OBE 理念下“電磁場與電磁波”教學改革研究

陳 建，宋紹京，王 騰

（上海第二工業(yè)大學 上海 201209）

電磁場與電磁波是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要基礎，其在通信、無線電技術、雷達、醫(yī)學成像等領域中應用廣泛。因此，掌握電磁場與電磁波的原理和應用不僅對學生未來的專業(yè)發(fā)展非常重要，同時也對現(xiàn)代科技的發(fā)展和應用有著重要的貢獻[1-2]。OBE（Outcome Based Education）理念是一種以學生為中心的教育模式，其核心是以學生的學習成果為導向，注重學生的個體差異和發(fā)展需求，強調學生的學習過程和結果[3-5]。在OBE 教學理念的指導下，應該從教學目標、教學內容、教學手段和教學評價等方面進行調整，以適應新時代新工科的需求。明確教學目標、充實教學內容、采用多樣化的教學手段和建立全面的評價指標等方面進行調整，以確保學生的學習成果最大化，更好地培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的電磁場與電磁波專業(yè)人才，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人。

1“電磁場與電磁波”課程教學存在的問題

電磁場與電磁波是一門理論性很強的課程，其涉及的概念和理論相對抽象，需要學生具備較強的數(shù)學基礎和邏輯思維能力才能更好地理解和應用相關的概念和方法。電磁場現(xiàn)象難以觀測，概念抽象，理論推導過程晦澀難懂，再加上學生基礎薄弱，這些因素導致“電磁場與電磁波”課程在教和學的過程中存在教學目標模糊、教學內容抽象、教學方法單一以及教學評價指標不全面等問題。

1.1 教學目標模糊

電磁場與電磁波是一門復雜的課程，它包含了很多抽象的概念和數(shù)學模型，因此在制定教學目標時需要考慮到學生的實際情況和學科特點。傳統(tǒng)的教學目標描述比較籠統(tǒng)，如“了解電磁波的基本特性和應用”，缺乏具體細節(jié)和可衡量的標準。這種模糊的目標描述會造成學生學習困難，也難以評估學生的學習成果。電磁場與電磁波是一門理論性很強的課程，但教學目標應該與學生的實際需求和職業(yè)發(fā)展緊密相關。如果只注重理論知識的傳授，而忽略了相關技能，那么學生在學習完課程后可能難以將所學知識應用到實際工作中。教學目標應該根據(jù)學生的學科水平和學習能力設置，但目標難度過高或過低都會導致學生無法有效學習。如果目標過高，學生可能會因為學習難度過大而感到沮喪和無助；而如果目標過低，學生可能會感到無聊和枯燥，難以激發(fā)學習興趣。

1.2 教學內容抽象

電磁場與電磁波是一門理論性很強的課程，其教學內容包含大量的抽象概念和數(shù)學公式，難以直觀地被學生所理解。電磁場與電磁波的許多概念都是抽象的，如電場、磁場、電磁感應等，這些概念不屬于學生平常很少接觸的常識，需要一定的抽象思維和數(shù)學知識才能理解[6]。電磁場與電磁波的理論建立在數(shù)學基礎之上，其公式推導和計算需要掌握一定的數(shù)學知識和技能，這對于很多學生來說是一種挑戰(zhàn)。此外，電磁場與電磁波的現(xiàn)象往往是不可見的，學生很難通過直觀的感受來理解它們的特性和行為，必須通過實驗和模型來加深理解。

1.3 教學手段單一

電磁場與電磁波是一門理論性很強的課程，需要借助多種教學手段來幫助學生理解抽象概念和數(shù)學模型，提高學習效果。傳統(tǒng)的課堂教學形式以講解為主，學生只是被動地聽課，難以充分理解和掌握知識。如果教師在課堂上只采用這種教學手段，可能會導致學生對學科的興趣和熱情降低。此外，電磁場與電磁波是一門需要理解和運用數(shù)學模型的課程，學生需要通過實踐、討論和互動等方式來加深理解。如果教學手段單一，缺乏互動教學的環(huán)節(jié)和多媒體教學的輔助，學生的理解和掌握能力可能會受到影響。

