电磁学开放式精品示范课堂的创新探索与实践

　　摘 要：为响应“互联网+教育”时代的号召和要求，在电磁学教学中开展开放式精品示范课堂的创新探索与实践。文章设计了以“开放交互”为教学理念核心的教学模式；探索了课前、课堂中、课后教学环节中的开放式精品示范课堂的教学组织形式；研究了与之相适应的，可进一步提高教学效果的系列教学方法；提出了开放式精品示范课堂教学模式在处理教学重点、难点的有效解决办法；设计了科学合理的开放式精品示范课堂的考核评价方案。教学实践和反馈表明，开放式精品示范课堂教学模式是值得推广和应用的教学模式，是“互联网+教育”时代高校教学模式的创新之举。
　　关键词：电磁学；开放式精品示范课堂；教学理念；教学模式
　　中图分类号：G434 文献标志码： A 文章编号：1673-8454（2018）12-0056-03
　　随着“互联网+教育”时代的到来，涌现出各种新的教学方法与教学模式，例如MOOC、SPOC、翻转课堂、混合式学习等，[1-5]也出现了许多新的教学资源平台，例如iCourse、Coursera、edX、果壳网、雨课堂、网易公开课等。但是MOOC、SPOC、翻转课堂等教学模式都是“舶来品”，必须结合我国学习者的学习传统、学习环境、学习课程做出“本土化”的改造与革新，才可真正发挥其在教学中的作用。同时在“互联网+教育”背景下，单一的教学方法和某一教学资源平台已不能满足和适应现代学习者的需求。为实现信息技术与教育教学的深度融合，实现各种教学方法与教学模式的优势互补、博采众长，充分利用各种优质教学资源，基于上述情况，电磁学教学团队设计了“开放式精品示范课堂”教学模式，并将其付诸实践，在实践中继续探索和完善，为先进教学理念和教学模式的“本土化”创新设计与研究提供了理论和实践参考。
　　一、开放式精品示范课堂教学理念
　　教学理念是教学模式的核心，必须与时俱进，我们主动迎接“互联网+教育”时代的挑战，将“开放与交互”作为“开放式精品示范课堂”教学理念中的核心，如图1所示。
　　“开放”是指教学资源、教学时间、教学空间、教学组织形式和考核评价方式的开放，另外“开放”是为了更好地开展师生、生生之间的“交互”。在“互联网+教育”时代，教学资源不再局限于选用的教材，充分利用MOOC、Coursera、iCourse、edX等丰富的网络教学资源，博采众长，学生可以利用它们进行课前学习。教室也不再是进行教学的唯一空间，学生可以通过网络进行线上学习，师生、生生也可以通过电脑、手机进行交互学习。教学时间也不局限于课堂教学时间，课下时间也是交互学习时间，可以随时完成学习任务或提出学习问题、进行讨论等。课堂教学组织形式不再是 “以教师为中心”，不再是传统的“满堂灌”，转而是在“教师主导”下的“以学生为中心”的教学模式，考核评价方式的开放是指采用多元化的过程性评价，不再是以期末笔试为主的终结性评价。
　　二、开放式精品示范课堂教学设计与实施
　　1.教学组织形式
　　为了最大限度提高教学效率和教学质量，进一步解放思想与时俱进，我们在教学组织形式方面进行创新，根据教学内容灵活运用不同的教学组织形式达到教学的最优化，提高教学效能。设计的电磁学开放式精品示范课堂教学组织形式如图2所示。
　　在图2的教学组织形式中，教师只起主导作用，充分调动学生学习的主动性，激发学生的创新灵感。学生是学习的主体，应留给学生更多的时间自主学习、思考、内化知识，培养学生独立思考问题的能力、创新能力和团结协作能力。课前教师把学习内容、知识点变成相关学习任务和问题，提供相应的教学资源和信息给学生，学生进行课前学习，并完成相关检测，发现问题。课堂中主要采用交互式教学形式，针对问题进行交流讨论、互助学习。课堂上教师讲解精炼，主要是深化教学内容；有时由学生就某个知识点进行讲解，师生、生生相互讨论交流，充分调动学生的主观能动性；有时采用提问方式，教师针对教学内容提出问题，由学生开展讨论，最后师生共同总结、评价。课堂上鼓励学生大胆质疑、发现问题，互助解决问题，开启学生的批判性思维和创新思维。课后学生对知识点进行复习，再作提升与拓展训练，完善知识结构，教师进行辅导和教学反思。
　　2.教学方法
　　在电磁学教学过程中，需根据教学内容和教学目标灵活交叉运用各种教学方法，如讲授法、发现法、演示与观察法、启发式、探究法、类比法、讨论法、专题学习法等进行教学，使之优势互补，高效实现教学目标。
　　例如在学习静电场求解时，采用讨论法、启发式和探究法进行教学，由简单到复杂，循序渐进，按照点线面体、离散连续、真空介质、孤立联系（相互作用）、静止运动（变化）、理论应用（实验）的思路，[6]逐步引导学生自主探索如何应用微元法、叠加法和高斯定理法求解复杂带电物体或系统产生的电场。在学习稳恒磁场时，引导学生采用类比法，将“点”的概念换成电流元，理解毕奥-萨伐尔定律在稳恒磁场中的地位类似于点电荷或电荷元场强表达式在静电场中的地位，采用与静电场中类似的学习思路，由学生逐步探究复杂通电物体或系统产生的磁场。在学习高斯定理时，采用讲授法、讨论法，通过分析推理、归纳，启发引导学生从特殊到一般，从简单到复杂，一步步进行探究，最后“发现”、“总结”出高斯定理的一般表达式，深入理解、正确运用高斯定理求解场强。另外在学习霍尔效应时，采用演示与观察法、讨论法得到霍尔效应产生的机理与规律，采用启发式、探究式对霍尔效应的应用进行拓展学习和讨论，揭示一些工程检测装置的奥妙，学生自己动手设计并制作应用霍尔效应的装置，充分调动学生的创新意识和创新潜能。采用类比法学习稳恒磁场和静电场的性质与规律，引导学生写出它们的通量（散度）和环流（旋度）的表达式，总结出麦克斯韦方程组。采用类比法学习磁介质在外磁场发生磁化与电介质在外电场中发生极化的规律、介质中场的求解方法等。
　　通过这些教学方法在电磁学中的灵活运用，充分激发了学生的求知欲、创新欲，提高了他们的自主学习兴趣和创新能力，培養了他们的科学核心素养，实现了开放式精品示范课堂的教学目的。

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