基于“雨课堂”的电动力学课程教学线上线下协同模式的探究与实践

［摘 要］ 电动力学课程旨在研究电磁场的基本属性、其运动规律以及电磁场与带电物质之间的相互作用。在电力系统、凝聚态物理、光波导与光子晶体、等离子体、天体物理和粒子加速器等涉及电磁波的领域具有广泛应用。然而，现有的教学模式存在教学反馈滞后、前沿性不足、互动性效果不强以及考核方式单一等问题。为此，主要探讨了基于“雨课堂”的电动力学课程线上线下协同教学模式。首先，通过问卷调查了解本校物理学专业师生对现有教学模式的评价和教学需求。其次，针对现有教学模式的突出问题，利用“雨课堂”平台进行电动力学课程实践教学。最后，通过访谈和教学反馈评估该教学模式的可行性与有效性。研究结果显示，这种线上线下混合模式能够提高学生的互动积极性，使考核方式更加客观、合理，并使教学反馈突破时空限制，变得更加及时有效。线上线下协同教学模式在一定程度上可以提升课堂教学效果，为未来电动力学课程改革提供可参考的思路。

［关 键 词］ 电动力学；“雨课堂”；线上线下协同模式；教学反馈

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）21-0０97-04

一、引言

教育部高等教育司吴岩司长提出的“两性一度”“金课”标准中，强调了知识、能力和素质三个维度的有机融合。课程应着力培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，同时具备前沿性和时代性的课程内容。教学方式应呈现先进性和互动性，学习结果要达到探究性和个性化。此外，课程难度应具有“跳起来摘桃子”的挑战性。教学改革作为培养高质量本科人才的关键环节，其重要性不言而喻。而教育信息化对教学改革的促进作用也愈发显著。随着现代科技的进步，需要提高有限课堂的高容量、强互动性、先进性和前沿性等需求，突破课堂、教室、时空等边界限制。因此，教育教学与现代信息技术的高度融合成为实现这一目标的最佳途径之一。鉴于此，传统的课堂教学已无法满足现今时代对教育教学的需求，教学改革势在必行。

二、课程教学现状分析

电动力学作为四大理论物理课程之一，旨在探究电磁场的基本特性、运动规律以及电磁场与带电物质之间的相互作用[1]。这门课程在电力系统、凝聚态物理、光波导与光子晶体、等离子体、天体物理和粒子加速器等涉及电磁波的领域具有广泛的应用。掌握电磁场基本理论，对于生产实践和科学实验具有重大意义。该课程的知识体系系统且紧密联系，因此在学习过程中需要具备较强的知识串联能力、逻辑分析能力和总结概括能力。此外，电动力学课程对数学要求较高，学生在学习过程中普遍感到困难，公式繁多、思维抽象以及概念晦涩难懂，从而使学生望而却步。传统的电动力学教学主要以“灌输式”为主，学生似懂非懂，教学效果往往不尽如人意。随着科学技术的进步，现代学习和教学方式变得越来越多样化，为教育事业的发展提供了宝贵的技术机遇。

近年来，随着教育改革的不断深入，电动力学课程教学改革取得了一定的进展。部分教师采用渗透式教学方法[2]和双主教学模式[3]，取得了良好的教学效果。同时，在教学内容、教学方法和考核方式等方面也进行了诸多尝试[4-6]，取得了喜人的成果。然而，从整体上看，教学模式的创新仍有待突破。现有的教学模式仍存在以下特点：教学反馈滞后不及时，前沿性不足，教学方法单一，互动效果不强，考核方式单一，不够丰富。传统的“灌输式”教学模式虽然在知识传授方面具有一定意义，却直接影响了学生解决实际问题的能力提升。这使学生在遇到问题时缺乏耐心进行独立思考，严重降低了学生参与教学活动的积极性和主动性。如今的多媒体课件PPT教学，有时仅将“粉笔+黑板”变为“计算机+大屏幕投影”，口述式灌输模式转化为技术式多媒体灌输模式。学生的主体性与师生互动依然没有得到充分体现，学生学习效果依然不佳，自主学习能力、合作交流能力、分析解决问题和知识应用等方面的能力无法得到有效培养和提高。总之，电动力学课程教学改革需要关注教学模式的创新，提高教学的前沿性、互动性和多样性，以期培养学生的综合能力和高级思维。

