陳紹英 劉 暢 萬阿英

(1.呼倫貝爾學院 內蒙古 海拉爾 2.呼倫貝爾職業(yè)技術學院 內蒙古 海拉爾)

電磁學是物理學及相關專業(yè)學生的一門必修課，同時也是一門重要的專業(yè)基礎課，其基本原理和規(guī)律以及研究、處理問題的方法在自然科學和工程技術等領域中具著極其廣泛和深入的應用，并且是物理學專業(yè)后續(xù)學習《電工學》《電動力學》《電子技術》等課程的前提和基礎。通過該課程的學習，對于學生今后從事教育教學、科學研究以及工程技術領域應用都是十分重要的。如何提高這門課程的教學質量和水平，為培養(yǎng)高素質人才做出了更大的貢獻，是擺在廣大電磁學基礎課教師面前的一項重要而緊迫的任務。電磁學課程借助矢量分析、微積分等高等數(shù)學工具，從研究、分析和處理方法上具有邏輯上的嚴密性和系統(tǒng)性，能很好地培養(yǎng)學生的科學思維能力。同時該課程豐富的理論內涵及科學嚴謹?shù)膶嶒灧椒ㄒ材転樘嵘龑W生理論素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力打下較扎實的基礎，因而它也是工科、化學、生物、醫(yī)學等其它非物理專業(yè)的一門重要的基礎課。隨著國家戰(zhàn)略需求的改變和供給側改革，避免各級、各類高校辦學同質化傾向，國家對20世紀90年代大批新建地方本科院校辦學定位和人才培養(yǎng)目標提出了新的要求，地方新建本科院校(包括師范院校或含師范專業(yè)院校)都積極進行轉型發(fā)展。而課程建設是人才培養(yǎng)的重要基礎，在轉型發(fā)展和師范專業(yè)認證的要求下，師范專業(yè)的理科課程教學包括電磁學課程的改革迫在眉睫。

一、 新建地方本科院校師范專業(yè)電磁學課程教學存在的問題[1][2][3]

(一)課程需要較深的數(shù)學知識背景，生源質量影響課程的學習

電磁學課程作為一門理工科專業(yè)的基礎課，其概念大都要用數(shù)學語言準確描述，定理定律也需要縝密推導證明。進入21世紀以來，我國高等教育已從精英教育進入到了高等教育的大眾化。在新建地方本科院校師范專業(yè)整體生源和老牌本科院校無法比擬。雖然轉型發(fā)展形勢下，新建地方本科院校也增設了一些和經濟社會發(fā)展相關的熱門專業(yè)，但整體生源，尤其是師范專業(yè)生源質量不佳，理工科生源的基礎更是參差不齊，特別是數(shù)學知識儲備不足，導致對電磁學這樣需要較深數(shù)理基礎的一類課程的學習存在一定困難。電磁學又是物理學專業(yè)學生接觸較早的專業(yè)基礎課，所需的高等數(shù)學知識的課程幾乎和其同步進行，很多學生由于沒有很好地掌握高等數(shù)學知識尤其是微積分的思想，在分析解決問題時存在著中學學習方式的思維和定勢，學習過程中產生了較大的困難，也增加了教師的教學難度。

(二 )作為師范類理科專業(yè)基礎課，課程內容與中學內容有機銜接不夠

電磁學作為師范專業(yè)理科專業(yè)基礎課對培養(yǎng)相應學科專業(yè)基礎教育師資有著非常重要的地位。按照國家?guī)煼墩J證的基本理念“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”要求，當前電磁學課程教學內容和實踐環(huán)節(jié)中還存在一些和教師教育不相適應的地方，特別是教學內容和實踐環(huán)節(jié)存在和中學教學有機銜接不夠的問題，不利于學生盡快成長為合格的基礎教育師資。

(三)作為電類基礎課，部分課程內容和后續(xù)課程有效銜接不充分

近些年，課程改革特別是轉型發(fā)展培養(yǎng)應用型人才需要，作為基礎課的電磁學理論課時已削減較多。但作為一門重要的電類基礎課程，它承載著為后續(xù)多門課程打基礎的承上啟下作用。在有限的課時內完成這個重要教學任務，對教學內容的適當剪裁、突出重點，以達到和后續(xù)課程的有效銜接是十分重要。

