新時代背景下“工程電磁場”數(shù)字課程建設(shè)與實踐研究

呂殿利 王志華 張惠娟

[摘 要] “工程電磁場”課程是電氣工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展推動了學(xué)習(xí)方式的變革，新時代背景下，該課程迫切需要引入更先進(jìn)的教學(xué)方式。分析了“工程電磁場”數(shù)字課程的建設(shè)情況，并對該數(shù)字課程在翻轉(zhuǎn)課堂、移動學(xué)習(xí)中的教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行探討。數(shù)字課程的使用有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，為電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)課程的建設(shè)和教學(xué)模式的改革提供了有益的經(jīng)驗。

[關(guān)鍵詞] ?工程電磁場;在線課程;翻轉(zhuǎn)課堂;移動學(xué)習(xí)

[基金項目] 2018年度河北省高等教育教學(xué)改革研究項目“新時代背景下的‘工程電磁場數(shù)字課程資源建設(shè)與實踐”（2018GJJG059）;2019年度河北省高等教育學(xué)會高等教育科學(xué)研究規(guī)劃課題“新時代背景下打造‘工程電磁場金課的探索與研究”（GJXH2019-015）

[作者簡介] 呂殿利（1979—），男，山東即墨人，博士，河北工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院講師，主要從事電磁場數(shù)值計算與優(yōu)化研究。

[中圖分類號] G642.0 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）26-0009-04 ? [收稿日期] 2021-05-24

一、引言

教育部于2018年8月下發(fā)了《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》，明確要求各高校全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，增加課程難度，拓展課程深度，切實提高課程教學(xué)質(zhì)量。在這樣的時代背景下，“工程電磁場”課程必須進(jìn)行必要的教學(xué)改革，從課程內(nèi)容到教學(xué)方法都要在前期的教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善，真正做到以學(xué)生為中心的“教”與“學(xué)”。

“工程電磁場”課程是電氣工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在電氣工程專業(yè)課程中占有舉足輕重的地位。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以為后續(xù)課程（如電機(jī)學(xué)、高低壓電器等）的學(xué)習(xí)以及從事電磁工程的研究奠定必要的基礎(chǔ)[1]。然而，由于“工程電磁場”課程理論性強(qiáng)、公式煩瑣、計算困難、概念抽象等特點，一直被學(xué)生認(rèn)為是“天書”級課程。如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，一直是教學(xué)改革探索的課題。

在新時代下，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)為根本技術(shù)特征的信息技術(shù)正以驚人的速度改變著人們的生產(chǎn)、生活、工作和學(xué)習(xí)方式，使得人類已經(jīng)走出工業(yè)文明，步入信息時代，并且初步形成信息時代具有的虛擬化、智能化、平等化、個性化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)新環(huán)境。技術(shù)的發(fā)展必然推動著學(xué)習(xí)方式的變革，互聯(lián)網(wǎng)對大學(xué)本科教學(xué)的影響隨處可見，這不僅限于目前流行的慕課、在線課堂等網(wǎng)絡(luò)課程，還包括教師利用互聯(lián)網(wǎng)在線指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)檢索知識以及借助虛擬仿真實驗室平臺進(jìn)行虛擬仿真實驗以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行交流、討論等。因此，“工程電磁場”課程也要打破傳統(tǒng)的授課觀念，不能僅僅靠課堂講課+紙質(zhì)教材的教學(xué)模式，而是要把課程數(shù)字化，利用在線課程資源平臺、智能終端以及各種教學(xué)應(yīng)用軟件等工具，將線上資源應(yīng)用到本科教學(xué)中。這樣不但可以優(yōu)化教學(xué)資源，改進(jìn)教學(xué)方法，并且能有效解決課堂學(xué)時緊張、師生交流不足等問題，進(jìn)而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

二、數(shù)字課程的建設(shè)