1.4 教學評價指標不全面

傳統(tǒng)的電磁場與電磁波教學評價體系往往過于偏重對學生記憶和理解知識點的考核，而忽視了對學生實踐能力和應用能力的考核。且缺乏多樣化的評價方式：教學評價方式往往只采用筆試和實驗報告等單一的評價方式，而忽視了其他形式的評價，如口頭報告、課堂表現(xiàn)等。傳統(tǒng)的教學評價體系往往只注重學生對于已有知識點的掌握和應用，忽視學生的自主學習和創(chuàng)新能力。

2 基于OBE 理念的“電磁場與電磁波”課程改革方案

針對當前“電磁場與電磁波”課程在教學過程中存在的多種問題，課題組提出以OBE 理念為指導思想，對教學過程中存在的問題進行改革。OBE 理念主要強調以學生為中心、學生獲得的成果以及不斷改進教學。以學生為中心，將學生視為教學的核心，為滿足學生的學習需求和提高學生的學習成果而不斷調整和改進教學目標和教學方法；重視學生的學習成果，是指不僅關注學生的知識掌握程度，更注重學生的思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力等綜合素質的培養(yǎng)；強調持續(xù)改進教學，就是不斷反思和評估教學效果，不斷優(yōu)化教學設計和教學方法，以實現(xiàn)教學效果的不斷提高。

2.1 以學生為中心制定“電磁場與電磁波”教學目標

制定以學生為中心的“電磁場與電磁波”教學目標，需要考慮學生的需求、興趣、背景知識和能力水平等因素。了解學生的背景知識和能力水平。在教學開始前，可以通過測驗或調查問卷等方式了解學生掌握的電磁學知識和數(shù)學基礎，以及他們的學習風格和能力水平，確定學生的學習目標。根據(jù)學生的背景知識和能力水平，可以制定具體的學習目標，如掌握電磁場和電磁波的基本概念、掌握電磁場和電磁波的數(shù)學模型和計算方法、理解電磁波的傳播和反射等。①以學生為中心的教學需要強調學生的積極參與和自主學習?？梢圆捎枚喾N教學方法，如案例分析、小組討論、實驗探究等，激發(fā)學生的學習興趣和主動性。②以學生為中心的教學還需要激發(fā)學生的思辨能力。電磁場與電磁波是一個復雜的領域，需要學生具備較高的思辨能力。教學過程中可以引導學生思考問題的本質和根源，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力。③電磁場與電磁波的理論知識需要通過實踐來鞏固和應用?？梢酝ㄟ^實驗、模擬和工程案例等方式，培養(yǎng)學生的實踐能力和應用能力。④以學生為中心的教學需要綜合評估學生的學習成果。評估可以采用多種方式，如考試、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、項目報告等，綜合考查學生的知識水平、實踐能力和思辨能力等方面。評估結果可以反饋給學生，幫助他們發(fā)現(xiàn)和糾正自己的不足，進一步提高學習效果。

