地方高?！峨姶艑W(xué)》課程教學(xué)方法的探索與思考

馬磊

摘 要：《電磁學(xué)》是物理學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是針對(duì)不同高校的培養(yǎng)目標(biāo)其教學(xué)模式有些不同。本文對(duì)地方院校中《電磁學(xué)》的教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行了思考和探索，引入導(dǎo)師制人才培養(yǎng)模式，以及多媒體教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué); 教學(xué)方法; 探索; 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2021）8-083-002

近年來(lái)，隨著工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的高速發(fā)展，基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)習(xí)越來(lái)越被重視。地方高校作為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要人才的輸出地，在推動(dòng)當(dāng)?shù)乜萍歼M(jìn)步方面起著舉足輕重的作用。物理學(xué)在基礎(chǔ)學(xué)科里是一門很重要的學(xué)科，它的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)滲透到新技術(shù)以及生活的各個(gè)角落，其中《電磁學(xué)》是物理學(xué)的專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，對(duì)電工學(xué)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、軍事醫(yī)藥等各個(gè)行業(yè)都有重要的影響[1-2]。但是電磁學(xué)的知識(shí)點(diǎn)繁多、概念抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際考查中遇到問(wèn)題又不知道如何下手，不能很好地運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。因此時(shí)間久了對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率和創(chuàng)新思維都會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響，不利于電磁學(xué)的基礎(chǔ)教學(xué)。

針對(duì)《電磁學(xué)》教學(xué)模式的改革，很多專家學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究和探索。如李道勇等[3]對(duì)《電磁學(xué)》提出了過(guò)程化考核的教學(xué)模式;陸文駿[4]提出結(jié)合超星泛雅平臺(tái)電磁場(chǎng)的教學(xué)模式;馬春林等[5]針對(duì)物理師范教學(xué)對(duì)《電磁學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了新的改革思路;曾麗娟[6]以遵義師范學(xué)院為例提出了應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下的《電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程改革;李唐寧等[7]對(duì)面向軍校大學(xué)物理中的電磁學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)定位以及教學(xué)過(guò)程提出了新的思路;杜貴峰[8]針對(duì)高職院校的《電磁學(xué)》教學(xué)提出了改革方案。綜上所述，如何改革《電磁學(xué)》的教學(xué)模式已成為各個(gè)高校老師研究的重要課題，本文以導(dǎo)師制人才培養(yǎng)模式為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)《電磁學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了新的看法和見解，進(jìn)行改革和探索。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

1.教學(xué)目標(biāo)

本校物理學(xué)專業(yè)為師范和非師范兼容，主要的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握物理學(xué)基本理論、基本知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能，通過(guò)科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，具備一定的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，重點(diǎn)培養(yǎng)適應(yīng)教育事業(yè)改革發(fā)展要求的中學(xué)物理教師，以及能在物理學(xué)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中從事技術(shù)、管理工作，具有高度社會(huì)責(zé)任感和良好道德修養(yǎng)的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。因此，基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握是重中之重，結(jié)合我們的培養(yǎng)目標(biāo)，《電磁學(xué)》教材選取的是高等教育出版社出版的梁燦彬主編的第三版教材，課程針對(duì)本科生在大二上學(xué)期開設(shè)，學(xué)時(shí)64課時(shí)。該教材的內(nèi)容整體分為兩大部分，基礎(chǔ)篇和拓展篇，既能滿足學(xué)生的基礎(chǔ)教學(xué)，又能拓展學(xué)生的思維和認(rèn)知的深度，符合人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。