在新時代背景下，隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及智能終端在日常工作、生活中的普及，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受限于既定的物理時間與空間，除正規(guī)的學(xué)校教育之外，還廣泛涉及非正規(guī)、非正式的教育，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式更靈活、自主和多元。目前，越來越多的大學(xué)生使用博客、視頻網(wǎng)站、慕課、在線課堂、在線會議等各種工具進(jìn)行學(xué)習(xí)。斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院的教師更是將游戲和視頻整合到課程設(shè)計中，以此模擬真實世界的活動，這些技術(shù)逐步成為深化學(xué)生學(xué)習(xí)的媒介[2]。因而，“工程電磁場”課程勢必要與時俱進(jìn)，打破“課堂板書+紙質(zhì)教材”這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，把課程“數(shù)字化”，結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)工具和教學(xué)方法進(jìn)行改革。

（一）數(shù)字課程的建設(shè)基礎(chǔ)

所謂數(shù)字課程，并非簡單地把紙質(zhì)教材變成電子教材傳送到網(wǎng)上平臺，或者僅僅錄制一些教學(xué)視頻上傳到網(wǎng)上平臺，而是利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把整個課程“數(shù)字化”。其中，通過錄制知識點微課視頻把紙質(zhì)教材變成可視化、數(shù)字化，且通過平臺實現(xiàn)在線測試、作業(yè)、討論、答疑等各種教學(xué)功能，可以脫離線下課堂獨立開展一個完整的線上教學(xué)活動。數(shù)字課程的建設(shè)，首先是線上教學(xué)資源的建設(shè)，沒有豐富、完整的線上教學(xué)資源做支撐，一切都是空談。對于“工程電磁場”課程，由于不同高校、專業(yè)的特點，每所高校課程內(nèi)容的側(cè)重點也有所不同，因此，要根據(jù)教學(xué)大綱以及學(xué)生的需求建設(shè)適合學(xué)生的線上資源?！肮こ屉姶艌觥闭n程是河北工業(yè)大學(xué)一門傳統(tǒng)的、優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，并于2013年由原“國家級精品課”成功轉(zhuǎn)型為“國家級精品資源共享課”?！肮こ屉姶艌觥闭n程組團(tuán)隊成員對課程的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有多年的經(jīng)驗積累，并在2009年搭建了“工程電磁場”課程網(wǎng)站。經(jīng)過多年建設(shè)，課程平臺的資源豐富，分類清晰，并可實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)、課堂互動、網(wǎng)上測驗等多種功能。這些豐富的資源和建設(shè)經(jīng)驗為“工程電磁場”數(shù)字課程的建設(shè)提供了豐富的經(jīng)驗和可靠的保證。

（二）微課視頻的制作

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及，在線播放高清視頻已經(jīng)非常流暢，因此，通過在線觀看微課視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)越來越普及，也越來越被學(xué)生所接受。課程組在課程資源建設(shè)中特別重視課程視頻的設(shè)計與制作。

1.微課制作前期準(zhǔn)備。微課的設(shè)計，一定要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)定。錄制微課前，授課人首先要明確自己的教學(xué)目的是什么，授課對象是誰，通過微課想讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容，學(xué)到什么程度。只有明確了這些，才有可能制作出好的微課，并被學(xué)習(xí)者所接受。微課首先要按照需要對授課內(nèi)容進(jìn)行合理取舍。內(nèi)容的選擇應(yīng)以課程的知識譜系圖為線索，依據(jù)課堂教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)目標(biāo)要求篩選出知識的重點和難點作為核心主題，圍繞核心主題確定整個微課的設(shè)計。具體做法是，先對課程內(nèi)容的知識進(jìn)行分解，然后將分解后的知識點進(jìn)行梳理，依照教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)對課程知識點進(jìn)行選擇，有側(cè)重點地制作知識點微課視頻。微課的內(nèi)容并非課堂授課內(nèi)容的截取，因此不能把課堂上用的課件完全照搬到微課上來，需要按照知識點的難易輕重進(jìn)行重新設(shè)計。正式制作微課前，還要提前準(zhǔn)備好相關(guān)的素材，如圖像、音頻、視頻、動畫等。錄制課程時，要提前做好腳本，如果人物出鏡，還要提前選好著裝。如果采用綠幕或藍(lán)幕背景的錄制方式，還要注意衣服的顏色，以便后期視頻的剪輯。