“互联网+”与“新工科”背景下混合式教学研究与实践_贾雁飞.pdf

信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)“互联网+”与“新工科”背景下混合式教学研究与实践贾雁飞1，陈广大1，赵立权2（1.北华大学 电气与信息工程学院，吉林 132013；2.东北电力大学 电气工程学院，吉林132012）摘要：为使本校电子信息专业课程课堂教学能够全面贯彻新工科教育和工程教育专业认证思想，使得教学效果能够满足社会对人才能力的需求，在互联网+和新工科的背景下，提出构建了以学生为中心，能力培养导向的高校信息类专业课程教学模式，并将其应用于电磁场与电磁波课程的教学中。新教学模式更强调对学生综合能力的培养，全面提高学生的独立思考能力、学习能力、分析问题和查找问题的能力。新教学模式在实践的过程中受到同学的广泛好评，极大地提高了学生的学习兴趣，学生主动提出问题的频率明显得到提高，学生的思维更加活跃。关键词：互联网+；新工科；教学模式；信息类；教学模式中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2022)35-0125-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：1 引言新工科教育已成为我国实现“中国制造2025”国家战略中最重要的人才战略，通过全面实施和推进新工科教育，有利于培养具有较高创新创业能力的人才，更好地适应新经济对于人才的综合素质与能力需求1-2。电子信息类专业课程具有内容多、抽象难懂、理论性强、数学计算较多、学习难度大的特点3。此外，随着科技的不断进步，电子信息知识不断更新，社会越来越需要综合创新型的电子信息类专业人才，而培养创新型人才首先要培养学生的自主学习能力。在 教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见 中也指出“提高自主学习时间比例，引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践”4。因此，如何在有限的学时内，保质保量地完成教学任务的同时，更好地培养学生的学习能力和创新能力已成为一大难点。传统教学模式很难培养学生具有新工科所提出的能力要求，现有 电磁场与电磁波 课程大部分的课堂教学都采用教师讲授为主的方式，任课教师在讲台不停地讲授，只为把书本知识传授给学生，学生在台下不停地记笔记，只为把教师讲授的课本知识记牢。在讲的过程中，学生没有机会进行任何提问，只有在教师偶尔给学生留出提问时间的时候才可以提问，有时学生即使有问题，也由于种种原因而未能提问。这种教学模式无法很好地培养学生主动思考、主动提问、主动分析问题的能力以及主动质疑和主动解决问题的能力5-6。为此，本文提出了以学生为中心，能力培养导向的高校信息类专业课程教学模式。2 教学模式改革为了引导学生养成自主学习的习惯，培养学生自主学习能力和创新能力，为终身学习打下基础，构建了以学生为中心、学习能力和创新能力培养为导向的高校信息类专业课程教学模式，教学新模式如图1所示，围绕学生学习能力和创新能力的培养开展教学活动。课前，教师首先通过“雨课堂”线上教学平台上传本课程的预习资料并布置相应的预习作业、测验和专题讨论。然后，学生通过访问该教学平台自主学习课程的预习资料并完成相应的预习作业、测验和专题讨论，学生通过此过程达到熟悉新知识的目的，并将自己在预习过程中发现的问题通过师生交流互动、评论等方式及时反馈给教师。最后，教师查看学生对课程的预习情况及时掌握学生对新知识的熟悉和吸收程度，并以此为主要依据设定教学目标和教学内容。收稿日期：2022-04-29基金项目：吉林省教育科学“十四五”规划2021年度课题（项目编号：GH21220）作者简介：贾雁飞（1981），女，吉林，吉林省吉林市人，讲师，博士，主要研究方向：电子信息专业教学；陈广大（1982），男，吉林，吉林省吉林市人，副教授，硕士，主要研究方向：电子信息专业教学；赵立权（1982），男，吉林省吉林市人，副教授，博士，主要研究方向：通信工程专业教学。