基于转型发展和师范专业认证双重视角下新建地方本科院校师范专业电磁学课程建设的思考

陈绍英 刘 畅 万阿英

(1.呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔 2.呼伦贝尔职业技术学院 内蒙古 海拉尔)

电磁学是物理学及相关专业学生的一门必修课，同时也是一门重要的专业基础课，其基本原理和规律以及研究、处理问题的方法在自然科学和工程技术等领域中具着极其广泛和深入的应用，并且是物理学专业后续学习《电工学》《电动力学》《电子技术》等课程的前提和基础。通过该课程的学习，对于学生今后从事教育教学、科学研究以及工程技术领域应用都是十分重要的。如何提高这门课程的教学质量和水平，为培养高素质人才做出了更大的贡献，是摆在广大电磁学基础课教师面前的一项重要而紧迫的任务。电磁学课程借助矢量分析、微积分等高等数学工具，从研究、分析和处理方法上具有逻辑上的严密性和系统性，能很好地培养学生的科学思维能力。同时该课程丰富的理论内涵及科学严谨的实验方法也能为提升学生理论素养和实践创新能力打下较扎实的基础，因而它也是工科、化学、生物、医学等其它非物理专业的一门重要的基础课。随着国家战略需求的改变和供给侧改革，避免各级、各类高校办学同质化倾向，国家对20世纪90年代大批新建地方本科院校办学定位和人才培养目标提出了新的要求，地方新建本科院校(包括师范院校或含师范专业院校)都积极进行转型发展。而课程建设是人才培养的重要基础，在转型发展和师范专业认证的要求下，师范专业的理科课程教学包括电磁学课程的改革迫在眉睫。

一、 新建地方本科院校师范专业电磁学课程教学存在的问题[1][2][3]

(一)课程需要较深的数学知识背景，生源质量影响课程的学习

电磁学课程作为一门理工科专业的基础课，其概念大都要用数学语言准确描述，定理定律也需要缜密推导证明。进入21世纪以来，我国高等教育已从精英教育进入到了高等教育的大众化。在新建地方本科院校师范专业整体生源和老牌本科院校无法比拟。虽然转型发展形势下，新建地方本科院校也增设了一些和经济社会发展相关的热门专业，但整体生源，尤其是师范专业生源质量不佳，理工科生源的基础更是参差不齐，特别是数学知识储备不足，导致对电磁学这样需要较深数理基础的一类课程的学习存在一定困难。电磁学又是物理学专业学生接触较早的专业基础课，所需的高等数学知识的课程几乎和其同步进行，很多学生由于没有很好地掌握高等数学知识尤其是微积分的思想，在分析解决问题时存在着中学学习方式的思维和定势，学习过程中产生了较大的困难，也增加了教师的教学难度。

(二 )作为师范类理科专业基础课，课程内容与中学内容有机衔接不够

电磁学作为师范专业理科专业基础课对培养相应学科专业基础教育师资有着非常重要的地位。按照国家师范认证的基本理念“学生中心、产出导向、持续改进”要求，当前电磁学课程教学内容和实践环节中还存在一些和教师教育不相适应的地方，特别是教学内容和实践环节存在和中学教学有机衔接不够的问题，不利于学生尽快成长为合格的基础教育师资。

(三)作为电类基础课，部分课程内容和后续课程有效衔接不充分

近些年，课程改革特别是转型发展培养应用型人才需要，作为基础课的电磁学理论课时已削减较多。但作为一门重要的电类基础课程，它承载着为后续多门课程打基础的承上启下作用。在有限的课时内完成这个重要教学任务，对教学内容的适当剪裁、突出重点，以达到和后续课程的有效衔接是十分重要。

(四)教学理念更新不及时，教学方法单一

课堂教学仍是传统的满堂灌为主，教学理念更新不够及时。教学方法、手段比较单一，有从原来粉笔加黑板向现在照读PPT的倾向发展，以学生为中心的理念没有充分体现，新的教学方法和信息技术应用不多。

(五)课堂教学理论联系实际不够，缺乏实用背景

按照国家战略需求，转型发展背景下，地方新建本科院校要克服办学同质化倾向，应重点培养应用型、复合型人才，推进供给侧的改革。同时，新时代下教师教育的教学对学生的实践环节也提出更高的要求。随着一些新建本科院校培养目标的变化，作为基础课的电磁学，课堂理论教学时数一般都有所减少。原有的教学目标、过程比较强调电磁学理论体系结构，课堂教学涉及的公式、习题比较多，而体现电磁学实际应用背景的演示实验及与生活、前沿应用的相关的教学内容则体现的越来越少，造成课堂内容抽象、枯燥，导致学生学习兴趣不浓，这和转型发展培养应用性人才的初衷背道而驰。

