OBE 理念下“電磁場與電磁波”教學(xué)改革研究

陳 建，宋紹京，王 騰

（上海第二工業(yè)大學(xué) 上海 201209）

電磁場與電磁波是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其在通信、無線電技術(shù)、雷達(dá)、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。因此，掌握電磁場與電磁波的原理和應(yīng)用不僅對學(xué)生未來的專業(yè)發(fā)展非常重要，同時(shí)也對現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用有著重要的貢獻(xiàn)[1-2]。OBE（Outcome Based Education）理念是一種以學(xué)生為中心的教育模式，其核心是以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，注重學(xué)生的個體差異和發(fā)展需求，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果[3-5]。在OBE 教學(xué)理念的指導(dǎo)下，應(yīng)該從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)評價(jià)等方面進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)新時(shí)代新工科的需求。明確教學(xué)目標(biāo)、充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、采用多樣化的教學(xué)手段和建立全面的評價(jià)指標(biāo)等方面進(jìn)行調(diào)整，以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)成果最大化，更好地培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的電磁場與電磁波專業(yè)人才，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人。

1“電磁場與電磁波”課程教學(xué)存在的問題

電磁場與電磁波是一門理論性很強(qiáng)的課程，其涉及的概念和理論相對抽象，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力才能更好地理解和應(yīng)用相關(guān)的概念和方法。電磁場現(xiàn)象難以觀測，概念抽象，理論推導(dǎo)過程晦澀難懂，再加上學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，這些因素導(dǎo)致“電磁場與電磁波”課程在教和學(xué)的過程中存在教學(xué)目標(biāo)模糊、教學(xué)內(nèi)容抽象、教學(xué)方法單一以及教學(xué)評價(jià)指標(biāo)不全面等問題。

1.1 教學(xué)目標(biāo)模糊

電磁場與電磁波是一門復(fù)雜的課程，它包含了很多抽象的概念和數(shù)學(xué)模型，因此在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)需要考慮到學(xué)生的實(shí)際情況和學(xué)科特點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)描述比較籠統(tǒng)，如“了解電磁波的基本特性和應(yīng)用”，缺乏具體細(xì)節(jié)和可衡量的標(biāo)準(zhǔn)。這種模糊的目標(biāo)描述會造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難，也難以評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。電磁場與電磁波是一門理論性很強(qiáng)的課程，但教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該與學(xué)生的實(shí)際需求和職業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。如果只注重理論知識的傳授，而忽略了相關(guān)技能，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)完課程后可能難以將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中。教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的學(xué)科水平和學(xué)習(xí)能力設(shè)置，但目標(biāo)難度過高或過低都會導(dǎo)致學(xué)生無法有效學(xué)習(xí)。如果目標(biāo)過高，學(xué)生可能會因?yàn)閷W(xué)習(xí)難度過大而感到沮喪和無助；而如果目標(biāo)過低，學(xué)生可能會感到無聊和枯燥，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)內(nèi)容抽象

電磁場與電磁波是一門理論性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)內(nèi)容包含大量的抽象概念和數(shù)學(xué)公式，難以直觀地被學(xué)生所理解。電磁場與電磁波的許多概念都是抽象的，如電場、磁場、電磁感應(yīng)等，這些概念不屬于學(xué)生平常很少接觸的常識，需要一定的抽象思維和數(shù)學(xué)知識才能理解[6]。電磁場與電磁波的理論建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，其公式推導(dǎo)和計(jì)算需要掌握一定的數(shù)學(xué)知識和技能，這對于很多學(xué)生來說是一種挑戰(zhàn)。此外，電磁場與電磁波的現(xiàn)象往往是不可見的，學(xué)生很難通過直觀的感受來理解它們的特性和行為，必須通過實(shí)驗(yàn)和模型來加深理解。

1.3 教學(xué)手段單一

電磁場與電磁波是一門理論性很強(qiáng)的課程，需要借助多種教學(xué)手段來幫助學(xué)生理解抽象概念和數(shù)學(xué)模型，提高學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式以講解為主，學(xué)生只是被動地聽課，難以充分理解和掌握知識。如果教師在課堂上只采用這種教學(xué)手段，可能會導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)科的興趣和熱情降低。此外，電磁場與電磁波是一門需要理解和運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的課程，學(xué)生需要通過實(shí)踐、討論和互動等方式來加深理解。如果教學(xué)手段單一，缺乏互動教學(xué)的環(huán)節(jié)和多媒體教學(xué)的輔助，學(xué)生的理解和掌握能力可能會受到影響。

