新时代背景下“工程电磁场”数字课程建设与实践研究

吕殿利 王志华 张惠娟

[摘 要] “工程电磁场”课程是电气工程专业一门重要的专业基础课。通信技术与网络技术的迅速发展推动了学习方式的变革，新时代背景下，该课程迫切需要引入更先进的教学方式。分析了“工程电磁场”数字课程的建设情况，并对该数字课程在翻转课堂、移动学习中的教学应用进行探讨。数字课程的使用有效提高了学生的学习质量和效率，为电气工程专业基础课程的建设和教学模式的改革提供了有益的经验。

[关键词]  工程电磁场;在线课程;翻转课堂;移动学习

[基金项目] 2018年度河北省高等教育教学改革研究项目“新时代背景下的‘工程电磁场数字课程资源建设与实践”（2018GJJG059）;2019年度河北省高等教育学会高等教育科学研究规划课题“新时代背景下打造‘工程电磁场金课的探索与研究”（GJXH2019-015）

[作者简介] 吕殿利（1979—），男，山东即墨人，博士，河北工业大学电气工程学院讲师，主要从事电磁场数值计算与优化研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）26-0009-04   [收稿日期] 2021-05-24

一、引言

教育部于2018年8月下发了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，明确要求各高校全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度，增加课程难度，拓展课程深度，切实提高课程教学质量。在这样的时代背景下，“工程电磁场”课程必须进行必要的教学改革，从课程内容到教学方法都要在前期的教学基础上进行改进和完善，真正做到以学生为中心的“教”与“学”。

“工程电磁场”课程是电气工程专业的一门专业基础课，在电气工程专业课程中占有举足轻重的地位。通过本课程的学习，可以为后续课程（如电机学、高低压电器等）的学习以及从事电磁工程的研究奠定必要的基础[1]。然而，由于“工程电磁场”课程理论性强、公式烦琐、计算困难、概念抽象等特点，一直被学生认为是“天书”级课程。如何提高该课程的教学质量和教学效果，一直是教学改革探索的课题。

在新时代下，以互联网技术和多媒体技术为根本技术特征的信息技术正以惊人的速度改变着人们的生产、生活、工作和学习方式，使得人类已经走出工业文明，步入信息时代，并且初步形成信息时代具有的虚拟化、智能化、平等化、个性化的网络学习新环境。技术的发展必然推动着学习方式的变革，互联网对大学本科教学的影响随处可见，这不仅限于目前流行的慕课、在线课堂等网络课程，还包括教师利用互联网在线指导学生学习、学生借助互联网检索知识以及借助虚拟仿真实验室平台进行虚拟仿真实验以及网络学习社区进行交流、讨论等。因此，“工程电磁场”课程也要打破传统的授课观念，不能仅仅靠课堂讲课+纸质教材的教学模式，而是要把课程数字化，利用在线课程资源平台、智能终端以及各种教学应用软件等工具，将线上资源应用到本科教学中。这样不但可以优化教学资源，改进教学方法，并且能有效解决课堂学时紧张、师生交流不足等问题，进而提高教学效率和教学质量。

二、数字课程的建设

在新时代背景下，随着互联网和移动通信技术的飞速发展以及智能终端在日常工作、生活中的普及，学生的学习不再受限于既定的物理时间与空间，除正规的学校教育之外，还广泛涉及非正规、非正式的教育，学生的学习方式更灵活、自主和多元。目前，越来越多的大学生使用博客、视频网站、慕课、在线课堂、在线会议等各种工具进行学习。斯坦福大学和麻省理工学院的教师更是将游戏和视频整合到课程设计中，以此模拟真实世界的活动，这些技术逐步成为深化学生学习的媒介[2]。因而，“工程电磁场”课程势必要与时俱进，打破“课堂板书+纸质教材”这种传统的教学模式，把课程“数字化”，结合现代化的教学工具和教学方法进行改革。

（一）数字课程的建设基础

所谓数字课程，并非简单地把纸质教材变成电子教材传送到网上平台，或者仅仅录制一些教学视频上传到网上平台，而是利用多媒体技术和网络技术把整个课程“数字化”。其中，通过录制知识点微课视频把纸质教材变成可视化、数字化，且通过平台实现在线测试、作业、讨论、答疑等各种教学功能，可以脱离线下课堂独立开展一个完整的线上教学活动。数字课程的建设，首先是线上教学资源的建设，没有丰富、完整的线上教学资源做支撑，一切都是空谈。对于“工程电磁场”课程，由于不同高校、专业的特点，每所高校课程内容的侧重点也有所不同，因此，要根据教学大纲以及学生的需求建设适合学生的线上资源。“工程电磁场”课程是河北工业大学一门传统的、优秀的专业技术基础课程，并于2013年由原“国家级精品课”成功转型为“国家级精品资源共享课”。“工程电磁场”课程组团队成员对课程的网络建设有多年的经验积累，并在2009年搭建了“工程电磁场”课程网站。经过多年建设，课程平台的资源丰富，分类清晰，并可实现在线学习、课堂互动、网上测验等多种功能。这些丰富的资源和建设经验为“工程电磁场”数字课程的建设提供了丰富的经验和可靠的保证。

（二）微课视频的制作

随着互联网技术的发展与普及，在线播放高清视频已经非常流畅，因此，通过在线观看微课视频进行学习越来越普及，也越来越被学生所接受。课程组在课程资源建设中特别重视课程视频的设计与制作。

1.微课制作前期准备。微课的设计，一定要根据教学内容来设定。录制微课前，授课人首先要明确自己的教学目的是什么，授课对象是谁，通过微课想让学习者学习哪些内容，学到什么程度。只有明确了这些，才有可能制作出好的微课，并被学习者所接受。微课首先要按照需要对授课内容进行合理取舍。内容的选择应以课程的知识谱系图为线索，依据课堂教学经验和教学目标要求筛选出知识的重点和难点作为核心主题，围绕核心主题确定整个微课的设计。具体做法是，先对课程内容的知识进行分解，然后将分解后的知识点进行梳理，依照教學大纲和教学目标对课程知识点进行选择，有侧重点地制作知识点微课视频。微课的内容并非课堂授课内容的截取，因此不能把课堂上用的课件完全照搬到微课上来，需要按照知识点的难易轻重进行重新设计。正式制作微课前，还要提前准备好相关的素材，如图像、音频、视频、动画等。录制课程时，要提前做好脚本，如果人物出镜，还要提前选好着装。如果采用绿幕或蓝幕背景的录制方式，还要注意衣服的颜色，以便后期视频的剪辑。