“電磁波”專題研討式教學(xué)的實(shí)踐探索

何 艷 鄧 磊 羅志娟 喻 莉

(空軍預(yù)警學(xué)院基礎(chǔ)部 湖北 武漢 430019)

隨著軍事院校改革的不斷深入，對院校的教學(xué)也提出了新的要求，教學(xué)內(nèi)容需不斷革新，教學(xué)方法和手段需靈活多樣.新的教學(xué)大綱及實(shí)施計(jì)劃將《大學(xué)物理》這門基礎(chǔ)課程的重要性再次突顯出來，不但對該課程教學(xué)任務(wù)有較大的增加，而且還對教學(xué)的方式方法和考核評(píng)價(jià)等都有全新的明確規(guī)定.新的課程體系和新大綱更加注重基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法、自學(xué)能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更加強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育.因此，教師需不斷革新教育理念，積極探索新的教學(xué)模式，提高學(xué)員獨(dú)立獲取知識(shí)的能力和分析解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)員的探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)物理科學(xué)的興趣和積極性.研討式教學(xué)作為一種新的完全異于傳統(tǒng)的單向傳授知識(shí)的教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，且因其在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生探索意識(shí)和創(chuàng)新能力等方面具有傳統(tǒng)教學(xué)模式無可比擬的特有優(yōu)勢和特點(diǎn)，當(dāng)前正被廣大教師所熟知和廣泛關(guān)注[1～3].本人針對物理課程內(nèi)容的廣泛性、研究的深入性、方法的多樣性等特點(diǎn)以及學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)物理的現(xiàn)狀，在教學(xué)過程中也大膽嘗試與探索了研討式教學(xué)模式，并取得了較好的教學(xué)效果.

1 研討式教學(xué)法

研討式教學(xué)，顧名思義，就是研究、討論，是一種以現(xiàn)實(shí)問題為牽引，學(xué)員為主體，教員為主導(dǎo)的教學(xué)方式，具有探索、協(xié)作、互動(dòng)和激勵(lì)等特點(diǎn).研討式教學(xué)更加注重教學(xué)的全過程，學(xué)員可以置身于教師預(yù)先設(shè)定的特定的現(xiàn)實(shí)問題情境之中，在教師的引導(dǎo)下，圍繞著“研討主題”廣泛查閱資料和文獻(xiàn)，面對可能遇到的種種問題，結(jié)合自身經(jīng)歷進(jìn)行思考、分析與研究，學(xué)會(huì)用定性或定量的方法，提出解決問題的多種方案，并在相互討論中進(jìn)行思想的碰撞與交流，從而獲取新知.因此學(xué)員的自學(xué)能力、分析解決問題的能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性等都能得到培養(yǎng)和極大提高.

一般來說，最常見的研討式教學(xué)模式是五步教學(xué)法，即指導(dǎo)選題、獨(dú)立探索、小組交流、大班講評(píng)、總結(jié)提高[4].

2 研討式教學(xué)法的實(shí)踐

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)理念

大學(xué)物理是一門屬于自然科學(xué)的基礎(chǔ)課，也是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，作為高等教育的基礎(chǔ)課程之一，它擔(dān)負(fù)著為學(xué)生打好科學(xué)基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要作用.教學(xué)的設(shè)計(jì)中更應(yīng)體現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)統(tǒng)一和有效融合，堅(jiān)持以人為本，以育人為核心，充分體現(xiàn)“學(xué)員為主體、教員為主導(dǎo)”的教學(xué)思想，以“學(xué)以致用，理論指導(dǎo)實(shí)踐，解決實(shí)際問題”為宗旨，以“教為不教、學(xué)為創(chuàng)造”為導(dǎo)向，以 “現(xiàn)象—本質(zhì)—應(yīng)用(即解決問題)”的科學(xué)研究方法為主線，重現(xiàn)科學(xué)探究的過程，強(qiáng)化物理思維方法的滲透，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生多方面能力素質(zhì)，樹立獨(dú)立自主的創(chuàng)新意識(shí)，逐步形成科學(xué)的世界觀.通過理論的學(xué)習(xí)為實(shí)踐奠定基礎(chǔ)，而實(shí)踐又為理論知識(shí)的轉(zhuǎn)化提供有效途徑，兩者相輔相成、相互結(jié)合.

