微視頻在專業基礎課程教學的應用與實踐

渠立永 劉君 馬瑤 朱立巖

[摘 要] 該文依據專業基礎課程“電磁場與微波技術”課程的特點，對課程在線教學模式和慕課教學實施情況予以分析研究，將微視頻應用于課程教學中，會大大改變固有學習的方式;根據課程知識結構體系，歸納了適合微視頻教學的內容結構及其思路方法。

[關鍵詞] 電磁場與微波技術;微視頻;教學模式;在線教學

[作者簡介] 渠立永（1974—），男，江蘇豐縣人，碩士，陸軍工程大學副教授，主要從事通訊、電子、雷達方面研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0245-02? ? [收稿日期] 2019-11-18

一、引言

隨著網絡技術的廣泛應用及在線教學的發展，將信息技術融入到學科教育是大勢所趨。互聯網+時代下的教學對于傳統教學模式進行了挑戰，以在線教學和線下的小組模式將得到發展。“電磁場與微波技術”是電子信息工程、通信工程及電子科學技術類專業的一門技術基礎課程，課程概念抽象，理論推導繁瑣，學生認為是最難學的課程之一。針對“電磁場與微波技術”課程特點，在教學模式方面進行了改革與實踐，取得了不錯的效果。

二、知識結構體系的建立

一門課程的學習，知識結構建立非常重要。特別是對于“電磁場與微波技術”課程，公式、概念、數學分析冗長而復雜，如果無法厘清知識結構體系，往往會讓學生產生畏難情緒。課程教學采用模塊化教學方法，將課程以結構示意圖的形式展現給學生，讓學生在頭腦中第一印象了解對于課程的主要內容及結構建立起來。

三、課程微視頻內容的選擇及教學分析

（一）微視頻內容的精選

“電磁場與微波技術”課程結構思路清楚，知識點散雜，根據課程內容選取以下部分知識點作為微視頻內容：（1）三度（梯度、散度、旋度）知多少;（2）電磁參數的橋梁作用;（3）麥克斯韋方程組的巧妙記憶;（4）電磁場的波動方程——我的傳播我做主;（5）理想介質中均勻平面波形影不離的電場與磁場;（6）導電媒質中的損耗;（7）理想導體斜入射與外形隱身;（8）理想介質斜入射與巧妙的電磁波;（9）微波傳輸線中長線與短線的辯證思維;（10）傳輸線理論傳輸狀態分析;（11）傳輸線特性阻抗與輸入阻抗的變與不變;（12）巧妙的史密斯圓圖。

這些內容的選取原則是基于能夠獨立成一個知識點，而這些知識點又具有難以理解的特征，在微視頻錄制中，教案的編寫需要更加符合視頻和知識點解答的要求。

（二）微視頻教學分析

每一個微視頻的教學設計既要和該知識點配合，又要和整個課程教學緊密結合在一起，對于課程教學的答疑解惑起到至關重要的作用。下面根據所選取的知識點分為幾類對于微視頻的設計進行說明。

1.麥克斯韋方程組的巧妙記憶。麥克斯韋方程組一個包含四個方程：

除了麥克斯韋方程組的物理意義以外，微視頻從另外的角度對于方程組予以詮釋，這樣，既便于深刻理解枯燥的數學表達形式帶來的內涵，又便于記憶。首先里面包含兩個矢量場，而任何一個矢量場都由散度和旋度來確定，所以四個方程包含兩個散度兩個旋度方程。其次，對于“=”除了數學上的等量關系外，還可以理解“轉化”的哲學思想，方程①②左邊是旋度的運算，也即空間的運算，右邊為時間的微分運算，也即時間的運算，反映了時間和空間的轉化;①左邊場量為磁場、右邊為電場，②左邊為電場、右邊為磁場，反映了磁場和電場的相互轉化，這些轉化為電磁波的預言提供了理論依據。通過這種教學方法，學生很容易對于麥克斯韋方程組加以記憶。

2.導電媒質中的損耗。導電媒質屬于一種有損耗的媒質，這部分內容是容易混淆的一個知識點，為解答學生的困惑，從兩個看似矛盾的問題引出該微視頻的內容。重點解決在良導體內部和外部傳播的問題，在這部分內容里面體現的哲學思想是媒質的屬性是相對的，而良導體內部的損耗很大，所以海水作為一種良導體是無法傳播電磁波的，輸電線路作為一種良導體其傳輸能量是通過周圍的場來實現，并非是導體內部，這個問題容易讓學生混淆。所以作為一個難以理解的知識點，這部分內容比較適合微視頻的教學模式。

