梁蘭菊 閆昕 高珊 呂依穎

摘 ?要：針對電磁場理論教學(xué)中存在立德樹人融入課堂不充分、電磁知識抽象難理解、信息技術(shù)課堂應(yīng)用少等痛點(diǎn)問題，基于OBE理念，構(gòu)建電磁場理論“1234”教學(xué)創(chuàng)新體系，經(jīng)過實(shí)踐教學(xué)，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：電磁場理論;教學(xué)創(chuàng)新體系;實(shí)踐研究

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）18-0026-04

Abstract： There are some problems in the teaching of electromagnetic field theory， such as insufficient integration of students in the classroom， difficult understanding of electromagnetic knowledge and less application of information technology. Based on the concept of OBE， the teaching innovation system of electromagnetic field theory "1234" is constructed.

Keywords： Electromagnetic Field Theory; teaching innovation system; practical research

國家“十四五”規(guī)劃明確教育將引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，面對新時代，教育改革創(chuàng)新將面臨新挑戰(zhàn)與新要求。電磁場理論是電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息等專業(yè)的基礎(chǔ)課，是國家“十四五”發(fā)展戰(zhàn)略新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)支撐課程。不少學(xué)者針對新時代教學(xué)創(chuàng)新體系構(gòu)建進(jìn)行實(shí)踐研究，黑龍江大學(xué)趙金波對高?！罢n堂冷漠”困境透視及對策分析，提出在教師教學(xué)中，正確處理教與學(xué)的關(guān)系對于提升課堂教學(xué)具有重要意義[1]。南京工程學(xué)院的田麗鴻等就課堂教學(xué)如何挖掘課程思政提出評價方案[2]。黑龍江大學(xué)于準(zhǔn)提出“以學(xué)生為中心”建構(gòu)雙螺旋教學(xué)模式取得良好效果[3]。作者針對課堂教學(xué)如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力從本科畢業(yè)論文、信息技術(shù)應(yīng)用、教學(xué)科研一體化建設(shè)、線上線下教學(xué)等方面做了初步探索，取得一些成果[4-8]。電磁場理論作為電子信息等學(xué)科的重要專業(yè)課，電磁理論性強(qiáng)，邏輯性強(qiáng)，主要以教師授課為主，學(xué)生參與度低，信息技術(shù)不好融入教學(xué)，導(dǎo)致教學(xué)方法單一。在學(xué)生學(xué)習(xí)中，大量的高等數(shù)學(xué)知識應(yīng)用使學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥單一，再加上電磁場理論知識抽象難理解，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)難度加大，使電磁場理論成為兩難課程。為了適應(yīng)新時代教學(xué)改革要求，必須對原有電磁場理論課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革實(shí)踐。在此背景下，電磁場理論“1234”教學(xué)創(chuàng)新體系構(gòu)建與實(shí)踐探索取得較好效果，為電磁場理論課堂教學(xué)提供了一種教學(xué)改革方案。

一、構(gòu)建教學(xué)創(chuàng)新體系

為了更好地突出課程教學(xué)改革過程中貫徹“以學(xué)生為中心”的教育理念，全面反映提升電磁場課程教學(xué)質(zhì)量的創(chuàng)新思路、舉措、效果和反思，注重信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，電磁場理論教學(xué)團(tuán)隊(duì)按照高校落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，強(qiáng)化人才培養(yǎng)中心地位和本科教學(xué)基礎(chǔ)地位要求，基于OBE等先進(jìn)教學(xué)理論，構(gòu)建了“1234”課堂教學(xué)體系。

（一）構(gòu)建一個中心

在電磁場理論課程教學(xué)改革過程中始終貫徹以學(xué)生為中心的教育理念，課堂教學(xué)形式由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。將OBE等先進(jìn)教學(xué)理念融入教學(xué)，由傳統(tǒng)的老師教什么向?qū)W生能夠?qū)W什么轉(zhuǎn)變，從關(guān)注內(nèi)容到關(guān)注產(chǎn)出的轉(zhuǎn)變，教師從學(xué)習(xí)目標(biāo)入手，思考學(xué)生學(xué)習(xí)完后能做什么，從而設(shè)置有針對性的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)取得良好效果，培養(yǎng)了學(xué)生畢業(yè)后面向?qū)嶋H工作崗位的知識、能力和素養(yǎng)。但是，以學(xué)生為中心的教育理念還要始終貫徹下去，不是讓其存在于一堂課，而是貫徹到整個課程的教學(xué)過程中。

