新工科背景下結(jié)合“雨課堂”的《電磁場(chǎng)與電磁波》課程的混合教學(xué)模式探索與實(shí)踐

黃文 譚菲 王斌 阮巍

關(guān)鍵詞：雨課堂;電磁場(chǎng)與電磁波;混合教學(xué)模式

一、緒論

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)。“新工科”人才培養(yǎng)方式，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力提出了更高的要求。而信息時(shí)代里，信息技術(shù)和教學(xué)模式的融合是大勢(shì)所趨，多種教學(xué)輔助工具應(yīng)運(yùn)而生，如“騰訊課堂”“智慧樹”“超星泛雅”等。其中，“雨課堂”是2016年學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學(xué)工具，其目的是全面提升課堂教學(xué)體驗(yàn)，讓師生互動(dòng)更多、教學(xué)更為便捷。該工具將微信小程序和電腦端的PPT結(jié)合起來使用，分成教師端和學(xué)生端。其中，教師端具有發(fā)布試題，發(fā)布作業(yè)及公告、推送學(xué)習(xí)資源、學(xué)生數(shù)據(jù)查看等功能，而學(xué)生端具有簽到、在線測(cè)試、發(fā)布彈幕、討論區(qū)發(fā)言等功能。而我校教務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)接了“雨課堂”服務(wù)器，將每個(gè)任課老師對(duì)應(yīng)的課程信息，及相應(yīng)學(xué)生信息自動(dòng)導(dǎo)入“雨課堂”系統(tǒng)中，并在系統(tǒng)中建立好了相應(yīng)的教學(xué)班，使得教師使用起來較為方便。

《電磁場(chǎng)與電磁波》是高等院校電磁場(chǎng)與電磁波、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)《微波工程》《天線原理》《電磁場(chǎng)數(shù)值方法》《微波網(wǎng)絡(luò)》等課程的基礎(chǔ)?！峨姶艌?chǎng)與電磁波》課程是在《大學(xué)物理》電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述電磁場(chǎng)和電磁波的基本規(guī)律及其分析計(jì)算方法。但由于此課程涉及較多的抽象的理論、概念、定理，大量的公式及理論推導(dǎo)，學(xué)生往往興趣低下，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。因此設(shè)計(jì)和研究《電磁場(chǎng)與電磁波》創(chuàng)新教學(xué)模式顯得十分必要。借助于“雨課堂”平臺(tái)，在《電磁場(chǎng)與電磁波》課程中采用線上線下融合的混合教學(xué)模式，并進(jìn)行探索和實(shí)踐，為之后進(jìn)一步進(jìn)行教學(xué)方式的改革奠定了基礎(chǔ)。

二、結(jié)合“雨課堂”平臺(tái)的線上線下混合教學(xué)模式

以《電磁場(chǎng)與電磁波》“平面波的極化”這一節(jié)的授課內(nèi)容為例，介紹結(jié)合“雨課堂”平臺(tái)的線上線下混合教學(xué)模式。本節(jié)內(nèi)容包括極化的定義、分類和判斷，重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握極化的判斷方法。教師把授課內(nèi)容劃分為幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)：極化的定義、極化的分類、極化的判斷（包括極化類型的判斷，和極化旋向的判斷）。結(jié)合“雨課堂”平臺(tái)的線上線下混合教學(xué)模式，大體可以分為課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、課堂教學(xué)環(huán)節(jié)和課后環(huán)節(jié)。

（一）課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師可通過“雨課堂”平臺(tái)向全班學(xué)生推送預(yù)習(xí)提要，提出幾個(gè)預(yù)習(xí)思考題，推送相應(yīng)的慕課資料，及后續(xù)課堂上需要討論的題目。針對(duì)“平面波的極化”這一節(jié)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，推送給學(xué)生的三個(gè)問題是：（1）什么是極化？（2）極化可分為哪幾種類型？（3）如何判斷極化類型和旋向？同時(shí)，推送給學(xué)生的慕課資源是僅有五分鐘時(shí)長(zhǎng)的關(guān)于“極化旋向的判斷”的慕課視頻。推送給學(xué)生的慕課視頻一般是與上課的難點(diǎn)或關(guān)鍵內(nèi)容相關(guān)，可以在“雨課堂”平臺(tái)內(nèi)置的慕課資源里查找，視頻時(shí)長(zhǎng)并不太長(zhǎng)，往往只有幾分鐘，學(xué)生接受度比較高。針對(duì)“平面波的極化”這節(jié)課，所推送的討論題目為：GPS導(dǎo)航天線為什么選擇圓極化方式？提前在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)將討論題目推送給學(xué)生，可以給學(xué)生們預(yù)留充分的時(shí)間在課下查閱相關(guān)資料。