“雨课堂”是一款基于手机微信使用的应用型小程序，以线上线下协同、师生互动永不下线为宗旨的智能终端，具有操作简便、易学的特点。当代大学生几乎满足了一人一机的条件，为将“雨课堂”融入课堂教学创造了有利条件。国内已有基于“雨课堂”平台进行课程教学探索的研究，新疆师范大学李艽老师进行了线上+线下混合式教学，在教学过程中创建了有效好用的教学环境，取得了良好的教学效果[7]。兰州工业学院的毛生红老师以角动量定理和角动量守恒定律为例，设计了一个基于“雨课堂”的线上线下混合式教学案例[8]。长沙理工大学的窦柳明课题组将“雨课堂”引入大学物理实验教学[9]，这些研究结果显示，“雨课堂”具有互动性强、提问及回答方便、评价及时、考核合理等优点，能够在一定程度上提升教学效果。考虑到电动力学课程存在的教学问题和“雨课堂”的特点，笔者提出了一种基于“雨课堂”平台的线上线下相结合的教学模式。这种协同教学模式的应用，不仅能克服传统教学存在的问题，还能避免线上模式的无监管状况。它可以在很大程度上改善教学环境，结合线上教学与线下教学的所有优点，使学生成为教学的主体。通过充分发挥学生的自主性，进一步提升课堂的教学效果。总之，“雨课堂”作为一种创新的教学工具，为电动力学课程教学改革提供了新的思路和方法。教师应积极探索将其应用于实际教学中，以提高教学质量和效果。

三、基于“雨课堂”的课程实践教学

为了更有效地利用“雨课堂”平台进行线上线下协同课程教学，主要分以下三步进行：首先，通过问卷调查收集在校物理专业学生的学习情况和客观需求。这有助于深入了解学生的学习习惯、学习困难以及对教学模式的期望，从而为制定针对性的教学策略提供依据。其次，在了解学生需求的基础上，针对性地制定适合本校学生的教学策略。这包括将课程所学知识点进行“雨课堂”化处理，以实现基于“雨课堂”平台的课程教学模式。在此过程中，充分利用“雨课堂”的互动性强、提问及回答方便、评价及时、考核合理等优点，提升教学效果。最后，进行教学反馈与教学评价。从教师和学生两个角度分析此教学模式的教学效果，以评估其在实际应用中的优缺点，这有助于不断优化教学策略，提高教学质量。

（一）问卷调查及学情分析

问卷调查针对2016级、2017级和2018级物理学专业在校生进行。其中，2016级和2017级学生已经学习了电动力学课程，而2018级学生尚未开始学习该课程，也是即将采用“雨课堂”线上线下协同模式进行教学的班级。针对2018级学生的问卷调查分为两次，分别在课程教学前后进行。对于2016级和2017级物理学专业学生的问卷调查，主要围绕课堂参与度、课堂准备、教学方法、课堂评价、考核方式和传统教学等方面展开。共发出问卷52份，回收有效问卷48份，回收率为92.3%。

在课堂参与度方面，82.5%的学生认为课堂应该增强互动性，以激发学生的学习兴趣，发挥学生的主体作用。在课堂准备方面，Spml8N20Zo+ya8DEsKo1iwfj+lQ+cQH+a0pWaiYikXs=95%的学生认为课前预习是一个良好的习惯。预习可以快速进入学习者的角色，在教师讲解之前提前进行了解，从而更快、更准确地掌握课堂内容。然而，这95%中75%的学生并未养成经常课前预习的习惯，只有25%的学生能够经常进行课前预习。在教学方法方面，88.64%的学生选择了自主+合作探究式教学，而其他学生则选择了单独的自主式学习（4.54%）或合作式学习（6.82%）。在课堂评价方面，87.5%的学生选择了及时评价，12.5%的学生选择了滞后评价。在考核方式方面，66.7%的学生希望教师能够全方位给予客观、合理的教学评价，并提供一定的数据支持。最后，在针对现阶段传统教学可能存在的问题的调查中，结果显示学生认为传统教学互动范围小、知识讲解过于依赖书本且前沿性不足、知识面广度和深度不够、教学方式缺乏灵活性等。

通过问卷调查，得知学生期待的理想课堂是：教师能够合理运用丰富的教学手段，加大互动力度和范围，注重过程式考核，客观、合理地给予教学评价，最终实现以学生为主体的教学模式，并将教学重点从知识传授转向学生创造能力和个性化的培养。