（二）圍繞兩個主體

在電磁場理論教學(xué)過程建立教師“教”與學(xué)生“學(xué)”雙主體創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，教學(xué)觀念由教師以教為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生以學(xué)為主。主次的變換，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加了學(xué)生主動探索知識的動機(jī)，也加強(qiáng)了在探索知識過程中的師生互動和思想碰撞。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中開拓了思路，激發(fā)了潛能，全面培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識、實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。但是，學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中由于學(xué)生的自律性和主動性層次不齊，學(xué)生習(xí)慣性地接受填鴨式的教學(xué)模式，面對解決復(fù)雜問題的不成熟性等都制約著以學(xué)生學(xué)為主的教學(xué)改革轉(zhuǎn)變，這還需要團(tuán)隊(duì)教師下大功夫、下苦功夫做好角色轉(zhuǎn)變，切實(shí)形成學(xué)生以學(xué)為主格局。

（三）打通三個著力點(diǎn)

在教學(xué)過程中將信息技術(shù)、科教融合、校企合作與電磁場理論教育教學(xué)深度融合。利用學(xué)習(xí)通、釘釘、騰訊課堂、精品課程網(wǎng)站等信息技術(shù)分析電磁場理論學(xué)生課前和課中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對課堂教學(xué)精準(zhǔn)管理和持續(xù)改進(jìn)。將科研進(jìn)展、科研項(xiàng)目、科研論文等融入課堂教學(xué)，提升學(xué)生由一般課本知識學(xué)習(xí)向高級知識深度廣度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。強(qiáng)化電磁場理論課程教學(xué)與企業(yè)結(jié)合，邀請產(chǎn)業(yè)教授走進(jìn)課堂，帶學(xué)生走進(jìn)企業(yè)，課堂教學(xué)與企業(yè)深度融合，共同制定人才培育標(biāo)準(zhǔn)、共同完善人才培養(yǎng)方案、共同構(gòu)建課程體系、共同開發(fā)教材更新教學(xué)內(nèi)容、共同建設(shè)實(shí)習(xí)基地、共同組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)、共同實(shí)施培養(yǎng)過程、共同評價培養(yǎng)質(zhì)量，建立全過程校企協(xié)同育人機(jī)制。三個著力點(diǎn)也是電磁場理論課程教學(xué)體系構(gòu)建的特色點(diǎn)，經(jīng)過三年的實(shí)踐，取得明顯效果，打造了區(qū)別于其他課程的體系亮點(diǎn)。但是，隨著時代的進(jìn)步，先進(jìn)的信息技術(shù)和科技創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，作為應(yīng)用者，教師做好終身學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，不斷提升自身應(yīng)用新的信息技術(shù)水平，提升自身掌握與授課內(nèi)容相關(guān)的最新科技前沿和實(shí)際應(yīng)用能力，不斷深入企業(yè)了解所需，拉近課程教學(xué)與信息技術(shù)、科技前沿、企業(yè)發(fā)展所需的最近距離。