E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.18,No.35,December2022125DOI:10.14004/ki.ckt.2022.2172本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)教师提出问题学生分析问题课本自学教师答疑解惑小组讨论交流讨论总结/评价重点难点知识学习理清知识点教学目标教学内容问题设计教教师师线上教学平台上传学习资料在线答疑和辅导收集教学反馈布置和批改作业、测验和专题在线学习在线测试师生交流互动、评论、答疑解惑线上教学平台学学生生有针对性复习查缺补漏教师设计课后作业章节测验线上教学平台主题讨论反馈反馈反馈下一次课评价反馈方法改进发现新问题反馈反馈教学实施课中课中课前课前课后课后问题为驱动问题为驱动学生为中心学生为中心成成果果为为导导向向成成果果为为导导向向图1 以能力培养为导向教学模式课中，教师以问题为驱动，针对教学内容的重点和难点设计相应问题让学生独立思考，学生带着问题进行自主学习，通过自有分组形成讨论小组，对教师提出的问题进行交流、分析和讨论，最后形成组内统一的结论汇报给教师。通过此过程教师较好地掌握了学生的自学收获以及仍然存在的疑惑，教师能够有针对性地为学生答疑解惑，帮助学生理清了知识点。课后，教师通过课前和课中掌握的学生的学习情况，布置课后作业、主题讨论和章节测验，学生通过完成教师布置的课后任务能够更准确地掌握自己的在学习上的不足和有待提高的方面，同时，教师也能够及时掌握学生还有哪些知识点没有掌握牢固，从而及时调整和完善教学方式和教学思路，形成良性的教学过程，达到较好的教学效果。3 优化教学内容针对高校信息类专业有一部分学生今后毕业会从事电磁兼容和微波通信相关工作，对现有 电磁场与电磁波 课程相关内容进行了调整。3.1 原有授课内容调整原有电磁场与电磁波课程重点讲授电荷守恒定律、真空中静电场的基本规律、真空中的恒定电磁场的基本规律、电磁感应定律和位移电流、麦克斯韦方程组以及静电场分析、恒定磁场分析等电磁场的基本规律和静态电磁场分析等内容，受学时限制影响，对于电磁波方面的内容讲解得较少。然而电子信息和通信工程专业今后学习专业课程知识需要掌握更多的是电磁波方面的内容5，为了更好地解决学时有限和需要的授课内容较多的问题，课程组对现有授课内容进行了调整。弱化电磁学基本定理定律的相关推导，课上重点讲授如何利用电磁学基本定理去解决电磁问题，降低电磁学内容授课学时。同时，为了弥补压缩电磁学授课学时，弱化公式推导的问题，针对公式推导过程录制了完整的教学视频，并将教学视频上传至基于雨课堂的数字化教学平台，为学生提供学习帮助。增加了均匀平面波在导电媒介中的传播、电磁波的极化、均匀平面波对分界平面，多层介质分界面和理想理想介质平面的垂直入射等均匀平面波在空间中的传播、反射和投射等内容的学时，同时增了导向电磁波和电磁辐射等内容，电磁场相关内容16学时，电磁波相关内容32学时，更侧重电磁波方面的知识讲解，为后续学习通信系统专业课程奠定基础。3.2引入案例教学理论与实际相结合，注重讲解重点理论内容与实际生产生活紧密结合的案例6。例如，在讲解电磁波的反射与投射部分理论内容时，可以给学生讲解其在微波屏蔽室中的应用原理，因为理想导体内部没有场，电场只能分布在理想导体外表面上，所以微波屏蔽室外表面由理想导体构成，同时，微波屏蔽室对其导体外壳的厚度也有严格的要求，这里应用到趋肤效应的原理，对于不同的金属导体，电磁波入射其表面时，能够在导体中传播的距离不同，只有知道了导体的趋肤深度，才能知道设计的导体外壳的厚度达到多少，才能达到屏蔽电磁波的目的。