開放式問(wèn)題討論在大班教學(xué)中的嘗試
——以“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程為例

駱無(wú)窮，唐紅艷

（電子科技大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 611731）

一、課程思政和開放式教學(xué)

近年來(lái)，高校不斷加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，對(duì)提高高等教育質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、推動(dòng)畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。而學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開學(xué)生對(duì)客觀世界的科學(xué)認(rèn)識(shí)，以及自身有足夠強(qiáng)大的“內(nèi)驅(qū)力”去推動(dòng)和發(fā)掘?qū)W生不斷探索和學(xué)習(xí)，以及不斷創(chuàng)新的能力［1-3］。對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，特別是以工程思維去認(rèn)識(shí)世界，需要學(xué)生在不斷挑戰(zhàn)新課題的過(guò)程中去總結(jié)和形成。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力可以通過(guò)對(duì)某一個(gè)新課題展開探索研究后獲得的成就感來(lái)推動(dòng)。

“開放式教學(xué)法”的概念最早由日本學(xué)者能田伸彥提出，并得到了國(guó)際教育界的廣泛認(rèn)可。學(xué)者張漢昌和趙菡在《開放式課堂教學(xué)法研究》一書中將“開放式教學(xué)”的定義闡述為：在教學(xué)體系中，對(duì)教學(xué)理論、觀念、內(nèi)容，教與學(xué)的地位，教學(xué)方法的運(yùn)用和研究，教學(xué)評(píng)價(jià)體系等環(huán)節(jié)的開放［4］。開放式教學(xué)改變了傳統(tǒng)的封閉式學(xué)習(xí)的模式，從學(xué)習(xí)的方式方法、學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)等方面以開放的姿態(tài)推動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，從而進(jìn)一步倡導(dǎo)終身學(xué)習(xí)模式。隨著知識(shí)爆炸時(shí)代的來(lái)臨，新知識(shí)、新觀點(diǎn)層出不窮，終身學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成讓學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)生涯中學(xué)習(xí)，也在職業(yè)生涯中不斷學(xué)習(xí)，使他們終身受益［5-7］。

學(xué)生在對(duì)所選題目進(jìn)行探索時(shí)，不斷地學(xué)習(xí)和思考，這將有效培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

二、以開放式教學(xué)推動(dòng)自主學(xué)習(xí)模式

開放式教學(xué)不是目的，而是手段。通過(guò)開放式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生不要局限于課本知識(shí)，要積極、主動(dòng)地在廣袤的知識(shí)海洋中有針對(duì)性地尋找自己需要的知識(shí)，這才是學(xué)習(xí)的目的。學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程中根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，不斷進(jìn)行“遷移式”的深度學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升知識(shí)發(fā)掘和在知識(shí)構(gòu)架中自我豐富的能力。

基于以上目的，在開放式教學(xué)過(guò)程中，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)必須緊密配合。首先是知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)為核心進(jìn)行講解和鋪陳，類似于知識(shí)的“撒播”，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)并進(jìn)行自我消化。開放式學(xué)習(xí)則以某個(gè)課題為引導(dǎo)，使學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)掌握知識(shí)點(diǎn)。其次是教學(xué)模式。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式一般以教師講授為主，學(xué)生是聽眾和“記錄員”。開放式教學(xué)以學(xué)生講授和討論為主，教師只是話題的引導(dǎo)者，這體現(xiàn)了教和學(xué)地位的開放性。最后是教學(xué)評(píng)價(jià)體系的問(wèn)題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法以平時(shí)作業(yè)和考試作為教學(xué)評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，這一點(diǎn)極大地保證了公平性。開放式教學(xué)在作業(yè)和考試的基礎(chǔ)上增加了討論環(huán)節(jié)，即學(xué)生在針對(duì)某個(gè)課題的論述、提問(wèn)和討論過(guò)程中的表現(xiàn)被納入評(píng)價(jià)體系。

三、“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程的開放式教學(xué)