1.4 教學(xué)評價(jià)指標(biāo)不全面

傳統(tǒng)的電磁場與電磁波教學(xué)評價(jià)體系往往過于偏重對學(xué)生記憶和理解知識點(diǎn)的考核，而忽視了對學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的考核。且缺乏多樣化的評價(jià)方式：教學(xué)評價(jià)方式往往只采用筆試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等單一的評價(jià)方式，而忽視了其他形式的評價(jià)，如口頭報(bào)告、課堂表現(xiàn)等。傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)體系往往只注重學(xué)生對于已有知識點(diǎn)的掌握和應(yīng)用，忽視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

2 基于OBE 理念的“電磁場與電磁波”課程改革方案

針對當(dāng)前“電磁場與電磁波”課程在教學(xué)過程中存在的多種問題，課題組提出以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)思想，對教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行改革。OBE 理念主要強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、學(xué)生獲得的成果以及不斷改進(jìn)教學(xué)。以學(xué)生為中心，將學(xué)生視為教學(xué)的核心，為滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成果而不斷調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法；重視學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，是指不僅關(guān)注學(xué)生的知識掌握程度，更注重學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)；強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)，就是不斷反思和評估教學(xué)效果，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的不斷提高。

2.1 以學(xué)生為中心制定“電磁場與電磁波”教學(xué)目標(biāo)

制定以學(xué)生為中心的“電磁場與電磁波”教學(xué)目標(biāo)，需要考慮學(xué)生的需求、興趣、背景知識和能力水平等因素。了解學(xué)生的背景知識和能力水平。在教學(xué)開始前，可以通過測驗(yàn)或調(diào)查問卷等方式了解學(xué)生掌握的電磁學(xué)知識和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以及他們的學(xué)習(xí)風(fēng)格和能力水平，確定學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。根據(jù)學(xué)生的背景知識和能力水平，可以制定具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，如掌握電磁場和電磁波的基本概念、掌握電磁場和電磁波的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法、理解電磁波的傳播和反射等。①以學(xué)生為中心的教學(xué)需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的積極參與和自主學(xué)習(xí)?？梢圆捎枚喾N教學(xué)方法，如案例分析、小組討論、實(shí)驗(yàn)探究等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。②以學(xué)生為中心的教學(xué)還需要激發(fā)學(xué)生的思辨能力。電磁場與電磁波是一個復(fù)雜的領(lǐng)域，需要學(xué)生具備較高的思辨能力。教學(xué)過程中可以引導(dǎo)學(xué)生思考問題的本質(zhì)和根源，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力。③電磁場與電磁波的理論知識需要通過實(shí)踐來鞏固和應(yīng)用?？梢酝ㄟ^實(shí)驗(yàn)、模擬和工程案例等方式，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。④以學(xué)生為中心的教學(xué)需要綜合評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。評估可以采用多種方式，如考試、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目報(bào)告等，綜合考查學(xué)生的知識水平、實(shí)踐能力和思辨能力等方面。評估結(jié)果可以反饋給學(xué)生，幫助他們發(fā)現(xiàn)和糾正自己的不足，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果。

2.2 以學(xué)生獲得最大學(xué)習(xí)成果優(yōu)化制定“電磁場與電磁波”教學(xué)內(nèi)容

為了讓學(xué)生獲得最大的學(xué)習(xí)成果，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)需要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求。首先，在制定“電磁場與電磁波”教學(xué)內(nèi)容時(shí)，介紹電磁場的基本概念和性質(zhì)是電磁學(xué)的基礎(chǔ)，也是學(xué)生理解電磁波的前提。在介紹電磁場的基本概念時(shí)，可以結(jié)合具體的實(shí)例，如通過帶電體產(chǎn)生電場、通過電流產(chǎn)生磁場等，引導(dǎo)學(xué)生理解概念的本質(zhì)和基本規(guī)律。通過探究電場和磁場的相互作用，讓學(xué)生深入理解電磁場的本質(zhì)和特點(diǎn)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次，在講解電場和磁場的數(shù)學(xué)描述和計(jì)算方法時(shí)，需要注重理論與實(shí)踐相結(jié)合?？梢酝ㄟ^示例演示如何計(jì)算電場和磁場的大小、方向和變化率等，引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)學(xué)和物理公式的應(yīng)用。此外，為了幫助學(xué)生更好地理解電場和磁場的變化，可以通過動畫等方式進(jìn)行可視化展示，讓學(xué)生深入感受電磁場的變化規(guī)律。在闡述電磁波的特性和應(yīng)用時(shí)，可以通過案例分析、實(shí)驗(yàn)演示等方式，引導(dǎo)學(xué)生探究電磁波的傳播、干涉和衍射等特性，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，如通訊、雷達(dá)等，引導(dǎo)學(xué)生理解電磁波在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值。另外，為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究精神，可以設(shè)計(jì)一些趣味性的實(shí)驗(yàn)和活動，例如制作簡單的天線、實(shí)現(xiàn)簡單的通信等。最后，教學(xué)過程中需要充分注重學(xué)生的參與和互動。在課堂上可以通過提問、討論、小組合作等方式，鼓勵學(xué)生思考和探究問題，并互相交流、學(xué)習(xí)。可以引導(dǎo)學(xué)生使用信息技術(shù)工具，如電磁場模擬軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，幫助學(xué)生更好地理解和掌握電磁學(xué)的概念和知識。