在教師推送預(yù)習(xí)內(nèi)容之后，學(xué)生通過“雨課堂”平臺(tái)的學(xué)生端點(diǎn)擊查看，而教師也可以通過“雨課堂”平臺(tái)的教師端查看“雨課堂”提供的數(shù)據(jù)，了解每個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，可以查看到完成預(yù)習(xí)的學(xué)生人數(shù)及具體姓名，以及未查看預(yù)習(xí)資料的學(xué)生，從而可以及時(shí)提醒和督促學(xué)生完成預(yù)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生通過預(yù)習(xí)，如果對(duì)慕課內(nèi)容不懂，可以在系統(tǒng)中點(diǎn)擊“不懂”的按鈕，或者在討論區(qū)反饋?zhàn)约旱念A(yù)習(xí)情況，提出自己在預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問，教師也可即時(shí)地收到學(xué)生反饋的信息，從而可以大致了解學(xué)生在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知情況，使課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)更具有針對(duì)性。

（二）課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師首先利用“雨課堂”平臺(tái)，讓學(xué)生在微信上掃二維碼進(jìn)行簽到，簽到時(shí)間較短，節(jié)約了教師點(diǎn)名學(xué)生答到的時(shí)間。教師已提前將每節(jié)課內(nèi)容劃分成幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)已經(jīng)推送過慕課資源的知識(shí)點(diǎn)，采用翻轉(zhuǎn)課堂方式，由學(xué)生自行提問，教師進(jìn)行解答?；蛘呓處熛炔恢v解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而是通過“雨課堂”平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)推送給學(xué)生相應(yīng)的選擇題或判斷題，檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)情況。由學(xué)生當(dāng)場(chǎng)作答，根據(jù)“雨課堂”統(tǒng)計(jì)的學(xué)生作答的對(duì)錯(cuò)情況，教師再進(jìn)行題目的講解，從而引出此知識(shí)點(diǎn)的講解。這樣，學(xué)生帶著問題來聽課，教學(xué)效果會(huì)更好。

而對(duì)于預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)沒有推送過慕課資源的其他知識(shí)點(diǎn)，教師講解完一個(gè)或兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，通過“雨課堂”平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容為一道選擇題，或一道判斷題，檢測(cè)學(xué)生的對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。學(xué)生在“雨課堂”平臺(tái)的客戶端進(jìn)行作答，教師可實(shí)時(shí)查看學(xué)生作答情況。根據(jù)學(xué)生作答情況，掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，找出學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)，增強(qiáng)講課的針對(duì)性，可對(duì)講課內(nèi)容的深度和講解速度，做出動(dòng)態(tài)的調(diào)整。

在“平面波的極化”這節(jié)課中，教師首先講解極化的定義、極化的分類、極化類型的判斷，然后通過“雨課堂”平臺(tái)推送給學(xué)生一道關(guān)于極化類型的選擇題。學(xué)生作答后，教師對(duì)該題目進(jìn)行講解，并對(duì)極化類型的判斷進(jìn)行總結(jié)和歸納。對(duì)極化旋向的判斷，由于預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)已經(jīng)通過“雨課堂”平臺(tái)推送過相應(yīng)的慕課資源，因此可采用翻轉(zhuǎn)課堂方式，教師先不對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，而由學(xué)生先提出預(yù)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，教師進(jìn)行解答。然后現(xiàn)場(chǎng)通過“雨課堂”平臺(tái)推送一道關(guān)于極化旋向的選擇題，學(xué)生作答后，教師再對(duì)此題目進(jìn)行講解，并對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)歸納和總結(jié)。

然后，進(jìn)行討論和拓展環(huán)節(jié)，將課程的知識(shí)點(diǎn)放到實(shí)際工程應(yīng)用問題中，讓學(xué)生進(jìn)行剖析和討論。如“平面波的極化”這節(jié)課所要討論的問題為GPS導(dǎo)航天線為什么選擇圓極化，而此題目已經(jīng)在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)通過“雨課堂”平臺(tái)推送給學(xué)生。課堂上由學(xué)生先分成小組進(jìn)行討論和匯報(bào)，然后教師點(diǎn)評(píng)各小組的答案并進(jìn)行講解。通過此環(huán)節(jié)，使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與工程應(yīng)用相結(jié)合，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生交流溝通的能力。