“磁性材料與器件”課程慕課建設(shè)探索與實踐

彭曉領(lǐng) 李靜 王新慶 衛(wèi)國英 葛洪良

摘要文章以“磁性材料與器件”課程為研究對象，以中國大學慕課作為在線平臺，介紹了慕課課程建設(shè)的背景、目標、團隊成員、資源、章節(jié)策劃、過程考核等過程。課程開展了在線與線下教學相結(jié)合的混合式學習的探索與實踐，提出了混合教學模式應用中存在的問題和今后的改進策略，為提高教學質(zhì)量和其他相關(guān)課程的改革提供參考。

關(guān)鍵詞磁性材料與器件；慕課；課程建設(shè)

中圖分類號：G424? ??????????????????????????文獻標識碼：A??? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.21.034

Exploration and Practice of MOOC Construction of Magnetic Materials and Devices Course

PENG Xiaoling， LI Jing， WANG Xinqing， WEI Guoying， GE Hongliang

（College of Materials Science and Chemistry of China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018）

AbstractThe article takes the course "Magnetic Materials and Devices" as the research object， and uses China University MOOC as an online platform to introduce the background， objectives， team members， resources， chapter planning， process assessment， and other processes of MOOC course construction. The course explores and practices blended learning that combines online and offline teaching， proposes problems in the application of blended teaching mode and future improvement strategies， providing reference for improving teaching quality and reforming other related courses.

KeywordMagnetic Materials and Devices; MOOC; course construction

慕課是一種革命性的教育模式，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺為學生提供全新的在線學習體驗[1]。除了豐富多彩的教學內(nèi)容，還融合了測試、互動交流和評價等環(huán)節(jié)，讓學生在自主探究中實現(xiàn)真正意義上的知識獲取。作為傳統(tǒng)課堂的延伸，慕課使得學習模式更加豐富，并對高校傳統(tǒng)教學和師生互動關(guān)系帶來了全新的挑戰(zhàn)。

慕課學習的興起，不僅為教育模式改革帶來了深遠影響，也在全球范圍內(nèi)掀起了一場數(shù)字化教育的浪潮[2]。自麻省理工學院和斯坦福大學率先推出慕課以來，全球高校紛紛效仿，2013年慕課在我國也開始流行起來，并且得到越來越多人的認可和支持。隨著慕課在我國的發(fā)展，教育部也不斷提出要認真研究并提高慕課教學模式、教學方法以及慕課課程的建設(shè)標準[3]。據(jù)教育部統(tǒng)計，截至目前我國上線慕課數(shù)量超過 5 萬門，選課人數(shù)突破8億[4-5]。

1? 課程背景

“磁性材料與器件”課程涉及多學科知識，是一門概念豐富、原理深刻、理論和實踐緊密結(jié)合的課程。根據(jù)浙江大學出版社統(tǒng)計，國內(nèi)有超過100所高校開設(shè)了磁性材料類課程。然而，在目前國內(nèi)主流的慕課平臺上，尚未推出任何一門磁性材料類慕課。鑒于龐大的用戶群體以及該領(lǐng)域?qū)υ诰€教育資源的需求，建立磁性材料類慕課顯得非常必要。

中國計量大學材化學院的材料科學與工程專業(yè)是國家一流專業(yè)，開設(shè)磁性材料等3個方向。磁性材料方向下設(shè)“磁學基礎(chǔ)”“磁性材料與器件”和“磁測量原理與技術(shù)”3門核心課程?！按判圆牧吓c器件”課程共32個學時，教學目的是將磁學知識應用到常用的磁性材料與器件，并利用各種磁性材料的特點分析、設(shè)計磁性器件。課程主要介紹常見的磁現(xiàn)象、基本磁學量、物質(zhì)磁性、軟磁材料、永磁材料、磁路設(shè)計以及磁學器件。通過課程的學習，希望學生了解常見的磁性材料及磁性能，靈活運用磁路原理，理解不同磁性器件的原理，分析和解決工程應用中遇到的常見問題。

在這門課程的學習中，要求學生深入理解各種不同類型磁性材料與器件的基本磁特性。通過系統(tǒng)化、全面地探究這些材料和器件在電子工業(yè)、通信技術(shù)等領(lǐng)域中的應用，教師將幫助學生更好地認識和把握現(xiàn)代科技的發(fā)展趨勢，并為他們未來從事相關(guān)行業(yè)提供堅實而廣泛的知識儲備。同時，教師會注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，以期讓他們成為具有競爭力和創(chuàng)造力的優(yōu)秀人才。

2? 課程建設(shè)

2.1? 課程目標

通過本課程的學習，學生預期實現(xiàn)以下目標：了解磁性材料的發(fā)展狀況，掌握磁性材料的分類和性能特點；掌握軟磁材料和永磁材料的基本性能參數(shù)，了解常見的軟磁和永磁材料以及它們的性能特點和相關(guān)應用；掌握磁性材料所對應的磁性器件的工作原理及性能影響因素，評估電磁器件在研發(fā)、制備和使用過程對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響；分析、把握與解決工程應用磁路問題的能力，對實際使用的磁路設(shè)計技術(shù)運用工程管理與經(jīng)濟決策方法進行合理分析。

