“互聯網+”理念下電磁場與電磁波智慧課堂的構建與研究

趙玉榮　張帆

【摘 要】“互聯網+”技術使得師生互動更多元化，注重因材施教，注重學生個性化發展，學生從傳統的被動接受教育轉化為主動尋求知識，通過交互式學習方式讓學生成為學習的主體。電磁場與電磁波課程組不斷嘗試將二維碼技術與移動學習模式合起來應用于教學之中，使教學突破時間和地點的限制，增加學生的學習興趣，提高學習效率。

【關鍵詞】電磁場與電磁波;互聯網+;智慧課堂

中圖分類號： TN911.3;O441 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0112-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.01.047

0 引言

基于移動學習、數據分析和“云+端”模式的應用，構建的信息化、智能化的課堂教學模式，同時借助互聯網技術，按照學生畢業后從事職業所必需的能力和終身學習所必需的能力，優化電磁場與電磁波課程教學內容，使之既能適應求職之需，又能適應發展之需。探索新型智慧課堂教學模式，使互聯網技術成為學生與知識的橋梁，實現對學生知識、能力、素質的綜合培養，適應信息社會對高素質工程技術人才培養的需求。

1 課程簡介

電磁場與電磁波課程歷來是一門難學難教的課程，由于該課程理論性較強，而且數學能力要求比較高，同時該門課程還與高等數學、大學物理、復變函數等多門課程相關聯，知識面要求較廣，綜合分析能力要求強，在傳統教學中由于學生缺乏對知識的總結應用且又無法對實際系統進行感性認識，所以學生感到難學?？梢娺@門課程對于理論和實踐兩個體系都有很高的要求。為此，在電磁場與電磁波課程的教學理念、教學內容、教學方法與手段、評價體系等諸多方面都必須進行全面改革與創新。

電磁場與電磁波課程的主要內容包括矢量分析、靜態場分析、動態電磁場的概念、原理、分析方法和相關應用，電磁波在無界空間和有界空間中的傳播，知識點涉及到時域，頻域，復頻域的重要問題，用到拉普拉斯，傅里葉變換等數學基礎，而這些知識點所涉及到的解題步驟及其繁瑣，同時還要求學生具有一定的空間想象能力、抽象思維能力和邏輯推理能力。總的來說來說其難點主要體現在要求學生具有較高的空間想象力和較強的數學計算能力。

2 研究目標

2.1 依托“互聯網+”技術，推進面向“移動學習”的教學模式探索

針對當前高等教育中存在的教學手段陳舊和優質教學資源匱乏等問題，通過互聯網技術來實現高校教學模式改革十分必要。移動學習（Mobile—Learning）是指利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式，是一種通過智能手機、平板電腦等智能終端進行的數字化活動，與數字化教學相比，移動教學不僅具備了數字化、多媒化、網絡化、智能化的特征，而且還具備了其獨特的優勢：學習者不再局限在電腦前，可以“隨時、隨地、隨身”，“短、平、快”地進行學習，移動學習系統如圖3所示。這種嶄新教學模式的出現重構了教學過程和師生關系，教師與學生的互動更為個性化。移動學習模式將學習的主動權交還給學生，提高學生學習的主動性，表達自己的見解、想法，進而培養其分析問題解決問題的能力，這種學習方式尤其對學生思維能力的培養有很大幫助。

2.2 提升教師教學智慧，促進教師專業成長

通過本課題研究，有目的、有計劃地組織、指導、引領教師進行系統地學習、扎實地實踐、深入地反思、自覺地積淀，進而提升宏大智慧，培育職業情懷，提高智慧教學的理論素養和實踐能力，嫻熟運用各種智慧的教學方式，逐步掌握適合自身的智慧教學課堂形態，提高自己整個課堂教學的智慧水平，形成屬于自己的智慧教學特色，快速走上自覺、自主的專業成長之路，成為一個充滿教學智慧的研究型教師。

2.3 開發學生學習智慧，實現學生個性發展

通過本課題研究，有目的、有計劃地關注學生的課堂學習狀態，在教師精心建構的充滿智慧的課堂教學中，使學生自始至終以一種愉悅的心理狀態、一種亢奮的探究熱情參與到學習中去，從中擁有充滿著智慧的求知空間，享受洋溢著智慧的學習生活，沉醉于散發著智慧氣息的課堂氛圍，進而盡情地揮灑智慧，充分地展現靈氣，潛移默化地受到智慧的熏陶，習得智慧的學習方式，形成智慧的價值取向，建構完整的智慧人格，實現個性的充分發展。