電磁場(chǎng)專業(yè)的學(xué)生有一個(gè)比較典型的學(xué)習(xí)習(xí)慣，他們?cè)谟懻搯?wèn)題的時(shí)候總是試圖去尋求唯一并且確定的解。大學(xué)學(xué)習(xí)和高中學(xué)習(xí)的區(qū)別之一就是高中鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)同一個(gè)問(wèn)題采用不同的方法，最終獲得唯一的精確解釋，而大學(xué)的工程類學(xué)科則鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)同一個(gè)問(wèn)題討論出不同的解決方案，并且盡量讓這些方案從不同角度和方向接近最優(yōu)解。高中學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的確定性，大學(xué)則強(qiáng)調(diào)解決方案的開放性。

“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”是一門理論性非常強(qiáng)的課程，課程中關(guān)于電磁場(chǎng)的原理及基本特性等知識(shí)點(diǎn)基本上屬于電磁學(xué)的基礎(chǔ)理論，再加上很多數(shù)學(xué)推導(dǎo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難免會(huì)覺得枯燥乏味，而學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)性的知識(shí)之前，通常會(huì)努力把該知識(shí)構(gòu)架到自己已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中，并力求弄明白該知識(shí)點(diǎn)在工程中的具體應(yīng)用場(chǎng)景，這恰好是基礎(chǔ)類知識(shí)的難點(diǎn)。如何將基本的電磁理論和我們?nèi)粘Ｉ钪械木唧w應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，是電磁場(chǎng)理論講授過(guò)程中值得思考的問(wèn)題。同時(shí)，由于“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程是大班開課，每個(gè)班歷年的上課人數(shù)為90～120人，因此導(dǎo)致很多在小班教學(xué)中行之有效的教學(xué)手段和教學(xué)環(huán)節(jié)難以在大班教學(xué)中達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，或者徒具其形而毫無(wú)實(shí)效。在有限的教學(xué)課時(shí)中力爭(zhēng)每位學(xué)生都能有效地參與到某項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中是一項(xiàng)非常艱巨的挑戰(zhàn)。

對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果教師只是在課堂上舉例說(shuō)明電磁場(chǎng)基礎(chǔ)理論和某個(gè)新型應(yīng)用之間的聯(lián)系，那么學(xué)生很難獲得實(shí)際體驗(yàn)，也不能產(chǎn)生“這個(gè)知識(shí)原來(lái)是通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)變應(yīng)用到這個(gè)問(wèn)題里去的”或者“原來(lái)這個(gè)裝置關(guān)鍵的理論是這樣的，但是外圍的搭建是如何考慮的呢”的體驗(yàn)，更無(wú)法進(jìn)一步提出類似“這個(gè)問(wèn)題通過(guò)某種方法并沒有從根本上解決問(wèn)題，并且有很大的突破空間”的問(wèn)題。為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自主性，我們提出了“菜單式”學(xué)習(xí)的方式。

第一個(gè)環(huán)節(jié)是“菜單式”學(xué)習(xí)方式。通過(guò)對(duì)比“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程中的知識(shí)點(diǎn)與日常生活、工程應(yīng)用，以及目前的科學(xué)研究方向，我們提出了一張包含十三個(gè)題目的“菜單”，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)小組選題的方式“認(rèn)領(lǐng)”一個(gè)比較感興趣的題目進(jìn)行調(diào)研分析，然后就所選的題目向其他同學(xué)進(jìn)行“科普”。學(xué)生自行進(jìn)行資料搜索，可以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。此步驟旨在培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)查詢資料的能力。

第二個(gè)環(huán)節(jié)是PPT制作及課堂演示。學(xué)生通過(guò)自主性學(xué)習(xí)，將查詢到的資料以圖文的形式制作成PPT，并在課堂上做報(bào)告和演示。小組內(nèi)部分工由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，一般有兩種分工形式：一是分成資料搜集、PPT制作和課堂演示報(bào)告三個(gè)部分，由組員自行選擇任務(wù)；二是將一個(gè)題目拆分成不同的小題目，由組員自行領(lǐng)取。針對(duì)這兩種分工形式，學(xué)生進(jìn)行PPT報(bào)告演示時(shí)，有的小組選擇一位組員從頭講到尾，有的小組是所有組員分別講述自己負(fù)責(zé)的部分。此步驟旨在培養(yǎng)學(xué)生當(dāng)眾表達(dá)的能力，以及與之相關(guān)的思維邏輯性和完備性。