2.2 以學生獲得最大學習成果優(yōu)化制定“電磁場與電磁波”教學內容

為了讓學生獲得最大的學習成果，教學內容的設計需要充分考慮學生的認知特點和學習需求。首先，在制定“電磁場與電磁波”教學內容時，介紹電磁場的基本概念和性質是電磁學的基礎，也是學生理解電磁波的前提。在介紹電磁場的基本概念時，可以結合具體的實例，如通過帶電體產(chǎn)生電場、通過電流產(chǎn)生磁場等，引導學生理解概念的本質和基本規(guī)律。通過探究電場和磁場的相互作用，讓學生深入理解電磁場的本質和特點，為后續(xù)的學習打下堅實的基礎。其次，在講解電場和磁場的數(shù)學描述和計算方法時，需要注重理論與實踐相結合?？梢酝ㄟ^示例演示如何計算電場和磁場的大小、方向和變化率等，引導學生掌握數(shù)學和物理公式的應用。此外，為了幫助學生更好地理解電場和磁場的變化，可以通過動畫等方式進行可視化展示，讓學生深入感受電磁場的變化規(guī)律。在闡述電磁波的特性和應用時，可以通過案例分析、實驗演示等方式，引導學生探究電磁波的傳播、干涉和衍射等特性，并結合實際應用，如通訊、雷達等，引導學生理解電磁波在實際生活中的應用價值。另外，為了更好地激發(fā)學生的學習興趣和探究精神，可以設計一些趣味性的實驗和活動，例如制作簡單的天線、實現(xiàn)簡單的通信等。最后，教學過程中需要充分注重學生的參與和互動。在課堂上可以通過提問、討論、小組合作等方式，鼓勵學生思考和探究問題，并互相交流、學習?？梢砸龑W生使用信息技術工具，如電磁場模擬軟件、虛擬實驗系統(tǒng)等，幫助學生更好地理解和掌握電磁學的概念和知識。

2.3 優(yōu)化“電磁場與電磁波”教學方法

為了讓學生獲得最大學習成果，優(yōu)化“電磁場與電磁波”教學模式，可采用多種教學方法，如講解、討論、實驗、模擬、案例分析等，以滿足不同學生的學習需求和學習風格，幫助他們更好地理解和掌握電磁場和電磁波的知識。實踐和應用：可以通過實驗、模擬和工程案例等方式，讓學生親身參與，增強他們的實踐能力和應用能力。探究性學習：如閱讀文獻、搜索資料、解決問題等，培養(yǎng)他們的自主學習能力?；雍秃献鳎弘姶艌龊碗姶挪ǖ闹R涉及多個領域和學科，需要學生之間互動和合作?？梢圆捎眯〗M討論、合作學習、peer teaching 等方式，促進學生之間的交流和合作，共同完成學習任務。反饋和評估：及時的反饋和評估可以幫助學生發(fā)現(xiàn)和糾正自己的不足，進一步提高學習效果?？梢圆捎枚喾N方式進行評估，如考試、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、項目報告等，提供全面的評價信息。同時，還可以提供及時的反饋，指導學生如何改進學習策略和方法。

2.4 不斷完善“電磁場與電磁波”考核評價體系

為了不斷完善“電磁場與電磁波”考核評價體系?？梢圆捎貌煌问降目己朔绞?，如筆試、實驗、論文、課堂表現(xiàn)等，以全面評估學生的學習成果和能力?？己藘热菪枰N合教學目標，涵蓋重要的知識點和技能要求?？梢愿鶕?jù)課程特點和學生情況，合理設置考核內容和比重，保證評價的準確性和公正性。評價體系需要與教學目標和教學內容保持一致，并隨著課程的進展和學生的需求進行不斷修訂?？梢酝ㄟ^聽取學生反饋、教學評估等方式，及時修訂評價體系，以保證其有效性和可靠性。標準化評價方法可以提高評價的客觀性和公正性，避免主觀因素的干擾?？梢圆捎枚囗椷x擇題、主觀題、客觀評分等方式，以收到客觀、準確的評價結果。評價體系不僅僅是對學生的考核，也是對教學的反饋和建議。可以及時向學生提供評價結果和建議，幫助他們改進學習策略和方法，提高學習效果。同時，還可以向教師提供教學反饋和建議，以完善教學內容和方法。

3 結語

在OBE 理念下，學習過程被視為學生獲取必要的技能、知識和價值觀的過程，而不僅僅是知識的灌輸。在電磁場與電磁波教學中，應該針對學生的實際需求和興趣進行教學設計，使學生能夠更好地理解和應用所學知識。在電磁場與電磁波教學中，應該注重實踐環(huán)節(jié)的設計，讓學生親自動手實驗和模擬，提高他們的實踐能力。在電磁場與電磁波教學中，應該建立學生能力評估標準，以評估學生在實踐能力、分析能力和創(chuàng)新能力等方面的表現(xiàn)。