（四）抓住四個層面

圍繞一個中心、兩個主體和三個著力點(diǎn)，抓住課堂教學(xué)在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價四個層面構(gòu)建全方位、立體式、多元化的人才培養(yǎng)體系。課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定由傳授知識為主向提升能力為主轉(zhuǎn)變。教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)立德樹人根本任務(wù)，學(xué)校基于產(chǎn)教融合的“123456”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式、“777互聯(lián)互通育人工程”深度融合;與新一代通信技術(shù)、集成電路科學(xué)與工程等新興學(xué)科，人工智能、大數(shù)據(jù)、B5G/6G等新興產(chǎn)業(yè)深度融合;與學(xué)習(xí)通、釘釘、騰訊課堂、精品課程網(wǎng)站等信息技術(shù)深度融合;與科研進(jìn)展、科研項(xiàng)目、科研論文等深度融合;與企業(yè)開展“八個共同”深度合作。將信息技術(shù)、科教融合、校企合作三個著力點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容深度融合，使教學(xué)內(nèi)容“前沿頂天有創(chuàng)新，生活立地有應(yīng)用，人文靈魂有精神結(jié)合”，全面提升教學(xué)內(nèi)容深度和廣度，進(jìn)而豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)方法由教師授課為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生以學(xué)為主，教師采用參與式、研討式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法，應(yīng)用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真等多種教學(xué)手段，強(qiáng)化師生互動，學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。教學(xué)評價由一次性評價轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅剡^程性評價，將平時作業(yè)、小論文、課堂互動、實(shí)驗(yàn)、校外實(shí)習(xí)、課程講座、課堂反饋等納入平時對學(xué)生的考核中。四個層面的構(gòu)架在教學(xué)中取得較好的效果，但是，如何進(jìn)一步提升學(xué)生高階能力沒有上限，會遇到教學(xué)瓶頸，教學(xué)內(nèi)容“頂天立地”給教師提出了更高要求，教學(xué)方法多樣性在以理論為主的教學(xué)重如何深度應(yīng)用，教學(xué)系統(tǒng)對學(xué)生評價方式的固化如何打破，都是需要去反思和解決的老問題和新問題。

二、解決三個教學(xué)痛點(diǎn)

（一）解決立德樹人融入課堂不充分問題

針對電磁場理論教學(xué)中重知識教學(xué)輕課程思政的痛點(diǎn)問題，電磁場理論教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記在全國教育大會上就教育改革發(fā)展提出堅(jiān)持把立德樹人作為根本任務(wù)，把服務(wù)中華民族偉大復(fù)興作為教育的重要使命的重要論述。運(yùn)用先進(jìn)教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，將立德樹人作為教學(xué)根本任務(wù)，在電磁場理論教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想。讓學(xué)生掌握這些理論武器，扎根中國大地社會實(shí)踐，與人民群眾相結(jié)合。

（二）解決電磁知識抽象難理解教學(xué)痛點(diǎn)問題

電磁場理論理論性和邏輯性比較強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式應(yīng)用多，物理概念抽象難理解，這是教師教和學(xué)生學(xué)的痛點(diǎn)。采取以下方案：（1）在教學(xué)中引入MATLAB、CST等可視化計(jì)算軟件，將復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式編程仿真通過圖形顯示出來;（2）將難以理解的電磁現(xiàn)象通過視頻播放出來;（3）通過實(shí)驗(yàn)將電磁現(xiàn)象展示出來等方式解決教學(xué)痛點(diǎn)。

（三）解決信息技術(shù)課堂應(yīng)用少等痛點(diǎn)問題

針對電磁場理論教學(xué)仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，一本書、一個人、一堂課、一塊黑板的教學(xué)模式，未能體現(xiàn)與新一代通信技術(shù)、集成電路科學(xué)與工程等新興學(xué)科，人工智能、大數(shù)據(jù)、B5G/6G等新興產(chǎn)業(yè)深度融合，未能將先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)等痛點(diǎn)問題，電磁場理論教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取以下方案：（1）將多媒體信息技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，解決電磁場理論教學(xué)中抽象的、看不見摸不著的電磁現(xiàn)象;（2）通過學(xué)習(xí)通、釘釘、騰訊課堂、慕課等線上學(xué)習(xí)了解學(xué)生課前學(xué)習(xí)狀況，依據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)目標(biāo)和環(huán)節(jié)，隨時比對課前數(shù)據(jù)和課中數(shù)據(jù)，做好教學(xué)安排等方式解決信息技術(shù)課堂應(yīng)用少等痛點(diǎn)問題。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

