開放式問題討論在大班教學中的嘗試
——以“電磁場與微波技術”課程為例

駱無窮，唐紅艷

（電子科技大學 電子科學與工程學院，四川 成都 611731）

一、課程思政和開放式教學

近年來，高校不斷加強創新創業教育，對提高高等教育質量、促進學生全面發展、推動畢業生創業就業、服務經濟社會發展發揮了重要作用。而學生的創新能力的培養離不開學生對客觀世界的科學認識，以及自身有足夠強大的“內驅力”去推動和發掘學生不斷探索和學習，以及不斷創新的能力［1-3］。對客觀世界的認識，特別是以工程思維去認識世界，需要學生在不斷挑戰新課題的過程中去總結和形成。在課堂教學環節的設計上，學生的內驅力可以通過對某一個新課題展開探索研究后獲得的成就感來推動。

“開放式教學法”的概念最早由日本學者能田伸彥提出，并得到了國際教育界的廣泛認可。學者張漢昌和趙菡在《開放式課堂教學法研究》一書中將“開放式教學”的定義闡述為：在教學體系中，對教學理論、觀念、內容，教與學的地位，教學方法的運用和研究，教學評價體系等環節的開放［4］。開放式教學改變了傳統的封閉式學習的模式，從學習的方式方法、學習成果的檢驗等方面以開放的姿態推動學生的自主學習，從而進一步倡導終身學習模式。隨著知識爆炸時代的來臨，新知識、新觀點層出不窮，終身學習習慣的養成讓學生不僅在學習生涯中學習，也在職業生涯中不斷學習，使他們終身受益［5-7］。

學生在對所選題目進行探索時，不斷地學習和思考，這將有效培養學生獨立思考和主動學習的習慣。

二、以開放式教學推動自主學習模式

開放式教學不是目的，而是手段。通過開放式教學，引導學生不要局限于課本知識，要積極、主動地在廣袤的知識海洋中有針對性地尋找自己需要的知識，這才是學習的目的。學生在主動學習的過程中根據教學環節的設計，不斷進行“遷移式”的深度學習，從而培養學生的自主學習能力，提升知識發掘和在知識構架中自我豐富的能力。

基于以上目的，在開放式教學過程中，各個教學環節必須緊密配合。首先是知識點的教學。傳統的課堂教學以知識點為核心進行講解和鋪陳，類似于知識的“撒播”，學生被動接受知識并進行自我消化。開放式學習則以某個課題為引導，使學生通過自主學習掌握知識點。其次是教學模式。傳統的課堂教學模式一般以教師講授為主，學生是聽眾和“記錄員”。開放式教學以學生講授和討論為主，教師只是話題的引導者，這體現了教和學地位的開放性。最后是教學評價體系的問題。傳統的教學方法以平時作業和考試作為教學評價的主要依據，這一點極大地保證了公平性。開放式教學在作業和考試的基礎上增加了討論環節，即學生在針對某個課題的論述、提問和討論過程中的表現被納入評價體系。

三、“電磁場與微波技術”課程的開放式教學

電磁場專業的學生有一個比較典型的學習習慣，他們在討論問題的時候總是試圖去尋求唯一并且確定的解。大學學習和高中學習的區別之一就是高中鼓勵學生對同一個問題采用不同的方法，最終獲得唯一的精確解釋，而大學的工程類學科則鼓勵學生對同一個問題討論出不同的解決方案，并且盡量讓這些方案從不同角度和方向接近最優解。高中學習強調知識的確定性，大學則強調解決方案的開放性。