2.2 教學(xué)內(nèi)容選取與優(yōu)化

波動(dòng)部分是大學(xué)物理中一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容，從機(jī)械波、電磁波到波動(dòng)光學(xué)教學(xué)內(nèi)容上緊密相關(guān)，機(jī)械波與電磁波雖是本質(zhì)完全不同的兩種形式的波，但都具有波動(dòng)的共同特征和規(guī)律，研究方法十分類似，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射，都能傳播能量與信息，波速、波長、頻率之間都具有相同的關(guān)系.這部分內(nèi)容總體概念抽象、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多[5].此外電磁場和電磁波在電子通信領(lǐng)域有著十分重要的作用，當(dāng)前人們使用的各種無線通訊工具都離不開電子通信技術(shù)，人們對通信質(zhì)量也越來越重視[6,7].可見，“電磁波”部分內(nèi)容的地位和作用的重要性了.為此，我們以模塊化的形式取代以往教學(xué)內(nèi)容按章節(jié)實(shí)施的方式，選取了這部分看起來各自獨(dú)立的波動(dòng)內(nèi)容作為一個(gè)知識(shí)模塊，以電磁波為核心和主線，圍繞通信應(yīng)用中“手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)”現(xiàn)象中的物理問題展開專題式研討和有意義的探討，加強(qiáng)各知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，突出物理知識(shí)的應(yīng)用，在解決探索問題的過程中強(qiáng)化學(xué)員對知識(shí)點(diǎn)的理解與運(yùn)用.

整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的選取上突出“實(shí)用性”和“熱點(diǎn)問題”.電磁波無處不在，它改變著人類的生活方式，是無線通信、遙感、目標(biāo)定位和環(huán)境檢測等應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ).該內(nèi)容不僅能較好地指導(dǎo)生產(chǎn)生活實(shí)踐，還為后續(xù)工科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ).而能與電磁波緊密聯(lián)系且與生活息息相關(guān)的熱點(diǎn)問題，無疑就是“手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)”問題，其原因可能有哪些，這些原因背后的物理本質(zhì)又是什么，或者說原因中哪些又能與物理知識(shí)建立聯(lián)系呢？……將這個(gè)看似常見其實(shí)令人困惑的實(shí)際問題貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，以問題為牽引，以知識(shí)點(diǎn)為依歸，以研究討論為主導(dǎo)，以演示實(shí)驗(yàn)為輔助，以拓展應(yīng)用為遷移，創(chuàng)設(shè)實(shí)際的實(shí)例情境，激起學(xué)習(xí)和探究問題的興趣，驅(qū)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容的展開，在學(xué)生已具有的認(rèn)知水平和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，給學(xué)生提供從事探索熱點(diǎn)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)，幫助其在自主學(xué)習(xí)和合作交流中掌握和理解學(xué)科知識(shí)，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力.

“手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)”問題實(shí)際就是涉及電磁波的一系列問題——“電磁振蕩”“電磁波的產(chǎn)生與傳播”“平面電磁波的特性”“電磁波的能量”“電磁波譜”“電磁波的疊加、干涉、衍射、透射”等相關(guān)的理論知識(shí)，自然而然地將研討問題與相關(guān)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合，是一個(gè)難得的、較好的研討切入點(diǎn).再結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)將實(shí)際問題歸納為幾類，并對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新合理的整合，繼而以問題為驅(qū)動(dòng)圍繞問題展開討論.

2.3 教學(xué)目標(biāo)設(shè)置

通過本專題的研討學(xué)習(xí)，使學(xué)員知道電磁波和機(jī)械波的異同，對電磁波的特性和描述有個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和了解，對基本概念、基本知識(shí)、基本規(guī)律能正確理解和應(yīng)用.突出物理思想和方法的滲透，培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)方法和思維能力，提高學(xué)員的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、辯證唯物主義世界觀等素質(zhì)，為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定必要的理論和方法基礎(chǔ).

2.4 教學(xué)模式設(shè)置

把物理教學(xué)與科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)緊密結(jié)合起來，采用創(chuàng)建綜合能力培養(yǎng)導(dǎo)向的、立體化的研討教學(xué)模式，將課內(nèi)與課外結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合，充分發(fā)揮“傳道”與“育人”的雙重作用.充分發(fā)揮學(xué)員的主體作用和教員的主導(dǎo)作用，靈活運(yùn)用問題驅(qū)動(dòng)式、啟發(fā)式、討論式、演示法等多種教學(xué)方法，將物理知識(shí)“激活”，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)員攝取知識(shí)的能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力.