(四)教學理念更新不及時，教學方法單一

課堂教學仍是傳統(tǒng)的滿堂灌為主，教學理念更新不夠及時。教學方法、手段比較單一，有從原來粉筆加黑板向現(xiàn)在照讀PPT的傾向發(fā)展，以學生為中心的理念沒有充分體現(xiàn)，新的教學方法和信息技術應用不多。

(五)課堂教學理論聯(lián)系實際不夠，缺乏實用背景

按照國家戰(zhàn)略需求，轉型發(fā)展背景下，地方新建本科院校要克服辦學同質化傾向，應重點培養(yǎng)應用型、復合型人才，推進供給側的改革。同時，新時代下教師教育的教學對學生的實踐環(huán)節(jié)也提出更高的要求。隨著一些新建本科院校培養(yǎng)目標的變化，作為基礎課的電磁學，課堂理論教學時數(shù)一般都有所減少。原有的教學目標、過程比較強調電磁學理論體系結構，課堂教學涉及的公式、習題比較多，而體現(xiàn)電磁學實際應用背景的演示實驗及與生活、前沿應用的相關的教學內容則體現(xiàn)的越來越少，造成課堂內容抽象、枯燥，導致學生學習興趣不濃，這和轉型發(fā)展培養(yǎng)應用性人才的初衷背道而馳。

(六)課程考核形式較為單一，對過程考核重視不夠

傳統(tǒng)的考核形式一般以期中加期末為主，期末一張考卷定“終身”的現(xiàn)象較嚴重?？己嗽u價體系不重視過程考核，內容以知識記憶為主，對學生的創(chuàng)新能力和綜合素質反映不夠，不利于學生綜合素質和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、轉型發(fā)展和師范專業(yè)認證視角下，新建地方本科院校師范專業(yè)電磁學課程教學改革的思考

基于當前師范專業(yè)電磁學課程在教學中存在的問題，應認真思考在教學目標的設立上如何適應國家對新建本科院校的要求，從教學大綱、教學內容、教學方法、實踐教學、考核方式等方面都需要做相應的調整和改革。

(一)補齊數(shù)學知識短板，突出電磁學課程實際應用背景，為培養(yǎng)應用型人才打下牢固基礎[4]

為適應轉型發(fā)展和新工科教育理念要求，推動我國經濟創(chuàng)新驅動高質量發(fā)展，新建地方本科院校電磁學課程教學中應在保證基礎內容的前提下，結合各專業(yè)方向實際分別制定教學大綱。首先，要強化學生用高等數(shù)學知識處理和解決電磁學問題的訓練，掃除他們在學習過程中的攔路虎。這一方面需要和高等數(shù)學的教學在教學計劃及內容上相互溝通配合；另一方面更需要電磁學任課教師有意識地強化用高等數(shù)學，特別是微積分的思想來處理電磁學中的問題，逐步培養(yǎng)學生抽象思維的能力。第二，在教學內容上，應適當取舍，加大應用內容的比重，有機地融入一些與實際生活密切相關生活常識和前沿應用。如在“導體周圍的靜電場”章節(jié)內容中，在講完尖端放電現(xiàn)象時，應聯(lián)系跟它有關的實際應用，如避雷針、靜電復印機、靜電除塵設備和場致發(fā)射顯微鏡等。在講完靜電屏蔽現(xiàn)象后，聯(lián)系它的實際應用如有線電視信號傳輸線、帶電高壓作業(yè)屏蔽服和帶電高壓設備屏蔽網等。通過向學生們講清這些應用的基本工作原理，使學生認識到我們身邊的現(xiàn)代文明是和電磁學的理論應用緊密相關的，它不是一門抽象枯燥的課程，而是一門和生產生活實際密不可分“鮮活”的科學。

(二)以師范專業(yè)認證基本理念為標準，改革電磁學課程內容，為基礎教育培養(yǎng)合格的師資[5]