(六)课程考核形式较为单一，对过程考核重视不够

传统的考核形式一般以期中加期末为主，期末一张考卷定“终身”的现象较严重。考核评价体系不重视过程考核，内容以知识记忆为主，对学生的创新能力和综合素质反映不够，不利于学生综合素质和创新能力的培养。

二、转型发展和师范专业认证视角下，新建地方本科院校师范专业电磁学课程教学改革的思考

基于当前师范专业电磁学课程在教学中存在的问题，应认真思考在教学目标的设立上如何适应国家对新建本科院校的要求，从教学大纲、教学内容、教学方法、实践教学、考核方式等方面都需要做相应的调整和改革。

(一)补齐数学知识短板，突出电磁学课程实际应用背景，为培养应用型人才打下牢固基础[4]

为适应转型发展和新工科教育理念要求，推动我国经济创新驱动高质量发展，新建地方本科院校电磁学课程教学中应在保证基础内容的前提下，结合各专业方向实际分别制定教学大纲。首先，要强化学生用高等数学知识处理和解决电磁学问题的训练，扫除他们在学习过程中的拦路虎。这一方面需要和高等数学的教学在教学计划及内容上相互沟通配合；另一方面更需要电磁学任课教师有意识地强化用高等数学，特别是微积分的思想来处理电磁学中的问题，逐步培养学生抽象思维的能力。第二，在教学内容上，应适当取舍，加大应用内容的比重，有机地融入一些与实际生活密切相关生活常识和前沿应用。如在“导体周围的静电场”章节内容中，在讲完尖端放电现象时，应联系跟它有关的实际应用，如避雷针、静电复印机、静电除尘设备和场致发射显微镜等。在讲完静电屏蔽现象后，联系它的实际应用如有线电视信号传输线、带电高压作业屏蔽服和带电高压设备屏蔽网等。通过向学生们讲清这些应用的基本工作原理，使学生认识到我们身边的现代文明是和电磁学的理论应用紧密相关的，它不是一门抽象枯燥的课程，而是一门和生产生活实际密不可分“鲜活”的科学。

(二)以师范专业认证基本理念为标准，改革电磁学课程内容，为基础教育培养合格的师资[5]

按照师范认证的基本理念，“学生中心”，要求按照师范生成长成才规律，以师范生学习效果和个人发展配置教育资源和安排教学活动。“产出导向”，要求对接社会需求，以学生学习效果为导向，对照师范毕业生核心能力素质要求，反向设计课程体系和教育环节。“持续改进”，强调聚焦师范生核心能力素质要求，对师范类专业教学进行全方位、全过程跟踪与评价，并将评价结果用于教学改进。因此我们应密切关注基础教育对学生学科专业素养的要求，适当删减与高中物理重复的知识点，把课程的重点放在进一步深化提高和实践教学上。例如在“稳恒电流和电路”章节中，对闭合电路欧姆定律只做简单介绍， 而把重点放在欧姆定律微分形式和一段含源欧姆定律上。通过欧姆定律微分形式导出，让学生认识到电路中电流也是由电场决定的，电场是电学内容的核心。在电路计算上，应把重点放在基尔霍夫定律等处理复杂电路的应用上。对电源的概念要从它是提供非静电力的装置的角度来阐释其是如何把其他形式的能量转化成为电能的。应把电磁学实验课同理论课通盘考虑设计并将教学进度有机衔接起来，做到理论联系实际，增强学生的实际动手能力。通过实践环节教学的不断强化，促进学生师范专业素养的提升，为其成为一名合格的基础教育师资奠定基础。因此，按照师范专业认证理念，以学生为中心设计课程的内容，这样不仅在有限的课时内较快地提升学生今后从事教育教学的水平，而且也能为学生顺利完成后续电类相关课程奠定较为坚实的基础。

