微視頻在專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐

渠立永 劉君 馬瑤 朱立巖

[摘 要] 該文依據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)課程“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程的特點(diǎn)，對(duì)課程在線教學(xué)模式和慕課教學(xué)實(shí)施情況予以分析研究，將微視頻應(yīng)用于課程教學(xué)中，會(huì)大大改變固有學(xué)習(xí)的方式;根據(jù)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，歸納了適合微視頻教學(xué)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)及其思路方法。

[關(guān)鍵詞] 電磁場(chǎng)與微波技術(shù);微視頻;教學(xué)模式;在線教學(xué)

[作者簡(jiǎn)介] 渠立永（1974—），男，江蘇豐縣人，碩士，陸軍工程大學(xué)副教授，主要從事通訊、電子、雷達(dá)方面研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）23-0245-02? ? [收稿日期] 2019-11-18

一、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用及在線教學(xué)的發(fā)展，將信息技術(shù)融入到學(xué)科教育是大勢(shì)所趨?；ヂ?lián)網(wǎng)+時(shí)代下的教學(xué)對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行了挑戰(zhàn)，以在線教學(xué)和線下的小組模式將得到發(fā)展?！半姶艌?chǎng)與微波技術(shù)”是電子信息工程、通信工程及電子科學(xué)技術(shù)類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，課程概念抽象，理論推導(dǎo)繁瑣，學(xué)生認(rèn)為是最難學(xué)的課程之一。針對(duì)“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程特點(diǎn)，在教學(xué)模式方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，取得了不錯(cuò)的效果。

二、知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的建立

一門課程的學(xué)習(xí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)建立非常重要。特別是對(duì)于“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程，公式、概念、數(shù)學(xué)分析冗長(zhǎng)而復(fù)雜，如果無(wú)法厘清知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。課程教學(xué)采用模塊化教學(xué)方法，將課程以結(jié)構(gòu)示意圖的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在頭腦中第一印象了解對(duì)于課程的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)建立起來(lái)。

三、課程微視頻內(nèi)容的選擇及教學(xué)分析

（一）微視頻內(nèi)容的精選

“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程結(jié)構(gòu)思路清楚，知識(shí)點(diǎn)散雜，根據(jù)課程內(nèi)容選取以下部分知識(shí)點(diǎn)作為微視頻內(nèi)容：（1）三度（梯度、散度、旋度）知多少;（2）電磁參數(shù)的橋梁作用;（3）麥克斯韋方程組的巧妙記憶;（4）電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程——我的傳播我做主;（5）理想介質(zhì)中均勻平面波形影不離的電場(chǎng)與磁場(chǎng);（6）導(dǎo)電媒質(zhì)中的損耗;（7）理想導(dǎo)體斜入射與外形隱身;（8）理想介質(zhì)斜入射與巧妙的電磁波;（9）微波傳輸線中長(zhǎng)線與短線的辯證思維;（10）傳輸線理論傳輸狀態(tài)分析;（11）傳輸線特性阻抗與輸入阻抗的變與不變;（12）巧妙的史密斯圓圖。

這些內(nèi)容的選取原則是基于能夠獨(dú)立成一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而這些知識(shí)點(diǎn)又具有難以理解的特征，在微視頻錄制中，教案的編寫需要更加符合視頻和知識(shí)點(diǎn)解答的要求。

（二）微視頻教學(xué)分析

每一個(gè)微視頻的教學(xué)設(shè)計(jì)既要和該知識(shí)點(diǎn)配合，又要和整個(gè)課程教學(xué)緊密結(jié)合在一起，對(duì)于課程教學(xué)的答疑解惑起到至關(guān)重要的作用。下面根據(jù)所選取的知識(shí)點(diǎn)分為幾類對(duì)于微視頻的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