3.傳輸線特性阻抗與輸入阻抗的變與不變。傳輸線作為一種微波傳輸線，具有其它傳輸線所不具有的特性，里面所講述的概念和物理量較多，這部分內容抓住里面的變與不變來進行講解，就容易理清思路和邏輯性。傳輸線的特性阻抗作為一種物質固有屬性，其大小是不變的，而輸入阻抗由于和頻率等有關系，所以是時時變化的，但是在變化中要理解其周期性的規律，在教學中通過一些形象的比喻讓學生對于概念正確區分并加以運用，能夠起到很好的效果。

（三）微視頻教學的體會

雖然微視頻教學對“電磁場與微波技術”課程教學產生很大影響，但是我們要清醒的認識到，計算機微視頻僅僅是輔助教師教學的工具中的一種，盡管是最先進的現代化教學工具，也只能起到為教學服務的作用，它不可能完全替代教師在課堂上的教學活動[1]。微視頻總是處在被支配的地位，它是教師教學活動的輔助設施。我們為了教學而使用它，而非為了使用它而教學。例如在教學中若教師常大量利用微視頻手段進行各式各樣的新奇“圖景”的展示，這樣會過多分散學生的注意力而忽視對客觀規律的理解和學習。因此，教師應使學生明確聽或看的目的，使他們有心理準備，調節他們的注意力，并注意及時地反饋矯正，以恰到好處地發揮教師自身的主導作用和微視頻的輔助作用。

四、課堂教學模式的改變

“以人為本”的理念在教育界越來越深人人心。在教育過程中，以學生為中心，充分發揮學生的主體性是非常重要的教學方法。所以教學是進一步提高學生的科學素養，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀幾個方面培養學生。其作用的主體是學生，不管采取何種方式都不能脫離學生[3]。

我們在教學設計時，應充分體現學生的主動性和創造性。恰如布魯納所說：“教學過程是一種提出問題和解決問題的持續不斷的活動。”[4]因此，我們應多為學生創造思考的空間。這就要求教師在使用微視頻輔助教學系統時，要善于通過微視頻教學系統引導學生思考、討論、回答問題，而不是限制學生的思維，被動地跟著教師走。

在教學設計時，把學生置于課件主人的地位，使學生在不斷的思考、實踐中理解基本的概念和規律，進而學會具體運用。例如，在講解“傳輸線理論”一課時，我們就完全可以避開傳統的使學生處于被動地位的講解式，而采用微視頻呈現多種微波傳輸線，然后提出問題：為什么微波傳輸線不能夠用低頻傳輸線？[5]微波傳輸線與低頻傳輸線有什么質的不同？讓學生充分思考，分小組討論。這樣一來，教師充分調動了學生的主體性和創造性，幫助他們跳出了被動灌輸的困境，成為學習的主人，學生很自然地用學科思維思考問題、很積極地學習這門課程。針對傳統的灌輸式、封閉式教學方法而言，取得的教學效果和效率是不言而喻的。

五、結語

在“電磁場與微波技術”課堂教學中，如果我們能合理適時地使用計算機微視頻教學系統，使學生通過視聽感知加深對基本概念、規律的理解，通過辯證的方法對于疑難問題進行分析，能夠有效提高解決實際問題的能力和分析問題的能力，這樣，我們就達到了互聯網+時代下的教學改革，實現智慧有趣的課堂教學的真正目的。

參考文獻

[1]顧朝志.“微波與天線技術基礎”課程教學實踐探討[J].山東師范大學學報（自然科學版），2016（1）.

[2]張睿.（電）教學中的對偶性原理運用[J].中國教育教學雜志（高等教育版），2017（12）.

[3]丁毅，汪柏年.電教學中非邏輯思維方法的運用[J].沈陽教育學院學報，2018（2）.

[4]劉金壽，等.電教學中的知識聯想與意識流[J].大連大學學報，2019（12）.

[5]梁昌洪.電磁場問題的若干思考[J].電子電氣教學中，2007（2）.

Application of Micro-videos in the Teaching of Professional Basic Courses

QU Li-yong，LIU Jun，MA Yao，ZHU Li-yan

（Army Engineering University，Nanjing，Jiangsu 210007，China）

Abstract：According to the characteristics of the professional basic course on Electromagnetic Field and Microwave Technology，the online teaching model and MOOC teaching are implemented，and micro-videos are applied in the teaching，which realizes the flexible learning model.According to the knowledge structure system of the course，the content structure and ideas that are suitable for micro-video teaching are summarized.

Key words：Electromagnetic Field and Microwave Technology;micro-video;teaching model;online teaching