“電磁場與微波技術”是一門理論性非常強的課程，課程中關于電磁場的原理及基本特性等知識點基本上屬于電磁學的基礎理論，再加上很多數學推導，學生在學習過程中難免會覺得枯燥乏味，而學生在學習系統性的知識之前，通常會努力把該知識構架到自己已經學過的知識結構體系中，并力求弄明白該知識點在工程中的具體應用場景，這恰好是基礎類知識的難點。如何將基本的電磁理論和我們日常生活中的具體應用結合起來，是電磁場理論講授過程中值得思考的問題。同時，由于“電磁場與微波技術”課程是大班開課，每個班歷年的上課人數為90～120人，因此導致很多在小班教學中行之有效的教學手段和教學環節難以在大班教學中達到預期目標，或者徒具其形而毫無實效。在有限的教學課時中力爭每位學生都能有效地參與到某項教學活動中是一項非常艱巨的挑戰。

對學生來說，如果教師只是在課堂上舉例說明電磁場基礎理論和某個新型應用之間的聯系，那么學生很難獲得實際體驗，也不能產生“這個知識原來是通過這樣的轉變應用到這個問題里去的”或者“原來這個裝置關鍵的理論是這樣的，但是外圍的搭建是如何考慮的呢”的體驗，更無法進一步提出類似“這個問題通過某種方法并沒有從根本上解決問題，并且有很大的突破空間”的問題。為了提升學生的學習熱情和自主性，我們提出了“菜單式”學習的方式。

第一個環節是“菜單式”學習方式。通過對比“電磁場與微波技術”課程中的知識點與日常生活、工程應用，以及目前的科學研究方向，我們提出了一張包含十三個題目的“菜單”，鼓勵學生通過小組選題的方式“認領”一個比較感興趣的題目進行調研分析，然后就所選的題目向其他同學進行“科普”。學生自行進行資料搜索，可以激發其學習興趣。此步驟旨在培養學生主動查詢資料的能力。

第二個環節是PPT制作及課堂演示。學生通過自主性學習，將查詢到的資料以圖文的形式制作成PPT，并在課堂上做報告和演示。小組內部分工由組長負責，一般有兩種分工形式：一是分成資料搜集、PPT制作和課堂演示報告三個部分，由組員自行選擇任務；二是將一個題目拆分成不同的小題目，由組員自行領取。針對這兩種分工形式，學生進行PPT報告演示時，有的小組選擇一位組員從頭講到尾，有的小組是所有組員分別講述自己負責的部分。此步驟旨在培養學生當眾表達的能力，以及與之相關的思維邏輯性和完備性。

第三個環節是答疑及討論。因為題目涉及目前生活和科研的方方面面，對相關題目感興趣的學生可以在現場對有所了解的題目進行深入討論，此時教師可以引導學生對與電磁場相關的知識點進行討論，著重討論這些知識點是如何巧妙地應用到相關領域去的、知識點的原型是什么、在該技術中是用什么手段將其應用其中并產生效果的，以此保證討論的重點不會跑偏。由于課堂時間有限，教師應盡量拋出可以進行深度挖掘的問題引導學生思考，并得出初步結論。這部分屬于答疑部分。接下來根據答疑的情況，教師可以提出更深層次的問題，并引導學生在課后進入網上討論環節，一般在班級QQ群里進行，助教根據學生的討論情況進行打分，其評分和教學環節如圖1所示。

圖1 開放式討論流程圖

從教學效果和小組分工的角度來講，以3人為一組最佳，但是本課程的上課人數有100人，并且課時有限，因此在分組的時候以5～6位學生為一組，這樣就出現了小組中的部分學生不作為的現象。所以，課程下一步的改進方向在于如何激勵小組中的每位學生參與課題討論和探索。