1.麥克斯韋方程組的巧妙記憶。麥克斯韋方程組一個(gè)包含四個(gè)方程：

除了麥克斯韋方程組的物理意義以外，微視頻從另外的角度對(duì)于方程組予以詮釋，這樣，既便于深刻理解枯燥的數(shù)學(xué)表達(dá)形式帶來(lái)的內(nèi)涵，又便于記憶。首先里面包含兩個(gè)矢量場(chǎng)，而任何一個(gè)矢量場(chǎng)都由散度和旋度來(lái)確定，所以四個(gè)方程包含兩個(gè)散度兩個(gè)旋度方程。其次，對(duì)于“=”除了數(shù)學(xué)上的等量關(guān)系外，還可以理解“轉(zhuǎn)化”的哲學(xué)思想，方程①②左邊是旋度的運(yùn)算，也即空間的運(yùn)算，右邊為時(shí)間的微分運(yùn)算，也即時(shí)間的運(yùn)算，反映了時(shí)間和空間的轉(zhuǎn)化;①左邊場(chǎng)量為磁場(chǎng)、右邊為電場(chǎng)，②左邊為電場(chǎng)、右邊為磁場(chǎng)，反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)化，這些轉(zhuǎn)化為電磁波的預(yù)言提供了理論依據(jù)。通過(guò)這種教學(xué)方法，學(xué)生很容易對(duì)于麥克斯韋方程組加以記憶。

2.導(dǎo)電媒質(zhì)中的損耗。導(dǎo)電媒質(zhì)屬于一種有損耗的媒質(zhì)，這部分內(nèi)容是容易混淆的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，為解答學(xué)生的困惑，從兩個(gè)看似矛盾的問(wèn)題引出該微視頻的內(nèi)容。重點(diǎn)解決在良導(dǎo)體內(nèi)部和外部傳播的問(wèn)題，在這部分內(nèi)容里面體現(xiàn)的哲學(xué)思想是媒質(zhì)的屬性是相對(duì)的，而良導(dǎo)體內(nèi)部的損耗很大，所以海水作為一種良導(dǎo)體是無(wú)法傳播電磁波的，輸電線路作為一種良導(dǎo)體其傳輸能量是通過(guò)周圍的場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并非是導(dǎo)體內(nèi)部，這個(gè)問(wèn)題容易讓學(xué)生混淆。所以作為一個(gè)難以理解的知識(shí)點(diǎn)，這部分內(nèi)容比較適合微視頻的教學(xué)模式。

3.傳輸線特性阻抗與輸入阻抗的變與不變。傳輸線作為一種微波傳輸線，具有其它傳輸線所不具有的特性，里面所講述的概念和物理量較多，這部分內(nèi)容抓住里面的變與不變來(lái)進(jìn)行講解，就容易理清思路和邏輯性。傳輸線的特性阻抗作為一種物質(zhì)固有屬性，其大小是不變的，而輸入阻抗由于和頻率等有關(guān)系，所以是時(shí)時(shí)變化的，但是在變化中要理解其周期性的規(guī)律，在教學(xué)中通過(guò)一些形象的比喻讓學(xué)生對(duì)于概念正確區(qū)分并加以運(yùn)用，能夠起到很好的效果。

（三）微視頻教學(xué)的體會(huì)

雖然微視頻教學(xué)對(duì)“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程教學(xué)產(chǎn)生很大影響，但是我們要清醒的認(rèn)識(shí)到，計(jì)算機(jī)微視頻僅僅是輔助教師教學(xué)的工具中的一種，盡管是最先進(jìn)的現(xiàn)代化教學(xué)工具，也只能起到為教學(xué)服務(wù)的作用，它不可能完全替代教師在課堂上的教學(xué)活動(dòng)[1]。微視頻總是處在被支配的地位，它是教師教學(xué)活動(dòng)的輔助設(shè)施。我們?yōu)榱私虒W(xué)而使用它，而非為了使用它而教學(xué)。例如在教學(xué)中若教師常大量利用微視頻手段進(jìn)行各式各樣的新奇“圖景”的展示，這樣會(huì)過(guò)多分散學(xué)生的注意力而忽視對(duì)客觀規(guī)律的理解和學(xué)習(xí)。因此，教師應(yīng)使學(xué)生明確聽(tīng)或看的目的，使他們有心理準(zhǔn)備，調(diào)節(jié)他們的注意力，并注意及時(shí)地反饋矯正，以恰到好處地發(fā)揮教師自身的主導(dǎo)作用和微視頻的輔助作用。