(1)創(chuàng)建積極引導(dǎo)的課堂教學(xué)模式

改變“教員主講”的課堂教學(xué)形式，形成由教員理思路、講方法、重分析與討論的主導(dǎo)啟發(fā)式研討課堂教學(xué)模式，將更多問題留給學(xué)員并引導(dǎo)其自主研究思考，鼓勵(lì)學(xué)員上臺(tái)匯報(bào)研究成果，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力素質(zhì)的轉(zhuǎn)化與提升，全面培養(yǎng)其語言表達(dá)能力、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力等.

(2)創(chuàng)建教學(xué)內(nèi)容向第二課堂和演示實(shí)驗(yàn)延伸的教學(xué)模式

將各自孤立的內(nèi)容，以“電磁波”為紐帶，以“手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)”現(xiàn)象為媒質(zhì)，使課堂教學(xué)向外延伸，為學(xué)員打開通往外界的窗口.針對學(xué)員具有濃厚的物理學(xué)習(xí)興趣、思維敏捷、喜愛探索、樂于動(dòng)手等特點(diǎn)，以學(xué)員為本，重視個(gè)性發(fā)展，為其提供較大的發(fā)展空間，通過主題研討式探究建立與教材以外的物理世界之間的聯(lián)系，激發(fā)其學(xué)習(xí)好奇心和興趣，扭轉(zhuǎn)其學(xué)習(xí)中已固化的定式思維方法.充分利用第二課堂的實(shí)踐成果，將學(xué)員自主開發(fā)制作的各種實(shí)踐成果和演示儀器用到研討課堂上，進(jìn)一步將研討內(nèi)容遷移拓展于應(yīng)用中，從而進(jìn)一步體現(xiàn)第二課堂與第一課堂協(xié)同育人的功能，促進(jìn)第一課堂與第二課堂的融合發(fā)展.

(3)創(chuàng)建課外作業(yè)學(xué)習(xí)的立體化模式

該研討式教學(xué)的前期準(zhǔn)備需要學(xué)員提前以課外作業(yè)的形式完成，這是確保研討課能順利進(jìn)行的非常重要的環(huán)節(jié)，也是學(xué)員理解學(xué)習(xí)新知的途徑和目的的導(dǎo)向性環(huán)節(jié).此課外作業(yè)不同于常規(guī)的作業(yè)練習(xí)，其形式多種多樣，如搜索資料、查閱文獻(xiàn)、錄制視頻、設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備發(fā)言提綱等，有要求紙上完成的，有要求計(jì)算機(jī)上完成的，有需要合作完成的，有需要利用圖書館和其他實(shí)驗(yàn)器材的等等.在前期準(zhǔn)備過程中，要求學(xué)員學(xué)會(huì)對資料進(jìn)行分類、整理、歸納概括等基本技能，從而獲得比較全面的信息.

2.5 研討課的課堂實(shí)施

根據(jù)前期研討準(zhǔn)備，將教學(xué)內(nèi)容梳理為4個(gè)知識(shí)模塊：電磁波的基本概念、電磁波的疊加特性、電磁波在介質(zhì)中的傳播特性、電磁波在導(dǎo)體中的傳播特性.以“電磁波”為主線，從生活實(shí)例中創(chuàng)設(shè)情境引入研討的課題——手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)問題，實(shí)際上手機(jī)信號(hào)的載體就是電磁波.通過前期教員和學(xué)員的研討準(zhǔn)備查找資料討論得出，重點(diǎn)圍繞引起手機(jī)信號(hào)丟失的4個(gè)主要原因：手機(jī)信號(hào)不在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)；手機(jī)信號(hào)受到其他電磁干擾；手機(jī)信號(hào)受到非金屬障礙物影響；手機(jī)信號(hào)受到金屬障礙物影響[8].