四、效果討論

課堂發言的積極程度及后續的QQ群在線討論都體現了學生對某些議題的興趣。問題一：無線充電技術簡介。學生詳細介紹了無線充電技術的不同形式和技術原理，并對比討論了不同類型的無線充電技術的相關應用，引發了學生的熱烈討論。學生從手機無線充電、新能源汽車的無線充電等方面入手，結合本課程的相關知識，對各種技術進行充分理解和討論，并對如何克服無線充電中的能耗問題和有效傳輸距離問題進行了深入討論。目前，該問題在工程界的熱度非常高，并且是遠距離非接觸式無線充電技術中亟待解決的瓶頸問題之一。問題二：左手結構材料及其應用。這是一個比較新的領域，并且和本課程的基礎知識結合緊密。學生需要自行查找資料，理解左手結構材料的特性，在演講中要詳細講述左手結構材料的特性在某個方面的應用。學生還詳細查詢了20世紀左手結構材料初步發展時的相關理論，展開了幾個左手結構材料的經典結構講解，并討論其特性，這些都體現了學生主動探索知識、理解并學習知識的能力。在后續的報告和提問環節，如果學生被問到并未詳細了解過的知識點，就可以在學習新知識的過程中進行解決盲點知識的問題。問題三：雷達簡介。學生通過查閱資料，在小組內討論學習，在報告中對雷達的工作原理和應用進行了非常詳盡的敘述。雖然有些地方學生理解得不到位，但是在其他學生的提問過程中又進行了一次討論和學習，使學生對自身的學習效果進行了反思和糾錯，學生在課后小結中提出“把知識講給別人聽是提高學習效率和理解深度的好方法”。通過實踐性的學習，該組學生的收獲是學習技能得到了提升。其他的如“單極子天線的工作原理”“微帶天線及其工作原理”“避雷針簡介”“石墨烯的電磁性能”等題目也受到了學生的歡迎。

開放式問題本身對學生的學習習慣和方法有非常大的促進作用。對一個特定問題進行講解的報告形式和討論環節則會從“新四會”的角度培養學生的能力。學生通過檢索和組織文字圖片材料到形成完整的PPT報告，然后對PPT進行文字材料和口頭語言材料的準備，極大地增強了學生讀、說、寫的能力培養。在課后反饋中，有的學生表示自己查到的資料遠遠比自己表達出來的多，但是有些知識點無法有效地表達出來；有的學生表示自己在口頭材料組織過程中缺乏一些關鍵知識點的準備，導致其在提問環節被其他學生抓住了漏洞；有的學生在準備PPT材料時想得過于簡單，導致材料準備不充分；等等。以上反饋體現了學生在準備和組織材料的過程中的一些反思，非常具有實踐價值。隨后的提問和討論環節體現了對學生聽和說能力的強化。不管是線下還是線上，激烈的討論總會碰撞出思想的火花，學生在提問、反駁、思考和認同中不斷強化自身。

結語

“電磁場與微波技術”課程在教學過程中引入開放式課題報告和討論模式，并結合有效的評價機制，極大地激發了學生對課本之外的知識的探索和自主學習熱情。同時，由于課題本身緊密結合了與電磁場理論相關的知識點，問題討論的核心通常是圍繞一個或幾個本課程的知識點展開，有利于學生自主深入發掘基本電磁場理論與實際生活中的科學工程應用的聯系，進而理解基本的物理理論在生活或工程應用中的體現，并在適當的時機激發學生的創業熱情。同時，由于題目的開放性，不同層次的學生可以在其中獲得屬于自己的成就感，這是因為自我能力或知識面的提升而獲得的成就，并不是通過和其他學生對比獲得的成就感。開放式問題的各個評價環節體現了對學生新工科能力的培養，以及對正確的世界觀和人生觀的強化。

在引入開放式問題的具體嘗試中，出現了一些亟待解決的問題，主要是由于大班人數較多，分組情況不是特別理想，導致小組內部分工不合理，個別學生有不作為和懈怠的情況。為此，進一步改進的方案會嚴格限制學生的分組人數，以3人為一組進行課題探討，可以較好地保證每個學生都能得到鍛煉。同時，引入更多和本課程內容相關的科學前沿的探索性題目，以及和日常生活相關的工程應用型題目，激發學生的選題興趣，爭取讓每個小組都能找到自己感興趣并愿意為之努力探索的題目。