2.2? 課程資源

慕課課程的建設(shè)需要圍繞主題設(shè)計PPT、撰寫腳本、錄制視頻、編寫題庫、組織專題討論，這些都需要一支高水平的課程團隊。課程教學團隊是課程建設(shè)的靈魂和基礎(chǔ)。建課團隊應選擇熟悉內(nèi)容、經(jīng)驗豐富、有影響力的教師，同時也要考慮年齡和職稱等因素。中國計量大學課程團隊依托國家磁性材料及其制品質(zhì)量檢驗檢測中心和浙江省磁性材料重點實驗室，實驗室中展示了許多課程中提到的材料、器件、設(shè)備和檢測儀器，可以直接觀察和操作。

課程資源主要依托團隊自主打造的3本教材：《磁學基礎(chǔ)與磁性材料》（1、2版）、《磁性材料與磁測量》、《磁性材料基礎(chǔ)與應用》?！洞艑W基礎(chǔ)與磁性材料》（2006、2019，浙江大學出版社）包含基礎(chǔ)磁學量、磁學理論和常用的磁性材料，是專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最暢銷的教科書之一，截至目前知網(wǎng)引用次數(shù)超1300次；《磁性材料與磁測量》（2019，化學工業(yè)出版社）結(jié)合中國計量大學在磁性材料及磁測量領(lǐng)域的特色，系統(tǒng)總結(jié)了磁測量的原理、技術(shù)與設(shè)備，將磁性材料和磁測量結(jié)合起來便于讀者學習?！洞判圆牧匣A(chǔ)與應用》（2022，化學工業(yè)出版社）翻譯自英國劍橋大學出版社的經(jīng)典教材《Magnetic Materials： Fundamentals and Applications》（第2版）。此外，磁性器件部分課程資源來源于橫店集團東磁股份有限公司等業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)的最新技術(shù)成果。

2.3? 章節(jié)計劃

“磁性材料與器件”慕課側(cè)重材料與器件的基本知識，在內(nèi)容構(gòu)建過程中主要把握兩點：一是以滿足學生磁性器件相關(guān)知識的基本需求為出發(fā)點，注意建立磁性材料與磁性器件之間的內(nèi)在聯(lián)系；二是考慮到大部分學生沒有電磁學相關(guān)專業(yè)知識背景，因此需要根據(jù)他們的學情進行教學，以及磁學概念和磁學理論比電學更加難理解的客觀現(xiàn)實，在授課過程中盡量用通俗易懂的語言來介紹磁學量，注意把握慕課的難易度。

在知識體系構(gòu)建上，課程采用“概念→理論→材料→器件”的方式循序漸進地構(gòu)建教學內(nèi)容體系。第1章介紹基本磁學量，讓學生掌握一些基本概念；第2章介紹磁性理論，以靈活運用基礎(chǔ)磁學量；第3、4章分別介紹兩類最常用的軟磁材料和永磁材料，掌握它們的性能特點；第5章介紹常見的磁性器件，了解這些器件中所用的磁性材料以及它們所起的作用，建立概念、理論、材料、器件之間的有機聯(lián)系。只有當學生了解他們學習的材料有何具體應用時，才能激發(fā)出更大的興趣進行課程的學習。

課程團隊根據(jù)教學大綱、章節(jié)計劃和在線課程教學的特點，梳理慕課線上教學的知識點，確定了最終的教學內(nèi)容。課程總計錄制時長480分鐘，每個視頻5～15分鐘，共40個視頻，其中磁現(xiàn)象和磁學量的基礎(chǔ)部分11個視頻，物質(zhì)的磁性部分8個視頻，軟磁材料部分5個視頻，永磁材料部分7個視頻，磁性器件部分9個視頻。

2.4? 多維度過程考核

“磁性材料與器件”慕課構(gòu)建了多維度的過程考核體系。學生的最終成績由視頻學習時長、課后習題、章節(jié)測試和期末考試共計4個部分組成，各部分比例分別占20%、20%、20%和40%。除考試是在課程結(jié)束后的期末進行，其他環(huán)節(jié)都在課程各章節(jié)的學習過程中開展，實現(xiàn)了全過程考核。

課程針對不同章節(jié)的知識點建設(shè)了涵蓋所有知識點、不同難易程度的題庫。每章節(jié)結(jié)束后，開放章節(jié)題目和章節(jié)測試，題目類型包括：單選題、多選題、判斷題和問答題，除問答題外，其他題型都會根據(jù)預設(shè)值自動給出分數(shù)。題目由題庫隨機給出，每個人都不一樣，因此也避免了同學之間相互抄襲的情況。另外，每人有3次答題機會，取分數(shù)最高的1次計入最終成績。