2.實(shí)踐教學(xué)改革

《電磁學(xué)》中定律和定理都是科學(xué)家經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)獲得的，因此實(shí)踐教學(xué)在《電磁學(xué)》課程教學(xué)中是必不可少的。常規(guī)的實(shí)踐教學(xué)主要是普通物理實(shí)驗(yàn)三（電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)），但是按照實(shí)驗(yàn)課的安排，課時(shí)有限，只能從里面挑取一部分實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生去完成。而且很多實(shí)驗(yàn)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就很容易完成，學(xué)生缺乏自主思考的主動(dòng)性，導(dǎo)致很多學(xué)生做完試驗(yàn)后沒有真正理解其中的奧秘，使很多實(shí)驗(yàn)沒有起到實(shí)踐教學(xué)的效果，不利于動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的提高。因此，針對(duì)目前的實(shí)踐教學(xué)，除了常規(guī)的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)外，我們?cè)谡n堂上引入了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。利用我們學(xué)院研發(fā)的虛擬仿真平臺(tái)，讓學(xué)生進(jìn)行分組，在平臺(tái)上自主去完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)儀器的組裝調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，這樣就可以把教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)更好地結(jié)合在一起，不僅使學(xué)生的動(dòng)手能力得到提高，而且還可以鍛煉學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，因?yàn)樵谧灾髦谱鲗?shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)讓學(xué)生把所學(xué)的物理很好地運(yùn)用其中，觀察到除了實(shí)驗(yàn)結(jié)果以外更多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能開拓學(xué)生的眼界，豐富學(xué)生的知識(shí)，有利于創(chuàng)新思維和科研能力的培養(yǎng)。同時(shí)學(xué)生還可以利用虛擬仿真平臺(tái)完成大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的訓(xùn)練，每一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)的完成都可以看作是一次訓(xùn)練，讓學(xué)生在實(shí)踐中把理論知識(shí)運(yùn)用到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中去，使學(xué)生的發(fā)展空間更廣闊。

二、教學(xué)模式改革的探索

1.導(dǎo)師制的引入

《電磁學(xué)》的教學(xué)只依靠課程老師和實(shí)驗(yàn)老師是不夠的，我們要借助整個(gè)物理學(xué)科的科研團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)教學(xué)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。目前各個(gè)高校教師的學(xué)歷主要是以博士研究生為主要的師資力量，每一個(gè)老師都會(huì)有自己的研究方向，如果在教學(xué)中引入教師的前沿研究成果，把科研和教學(xué)融合在一起，會(huì)給學(xué)生帶來(lái)很大的好處，因此我們的教學(xué)模式又引入了導(dǎo)師制。首先我們以各個(gè)老師的研究方向建立工作室，學(xué)生從大一入學(xué)開始，按照自己的興趣選擇相應(yīng)的老師作為導(dǎo)師，形成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)入老師的工作室進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣就建立一個(gè)以導(dǎo)師工作室為基礎(chǔ)，把教學(xué)和科研更好地結(jié)合起來(lái)，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。如圖1所示。

從圖1可以看到，導(dǎo)師制下建立了三個(gè)工作室，計(jì)算物理工作室、師范技能工作室和電子設(shè)計(jì)工作室。其中，計(jì)算物理工作室主要是進(jìn)行多學(xué)科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，工作室已經(jīng)安裝linux系統(tǒng)，會(huì)編譯Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator （LAMMPS）開源軟件包，VASP軟件包，Materials Studio軟件等等。利用計(jì)算機(jī)集群進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算模擬各種電磁材料的物理、化學(xué)以及各種機(jī)械特性，并能通過(guò)origin 和ovito軟件對(duì)微觀機(jī)理的演變進(jìn)行仿真。電子設(shè)計(jì)工作室又名創(chuàng)客空間，電子設(shè)計(jì)工作室涉及物聯(lián)網(wǎng)、光電設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)三大板塊的內(nèi)容，主要以應(yīng)用為主，著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。師范技能工作室是培養(yǎng)師范類學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，強(qiáng)化教師教育技術(shù)技能的基礎(chǔ)培訓(xùn)。通過(guò)培訓(xùn)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到很多關(guān)于教育技術(shù)技能的知識(shí)，為以后的教育工作奠定一定的基礎(chǔ)，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)教師這個(gè)職業(yè)的內(nèi)涵有更深層的了解，因?yàn)楸拘５奈锢韺I(yè)屬于師范類與非師范類兼?zhèn)涞念愋?，在師范技能方面有?+2”模式中的專業(yè)課程進(jìn)行培訓(xùn)，所以師范技能工作室主要的任務(wù)是準(zhǔn)備師范技能競(jìng)賽，進(jìn)一步強(qiáng)化教師教育技能。因此在《電磁學(xué)》中引入導(dǎo)師制，利用工作室資源可以實(shí)現(xiàn)《電磁學(xué)》線上線下的課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，把教學(xué)和科研更好地結(jié)合起來(lái)，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.智慧教室的利用