(三)将学科前沿内容融入课堂教学，推动创新型人才的培养

虽然电磁学是电类基础课，但和一些学科前沿联系还是很紧密的。电磁学主要研究电场、磁场和电磁之间相互作用。由于电场、磁场两部分内容具有高度的系统对称化，因此可以通过电场、磁场类比的方式来分析解决电磁学的问题。我们知道产生电场的源头是电荷，那么产生磁场的源头是否有磁荷？因此在讲磁场的性质时，可以介绍等效磁荷的观点，这种观点在一些问题处理上可以和分子电流观点得到同样的结论，进而可以引入磁单极的相关知识和科学家寻找磁单极是否存在的研究进展。超导现象一直是科学研究的前沿，高温超导在生产生活实际中有着重大的应用价值，如果室温超导能够实现广泛应用的话，必将对电子设备、电力传输、磁悬浮和其他技术带来巨大改变。但从上世纪八十年代末高温超导现象发现以来，它产生的物理机制从理论上一直没有得到很好地解决，在学习物质的导电性时可将这些知识介绍给学生，让学生了解到在电磁学乃至和基础物理有关的课程内容中，还有很多跟学科前沿及实际应用有关的问题没有得到完全解决，这些是引起学生学习兴趣的兴奋点，将为他们今后探求自然界奥秘点燃智慧的火花，对培养学生的创新精神起到引导作用。

(四)开展混合式教学研究，改革教学方法和教学手段[6][7]

信息技术的迅猛发展，冲击并影响着教学模式的改变。其中混合式教学模式能将传统课堂教学和网络在线教学二者优势充分结合起来，更注重学生学习主体性发挥与个性化发展，可以弥补了传统课堂教学方式视野较窄，基础课内容多而教学课时少的缺陷。特别是疫情期间，各级各类学校的广大教师为了使学生不停学、有课上，都纷纷克服不同的困难，主动上线当“主播”进行线上教学，对网课的教学都有了一些体验，为进行混合式教学积累了一定的经验。当然，混合式教学对教师和学生都提出了更高的要求。对教师来说要根据教学目标的设立，要选择教学媒体，设计教学策略，筛选教学资料，对课程教学模块进行设计，制作微课等视频材料，上传教学平台，为学生在线学习提供丰富的教学内容和在线讨论交流环境。同时，教师还要对课前、课中、课后三个环节精心准备。对于学生应在课前抽出时间认真对老师要求的线上学习内容进行学习总结，完成教师要求回答的问题，提炼出存在的问题以便在课中阶段的课堂教学中和教师深入学习和探讨互动，同时还应在课后的延伸学习中进一步总结提高。引入翻转课堂教学理念的混合式教学给了学生学习的更大的空间，教师从传统的知识传授者变为学生学习的指导者、促进者，对提升教育质量和人才培养质量起到极大的促进作用。当然，完成上述学习的各个阶段对学生学习的主动性和综合素质有更高的要求。

由于电磁学课程中电学、磁学部分内容描述方式高度对称，因此在教学中多采用对比式教学方法往往可以起到事半功倍的效果。当然，根据课堂教学的实际情况，适当采用启发式、探究式、案例式、专题式、讨论式、小组合作等多种教学方法进行教学，不仅可以激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，也能增强学生参与度，发挥他们自主学习的能力，达到更好的学习效果。

(五)加强实践教学环节，适应转型发展和师范专业认证的要求

电磁学作为物理专业的基础课本身就具有很强的实践背景。众所周知，物理学本质上是一门实验科学，教学中需要大量的实验来促进学生对物理现象和理论的理解，达到学以致用的目的。在新建本科院校转型发展及新工科背景下，对学生的实践能力及实际动手能力要求越来越高。师范专业认证的“产出导向”也对师范生培养的实践教学环节提出了更高的要求。要充分认识到实践教学环节对电磁学学习的重要性，通过调整教学内容、改革教学方法和手段为加大学生实践环节训练提供保证。在教学计划上，应整体设计考虑电磁学理论和实验课程教学的配合，以更好地提升学生实践和动手能力。混合式教学方式能为实践教学特别是一些直观性演示实验提供很好的演示平台，克服有些学校实验硬件条件不足的问题。例如可用微课等形式将超导中的磁悬浮形象地展示给学生，使无条件开展实验的学生们对这些技术应用有感性的认识。趋肤效应与高频交流电、电阻的关系也可通过微课等视频演示出来，从而启发学生理解高频用电设备导线为何多采用辫状结构，对生产生活设备有更多的了解。随着我国经济社会和高等教育的快速发展，为进一步提升教师教育质量，改善教师结构，综合性院校毕业生也加入了教师行业的竞争，师范院校毕业生在入职教师行业时的先天优势已不复存在。因此只有通过加强师范生教师素质培养实践教学环节才能提高师范生的核心竞争力，实现产出导向、持续改进的要求。解决一些师范专业学生实践教学环节不足的问题，一方面可通过和实习实训基地指导教师联合，强化实践教学环节训练，增加学生实习锻炼机会来解决。另一方面也可利用慕课、微课、翻转课堂等新媒体技术,通过混合式教学的设计得到一定程度的解决。

