新工科背景下結合“雨課堂”的《電磁場與電磁波》課程的混合教學模式探索與實踐

黃文 譚菲 王斌 阮巍

關鍵詞：雨課堂;電磁場與電磁波;混合教學模式

一、緒論

為應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，教育部積極推進“新工科”建設。“新工科”人才培養(yǎng)方式，對學生創(chuàng)新能力和綜合應用知識的能力提出了更高的要求。而信息時代里，信息技術和教學模式的融合是大勢所趨，多種教學輔助工具應運而生，如“騰訊課堂”“智慧樹”“超星泛雅”等。其中，“雨課堂”是2016年學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學工具，其目的是全面提升課堂教學體驗，讓師生互動更多、教學更為便捷。該工具將微信小程序和電腦端的PPT結合起來使用，分成教師端和學生端。其中，教師端具有發(fā)布試題，發(fā)布作業(yè)及公告、推送學習資源、學生數(shù)據(jù)查看等功能，而學生端具有簽到、在線測試、發(fā)布彈幕、討論區(qū)發(fā)言等功能。而我校教務系統(tǒng)已經(jīng)對接了“雨課堂”服務器，將每個任課老師對應的課程信息，及相應學生信息自動導入“雨課堂”系統(tǒng)中，并在系統(tǒng)中建立好了相應的教學班，使得教師使用起來較為方便。

《電磁場與電磁波》是高等院校電磁場與電磁波、電子科學與技術、通信工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課，是后續(xù)《微波工程》《天線原理》《電磁場數(shù)值方法》《微波網(wǎng)絡》等課程的基礎。《電磁場與電磁波》課程是在《大學物理》電磁學相關知識的基礎上，進一步闡述電磁場和電磁波的基本規(guī)律及其分析計算方法。但由于此課程涉及較多的抽象的理論、概念、定理，大量的公式及理論推導，學生往往興趣低下，缺乏學習的主動性，導致教學效果不佳。因此設計和研究《電磁場與電磁波》創(chuàng)新教學模式顯得十分必要。借助于“雨課堂”平臺，在《電磁場與電磁波》課程中采用線上線下融合的混合教學模式，并進行探索和實踐，為之后進一步進行教學方式的改革奠定了基礎。

二、結合“雨課堂”平臺的線上線下混合教學模式

以《電磁場與電磁波》“平面波的極化”這一節(jié)的授課內容為例，介紹結合“雨課堂”平臺的線上線下混合教學模式。本節(jié)內容包括極化的定義、分類和判斷，重點是讓學生掌握極化的判斷方法。教師把授課內容劃分為幾個知識點：極化的定義、極化的分類、極化的判斷（包括極化類型的判斷，和極化旋向的判斷）。結合“雨課堂”平臺的線上線下混合教學模式，大體可以分為課前預習環(huán)節(jié)、課堂教學環(huán)節(jié)和課后環(huán)節(jié)。

（一）課前預習環(huán)節(jié)

在課前預習環(huán)節(jié)，教師可通過“雨課堂”平臺向全班學生推送預習提要，提出幾個預習思考題，推送相應的慕課資料，及后續(xù)課堂上需要討論的題目。針對“平面波的極化”這一節(jié)的預習內容，推送給學生的三個問題是：（1）什么是極化？（2）極化可分為哪幾種類型？（3）如何判斷極化類型和旋向？同時，推送給學生的慕課資源是僅有五分鐘時長的關于“極化旋向的判斷”的慕課視頻。推送給學生的慕課視頻一般是與上課的難點或關鍵內容相關，可以在“雨課堂”平臺內置的慕課資源里查找，視頻時長并不太長，往往只有幾分鐘，學生接受度比較高。針對“平面波的極化”這節(jié)課，所推送的討論題目為：GPS導航天線為什么選擇圓極化方式？提前在預習環(huán)節(jié)將討論題目推送給學生，可以給學生們預留充分的時間在課下查閱相關資料。

在教師推送預習內容之后，學生通過“雨課堂”平臺的學生端點擊查看，而教師也可以通過“雨課堂”平臺的教師端查看“雨課堂”提供的數(shù)據(jù)，了解每個學生的預習情況，可以查看到完成預習的學生人數(shù)及具體姓名，以及未查看預習資料的學生，從而可以及時提醒和督促學生完成預習。同時，學生通過預習，如果對慕課內容不懂，可以在系統(tǒng)中點擊“不懂”的按鈕，或者在討論區(qū)反饋自己的預習情況，提出自己在預習過程中產(chǎn)生的疑問，教師也可即時地收到學生反饋的信息，從而可以大致了解學生在課前預習環(huán)節(jié)中對知識點的認知情況，使課堂教學環(huán)節(jié)的教學更具有針對性。

（二）課堂教學環(huán)節(jié)

在課堂教學環(huán)節(jié)，教師首先利用“雨課堂”平臺，讓學生在微信上掃二維碼進行簽到，簽到時間較短，節(jié)約了教師點名學生答到的時間。教師已提前將每節(jié)課內容劃分成幾個知識點，對于預習環(huán)節(jié)已經(jīng)推送過慕課資源的知識點，采用翻轉課堂方式，由學生自行提問，教師進行解答。或者教師先不講解相關知識點，而是通過“雨課堂”平臺，現(xiàn)場推送給學生相應的選擇題或判斷題，檢驗學生預習情況。由學生當場作答，根據(jù)“雨課堂”統(tǒng)計的學生作答的對錯情況，教師再進行題目的講解，從而引出此知識點的講解。這樣，學生帶著問題來聽課，教學效果會更好。

而對于預習環(huán)節(jié)沒有推送過慕課資源的其他知識點，教師講解完一個或兩個知識點后，通過“雨課堂”平臺進行現(xiàn)場測試，測試內容為一道選擇題，或一道判斷題，檢測學生的對知識點的掌握情況。學生在“雨課堂”平臺的客戶端進行作答，教師可實時查看學生作答情況。根據(jù)學生作答情況，掌握學生對知識點的掌握情況，找出學生的薄弱知識點，增強講課的針對性，可對講課內容的深度和講解速度，做出動態(tài)的調整。

在“平面波的極化”這節(jié)課中，教師首先講解極化的定義、極化的分類、極化類型的判斷，然后通過“雨課堂”平臺推送給學生一道關于極化類型的選擇題。學生作答后，教師對該題目進行講解，并對極化類型的判斷進行總結和歸納。對極化旋向的判斷，由于預習環(huán)節(jié)已經(jīng)通過“雨課堂”平臺推送過相應的慕課資源，因此可采用翻轉課堂方式，教師先不對知識點進行講解，而由學生先提出預習中產(chǎn)生的疑問，教師進行解答。然后現(xiàn)場通過“雨課堂”平臺推送一道關于極化旋向的選擇題，學生作答后，教師再對此題目進行講解，并對該知識點進行詳細歸納和總結。

然后，進行討論和拓展環(huán)節(jié)，將課程的知識點放到實際工程應用問題中，讓學生進行剖析和討論。如“平面波的極化”這節(jié)課所要討論的問題為GPS導航天線為什么選擇圓極化，而此題目已經(jīng)在預習環(huán)節(jié)通過“雨課堂”平臺推送給學生。課堂上由學生先分成小組進行討論和匯報，然后教師點評各小組的答案并進行講解。通過此環(huán)節(jié)，使學生將所學知識點與工程應用相結合，不僅可以培養(yǎng)學生分析和解決實際應用問題的能力，提高學生的學習興趣，也培養(yǎng)和鍛煉了學生交流溝通的能力。