按照師范認證的基本理念，“學生中心”，要求按照師范生成長成才規(guī)律，以師范生學習效果和個人發(fā)展配置教育資源和安排教學活動。“產出導向”，要求對接社會需求，以學生學習效果為導向，對照師范畢業(yè)生核心能力素質要求，反向設計課程體系和教育環(huán)節(jié)?！俺掷m(xù)改進”，強調聚焦師范生核心能力素質要求，對師范類專業(yè)教學進行全方位、全過程跟蹤與評價，并將評價結果用于教學改進。因此我們應密切關注基礎教育對學生學科專業(yè)素養(yǎng)的要求，適當刪減與高中物理重復的知識點，把課程的重點放在進一步深化提高和實踐教學上。例如在“穩(wěn)恒電流和電路”章節(jié)中，對閉合電路歐姆定律只做簡單介紹， 而把重點放在歐姆定律微分形式和一段含源歐姆定律上。通過歐姆定律微分形式導出，讓學生認識到電路中電流也是由電場決定的，電場是電學內容的核心。在電路計算上，應把重點放在基爾霍夫定律等處理復雜電路的應用上。對電源的概念要從它是提供非靜電力的裝置的角度來闡釋其是如何把其他形式的能量轉化成為電能的。應把電磁學實驗課同理論課通盤考慮設計并將教學進度有機銜接起來，做到理論聯(lián)系實際，增強學生的實際動手能力。通過實踐環(huán)節(jié)教學的不斷強化，促進學生師范專業(yè)素養(yǎng)的提升，為其成為一名合格的基礎教育師資奠定基礎。因此，按照師范專業(yè)認證理念，以學生為中心設計課程的內容，這樣不僅在有限的課時內較快地提升學生今后從事教育教學的水平，而且也能為學生順利完成后續(xù)電類相關課程奠定較為堅實的基礎。

(三)將學科前沿內容融入課堂教學，推動創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)

雖然電磁學是電類基礎課，但和一些學科前沿聯(lián)系還是很緊密的。電磁學主要研究電場、磁場和電磁之間相互作用。由于電場、磁場兩部分內容具有高度的系統(tǒng)對稱化，因此可以通過電場、磁場類比的方式來分析解決電磁學的問題。我們知道產生電場的源頭是電荷，那么產生磁場的源頭是否有磁荷？因此在講磁場的性質時，可以介紹等效磁荷的觀點，這種觀點在一些問題處理上可以和分子電流觀點得到同樣的結論，進而可以引入磁單極的相關知識和科學家尋找磁單極是否存在的研究進展。超導現(xiàn)象一直是科學研究的前沿，高溫超導在生產生活實際中有著重大的應用價值，如果室溫超導能夠實現(xiàn)廣泛應用的話，必將對電子設備、電力傳輸、磁懸浮和其他技術帶來巨大改變。但從上世紀八十年代末高溫超導現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來，它產生的物理機制從理論上一直沒有得到很好地解決，在學習物質的導電性時可將這些知識介紹給學生，讓學生了解到在電磁學乃至和基礎物理有關的課程內容中，還有很多跟學科前沿及實際應用有關的問題沒有得到完全解決，這些是引起學生學習興趣的興奮點，將為他們今后探求自然界奧秘點燃智慧的火花，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神起到引導作用。

(四)開展混合式教學研究，改革教學方法和教學手段[6][7]

