新工科背景下结合“雨课堂”的《电磁场与电磁波》课程的混合教学模式探索与实践

黄文 谭菲 王斌 阮巍

关键词：雨课堂;电磁场与电磁波;混合教学模式

一、绪论

为应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，教育部积极推进“新工科”建设。“新工科”人才培养方式，对学生创新能力和综合应用知识的能力提出了更高的要求。而信息时代里，信息技术和教学模式的融合是大势所趋，多种教学辅助工具应运而生，如“腾讯课堂”“智慧树”“超星泛雅”等。其中，“雨课堂”是2016年学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发的智慧教学工具，其目的是全面提升课堂教学体验，让师生互动更多、教学更为便捷。该工具将微信小程序和电脑端的PPT结合起来使用，分成教师端和学生端。其中，教师端具有发布试题，发布作业及公告、推送学习资源、学生数据查看等功能，而学生端具有签到、在线测试、发布弹幕、讨论区发言等功能。而我校教务系统已经对接了“雨课堂”服务器，将每个任课老师对应的课程信息，及相应学生信息自动导入“雨课堂”系统中，并在系统中建立好了相应的教学班，使得教师使用起来较为方便。

《电磁场与电磁波》是高等院校电磁场与电磁波、电子科学与技术、通信工程等专业的专业基础课，是后续《微波工程》《天线原理》《电磁场数值方法》《微波网络》等课程的基础。《电磁场与电磁波》课程是在《大学物理》电磁学相关知识的基础上，进一步阐述电磁场和电磁波的基本规律及其分析计算方法。但由于此课程涉及较多的抽象的理论、概念、定理，大量的公式及理论推导，学生往往兴趣低下，缺乏学习的主动性，导致教学效果不佳。因此设计和研究《电磁场与电磁波》创新教学模式显得十分必要。借助于“雨课堂”平台，在《电磁场与电磁波》课程中采用线上线下融合的混合教学模式，并进行探索和实践，为之后进一步进行教学方式的改革奠定了基础。

二、结合“雨课堂”平台的线上线下混合教学模式

以《电磁场与电磁波》“平面波的极化”这一节的授课内容为例，介绍结合“雨课堂”平台的线上线下混合教学模式。本节内容包括极化的定义、分类和判断，重点是让学生掌握极化的判断方法。教师把授课内容划分为几个知识点：极化的定义、极化的分类、极化的判断（包括极化类型的判断，和极化旋向的判断）。结合“雨课堂”平台的线上线下混合教学模式，大体可以分为课前预习环节、课堂教学环节和课后环节。

（一）课前预习环节

在课前预习环节，教师可通过“雨课堂”平台向全班学生推送预习提要，提出几个预习思考题，推送相应的慕课资料，及后续课堂上需要讨论的题目。针对“平面波的极化”这一节的预习内容，推送给学生的三个问题是：（1）什么是极化？（2）极化可分为哪几种类型？（3）如何判断极化类型和旋向？同时，推送给学生的慕课资源是仅有五分钟时长的关于“极化旋向的判断”的慕课视频。推送给学生的慕课视频一般是与上课的难点或关键内容相关，可以在“雨课堂”平台内置的慕课资源里查找，视频时长并不太长，往往只有几分钟，学生接受度比较高。针对“平面波的极化”这节课，所推送的讨论题目为：GPS导航天线为什么选择圆极化方式？提前在预习环节将讨论题目推送给学生，可以给学生们预留充分的时间在课下查阅相关资料。

在教师推送预习内容之后，学生通过“雨课堂”平台的学生端点击查看，而教师也可以通过“雨课堂”平台的教师端查看“雨课堂”提供的数据，了解每个学生的预习情况，可以查看到完成预习的学生人数及具体姓名，以及未查看预习资料的学生，从而可以及时提醒和督促学生完成预习。同时，学生通过预习，如果对慕课内容不懂，可以在系统中点击“不懂”的按钮，或者在讨论区反馈自己的预习情況，提出自己在预习过程中产生的疑问，教师也可即时地收到学生反馈的信息，从而可以大致了解学生在课前预习环节中对知识点的认知情况，使课堂教学环节的教学更具有针对性。

（二）课堂教学环节

在课堂教学环节，教师首先利用“雨课堂”平台，让学生在微信上扫二维码进行签到，签到时间较短，节约了教师点名学生答到的时间。教师已提前将每节课内容划分成几个知识点，对于预习环节已经推送过慕课资源的知识点，采用翻转课堂方式，由学生自行提问，教师进行解答。或者教师先不讲解相关知识点，而是通过“雨课堂”平台，现场推送给学生相应的选择题或判断题，检验学生预习情况。由学生当场作答，根据“雨课堂”统计的学生作答的对错情况，教师再进行题目的讲解，从而引出此知识点的讲解。这样，学生带着问题来听课，教学效果会更好。

而对于预习环节没有推送过慕课资源的其他知识点，教师讲解完一个或两个知识点后，通过“雨课堂”平台进行现场测试，测试内容为一道选择题，或一道判断题，检测学生的对知识点的掌握情况。学生在“雨课堂”平台的客户端进行作答，教师可实时查看学生作答情况。根据学生作答情况，掌握学生对知识点的掌握情况，找出学生的薄弱知识点，增强讲课的针对性，可对讲课内容的深度和讲解速度，做出动态的调整。

在“平面波的极化”这节课中，教师首先讲解极化的定义、极化的分类、极化类型的判断，然后通过“雨课堂”平台推送给学生一道关于极化类型的选择题。学生作答后，教师对该题目进行讲解，并对极化类型的判断进行总结和归纳。对极化旋向的判断，由于预习环节已经通过“雨课堂”平台推送过相应的慕课资源，因此可采用翻转课堂方式，教师先不对知识点进行讲解，而由学生先提出预习中产生的疑问，教师进行解答。然后现场通过“雨课堂”平台推送一道关于极化旋向的选择题，学生作答后，教师再对此题目进行讲解，并对该知识点进行详细归纳和总结。

然后，进行讨论和拓展环节，将课程的知识点放到实际工程应用问题中，让学生进行剖析和讨论。如“平面波的极化”这节课所要讨论的问题为GPS导航天线为什么选择圆极化，而此题目已经在预习环节通过“雨课堂”平台推送给学生。课堂上由学生先分成小组进行讨论和汇报，然后教师点评各小组的答案并进行讲解。通过此环节，使学生将所学知识点与工程应用相结合，不仅可以培养学生分析和解决实际应用问题的能力，提高学生的学习兴趣，也培养和锻炼了学生交流沟通的能力。