(六)把课程思政融入电磁学教学的各个环节[8][9]

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全过程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业新局面。电磁学作为经典物理学重要组成部分，既是学科专业学习的一门重要课程，同时也是对学生进行公民科学素养、辩证唯物主义、历史唯物主义乃至理想信念教育的一个重要载体。在电磁学课程中，场的观点贯穿整个课程内容。场虽然是看不见摸不着的，但电磁场同样是物质世界的一部分，它同人们常见的实物一样具有能量、动量等物质属性。通过对电磁场物质性的认识，可以让学生深刻理解马克思主义哲学关于世界物质的统一性原理，建立起正确唯物史观，科学的世界观。通过在磁学介绍我国在宋代就已发现磁偏角及最早把指南针应用于航海，联系现今我国科学家勇于开拓创新，取得了“墨子号”卫星发射，“中国天眼”FAST的建设和电磁弹射技术等一系列新进展，教育学生以古代科学家自豪的同时，更应该向走在量子信息研究前沿的潘建伟院士、时代楷模南仁东院士、科技强军代表马明伟院士学习，坚定文化自信，激发爱国热情，打好科学基础，提高科技创新能力，体会科学技术是第一生产力的强大威力，为国家的创新驱动高质量发展做出贡献。通过对电磁学发展过程的做出突出贡献的科学家库仑、安培、奥斯特、法拉第、麦克斯韦、赫兹等介绍，让同学们学习科学家发现问题的敏锐洞察力；探索自然奥秘，追求真理，求真务实的科学精神；领会科学家分析问题、解决问题的辨证思维方法，从而培养学生分析问题、解决问题的实际能力。

(七)改革课程考核评价方式，加强过程性考核[10]

国家大力推进新建地方本科院校转型发展、新工科建设和师范专业认证，就是推进这些高校适应国家战略需求培养一大批适应国家经济社会及文化发展的应用型、复合型人才，避免办学模式的同质化倾向。由于办学模式的改变，对课程建设体系进行相应的改革是必要的，包括课程的考核评价方式。现在的电磁学课程考核方式一般采用期中考试加期末考试成绩的考核方法，考试的内容多以知识性内容为主，偏向理论知识的记忆，不能全面反映一个学生的综合素质，更不能反映学生解决实际问题的能力。因此，建立一个比较全面客观可反映学生综合素质，特别是能反映出学生创新精神、创新能力的考核评价体系是十分必要的。根据电磁学课程的性质和特点，课程的考核应从单纯考核学生知识向知识和能力考核并重转变；从单纯考核学生理论知识掌握向解决实际问题能力转变。因此，加强过程性考核是实现以上转变的重要方式。过程考核可以由课堂提问、作业、开卷考试、期末闭卷考试及专题论文组成，每一部分考核的重点不同。例如闭卷考试内容主要侧重考察学生对基本概念、基本定理、定律的掌握。开卷考试可在考核内容深度和广度上进行拓展，侧重考核学生分析问题、解决问题和创新精神的能力。专题论文或对和电磁学相关的学科前沿问题、或对电磁学建立有影响的问题进行深入讨论，培养学生初步的科研和撰写科学论文的能力。通过全过程考核，能比较客观全面反映一个学生的综合素质和个性，达到以考促学的目的。

结语

总之，在转型发展及师范专业认证双重背景下，新建地方本科院校师范专业课程包括电磁学课程需要不断地改革并与时俱进。教师教育一直是我国培养教师的摇篮，毕业生的质量影响着基础教育的发展。为适应国家创新驱动和高质量发展，实现中华民族伟大复兴的中国梦，需要大批培养大批志存高远、具有创新精神的应用型、复合型人才。因此，教学改革永远在路上。新建地方本科院校师范专业的电磁学课程改革和建设应本着满足基础教育和应用型人才需求两个方面构建课程体系。通过对教学大纲、教学目标、教学内容、教学方法和手段、考核评价体系等各个教学环节合理改革，培养出综合素质好、创新意识强，适应国家经济社会创新驱动发展的新时代合格的人才。