3? 課程應用實踐與優(yōu)化策略

3.1? 應用實踐

在“磁性材料與器件”慕課建設(shè)完成后，中國計量大學課程團隊在教學實踐中采用線上慕課、課堂研討的方式開展了混合式教學模式的探索。在教學開始前，課程在中國大學慕課平臺開放選課。學生可以在平臺上看到課程簡介、目標、團隊、章節(jié)目錄、視頻、習題、測試等內(nèi)容。在線下第1節(jié)課，班級組建課程釘釘群，便于交流課程教學內(nèi)容。通過在線匿名問卷調(diào)查學生對課程的了解程度以及對課程所學內(nèi)容的期待。教師和助教可以在后臺進行學生成員管理，發(fā)布課程資源，并提供在線測試、追蹤系統(tǒng)等工具。這些工具方便了教師管理課堂事務(wù)，也使得在線教育更高效有趣。學生可以自主安排時間完成課程慕課的線上學習，因此在課堂教學環(huán)節(jié)中可以有更多的時間進行難點講解、專題討論、互動答疑。學生帶著問題來參與課堂教學，提升了課程教學效果。此外，教師通過采用自己的課程團隊錄制的慕課視頻，教學效果似乎比采用其他團隊錄制的視頻更有效，因為視頻中的教師和學生都是身邊熟悉的人，學生可以產(chǎn)生共鳴，更愿意去學習。

3.2? 優(yōu)化策略

“磁性材料與器件”課程在中國大學慕課中國計量大學校內(nèi)平臺已經(jīng)成功運行了兩期。雖然取得了一定的成效，但是也發(fā)現(xiàn)了一些問題亟待解決。盡管所有學員都完成了視頻的學習，并且達到了規(guī)定的時長要求，但是很多學生只是掛機刷時間而沒有認真地進行知識點掌握和理解。這導致他們在期末考試中表現(xiàn)不佳，無法充分展示自己所掌握的知識。此外，在課后作業(yè)和章節(jié)測試中也存在著代答等違規(guī)行為。雖然這些學生得到了分數(shù)，但實際上并沒有真正掌握相關(guān)知識點。針對線上、線下混合式教學所面臨的這些問題，需要不斷探索新的方式來提升教育效果。

混合式教學需要教師具備豐富的動機激發(fā)、課程設(shè)計、課堂準備、分組討論和隨機應變的能力。高校教師應整合資源以確保教學開展，并加強與學生之間的交流討論以確保最佳效果，提升學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。為了吸引學生關(guān)注，可以采用案例或問題導入的方式。此外，教師還應當布置每周任務(wù)并將知識點有效串聯(lián)在一起，在互動的課堂中組織活躍氛圍，密切關(guān)注話題并及時回復學生提出的問題。

同伴互動是傳統(tǒng)學習中有效的方式，也是混合式教學環(huán)境下重要的學習手段。同伴學習所帶來的積極作用有時甚至不遜于教師指導。在小組討論活動中，有些學生會主動向教師提出自己在學習過程中遇到的問題，而這些問題可以與其他同伴共享并引發(fā)交流探討，從而促進知識生成和建構(gòu)，并且還能夠一定程度上推進替代式學習。因此，教師在混合式教學中應鼓勵和引導學生進行分組互動交流，并且教師也應該積極參與其中以解答學生的疑惑。

當前的學習資源已經(jīng)從傳統(tǒng)的課本拓展到更為直觀的圖片、視頻和動畫等多種形式。為了滿足不同學習者對于資源類型的需求，教師應提供豐富多彩的學習材料。特別需要強調(diào)的是，教師如果能夠?qū)⑷粘？蒲谐晒尸F(xiàn)給學生，除了能激發(fā)學生對知識探究和創(chuàng)新思維方面的興趣，也能促進科研與教育之間的深度融合。同時，在依托平臺進行教學時還可以有效地提高教學效果。例如，在“磁性材料與器件”這門課程中，借助國家磁性材料及其制品質(zhì)量檢驗檢測中心所提供的支持，在實驗室內(nèi)向?qū)W生介紹儀器設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容，取得了顯著成效。通過以上改善方案的實施與推廣，“磁性材料與器件”課程將會培養(yǎng)出更多綜合性的高素質(zhì)人才。

4? 結(jié)語

慕課教學是未來高等教育的必然趨勢。慕課建設(shè)和應用為磁性材料類課程提供了新的途徑。目前，“磁性材料與器件”慕課基于教學大綱，對教學內(nèi)容體系進行了系統(tǒng)化整合，并打造了豐富多樣的線上資源庫。在磁性材料類課程中，如何將抽象理論與實際應用相結(jié)合是重點和難點之一。從近幾年的教學效果來看，中國計量大學磁性材料慕課取得了不錯的成效，但仍存在一些需要解決的問題。為此，課程團隊開展了有針對性的反思，并提出了優(yōu)化策略和建設(shè)方向以完善課程。需要注意的是，在線慕課資源未必適合所有高校。各高校需根據(jù)學生培養(yǎng)方案和基礎(chǔ)學情，結(jié)合慕課資源開展課堂教學或混合式教學。在條件成熟的情況下，可打造適合本校的慕課資源。在慕課建設(shè)過程中，教師團隊也能得到成長與提高，對規(guī)范教師教學行為、提升教育教學水平都具有重大的意義。

參考文獻

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