基于主動學(xué)習(xí)法的《電磁學(xué)與電動力學(xué)》教學(xué)方法改革研究*

劉 倩 李彩霞 鄭國旭 李 慧

(哈爾濱理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系 黑龍江 哈爾濱 150080)

張鳳全

(哈爾濱市第十三中學(xué)校 黑龍江 哈爾濱 150001)

1 主動學(xué)習(xí)法

MIT與瑞典的查爾摩斯工業(yè)大學(xué)、林雪平大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院通過共同探索研究，創(chuàng)立了CDIO 工程教育模式，CDIO 代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)， 它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]．CDIO 教育理念是工程教育大改革理念的傳承和發(fā)展，它將工程科學(xué)、工程學(xué)科知識和工程實(shí)踐能力整合為一體．CDIO強(qiáng)調(diào)從個體能力到綜合能力的培養(yǎng)，采用12條標(biāo)準(zhǔn)來描述滿足CDIO要求的專業(yè)培養(yǎng)，這12條標(biāo)準(zhǔn)分別考察專業(yè)培養(yǎng)理念、課程計(jì)劃的制定、設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐場所、教與學(xué)的新方法、教師提高、考核和評估[2]．

在理工科學(xué)生的教學(xué)過程中，為了提高學(xué)生對知識的理解和掌握程度，CDIO教育模式提出了主動學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)．主動學(xué)習(xí)方法[2]讓學(xué)生致力于對問題的思考和解決．該方法不將重點(diǎn)放在被動的信息傳遞上，而放在讓學(xué)生更多地從事操作、運(yùn)用、分析和判斷概念．基于主動經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法的優(yōu)勢在于，當(dāng)學(xué)生被要求對概念(特別是新概念)進(jìn)行思考時他們必須做出明確的回答．這樣，學(xué)生不僅能學(xué)到更多，而且能更好地認(rèn)識到該學(xué)什么該如何學(xué)．這個元認(rèn)知過程有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以取得計(jì)劃的學(xué)習(xí)效果，并養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣．采用主動學(xué)習(xí)方法，教師可以幫助學(xué)生理解一些重要概念的關(guān)聯(lián)，并能靈活地將這個知識應(yīng)用到其他條件下．主動學(xué)習(xí)就是讓學(xué)生參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中，提高學(xué)生的主觀能動性．

2 《電磁學(xué)與電動力學(xué)》教學(xué)重難點(diǎn)

為了適應(yīng)學(xué)校寬口徑教學(xué)的需要[3]，課程組在1999年將《電磁學(xué)》和《電動力學(xué)》兩門課程進(jìn)行整合，形成《電磁學(xué)與電動力學(xué)》課程．此課程是本專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)理論課[4]，它系統(tǒng)闡述了電磁場的基本理論，課程內(nèi)容包括靜電場規(guī)律及求解方法、靜磁場規(guī)律及求解方法、電磁感應(yīng)和暫態(tài)過程、電磁波的傳播與輻射、狹義相對論，教學(xué)的重難點(diǎn)在于靜電場和靜磁場的求解、電磁波的傳播方程及狹義相對論．

由于這些課程內(nèi)容以數(shù)學(xué)工具為基礎(chǔ)且側(cè)重于理論分析，不易于理解和掌握，當(dāng)學(xué)生對知識點(diǎn)的分析和應(yīng)用存在困惑，就容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，這種厭學(xué)情緒會降低學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而影響出勤及課堂聽講情況．如果不對這種厭學(xué)情緒及時進(jìn)行預(yù)防及糾正，形成厭學(xué)-學(xué)不懂-厭學(xué)的惡性循環(huán)，會導(dǎo)致個別學(xué)生徹底放棄此課程．為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，改善學(xué)習(xí)效果，經(jīng)課程組討論決定將主動學(xué)習(xí)法引入《電磁學(xué)與電動力學(xué)》的教學(xué)過程中，通過教學(xué)方法的改變，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生提高對相關(guān)知識的理解和掌握水平及分析-解決問題的能力．

3 教學(xué)方法改革

主動學(xué)習(xí)法的精髓在于提高學(xué)生對課程的參與度，提升學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而改善學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生能力水平[5～7]．本門課程基于主動教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)時，以講解為基礎(chǔ)，在引入分析和提問環(huán)節(jié)的同時，引入反饋機(jī)制．因此，本文的教學(xué)方法改革包括講解、分析、提問、反饋4個方面．