第三個(gè)環(huán)節(jié)是答疑及討論。因?yàn)轭}目涉及目前生活和科研的方方面面，對(duì)相關(guān)題目感興趣的學(xué)生可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)有所了解的題目進(jìn)行深入討論，此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)與電磁場(chǎng)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論，著重討論這些知識(shí)點(diǎn)是如何巧妙地應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域去的、知識(shí)點(diǎn)的原型是什么、在該技術(shù)中是用什么手段將其應(yīng)用其中并產(chǎn)生效果的，以此保證討論的重點(diǎn)不會(huì)跑偏。由于課堂時(shí)間有限，教師應(yīng)盡量拋出可以進(jìn)行深度挖掘的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，并得出初步結(jié)論。這部分屬于答疑部分。接下來(lái)根據(jù)答疑的情況，教師可以提出更深層次的問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生在課后進(jìn)入網(wǎng)上討論環(huán)節(jié)，一般在班級(jí)QQ群里進(jìn)行，助教根據(jù)學(xué)生的討論情況進(jìn)行打分，其評(píng)分和教學(xué)環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 開放式討論流程圖

從教學(xué)效果和小組分工的角度來(lái)講，以3人為一組最佳，但是本課程的上課人數(shù)有100人，并且課時(shí)有限，因此在分組的時(shí)候以5～6位學(xué)生為一組，這樣就出現(xiàn)了小組中的部分學(xué)生不作為的現(xiàn)象。所以，課程下一步的改進(jìn)方向在于如何激勵(lì)小組中的每位學(xué)生參與課題討論和探索。

四、效果討論

課堂發(fā)言的積極程度及后續(xù)的QQ群在線討論都體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)某些議題的興趣。問(wèn)題一：無(wú)線充電技術(shù)簡(jiǎn)介。學(xué)生詳細(xì)介紹了無(wú)線充電技術(shù)的不同形式和技術(shù)原理，并對(duì)比討論了不同類型的無(wú)線充電技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，引發(fā)了學(xué)生的熱烈討論。學(xué)生從手機(jī)無(wú)線充電、新能源汽車的無(wú)線充電等方面入手，結(jié)合本課程的相關(guān)知識(shí)，對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行充分理解和討論，并對(duì)如何克服無(wú)線充電中的能耗問(wèn)題和有效傳輸距離問(wèn)題進(jìn)行了深入討論。目前，該問(wèn)題在工程界的熱度非常高，并且是遠(yuǎn)距離非接觸式無(wú)線充電技術(shù)中亟待解決的瓶頸問(wèn)題之一。問(wèn)題二：左手結(jié)構(gòu)材料及其應(yīng)用。這是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，并且和本課程的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合緊密。學(xué)生需要自行查找資料，理解左手結(jié)構(gòu)材料的特性，在演講中要詳細(xì)講述左手結(jié)構(gòu)材料的特性在某個(gè)方面的應(yīng)用。學(xué)生還詳細(xì)查詢了20世紀(jì)左手結(jié)構(gòu)材料初步發(fā)展時(shí)的相關(guān)理論，展開了幾個(gè)左手結(jié)構(gòu)材料的經(jīng)典結(jié)構(gòu)講解，并討論其特性，這些都體現(xiàn)了學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)、理解并學(xué)習(xí)知識(shí)的能力。在后續(xù)的報(bào)告和提問(wèn)環(huán)節(jié)，如果學(xué)生被問(wèn)到并未詳細(xì)了解過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，就可以在學(xué)習(xí)新知識(shí)的過(guò)程中進(jìn)行解決盲點(diǎn)知識(shí)的問(wèn)題。問(wèn)題三：雷達(dá)簡(jiǎn)介。學(xué)生通過(guò)查閱資料，在小組內(nèi)討論學(xué)習(xí)，在報(bào)告中對(duì)雷達(dá)的工作原理和應(yīng)用進(jìn)行了非常詳盡的敘述。雖然有些地方學(xué)生理解得不到位，但是在其他學(xué)生的提問(wèn)過(guò)程中又進(jìn)行了一次討論和學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)自身的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了反思和糾錯(cuò)，學(xué)生在課后小結(jié)中提出“把知識(shí)講給別人聽是提高學(xué)習(xí)效率和理解深度的好方法”。通過(guò)實(shí)踐性的學(xué)習(xí)，該組學(xué)生的收獲是學(xué)習(xí)技能得到了提升。其他的如“單極子天線的工作原理”“微帶天線及其工作原理”“避雷針簡(jiǎn)介”“石墨烯的電磁性能”等題目也受到了學(xué)生的歡迎。