2.3 優(yōu)化“電磁場與電磁波”教學(xué)方法

為了讓學(xué)生獲得最大學(xué)習(xí)成果，優(yōu)化“電磁場與電磁波”教學(xué)模式，可采用多種教學(xué)方法，如講解、討論、實(shí)驗(yàn)、模擬、案例分析等，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格，幫助他們更好地理解和掌握電磁場和電磁波的知識。實(shí)踐和應(yīng)用：可以通過實(shí)驗(yàn)、模擬和工程案例等方式，讓學(xué)生親身參與，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。探究性學(xué)習(xí)：如閱讀文獻(xiàn)、搜索資料、解決問題等，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力?；雍秃献鳎弘姶艌龊碗姶挪ǖ闹R涉及多個領(lǐng)域和學(xué)科，需要學(xué)生之間互動和合作?？梢圆捎眯〗M討論、合作學(xué)習(xí)、peer teaching 等方式，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。反饋和評估：及時(shí)的反饋和評估可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和糾正自己的不足，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果。可以采用多種方式進(jìn)行評估，如考試、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目報(bào)告等，提供全面的評價(jià)信息。同時(shí)，還可以提供及時(shí)的反饋，指導(dǎo)學(xué)生如何改進(jìn)學(xué)習(xí)策略和方法。

2.4 不斷完善“電磁場與電磁波”考核評價(jià)體系

為了不斷完善“電磁場與電磁波”考核評價(jià)體系?？梢圆捎貌煌问降目己朔绞剑绻P試、實(shí)驗(yàn)、論文、課堂表現(xiàn)等，以全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力。考核內(nèi)容需要貼合教學(xué)目標(biāo)，涵蓋重要的知識點(diǎn)和技能要求?？梢愿鶕?jù)課程特點(diǎn)和學(xué)生情況，合理設(shè)置考核內(nèi)容和比重，保證評價(jià)的準(zhǔn)確性和公正性。評價(jià)體系需要與教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容保持一致，并隨著課程的進(jìn)展和學(xué)生的需求進(jìn)行不斷修訂?？梢酝ㄟ^聽取學(xué)生反饋、教學(xué)評估等方式，及時(shí)修訂評價(jià)體系，以保證其有效性和可靠性。標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)方法可以提高評價(jià)的客觀性和公正性，避免主觀因素的干擾?？梢圆捎枚囗?xiàng)選擇題、主觀題、客觀評分等方式，以收到客觀、準(zhǔn)確的評價(jià)結(jié)果。評價(jià)體系不僅僅是對學(xué)生的考核，也是對教學(xué)的反饋和建議?？梢约皶r(shí)向?qū)W生提供評價(jià)結(jié)果和建議，幫助他們改進(jìn)學(xué)習(xí)策略和方法，提高學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，還可以向教師提供教學(xué)反饋和建議，以完善教學(xué)內(nèi)容和方法。

3 結(jié)語

在OBE 理念下，學(xué)習(xí)過程被視為學(xué)生獲取必要的技能、知識和價(jià)值觀的過程，而不僅僅是知識的灌輸。在電磁場與電磁波教學(xué)中，應(yīng)該針對學(xué)生的實(shí)際需求和興趣進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識。在電磁場與電磁波教學(xué)中，應(yīng)該注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生親自動手實(shí)驗(yàn)和模擬，提高他們的實(shí)踐能力。在電磁場與電磁波教學(xué)中，應(yīng)該建立學(xué)生能力評估標(biāo)準(zhǔn)，以評估學(xué)生在實(shí)踐能力、分析能力和創(chuàng)新能力等方面的表現(xiàn)。