先進教育理念在大學電磁學課程中的應用

信江波*，趙天琦，劉芳，李春雷

（東北林業大學理學院 黑龍江 哈爾濱 150040）

電磁的研究和應用在認識客觀世界和改造客觀世界中展現了巨大的活力。電磁學課程是理科和技術學科的一門重要基礎課[1]，隨著現代教育的發展，教育改革不斷深入，這一時期物理教育的綱領性文件實現了由教學大綱到課程標準的轉變[2]，物理教材建設呈現出現代化、多樣化的局面，物理教學方式走向民主化、多元化。對物理教育質量的需求不斷提高，因此，先進教育理念與大學電磁學課堂結合是一種必然趨勢。這種結合不僅滿足教師的教學需要，也更能滿足學生的學習需要：使學生獲得理科和技術所必需的知識技能，幫助學生將社會主流價值觀內化，以適應社會發展的需要。以學生為中心的教學，需要了解學生需求，及時解決學生的學習問題，促進學生有效學習和自主學習[3]。同時，也尊重差異性，使學生在電磁學學習活動中促進自主性和創造性的形成。

1 中外先進教育理念的發展

1.1 STEM教育理念

STEM即科學、技術、工程、數學四門學科英文首字母的縮寫。1986年美國國家科學委員會發表的《本科的科學、數學和工程教育》報告中首次提及STEM教育理念這一概念[4]。2016年9月14日，美國研究所與美國教育部綜合了研討會與會學者對STEM未來十年的發展愿景與建議，聯合發布了《教育中的創新愿景》。旨在推進STEM教育創新方面的研究和發展，并為其發展提供堅實依據[5]。

1.2 STEAM教育理念

STEAM教育偏重于學生跨學科的綜合能力培養，其加強了自身的實用性和趣味性，提高學生解決生活真實問題的能力。基于科學、技術、工程和數學四個方面制訂;項目設計與實施包括知識學習、工程設計和實施三個環節，先學習相關的科學知識，在此基礎上進行假說論證，利用一定的實驗材料設計實驗步驟并明確實驗過程中的注意事項，根據實驗步驟進行實驗[6]。

1.3 創客教育

創客教育是創客文化和教育的結合，基于學生興趣，以項目學習的方式使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養學生跨學科處理問題的能力，團隊合作能力和創新素質能力的一種教育[7]。高校中的創客教育要結合“互聯網+眾創空間”的背景，把創客教育的精髓認清，不斷創新教育理念，教育引導學生認知自我、展現自我、勇于追逐夢想，激發學生深層次的創新創業意識，讓學生掌握創客的相關知識和技能，在不斷的實踐中勇于迎接 挑戰，培育學生團結協作、互助共享的時代精神，培養出具有創新思維意識和全新創造能力的復合型新時代人才。

1.4 發展性評價觀

發展性評價是在正確的教育價值觀指導下，結合具體的、科學的教育教學目標，通過建立評價者與被評價者之間相互信任的關系，進一步制訂雙方彼此認可的發展目標，2020年中共中央、國務院印發了《深化新時代教育評價改革總體方案》，并在方案中對教育評價改革提出了具體要求，為各級各類教學評價改革指明了方向[8]。發展性評價觀降低了原本學校評價中對選拔、甄別方面的需求，糾正原有評價方法中過度重視通過紙筆測驗對學生的成績進行排名的情況。讓學生也參與到評價中，通過自我評價，形成自我認識，自我教育，自我提高的能力。

2 先進教育理念在大學電磁學課程資源開發中的應用

在電磁學日常教學中，教師可有效利用各種途徑豐富物理實驗室課程資源，讓學生真切感受到科學的真實性。但在開發和利用課程資源時，對一些社會生活、生產實踐和文化歷史等領域存在的課程資料尚未得到充分關注和有效利用[9]。這類原始資料對于促進學生知識和技能的掌握，能力和情誼的發展具有重要的教育價值。而先進教育理念的開發目的也在于建設符合學生的認知思維特點的課堂，使學生能夠最大限度地提升自身能力素養，成為符合現代化建設所需要的復合型人才。因此，先進教育理念提供的理論思路可以幫助教師在進行開發課程資源的時候，更大限度地借助顯隱性資料、跨學科資料、涉及價值觀文化的資料。教師在開發利用資料的時候首先應該廣泛收集，深入接觸，判斷該資料能夠開發成課程資源的可能性。第二，分析資料的教育價值。要根據教學目標、理念和需求的要求，判斷是否具有足夠的教育價值。

為了能更直觀地說明先進教育理念如何與課程資源進行有效的結合，本文以價值導向性課程資源開發為例，通過對電磁學中“庫侖定律”的教學分析，來示范先進教育理念與課程資源相結合時的開發過程。

2.1 準備階段

收集資料，初步了解：通過網絡我們了解到，卡文迪許實驗室創建于1874年，負責創建卡文迪許實驗室的是著名的物理學家、電磁場理論的奠基人麥克斯韋。卡文迪許在物理學史上作出了重大貢獻，完成了測量萬有引力的扭秤實驗，而庫侖定律正是在卡文迪許的扭秤實驗基礎上提出的。

考察分析：卡文迪許實驗室的研究領域包括天體物理學，粒子物理學等，該實驗室是近代科學史上第一個社會化和專業化的科學實驗室，催生了大量足以影響人類進步的重要科學成果。卡文迪許實驗室中所產生的實驗成果和這些成果背后所體現出來的科學精神，都值得學生品味與學習[10]。