信息技術的迅猛發(fā)展，沖擊并影響著教學模式的改變。其中混合式教學模式能將傳統(tǒng)課堂教學和網絡在線教學二者優(yōu)勢充分結合起來，更注重學生學習主體性發(fā)揮與個性化發(fā)展，可以彌補了傳統(tǒng)課堂教學方式視野較窄，基礎課內容多而教學課時少的缺陷。特別是疫情期間，各級各類學校的廣大教師為了使學生不停學、有課上，都紛紛克服不同的困難，主動上線當“主播”進行線上教學，對網課的教學都有了一些體驗，為進行混合式教學積累了一定的經驗。當然，混合式教學對教師和學生都提出了更高的要求。對教師來說要根據教學目標的設立，要選擇教學媒體，設計教學策略，篩選教學資料，對課程教學模塊進行設計，制作微課等視頻材料，上傳教學平臺，為學生在線學習提供豐富的教學內容和在線討論交流環(huán)境。同時，教師還要對課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)精心準備。對于學生應在課前抽出時間認真對老師要求的線上學習內容進行學習總結，完成教師要求回答的問題，提煉出存在的問題以便在課中階段的課堂教學中和教師深入學習和探討互動，同時還應在課后的延伸學習中進一步總結提高。引入翻轉課堂教學理念的混合式教學給了學生學習的更大的空間，教師從傳統(tǒng)的知識傳授者變?yōu)閷W生學習的指導者、促進者，對提升教育質量和人才培養(yǎng)質量起到極大的促進作用。當然，完成上述學習的各個階段對學生學習的主動性和綜合素質有更高的要求。

由于電磁學課程中電學、磁學部分內容描述方式高度對稱，因此在教學中多采用對比式教學方法往往可以起到事半功倍的效果。當然，根據課堂教學的實際情況，適當采用啟發(fā)式、探究式、案例式、專題式、討論式、小組合作等多種教學方法進行教學，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛，也能增強學生參與度，發(fā)揮他們自主學習的能力，達到更好的學習效果。

(五)加強實踐教學環(huán)節(jié)，適應轉型發(fā)展和師范專業(yè)認證的要求

電磁學作為物理專業(yè)的基礎課本身就具有很強的實踐背景。眾所周知，物理學本質上是一門實驗科學，教學中需要大量的實驗來促進學生對物理現(xiàn)象和理論的理解，達到學以致用的目的。在新建本科院校轉型發(fā)展及新工科背景下，對學生的實踐能力及實際動手能力要求越來越高。師范專業(yè)認證的“產出導向”也對師范生培養(yǎng)的實踐教學環(huán)節(jié)提出了更高的要求。要充分認識到實踐教學環(huán)節(jié)對電磁學學習的重要性，通過調整教學內容、改革教學方法和手段為加大學生實踐環(huán)節(jié)訓練提供保證。在教學計劃上，應整體設計考慮電磁學理論和實驗課程教學的配合，以更好地提升學生實踐和動手能力?；旌鲜浇虒W方式能為實踐教學特別是一些直觀性演示實驗提供很好的演示平臺，克服有些學校實驗硬件條件不足的問題。例如可用微課等形式將超導中的磁懸浮形象地展示給學生，使無條件開展實驗的學生們對這些技術應用有感性的認識。趨膚效應與高頻交流電、電阻的關系也可通過微課等視頻演示出來，從而啟發(fā)學生理解高頻用電設備導線為何多采用辮狀結構，對生產生活設備有更多的了解。隨著我國經濟社會和高等教育的快速發(fā)展，為進一步提升教師教育質量，改善教師結構，綜合性院校畢業(yè)生也加入了教師行業(yè)的競爭，師范院校畢業(yè)生在入職教師行業(yè)時的先天優(yōu)勢已不復存在。因此只有通過加強師范生教師素質培養(yǎng)實踐教學環(huán)節(jié)才能提高師范生的核心競爭力，實現(xiàn)產出導向、持續(xù)改進的要求。解決一些師范專業(yè)學生實踐教學環(huán)節(jié)不足的問題，一方面可通過和實習實訓基地指導教師聯(lián)合，強化實踐教學環(huán)節(jié)訓練，增加學生實習鍛煉機會來解決。另一方面也可利用慕課、微課、翻轉課堂等新媒體技術,通過混合式教學的設計得到一定程度的解決。

(六)把課程思政融入電磁學教學的各個環(huán)節(jié)[8][9]