2.4 發揮出智慧課堂教學的優勢特色，培養適應技術發展的高素質人才

智慧課堂就是要最大程度地發揮課堂教學的功能和作用，在單位時間內，即在課堂有限的教學時間內最完美地實現教育教學的三維目標整合，實現高效教學。其優勢特色是：在教學程序的設計和運行過程中， 整合各種教育資源，促進學生積極參與和主動探究;在學習環境管理上，努力實現師生平等交流，合理調控課堂學習情緒;在對學生的評價上，促進全體學生的個性張揚、智慧發展和能力鍛煉。

3 研究內容與要解決的教學問題

針對應用課程建設的困惑，如課程教學內容趨同、課程教學資源趨于同質、理論教學與實踐教學剝離、教學方法枯燥和考核方式單一，為了使學生能夠在這門課程中學習到更多有用的知識，有效提高教學效率，結合問題提出以下思考：

（1）課程教學資源趨于同質現象

課程教學資源是課程的重要組成部分，而有時課程教學大綱與人才培養方案非同步制訂，大多由任課教師根據選用教材而制訂，教材已不再是課程的教學資源，反而成為課程的主宰。所有這些導致了大多選用知名高校的教材、實驗等教學資源，放松甚至放棄校內教學資源的研究與建設，從而加劇了課程教學資源的趨同現象。

構建該立體化教材體系：首先通過不同形式教材的結合或者搭配進行教學尋求最合適的教學內容。再次通過對相關專業課程的梳理，提取《電磁場與電磁波》在這些課程中的應用，并將相關知識點進行模塊化的設計，以課程中的實際應用作為切入點，將本課程融入其中進行教學，編寫相關講義與指導書，并逐步完善，最終目標是編寫一本應用型教材。

（2）理論教學與實踐教學相剝離

選修部分仿真實驗：本身這門課程無實踐教學學時，結合后續課程和學生的學習任務適當增加實驗仿真，讓看不見摸不著的理論更具有說服力。在課堂教學中引入Matlab、HFSS等仿真軟件，利用軟件仿真將電磁場定理模型、分布特性可視化，簡化推導計算過程，優化課程結構、節省課時的同時提高了教學效果。學校專門開設《Matlab及應用》這門課程，在軟件學習的同時，安排相應的仿真實驗，使兩門課程的內容能夠相輔相成，提高學生的學習興趣和積極性。

（3）教學方法枯燥單一現象

在教學過程中，改變以前單純的“以教師為主”的講授式的教學方法，在實際的教學過程中，采用多種教學方法，如：案例教學、演示教學、問題式教學、啟發式教學、分組討論、等等。在課程教學中要能充分調動學生的學習積極性，促使學生之間在學習上進行相互交流，不斷提高教學效果。

4 主要特色

（1）圍繞行業特色和就業需求探索“互聯網+”理念下的智慧課堂教學模式

通信產業的發展突飛猛進，知識更新快，教學內容要不斷地跟蹤和適應行業、企業發展趨勢，教學方法要充分重視學生的創新和應用能力培養，體現專業特色增強應用能力?；ヂ摼W具有廣域、跨界等特點，可以將人類最先進最豐富的知識傳播到世界的每一個角落，為教育資源的整合與分享提供了前所未有的便利，借助互聯網技術，按照學生畢業后從事職業所必需的能力和終身學習所必需的能力，優化教學內容，使之既能適應求職之需，又能適應發展之需;探索新型教學模式，使互聯網技術成為學生與知識的橋梁。

（2）即時高效的實現個性化教學

智慧課堂教學模式通過無線網絡能夠方便快捷的自動連結與手機教學APP對應的教學資源，取代了冗長web 網址或大量信息的輸入，大大提高了學習效率。并且通過智慧課堂的網絡數字資源平臺可以將知識點“小塊化、零碎化”，許多獨立的學習信息單獨存取，例如一張圖片，一個音頻，一段視頻等，學習內容更加細化，學習者可以有選擇地進行篩選，目的更加明確，個性化程度更高。

（3）手機教學APP助力教學玩轉“大數據”

手機教學APP應用于高校多媒體教學是對高校教學模式的擴充，將學生自主學習能力的培養和學習主體地位凸顯，針對學生的學習管理建立及時、準確的管理和評價系統。首先，通過手機教學APP能夠記錄學生學號、登錄、下載、閱覽、互動的每一次記錄，通過數據分析，為該學生推送其需要的學習熱點內容，實現個性化。其次，對上述記錄進行深層次整理分析，判研出該學生學習狀態、進度等指標，為個性化指導提供依據，同時也為授課老師的干預提供了數據反饋，以更好地展開教學工作滿足學生的知識需求。

（4）“紙媒﹢電媒”構建新型在線學習模式

傳統的課堂教學與互聯網在線學習的有效融合，實現了互聯網技術、教學微視頻資源、傳統的紙質教科書和多媒體課件的有效合一，滿足了互聯網時代下學生從線下學習到多元化學習的漸變需求。

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