也可以引入大多数家庭里的常用家电微波炉的工作原理，这里也应用了电磁波的传播特性和趋肤效应原理，可以给学生讲解为什么金属容器不能放进微波炉加热，会发生什么现象，而食物可以用微波炉加热的原理。3.3 引入前沿科技成果引入与本课程相关的国内前沿科技发展成果，例如，神舟十三号载人航天器应用到的与本课程相关的原理和技术。将我国5G通信技术发展和国际地位以及我国北斗卫星通信技术引入到电磁场与微波课程教学中，5G通信和北斗卫星通信都是以微波通信为基础，因此在讲授麦克斯韦方程实际应用中，侧重讲解微波频段的电磁波传播原理、特性及相关案例，以5G通信和北斗卫星通信为例，介绍麦克斯韦方程如何影响通信技术的发展。3.4 融入课程思政元素高校人才培养的根本任务是教书育人，因此在教书的同时更要达到育人的目的7-8。课程思政不应只存在于思政课程中，专业课程更应合理适度地引入思政元素。例如，在 电磁场与电磁波 课程中，以华为为例介绍我国通信技术的发展心路历程，我国卫星定位技术的发展历程和北斗卫星通信技术的先进性，引导学生要具有科研精神，做任何事情要懂得“贵在坚持”，不能半途而废。增强学生对专业的认同感和民族自豪感，树立正确的世界观、人生观和价值观，在讲授知识的同时，以润物细无声的方式将理论知识和思政内容融于实际，达到学以致用和立德树人的教学效果。126信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第35期(2022年12月)第18卷第35期(2022年12月)4丰富线上教学资源随着网络技术的发展，为学生课下学习提供了新的渠道9，课题组充分利用雨课堂平台构建了线上教学平台，并根据 电磁场与电磁波 课程新教学模式的要求，制作了 电磁场与电磁波 课程多媒体课件、作业、习题库和试卷库等教学资源，并通过多渠道搜集到浙江大学等国家级精品课 电磁场与电磁波 的教学视频，根据授课需要对其进行筛选，选择了48个视频的授课内容，并将其上传到 电磁场与电磁波 课程线上教学平台上，供学生课下学习参考，为学生自主学习和知识的扩展提供帮助，同时也扩展了学生学习的时间和空间，从而提高教学和学习效果。由于现有精品课教学视频资源都是整堂课的录制，可以看作是课堂授课的翻版，虽然对学生课后学习有一定的辅助作用，可是由于视频一般都是45分钟，同学需要快进视频查找自己需要学习的视频，对于学习动力不足的同学，不容易被接受。短视频盛行的今天，学生更愿意接受教学短视频。为此，本课题组还对电磁场与电磁波课程重点和难点知识进行了梳理，并以电磁场与电磁波课程的重点和难点为依托制作了授课微视频，每个授课微视频时长控制在5分钟以内，每个视频仅包含一个知识点，并且以知识点对视频进行命名，并将视频上传至网络教学平台，目前已制作短视频117，学生对短视频的观看量远远超过传统45分钟授课视频的观看量，授课短视频时间段，内容精练，针对性较强，学生很容易找到自己所需要的教学视频资源，而且便于利用零碎时间进行学习，授课短视频受到同学们的一致好评，今后课程组将抽出更多的时间，制作更多的电磁场与电磁波课程授课视频。5 结论本文结合高校信息类专业工程技术发展需求以及新工科教育要求，提出了构建适用于信息类专业课程的教学模式，新教学模式以学生为中心，教师引导学生通过自学部分内容，掌握适合自己的学习方法，学会独立分析问题和解决问题，进而更好地培养学生的学习能力和创新能力。此外，还结合新教学模式特点，对课程内容和线上教学资源进行了优化，提高学生学习和课程教学质量，更好地培养出能够适应社会发展需求的高校信息类技术人才。参考文献:1 徐传运,张杨,李刚.面向工程能力的软件工程专业人才培养模式研究J.电脑知识与技术,2022,18(5):173-175.2 王立华,曾庆田,李超.新工科背景下电子信息类专业学生科技创新能力培养模式J.实验技术与管理,2020,37(2):24-27.3 石艳梅,郭映,秦娟,等.电磁场与电磁波课程教学方法探索J.中国现代教育装备,2020(11):9