資源梳理，分析教育意義：實驗室中相關的科學成果不僅可以幫助學生鞏固課堂上難以理解的物理概念規律，觀察到課堂上難以觀察到的現象，幫助學生理解一些復雜的物理知識，同時有利于學生開闊視野、增長見識，培養學生的電磁學核心素養。

2.2 實施與開發

活動目的：開發與電磁學庫侖定律這一節的相關課程資源，使學習內容聯系貼近學生的生活，主題活動旨在提高學生對庫侖定律的理解，培養學生的合作交流能力，提升電磁學核心素養。

學習主題：可以設置多個主題板塊，如對實驗室舊址進行“云參觀”，利用生活中易得物品重現扭秤實驗等。

活動時間和地點：教師與其他學科教師，同學等溝通協調課程安排，確定活動時間和活動地點，可以選定在學校的多媒體教室、物理實驗室等。

活動評價：為了調查本次主題活動對學生的影響，可以采用過程性評價，通過觀察了解學生參與的積極程度和隨堂測試的完成度對學生作出評價；終結性評價，學習后對學生通過調查問卷、訪談的形式進行評價[11]。

2.3 檢查與評價

在活動方案制訂完成后，要對其進行進一步的檢查評估，判斷該活動方案是否合理、有效，短期是否切實取到了拓展教學內容，豐富教學方式，提高教學效果的作用。例如，在教學過程中，高校教師是否可以根據課堂知識本身特點引入隨堂測試、網上測試、小論文等多種考核方式[12]，以及教師是否能靈活運用教學素材開發教學資源，讓學生在學習物理知識的同時，樹立起各種生活理念[13]。

3 先進教育理念在大學電磁學課程教學中的應用

隨著學生主體化地位的不斷發展，高校應該結合不同的實際學習需求，科學合理地引入新教學模式，結合不同需求，設置差異化、多元化的教學內容[14]，例如，有學者基于“最近發展區”理論，提出了大學物理教學要走在學生發展的前面這一教學理念[15]，高校教師在電磁學的教學中要合理運用先進教育理念，將其內化成自己的核心教育理論，再將其應用到教學中。教育理念與課堂結合需要遵守科學性、可行性、問題性的實踐原則，再通過調查法探討將先進教育理念與大學電磁學課堂相結合的具體形式。

本次調查以大學物理受眾為調查對象，采用調查研究法，研究先進教育理念在大學實際教學活動中的開展情況，獲得樣本121份，有效樣本120份，有效率99.17%。（注：問卷中涉及到程度描述詞語，調查結果受到被調查者性別、課堂專注程度等主觀心理認知因素的影響。）

問卷內容如表1所示。調查結果如表2和表3所示。

表1 先進教育理念與大學理科課堂適配性調查表 調查日期：2022年5月5日

表2 先進教育理念與大學理科課堂適配性調查雙選題調查結果

表3 先進教育理念與大學理科課堂適配性三選題調查調查結果

經調查發現，參與調查課程的滿意度滿分5分，同學的滿意度平均分4.57分。參與調查課程中，68.33%的同學做過有關的實驗項目調查。在課程中，教師與學生互動頻率一般的占25%，教師經常與學生互動的占73.33%。在課程中，教師使用多媒體課件頻率一般的占10.83%，教師經常使用多媒體課件的占88.33%。課程中，教師會進行演示實驗頻率一般的占32.5%，經常進行演示實驗的占54.17%。課程中，教師分享最新的研究成果頻率一般的占39.17%，經常分享最新研究成果的占47.5%。在課堂中，教師分享跨學科知識頻率一般的占37.5%，經常分享的占46.67%。在課程中，教師分享人生觀、價值觀等理念頻率一般的占35%，經常分享的占50.83%。在課程中，教師分享生活和社會趣事頻率一般的占35%，頻率較高的占49.17%。92.5%的同學直到填寫問卷時仍對課程中某一節有深刻印象。以教輔資料為載體，進行有效教學預設，激發學生的好奇心，培養學生的興趣愛好，使得學生由學會到會學，再到樂學[16]。

4 結論

本次關于先進教育理念在大學電磁學課堂中的應用的教學研究中，以電磁學課堂中遇到的教學難題為研究對象，目的在于揭示教育現象背后的規律，發現、解決教學問題。研究先進教育理念在大學電磁學課堂中的應用，旨在指導教育實踐，助力促進教育問題的解決，是促進電磁學課堂教學改革和發展的動力。關于先進教育理念與大學電磁學課堂適配性的研究具有理論功能，有助于電磁學課程與教學論知識體系的豐富與完善。

經研究發現，同學們會對教師與同學有良性互動的課堂、教師能夠使用多種教學方法相結合的課堂、教師能夠對相關的專業前沿知識的研究成果進行分享的課堂、在教學過程中以滲透的形式傳達科學精神及符合中國特色社會主義現代化建設的價值觀思想的課堂有較高的積極性和學習動力。學生會因為個體認知因素、情感因素、自我調控的因素，在物理學習中存在一定的困難。經調查研究發現,學習電磁學時會對物理本位的相關知識點如規律概念等接受理解存在較大的問題。同時，也存在著對學科興趣不足，學習目的不夠明確，而導致對電磁學的學習熱情不足的情況。因此，教師在教學的時候，既要把握好使用的語氣語調及課堂板書、把控好教學節奏，通過多種方式導入新課，激發學生的學習動力。教師應在教學中切實做到結合學生的認知情感需要進行電磁學教學設計教案等的調整，以提高學生的學習效率。