基于MOOC的电磁场与电磁波混合式教学模式研究.docx

? ? 基于MOOC的“电磁场与电磁波”混合式教学模式研究 ? ? 刘雯景 王 骥 徐国保 (广东海洋大学 电子与信息工程学院， 湛江 524088) “电磁场与电磁波”是通信、光电、电子类等专业的重要基础理论课，是理工科专业课程的桥梁，与很多重要基础课程(如“高等数学”“大学物理”)有交叉，又是现代高科技技术(如微波技术与天线、遥感遥测)的理论基础[1]。其主要内容包括矢量分析、静态电磁场、时变电磁波、电磁波的传输和电磁波的辐射等。本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题和数学模型的建立过程以及分析方法。培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用“场”的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的“场”的问题。 该课程理论性强，公式推导繁多，概念极为抽象，是一门历来公认的教师难教、学生难学的偏理论的课程[2]。因此，如何提高“电磁场与电磁波”课程的教学质量、改善教学效果一直是任教该课的教师们致力研究的热门问题。随着近年来与互联网技术相适应的各种课程建设平台的兴起与逐步完善，大家都在摸索打破传统的课堂教学“PPT+板书”方式，转向借助相关平台的在线课程资源开展混合式教学，如学银在线(超星)、学堂在线、智慧树、中国大学MOOC、好大学在线、Blackboard等[3-4]。 1 现状分析 1.1 以教为主的填鸭式教学方式 “电磁场与电磁波”课程传统的教学方式主要是教师在课堂上向学生传授知识，通过“PPT+板书”讲解知识内容、推导公式和定理、分析例题等来让学生了解和掌握大纲上要求的知识点。这种填鸭式的教学方式让学生处于被动接受的状态，教师教什么学生就学什么，长期以往，学生缺乏独立思考和自主学习的能力，也不利于学生创新意识的培养。鉴于“电磁场与电磁波”这门课程本身就具备极强的理论性，物理概念抽象，公式推导繁多，这种以教师教学为中心的填鸭式教学方式效果往往不是很理想，学生普遍反应课堂教学枯燥，较难跟上教师教学进度，课后还要花大量时间和精力自学，到最后大部分学生只是死记硬背了一些概念以及公式定理去应付考试。 1.2 总结性评价的单一考核方式 “电磁场与电磁波”课程传统的考核方式一般是平时成绩加上期末成绩，其中平时成绩主要包括出勤率，课堂表现和作业成绩，期末成绩主要通过闭卷考试来考核学生对知识的掌握和应用。这种考核方式太过单一，仅仅考核学生对知识点的掌握程度，忽略了对学生学习过程和学习能力的评价，无法调动学生参与该课程的积极性和主动性，也不利于引导学生培养独立思考的能力和自主创新的意识。 针对该课程以教师教学为中心的填鸭式教学方式和总结性评价的单一考核方式，再结合日渐成熟的网络教学平台，本文提出了该课程线上线下混合教学的新思路：线上教学基于MOOC平台，以学生为主体，把学习的主动权交给学生，培养其独立思考和自主学习的能力；线下教学以教师为主导，从该课程教学的目的和学生的线上学习成果出发，主要采用引导式教学、研究性教学和反思性教学，引导和巩固学生所学。与此同时，该课程也引入线上和线下综合考核的方式，利用线上资源提高对学习过程考核的成绩占比，并加入知识应用能力考核模块。 2 混合式教学模式的方案设计 2.1 线上线下混合式教学内容的设计 为了增加学生对该课程的参与度，提高学生学习这门课程的主动性和积极性，我们将该课程内容的教学分解为3个模块：基础教学模块、答疑与测验模块以及拓展学习模块。每个模块都采用线上线下混合教学的方式开展，如图1所示。 图1 教学内容设计 1)基础教学模块 基础教学模块主要是指对“电磁场与电磁波”课程知识体系的学习和讲解，主要包括矢量分析、宏观电磁场理论基础、静态电磁场、时变电磁场、电磁波的传输以及电磁波的辐射这几个课程内容单元，每个课程内容单元又可以分解为多个知识点。教师根据课程大纲为每一个课程内容单元分配好学时，并将每个课程内容单元相对应的视频、课件、参考资料等教学资源按时按序上传至MOOC平台。 在线下的教学中，教师采用引导式教学方法，从实际应用出发，引出每一课程内容单元的知识，并向学生初步讲解该课程内容单元的知识点框架体系，让学生对要学习的内容有一个大致的认识和了解，明白该知识点内容的主线。然后，教师按照大纲要求给出每个知识点的学习要求，并设置问题，让学生带着目的和疑问进入每一课程单元的线上自主学习。 例如，针对“介质中的Maxwell方程组”这一知识点，首先，教师在线下为学生讲述该知识点的框架体系，让学生初步了解电磁场和介质相互作用会导致介质出现极化和磁化现象。和自由电荷一样，极化电荷也能产生发散的电场；和传导电流以及位移电流一样，极化电流、磁化电流也能激发涡旋的磁场。这样再利用高斯定理、磁通连续性定理、法拉第电磁感应定理以及安培环