四、課堂教學(xué)模式的改變

“以人為本”的理念在教育界越來(lái)越深人人心。在教育過(guò)程中，以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性是非常重要的教學(xué)方法。所以教學(xué)是進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀幾個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生。其作用的主體是學(xué)生，不管采取何種方式都不能脫離學(xué)生[3]。

我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。恰如布魯納所說(shuō)：“教學(xué)過(guò)程是一種提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的持續(xù)不斷的活動(dòng)。”[4]因此，我們應(yīng)多為學(xué)生創(chuàng)造思考的空間。這就要求教師在使用微視頻輔助教學(xué)系統(tǒng)時(shí)，要善于通過(guò)微視頻教學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、回答問(wèn)題，而不是限制學(xué)生的思維，被動(dòng)地跟著教師走。

在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，把學(xué)生置于課件主人的地位，使學(xué)生在不斷的思考、實(shí)踐中理解基本的概念和規(guī)律，進(jìn)而學(xué)會(huì)具體運(yùn)用。例如，在講解“傳輸線理論”一課時(shí)，我們就完全可以避開(kāi)傳統(tǒng)的使學(xué)生處于被動(dòng)地位的講解式，而采用微視頻呈現(xiàn)多種微波傳輸線，然后提出問(wèn)題：為什么微波傳輸線不能夠用低頻傳輸線？[5]微波傳輸線與低頻傳輸線有什么質(zhì)的不同？讓學(xué)生充分思考，分小組討論。這樣一來(lái)，教師充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主體性和創(chuàng)造性，幫助他們跳出了被動(dòng)灌輸?shù)睦Ь?，成為學(xué)習(xí)的主人，學(xué)生很自然地用學(xué)科思維思考問(wèn)題、很積極地學(xué)習(xí)這門課程。針對(duì)傳統(tǒng)的灌輸式、封閉式教學(xué)方法而言，取得的教學(xué)效果和效率是不言而喻的。

五、結(jié)語(yǔ)

在“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課堂教學(xué)中，如果我們能合理適時(shí)地使用計(jì)算機(jī)微視頻教學(xué)系統(tǒng)，使學(xué)生通過(guò)視聽(tīng)感知加深對(duì)基本概念、規(guī)律的理解，通過(guò)辯證的方法對(duì)于疑難問(wèn)題進(jìn)行分析，能夠有效提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力和分析問(wèn)題的能力，這樣，我們就達(dá)到了互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下的教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)智慧有趣的課堂教學(xué)的真正目的。

參考文獻(xiàn)

[1]顧朝志.“微波與天線技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)實(shí)踐探討[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（1）.

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[5]梁昌洪.電磁場(chǎng)問(wèn)題的若干思考[J].電子電氣教學(xué)中，2007（2）.

Application of Micro-videos in the Teaching of Professional Basic Courses

QU Li-yong，LIU Jun，MA Yao，ZHU Li-yan

（Army Engineering University，Nanjing，Jiangsu 210007，China）

Abstract：According to the characteristics of the professional basic course on Electromagnetic Field and Microwave Technology，the online teaching model and MOOC teaching are implemented，and micro-videos are applied in the teaching，which realizes the flexible learning model.According to the knowledge structure system of the course，the content structure and ideas that are suitable for micro-video teaching are summarized.

Key words：Electromagnetic Field and Microwave Technology;micro-video;teaching model;online teaching