直播講解習(xí)題或錄制習(xí)題解答視頻推送的方式，完成知識點的鞏固復(fù)習(xí)。

3 結(jié)語

“電磁場與電磁波”作為電子信息類專業(yè)核心課程，具有物理概念抽象、公式繁多，對學(xué)生高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有一定要求，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時易畏難等特點。本文給出了一種線上教學(xué)資源配置與教學(xué)活動設(shè)計方案，采用手寫平板設(shè)備進行教學(xué)演示，幫助學(xué)生聚焦關(guān)鍵知識點；利用雨課堂平臺在線習(xí)題推送功能，實時檢測學(xué)生線上直播課學(xué)習(xí)效果；收集學(xué)生課堂筆記，實現(xiàn)督促學(xué)生認(rèn)真完成線上課程并及時鞏固復(fù)習(xí)的作用；采用課后任務(wù)驅(qū)動方式提高學(xué)生綜合性分析問題和解決問題的能力；利用QQ交流軟件進行課后輔導(dǎo)答疑，做到應(yīng)答盡答，不遺留任何一個問題。