（二）“雨课堂”线上线下协同教学模式的实施

为了解决传统课堂上存在的问题，笔者结合线上教学和线下教学的优势，对电动力学课程进行了“雨课堂”线上线下协同模式的教学实践活动。本文旨在探讨这种教学模式的可行性和有效性。下面将通过课前、课中和课后这三个具体教学环节进行详细介绍。

1.课前：教学内容“雨课堂”化

将传统课件转化为“雨课堂”格式。电动力学课程主要分为以下六个部分：电磁现象的基本规律、静电场、静磁场、电磁波的传播、电磁波的辐射以及狭义相对论。每个部分的知识点都经过微元化和“雨课堂”化处理，并在课前上传至“雨课堂”平台。同时，将简单的知识点以PPT或视频形式作为课前预习资料推送给学生。教师可以在后台随时了解每位学生的预习情况，并将预习表现纳入平时成绩。这有助于督促学生养成课前预习的好习惯，并将这种习惯推广到其他课程。通过这种“雨课堂”教学模式，课堂实现了翻转。学生先通过“雨课堂”平台在线学习简单的知识点，然后由教师在课堂讲解较难的知识点和关注实际应用能力。这种教学模式使理论与实际紧密联系，让学生真正体会到知识在生活中的运用。

2.课中：“雨课堂”平台的课堂教学

借助“雨课堂”平台，在正式上课前5分钟进行扫码签到，节省了教师每堂课的点名时间，同时通过查看签到系统轻松获取未到学生名单。在教学过程中，学生可以在“雨课堂”系统中查看教师的教学PPT内容。这不仅解决了后排学生看不清投影屏幕的问题，还让学生可以随时在课件任何一页PPT上做标记。教师可以根据学生的标记情况，即时且有针对性地讲解某个知识点，避免学生“知识水桶”漏洞越来越多，导致后期学生想学习也有心无力，进而降低学生对本课程的学习兴趣与积极性。讲解完具体知识点后，教师可以通过“雨课堂”平台发布随堂测试进行现场在线作答，或者以主观题形式发布提问，并让所有学生在规定时间内提交答案。通过赋予一定权重，教师和学生共同对提交的答案进行评价。教师在后台随时关注班级学生的作答情况，如图1所示。根据答题情况，教师可以选择分享不同答案学生的解题思路，或者将他们的答案展示在投影屏幕上。这样可以充分发挥学生的主体作用，最大限度地扩大师生的互动力度与范围。

此外，为了拓宽学生的视野，增强课程的前沿性和先进性，以及激发学生的主观能动性，布置了许多与课程相关的科学研究类题目。这些题目涉及光子晶体、波导、电磁阀、电磁陀螺、天线辐射等前沿内容。这类任务主要以合作式学习形式开展，并在“雨课堂”平台中随机分组。学生需在规定的时间内撰写一份研究报告，最后随机抽取组内一人进行答辩。整个过程都可以在“雨课堂”平台中实现。在答辩环节，答辩人在讲台上利用手机通过“雨课堂”平台展示本组的研究报告。其他组学生也可以进行评分，师生共同评选出最优秀的作品，这样最大限度地凸显了学生的课堂主体地位。

3.课后：“雨课堂”数据化监测与评估

课后作业可以在“雨课堂”平台上随时发布，学生会收到作业提醒以及提交截止时间的通知。教师可以在“雨课堂”平台上随时进行批改，同时教师可以及时点评，学生也可以在平台后端实时查看教师的评语。这样一来，时空的限制被打破，避免了以前学生交作业不及时、教师批改作业不及时的不足。每堂课后，“雨课堂”平台会对每个学生的教学数据进行自动分析，帮助教师及时了解班级每个学生的学习状态。通过平台，教师可以清晰地看到哪些学生在本堂课表现优秀、哪些学生需要加强，即优秀学生和“预警”学生。对于“预警”学生，教师需要重点关注，及时沟通并解读他们对本课程的困惑。此外，学生可以在“雨课堂”平台系统中随时在线发布提问，教师可以随时进行答疑解惑，突破时空限制。根据“雨课堂”平台的教学数据，教师可以全面分析每个学生的课堂参与度及知识点的掌握程度，为教学过程中及时调整教学策略提供数据支持。