多媒體教學(xué)是課堂教學(xué)的必要設(shè)備，傳統(tǒng)教學(xué)模式引入多媒體后使得信息化教學(xué)效果顯著增加，克服了只依靠黑板教學(xué)帶來(lái)的限制。多媒體教學(xué)可以把很多抽象的理論通過(guò)多媒體中的圖片、動(dòng)畫或者視頻更直觀的形象展現(xiàn)給學(xué)生，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度。比如《電磁學(xué)》中電荷周圍電場(chǎng)的分布，驗(yàn)電器的展示，電通量的演示圖，霍爾效應(yīng)，穩(wěn)恒磁場(chǎng)的分布以及渦旋場(chǎng)的展示等等，漂亮的動(dòng)畫可以改善學(xué)生只看黑板的枯燥情緒，使得知識(shí)點(diǎn)更接近實(shí)際，這有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的求知欲望。不過(guò)目前常規(guī)的多媒體設(shè)施大多數(shù)只有電腦和投影儀，缺少信息化輔助設(shè)備和軟件。因此在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，建立智慧教室，信息化教學(xué)效果會(huì)更進(jìn)一步提高。智慧教室中的設(shè)備除了電腦外，還有觸控投影儀一體機(jī)、無(wú)線麥克風(fēng)、功放和問(wèn)答器等先進(jìn)教學(xué)設(shè)備組成，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板教學(xué)，實(shí)現(xiàn)無(wú)塵教學(xué)，是現(xiàn)代化教學(xué)的重要手段，使課堂更加高效和智能，全方位的提高學(xué)生自主思考和學(xué)習(xí)的能力。而且智慧教室是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境的智慧調(diào)節(jié)，學(xué)生上課的智能考勤，教學(xué)過(guò)程中自動(dòng)錄播，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等一體化的新型現(xiàn)代化教學(xué)系統(tǒng)。目前本專業(yè)已經(jīng)建立了一定數(shù)量的智慧教室，已經(jīng)開始應(yīng)用到《電磁學(xué)》等各個(gè)學(xué)科的教學(xué)中，為學(xué)生提供了一個(gè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)研究能力，使教學(xué)質(zhì)量更上一個(gè)臺(tái)階。

三、結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合本校的物理學(xué)專業(yè)（師范兼非師范）培養(yǎng)模式，根據(jù)地方高校的辦學(xué)條件和資源，本文以《電磁學(xué)》為主要研究對(duì)象提出了一系列新的教學(xué)改革方案，從教學(xué)目標(biāo)、實(shí)踐教學(xué)和教學(xué)模式三個(gè)方面提出了見解，結(jié)合導(dǎo)師制和智慧教室教輔模式，在改革《電磁學(xué)》的教學(xué)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，對(duì)提高電磁學(xué)的課堂教學(xué)效果具有一定的參考價(jià)值。

基金項(xiàng)目：1.2019年湖南文理學(xué)院校級(jí)教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目;項(xiàng)目?jī)?nèi)容：“虛擬仿真在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的探索與研究”;項(xiàng)目編號(hào)：JGZD1942;2.2018年湖南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目;項(xiàng)目?jī)?nèi)容：“地方高校基于人才培養(yǎng)質(zhì)量的多重導(dǎo)師制探索與實(shí)踐”;項(xiàng)目編號(hào)：JGZD1816;3.2020年，湖南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目;項(xiàng)目?jī)?nèi)容：“2+4物理師范生培養(yǎng)方案探索”;項(xiàng)目編號(hào)：HNJG-2020-0737

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