開放式問(wèn)題本身對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法有非常大的促進(jìn)作用。對(duì)一個(gè)特定問(wèn)題進(jìn)行講解的報(bào)告形式和討論環(huán)節(jié)則會(huì)從“新四會(huì)”的角度培養(yǎng)學(xué)生的能力。學(xué)生通過(guò)檢索和組織文字圖片材料到形成完整的PPT報(bào)告，然后對(duì)PPT進(jìn)行文字材料和口頭語(yǔ)言材料的準(zhǔn)備，極大地增強(qiáng)了學(xué)生讀、說(shuō)、寫的能力培養(yǎng)。在課后反饋中，有的學(xué)生表示自己查到的資料遠(yuǎn)遠(yuǎn)比自己表達(dá)出來(lái)的多，但是有些知識(shí)點(diǎn)無(wú)法有效地表達(dá)出來(lái)；有的學(xué)生表示自己在口頭材料組織過(guò)程中缺乏一些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)備，導(dǎo)致其在提問(wèn)環(huán)節(jié)被其他學(xué)生抓住了漏洞；有的學(xué)生在準(zhǔn)備PPT材料時(shí)想得過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致材料準(zhǔn)備不充分；等等。以上反饋體現(xiàn)了學(xué)生在準(zhǔn)備和組織材料的過(guò)程中的一些反思，非常具有實(shí)踐價(jià)值。隨后的提問(wèn)和討論環(huán)節(jié)體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生聽和說(shuō)能力的強(qiáng)化。不管是線下還是線上，激烈的討論總會(huì)碰撞出思想的火花，學(xué)生在提問(wèn)、反駁、思考和認(rèn)同中不斷強(qiáng)化自身。

結(jié)語(yǔ)

“電磁場(chǎng)與微波技術(shù)”課程在教學(xué)過(guò)程中引入開放式課題報(bào)告和討論模式，并結(jié)合有效的評(píng)價(jià)機(jī)制，極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)課本之外的知識(shí)的探索和自主學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，由于課題本身緊密結(jié)合了與電磁場(chǎng)理論相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，問(wèn)題討論的核心通常是圍繞一個(gè)或幾個(gè)本課程的知識(shí)點(diǎn)展開，有利于學(xué)生自主深入發(fā)掘基本電磁場(chǎng)理論與實(shí)際生活中的科學(xué)工程應(yīng)用的聯(lián)系，進(jìn)而理解基本的物理理論在生活或工程應(yīng)用中的體現(xiàn)，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)熱情。同時(shí)，由于題目的開放性，不同層次的學(xué)生可以在其中獲得屬于自己的成就感，這是因?yàn)樽晕夷芰蛑R(shí)面的提升而獲得的成就，并不是通過(guò)和其他學(xué)生對(duì)比獲得的成就感。開放式問(wèn)題的各個(gè)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生新工科能力的培養(yǎng)，以及對(duì)正確的世界觀和人生觀的強(qiáng)化。

在引入開放式問(wèn)題的具體嘗試中，出現(xiàn)了一些亟待解決的問(wèn)題，主要是由于大班人數(shù)較多，分組情況不是特別理想，導(dǎo)致小組內(nèi)部分工不合理，個(gè)別學(xué)生有不作為和懈怠的情況。為此，進(jìn)一步改進(jìn)的方案會(huì)嚴(yán)格限制學(xué)生的分組人數(shù)，以3人為一組進(jìn)行課題探討，可以較好地保證每個(gè)學(xué)生都能得到鍛煉。同時(shí)，引入更多和本課程內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)前沿的探索性題目，以及和日常生活相關(guān)的工程應(yīng)用型題目，激發(fā)學(xué)生的選題興趣，爭(zhēng)取讓每個(gè)小組都能找到自己感興趣并愿意為之努力探索的題目。