（三）线上与线下协同模式的教学评价及教学反馈

传统教学的平时成绩主要以考勤和学生课后作业为主。尽管后期增加了课程论文、阶段性测试等评定方式，使平时成绩的构成变得更加客观化与合理化，但对于实际的课堂表现始终无法定量评估。而事实上，实际的课堂表现才能最真实、客观地反映学生的学习状况。“雨课堂”的实施，能够全方位记录每位学生的课前预习、课堂互动、课后作业等全周期的教学数据。通过网页版的“雨课堂”，教师可以下载含有学生详细数据的Excel文件。通过对每项数据赋予一定的权重，可以对学生的学习情况作出客观评价。这使平时成绩的给定做到了有据可循，克服了传统教学模式下平时成绩给定的随意性。

实践表明，“雨课堂”平台中的优秀学生在综合成绩上都获得了较高的分数，而出现预警标签的学生在最终考核中的综合成绩非常不理想。与传统教学模式相比，该课程学生的期末考试及格率在60%～70%、平均分在及格线左右。2021年下学期，对所在学校的2018级物理学专业开展“雨课堂”教学改革实践后，学生该课程的期末考试成绩有了很大幅度的提升，及格率达到80%，优良率达到了25.5%，平均分达到69.47。

此外，笔者还通过问卷形式对所教的2018级物理学专业学生对“雨课堂”教学模式的评价进行了调查。本次调查共发出问卷47份，回收有效问卷46份，回收率为97.8%。调查主要针对两种教学模式进行比较，即传统的线下教学和线上线下相结合的模式教学。基于数据可以看出，与传统教学模式相比，“雨课堂”线上线下协同教学模式为学生带来了全新的教学体验。高达93.48%的学生认为这种模式可以提高他们的学习兴趣，同时互动效果显著。许多学生认为这种模式使教学方法更加多元化，而全方位的教学数据使这种过程式考核更加客观和公平。

综上所述，“雨课堂”线上线下协同教学模式显著提升了学生的学习兴趣，成功克服了课程学时的不足，突破了时空限制，充分调动了学生的主观能动性。此外，该模式最大限度地增强了师生间的互动效果，全方位监测了全周期教学数据，真实、客观地评价了每位学生的学习效果，从而受到了学生的热烈欢迎和好评。

四、结束语

电动力学在通信技术、电力系统和光学工程等领域具有广泛的应用。本文结合本校现状提出教学改革设想并完成了教学实践。通过引入“雨课堂”教学模式，实现了课堂教学的翻转。一方面，这种交互性信息教学充分激发了学生的学习热情，使学生的注意力从玩手机、看新闻和看视频等转向用手机进行课堂学习；另一方面，“雨课堂”拉近了师生的距离，突破了时间与空间的限制，加强了教师与学生的交流。尤为突出的是，“雨课堂”还能改正传统教学的缺点，以求两者的结合，达到1+1>2的效果。总之，从教学实践和教学反馈来看，“雨课堂”不仅使学生以主体身份主动自觉地获取知识、培养能力，为学生带来了全新的体验，还显著提高了教师的教学效果。

参考文献：

［1］ 郭硕鸿.电动力学［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［2］ 马保科，张英堂，翟学军，等.电动力学课程教学体系的改革与完善［J］.西安邮电学院学报，2011，16（2）：69-72.

［3］ 蔡根旺，张腊梅，张合斌.双主教学模式下电动力学课程教学改革研究［J］.高等函授学报（自然科学版），2009，22（6）：23-25.

［4］ 马春林，程菊.电动力学课程教学改革的思考与实践［J］.通化师范学院学报，2011，32（10）：71-73.

［5］ 熊万杰，陆建隆.对“电动力学”课程改革的探索［J］.高等理科教育，2003，6（52）：72-75.

［6］ 姜丽，陈桂波，李金华，等.浅谈电动力学多元化教学改革与实践［J］.教育现代化，2017，5（19）：39-41.

［7］ 李艽.基于混合式教学的物理课堂实践研究［J］.物理通报，2023（7）：17-20.

［8］ 毛生红.基于雨课堂的大学物理课程混合式教学模式的设计与实践［J］.兰州工业学院学报，2023，30（5）：153-156.

［9］ 窦柳明，唐贵平，杨昌虎，等.基于雨课堂的大学物理实验教学改革实践［J］.大学物理实验，2021，34（5）：130-134.

◎编辑 马燕萍