3.1 講解

講授是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，其目的在于傳授相關(guān)理論與方法．對于《電磁學(xué)與電動力學(xué)》課程來說，如果課堂講授的內(nèi)容局限于理論分析及推導(dǎo)，很難保證學(xué)生一直對課堂保持足夠的興趣．所以，根據(jù)主動學(xué)習(xí)法的要求，在進(jìn)行課堂知識講解時，需要引入實(shí)際的范例來幫助學(xué)生理解相關(guān)理論及方法．課程組要求，在至關(guān)重要的開課第一堂課上，應(yīng)首先對學(xué)生介紹電磁學(xué)在生活中的各種應(yīng)用，以此來建立學(xué)習(xí)興趣．在課程內(nèi)容的講授過程中，也盡量結(jié)合時事多引入實(shí)例，在幫助學(xué)生理解相關(guān)知識的同時，保持學(xué)習(xí)興趣．此外，將各公式的物理意義進(jìn)行介紹分析，也可以幫助學(xué)生進(jìn)行理解和記憶．

3.2 分析

根據(jù)主動學(xué)習(xí)法的要求，課程組在知識點(diǎn)講授的過程中，增加了分析的環(huán)節(jié)．分析的對象可以是某個公式、定理的推導(dǎo)過程，也可以是解題思路、解題方法．將一些重難點(diǎn)內(nèi)容讓學(xué)生自己動腦進(jìn)行分析討論，可以加深對這些知識點(diǎn)的理解水平．在學(xué)生分析討論后，教師必須對學(xué)生的分析過程進(jìn)行評價和總結(jié)，對理解有偏差的地方及時進(jìn)行糾正．采用分析這個環(huán)節(jié)的好處在于，分析的過程就是學(xué)生對新知識掌握理解的過程，也是調(diào)動學(xué)生主動性的過程．想要把分析這個環(huán)節(jié)貫穿在整個教學(xué)過程中，就必須要給予學(xué)生足夠的鼓勵，讓學(xué)生樂于參與到這個環(huán)節(jié)中來，愿意動腦進(jìn)行分析，從而達(dá)到主動學(xué)習(xí)的目的．

3.3 提問

根據(jù)主動學(xué)習(xí)法的要求，在教學(xué)過程中還增加了提問的環(huán)節(jié)．提問的好處包括：

(1)當(dāng)采用提問的方式引出課程內(nèi)容時，可以引起學(xué)生聽課的興趣，提高課堂聽講效率；

(2)對講過的內(nèi)容進(jìn)行提問，可以了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，并據(jù)此及時調(diào)整課程內(nèi)容；

(3)同學(xué)之間互相提問，不僅可以幫助學(xué)生加深對知識的理解，還可以鍛煉其語言表達(dá)能力、溝通協(xié)作能力．不論是新知識的講解、習(xí)題課還是總結(jié)復(fù)習(xí)，在課堂的任何時刻都可以提問，提問的目的在于讓學(xué)生參與、思考，并掌握相關(guān)的知識．

3.4 反饋

整個教學(xué)改革過程中最必不可少的一個環(huán)節(jié)就是反饋．反饋是為了把主動教學(xué)法更好地應(yīng)用到教學(xué)活動中，不斷提高課堂教學(xué)效果和教師教學(xué)水平．反饋包括對教學(xué)內(nèi)容的反饋和對教學(xué)方法的反饋兩個方面，反饋的形式是多樣化的．最直接的方式就是對教學(xué)方法和教學(xué)效果進(jìn)行提問或進(jìn)行調(diào)查問卷，間接得到反饋的方式有作業(yè)、測驗(yàn)、課堂聽講情況和回答問題的情況．當(dāng)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出建議時，一定要分析討論、認(rèn)真對待．通過了解他們想學(xué)什么、關(guān)心什么，適當(dāng)調(diào)整課程內(nèi)容、改善課堂氛圍，以達(dá)到期望的教學(xué)目標(biāo)．

4 教學(xué)效果分析

根據(jù)CDIO標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)效果分析建立在教師自我報(bào)告記錄、對學(xué)生的問卷調(diào)查和學(xué)生考試成績3個方面．教師的自我報(bào)告包括每節(jié)課預(yù)講授的內(nèi)容、實(shí)際掌握情況、需改進(jìn)的地方．調(diào)查問卷對本門課程的教學(xué)方法、課程內(nèi)容及意見建議進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析．對兩個不同專業(yè)的學(xué)生分別采用常規(guī)教學(xué)方法和主動教學(xué)法，給出相同的考試題目進(jìn)行考評，對試卷成績進(jìn)行分析對比．

從教學(xué)效果上來看，主動教學(xué)法是學(xué)生普遍比較歡迎并且教學(xué)效果優(yōu)良的一種教育教學(xué)方法，采用主動教學(xué)法后，班級平均成績和最低分均有不同程度的提高．主動教學(xué)法可以有效提高學(xué)生的主動性、參與性，進(jìn)而改善教學(xué)效果．