創(chuàng)設(shè)手機(jī)信號(hào)丟失和盲區(qū)的不同問題場景，學(xué)員身臨其境的親身體驗(yàn)，激起其研討的好奇心和興趣，發(fā)揮群體的力量多向互動(dòng)交流討論，揭示各原因的深層次本質(zhì)特征，建立起知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，并通過物理本質(zhì)指導(dǎo)實(shí)際情形的解決方案.課堂討論既有學(xué)員自由發(fā)言、代表發(fā)言又有討論等環(huán)節(jié).教員參與討論，加以引導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，并及時(shí)對各個(gè)問題進(jìn)行小結(jié)，激發(fā)學(xué)員的發(fā)散思維，共同探討，得出結(jié)論.針對各內(nèi)容特點(diǎn)采用不同的討論方式：第一個(gè)問題的知識(shí)點(diǎn)難度較大，由教員講解，啟發(fā)引導(dǎo)；第二個(gè)和第三個(gè)問題，主要采取由學(xué)員代表發(fā)言和自由討論的形式；第四個(gè)問題，則由學(xué)員自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)討論進(jìn)行，比如：手機(jī)放入真空玻璃罩中演示聲音在真空中不能傳播；演示手機(jī)信號(hào)在金屬網(wǎng)罩中將被屏蔽等.最后由教員對整個(gè)討論進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)與提高.具體課堂研討流程如圖1所示.

圖1 課堂研討流程圖

3 研討式教學(xué)法的思考

“電磁波”的研討式教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)員積極性高，思維敏捷，表達(dá)能力好，課堂討論氣氛熱烈，不但達(dá)到了預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，還開闊了視野，理論聯(lián)系了實(shí)際，最大限度地激發(fā)了學(xué)員的潛能.通過對研討式教學(xué)的總結(jié)與反思，談幾點(diǎn)感悟：

(1) 研討式教學(xué)選題是其成功的前提選擇綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)，且能引起學(xué)員興趣的實(shí)際熱點(diǎn)問題較適宜.選題應(yīng)開放、靈活，涉及范圍廣，具有研討的價(jià)值，能恰到好處地將熱點(diǎn)問題與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合和聯(lián)系.

(2)研討式教學(xué)中學(xué)員的主體作用尤為重要

學(xué)員的參與積極性越高，課堂討論互動(dòng)氣氛就越熱烈.實(shí)踐表明學(xué)員潛力是無限的，完全能在教員的指導(dǎo)下自主地弄清課本之外的知識(shí).研討過程中時(shí)刻關(guān)注學(xué)員，以學(xué)員為主體，尊重個(gè)體差異，深入了解學(xué)員的知識(shí)認(rèn)知水平，充分給予不同的學(xué)員以不同方式展現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)，最大限度地挖掘出其學(xué)習(xí)的潛力.

(3)師生關(guān)系以及教員的引導(dǎo)作用

融洽的師生關(guān)系以及教員的積極引導(dǎo)作用是研討式教學(xué)成敗的關(guān)鍵，身教重于言教.建立和諧、平等、民主的新型師生關(guān)系.《學(xué)記》有云：“親其師，信其道；尊其師，奉其教；敬其師，效其行.”一語道破了良好的師生關(guān)系對于學(xué)生的重要影響，它直接關(guān)系到教學(xué)的成敗.一個(gè)人只有在親近、尊敬自己的師長時(shí)，才會(huì)相信、學(xué)習(xí)師長所傳授的知識(shí)和道理.有淵博知識(shí)、平易近人的態(tài)度、擅言談技巧，純潔高尚人格的教師，會(huì)有更多的追隨者.教員要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，深入鉆研研討式教學(xué)的理論，站在本學(xué)科研究領(lǐng)域的前沿，了解學(xué)員的心理特點(diǎn)和原有的基本技能，引導(dǎo)學(xué)員提高認(rèn)識(shí)，主動(dòng)獲取知識(shí)，積極參與研討.而在研討式教學(xué)課堂中，首先教員要具備很好的親和力，沒有架子，與學(xué)員的關(guān)系平等，要能自然而然且時(shí)機(jī)恰當(dāng)?shù)亟槿氲綄W(xué)員的討論中.其次，教員需要具備游刃有余的課堂駕馭能力，牢牢吸引學(xué)生的注意力和興趣點(diǎn)，有效引導(dǎo)學(xué)生討論的問題緊緊圍繞預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)而不偏題.研討的討論氛圍是否熱烈，主要靠教員淵博的知識(shí)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn).研討課堂中教員需適時(shí)引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)和肯定、小結(jié).

此外，教學(xué)前期準(zhǔn)備工作也直接影響研討式教學(xué)能否順利進(jìn)行.教員應(yīng)在前期深入研究的基礎(chǔ)上編寫配套的研討式教學(xué)資料，使學(xué)員了解研討問題的現(xiàn)狀，有效指導(dǎo)學(xué)員全面收集資料并對其進(jìn)行分類、整理、歸納等，獲取比較全面的信息.