打破原有電磁場與電磁波教學(xué)內(nèi)容，以電磁場與電磁波課程知識邏輯重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，如講解電磁場的基本規(guī)律這一章，可以將基本知識部分梳理出來，如電磁守恒定律、庫倫定律等作為課前網(wǎng)上自學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行網(wǎng)上自測，激發(fā)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的積極性。課堂內(nèi)容根據(jù)學(xué)生網(wǎng)上自測進(jìn)行內(nèi)容重構(gòu)，進(jìn)行重新編排，學(xué)生都懂的就講快一點(diǎn)，學(xué)生存在的難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)課堂講解，增加課堂測試檢測學(xué)生學(xué)習(xí)情況。課后布置文獻(xiàn)閱讀，拓展知識面。以上就是通過重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教師學(xué)生教學(xué)內(nèi)容的隨時調(diào)整，做到了有針對性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（二）改革教學(xué)方法與手段

針對課堂教學(xué)存在教學(xué)內(nèi)容單一、以教師為主，滿堂灌，學(xué)生參與少;學(xué)生參與實(shí)踐少;信息技術(shù)利用低等問題，必須加強(qiáng)教學(xué)方法與手段的改革。改革的總依據(jù)是“立德樹人”，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)電磁場與電磁波課程專業(yè)電子信息科學(xué)與工程、通信工程、光電科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)高水平應(yīng)用型人才為目標(biāo)，應(yīng)用OBE理念，以產(chǎn)出為導(dǎo)向。進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)改革，增加線上教學(xué)比例，減少線下教學(xué)比例，線上以學(xué)生自學(xué)為主，教師設(shè)置預(yù)習(xí)和思考的問題，進(jìn)行初測。線下，教師圍繞目標(biāo)、任務(wù)核心問題開展啟發(fā)式、討論式、項(xiàng)目式、體驗(yàn)式、研究式等教學(xué)，以產(chǎn)出為導(dǎo)向。課后布置作業(yè)，教師進(jìn)行線上答疑反饋學(xué)生學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以課堂為主教學(xué)向線上線下混合式教學(xué)轉(zhuǎn)變。

（三）改革考核評價方式

原有考核評價方式為“期末考試70%+考勤15%+作業(yè)15%”的傳統(tǒng)考核方式，傳統(tǒng)考核方式導(dǎo)致學(xué)生平時上課不注意聽講，下課抄作業(yè)，期末搞突擊，學(xué)生上課積極性不高。為了改變這種狀態(tài)，改革考核評價方式勢在必行。具體做法是根據(jù)線上線下的混合式教學(xué)安排，增加線上測試+線下測試+課堂聽講+文獻(xiàn)閱讀+小論文+學(xué)術(shù)報(bào)告+線上參與度等多方面的考核評價，使考核評價更加多元，注重學(xué)生過程考核。如在電磁輻射的教學(xué)中，增加小論文測試，讓學(xué)生讀天線方面的小論文，并總結(jié)提出自己的看法，以小論文或是集體匯報(bào)交流的形式進(jìn)行考核，就能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

四、效果和推廣應(yīng)用

（一）信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)，取得較好效果

增加視頻、動畫及計(jì)算機(jī)可視化展示，使抽象的電磁場理論課程可視化，讓看不見的電磁波通過視頻和圖像展現(xiàn)出來。如，在進(jìn)行電磁波傳播授課時，教師用MATLAB編程數(shù)值模擬電磁波傳播的動畫，通過動畫展示，使看不見摸不到的電磁波通過動畫形式展現(xiàn)出來。在講解電磁波的極化這一節(jié)內(nèi)容時，對于直線極化波、圓極化波、橢圓極化波的形成，課本上只是通過理論推導(dǎo)，通過數(shù)學(xué)公式進(jìn)行展示，通過判斷相位角變化，數(shù)學(xué)方程的意義進(jìn)行理解。在這節(jié)課中，教師通過應(yīng)用MATLAB編程，通過設(shè)置振幅大小、頻率大小、改變相位差角實(shí)現(xiàn)對三種極化波的模擬，使抽象的三種波通過動畫展現(xiàn)出來。另外配火箭發(fā)射視頻，理解圓極化波的應(yīng)用，現(xiàn)場通過調(diào)整半導(dǎo)體收音機(jī)天線理解直線極化波的應(yīng)用?；谶@一思想，《電磁波的極化》多媒體課件設(shè)計(jì)獲得教育部第十四屆全國多媒體課件大賽優(yōu)秀獎;《光學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件在多媒體課堂教學(xué)中的應(yīng)用》獲校優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎、省物理教學(xué)技能大賽一等獎，得到了專家評委高度評價。利用釘釘、騰訊、學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)平臺克服疫情，完成疫情期間電磁場理論授課任務(wù)，積累了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了線上線下電磁場理論教學(xué)改革研究，教改成果《疫情期間“電磁場理論”線上教學(xué)實(shí)踐研究》發(fā)表在領(lǐng)域期刊。建設(shè)有電磁場理論校級精品課程網(wǎng)站，進(jìn)行網(wǎng)上課程展示。網(wǎng)上教學(xué)資源的利用，大大拓展了教學(xué)空間，延伸了課堂教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生隨時隨地調(diào)閱資料并進(jìn)行交流和互動，取得了較好效果。