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全過程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)新局面。電磁學作為經典物理學重要組成部分，既是學科專業(yè)學習的一門重要課程，同時也是對學生進行公民科學素養(yǎng)、辯證唯物主義、歷史唯物主義乃至理想信念教育的一個重要載體。在電磁學課程中，場的觀點貫穿整個課程內容。場雖然是看不見摸不著的，但電磁場同樣是物質世界的一部分，它同人們常見的實物一樣具有能量、動量等物質屬性。通過對電磁場物質性的認識，可以讓學生深刻理解馬克思主義哲學關于世界物質的統(tǒng)一性原理，建立起正確唯物史觀，科學的世界觀。通過在磁學介紹我國在宋代就已發(fā)現(xiàn)磁偏角及最早把指南針應用于航海，聯(lián)系現(xiàn)今我國科學家勇于開拓創(chuàng)新，取得了“墨子號”衛(wèi)星發(fā)射，“中國天眼”FAST的建設和電磁彈射技術等一系列新進展，教育學生以古代科學家自豪的同時，更應該向走在量子信息研究前沿的潘建偉院士、時代楷模南仁東院士、科技強軍代表馬明偉院士學習，堅定文化自信，激發(fā)愛國熱情，打好科學基礎，提高科技創(chuàng)新能力，體會科學技術是第一生產力的強大威力，為國家的創(chuàng)新驅動高質量發(fā)展做出貢獻。通過對電磁學發(fā)展過程的做出突出貢獻的科學家?guī)靵?、安培、奧斯特、法拉第、麥克斯韋、赫茲等介紹，讓同學們學習科學家發(fā)現(xiàn)問題的敏銳洞察力；探索自然奧秘，追求真理，求真務實的科學精神；領會科學家分析問題、解決問題的辨證思維方法，從而培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的實際能力。

(七)改革課程考核評價方式，加強過程性考核[10]

國家大力推進新建地方本科院校轉型發(fā)展、新工科建設和師范專業(yè)認證，就是推進這些高校適應國家戰(zhàn)略需求培養(yǎng)一大批適應國家經濟社會及文化發(fā)展的應用型、復合型人才，避免辦學模式的同質化傾向。由于辦學模式的改變，對課程建設體系進行相應的改革是必要的，包括課程的考核評價方式。現(xiàn)在的電磁學課程考核方式一般采用期中考試加期末考試成績的考核方法，考試的內容多以知識性內容為主，偏向理論知識的記憶，不能全面反映一個學生的綜合素質，更不能反映學生解決實際問題的能力。因此，建立一個比較全面客觀可反映學生綜合素質，特別是能反映出學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的考核評價體系是十分必要的。根據電磁學課程的性質和特點，課程的考核應從單純考核學生知識向知識和能力考核并重轉變；從單純考核學生理論知識掌握向解決實際問題能力轉變。因此，加強過程性考核是實現(xiàn)以上轉變的重要方式。過程考核可以由課堂提問、作業(yè)、開卷考試、期末閉卷考試及專題論文組成，每一部分考核的重點不同。例如閉卷考試內容主要側重考察學生對基本概念、基本定理、定律的掌握。開卷考試可在考核內容深度和廣度上進行拓展，側重考核學生分析問題、解決問題和創(chuàng)新精神的能力。專題論文或對和電磁學相關的學科前沿問題、或對電磁學建立有影響的問題進行深入討論，培養(yǎng)學生初步的科研和撰寫科學論文的能力。通過全過程考核，能比較客觀全面反映一個學生的綜合素質和個性，達到以考促學的目的。

結語

總之，在轉型發(fā)展及師范專業(yè)認證雙重背景下，新建地方本科院校師范專業(yè)課程包括電磁學課程需要不斷地改革并與時俱進。教師教育一直是我國培養(yǎng)教師的搖籃，畢業(yè)生的質量影響著基礎教育的發(fā)展。為適應國家創(chuàng)新驅動和高質量發(fā)展，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢，需要大批培養(yǎng)大批志存高遠、具有創(chuàng)新精神的應用型、復合型人才。因此，教學改革永遠在路上。新建地方本科院校師范專業(yè)的電磁學課程改革和建設應本著滿足基礎教育和應用型人才需求兩個方面構建課程體系。通過對教學大綱、教學目標、教學內容、教學方法和手段、考核評價體系等各個教學環(huán)節(jié)合理改革，培養(yǎng)出綜合素質好、創(chuàng)新意識強，適應國家經濟社會創(chuàng)新驅動發(fā)展的新時代合格的人才。