（二）科教融合取得較好效果

延伸課堂教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)師生互動，將最新的科研成果融入課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識，解決問題。構(gòu)建了“四個一”科教融合體系，即學(xué)生在校期間，通過聽一場科研報(bào)告會、參與一項(xiàng)科研項(xiàng)目、參加一項(xiàng)科技競賽、發(fā)表一個科研成果等來開拓學(xué)生視野，提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，增加師生互動。2018-2020年電磁場團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)學(xué)生參加了18個科研項(xiàng)目，68名同學(xué)獲得了各類科技競賽獎，其中2020年指導(dǎo)學(xué)生獲得第六屆省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎。指導(dǎo)56名同學(xué)畢業(yè)論文，1名學(xué)生獲得省優(yōu)秀畢業(yè)論文，2名同學(xué)獲得校級優(yōu)秀畢業(yè)論文，學(xué)生發(fā)表科研論文10篇。《大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探討》《基于科技競賽的大學(xué)生誠信實(shí)踐能力培養(yǎng)研究》《本科畢業(yè)論文寫作對學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)探析》等教學(xué)改革成果發(fā)表在相關(guān)領(lǐng)域期刊上。三年的實(shí)踐探索，取得了較好效果，成績得到了同行專家和學(xué)生的認(rèn)可。電磁場理論先后獲批校優(yōu)質(zhì)課程和精品課程;團(tuán)隊(duì)教師獲得省黃大年式教學(xué)團(tuán)隊(duì)1個;省教學(xué)名師1人;校教學(xué)名師1人;校教學(xué)質(zhì)量獎3人次;校教師創(chuàng)新大賽一等獎1人;校青年教師教學(xué)優(yōu)秀獎1人次。

（三）推廣應(yīng)用

構(gòu)建的“1234”課堂教學(xué)創(chuàng)新體系還應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)教師校公共課大學(xué)物理的教學(xué)中，光電子技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)等課程的教學(xué)中。“1234”課堂教學(xué)創(chuàng)新體系對理工科課程授課具有整體普遍實(shí)用性，可以推廣到電子信息專業(yè)、通信工程專業(yè)、機(jī)械工程等專業(yè)課授課中，可以推廣到的學(xué)院達(dá)到13個，學(xué)生5 000余人，教師300余人。

五、結(jié)束語

針對電磁場理論課堂教學(xué)中存在的教與學(xué)的痛點(diǎn)難點(diǎn)問題，以學(xué)生為中心，將教與學(xué)有機(jī)集合起來，打造信息技術(shù)、科教融合、校企合作三個著力點(diǎn)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價四個層面構(gòu)建全方位、立體式、多元化的“1234”電磁場理論教學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。解決了立德樹人不充分，難以將信息技術(shù)融入教學(xué)的教學(xué)單一狀況，學(xué)生覺得公式多、概念抽象難理解等難點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)踐教學(xué)，取得良好效果。

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[6]梁蘭菊，韋德泉，閆昕，等.光學(xué)工程學(xué)科教學(xué)科研一體化實(shí)踐與探索[J].棗莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，36（5）：120-124.

[7]梁蘭菊，閆昕，韋德泉，等.計(jì)算機(jī)仿真在理工科畢業(yè)論文中的實(shí)踐與探索[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（72）：106-107.

[8]梁蘭菊，閆昕，韋德泉，等.本科畢業(yè)論文寫作對學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)探析[J].高教學(xué)刊，2019（24）：31-33.