“電磁波”專題研討式教學的實踐探索

何 艷 鄧 磊 羅志娟 喻 莉

(空軍預警學院基礎部 湖北 武漢 430019)

隨著軍事院校改革的不斷深入，對院校的教學也提出了新的要求，教學內容需不斷革新，教學方法和手段需靈活多樣.新的教學大綱及實施計劃將《大學物理》這門基礎課程的重要性再次突顯出來，不但對該課程教學任務有較大的增加，而且還對教學的方式方法和考核評價等都有全新的明確規定.新的課程體系和新大綱更加注重基礎、學習方法、自學能力與創新能力的培養，更加強調素質教育.因此，教師需不斷革新教育理念，積極探索新的教學模式，提高學員獨立獲取知識的能力和分析解決問題的能力，培養學員的探索精神、創新意識和科學思維，激發學員學習物理科學的興趣和積極性.研討式教學作為一種新的完全異于傳統的單向傳授知識的教學模式應運而生，且因其在調動學生學習的積極性和主動性、發揮學生學習的能動性、培養學生探索意識和創新能力等方面具有傳統教學模式無可比擬的特有優勢和特點，當前正被廣大教師所熟知和廣泛關注[1～3].本人針對物理課程內容的廣泛性、研究的深入性、方法的多樣性等特點以及學生被動學習物理的現狀，在教學過程中也大膽嘗試與探索了研討式教學模式，并取得了較好的教學效果.

1 研討式教學法

研討式教學，顧名思義，就是研究、討論，是一種以現實問題為牽引，學員為主體，教員為主導的教學方式，具有探索、協作、互動和激勵等特點.研討式教學更加注重教學的全過程，學員可以置身于教師預先設定的特定的現實問題情境之中，在教師的引導下，圍繞著“研討主題”廣泛查閱資料和文獻，面對可能遇到的種種問題，結合自身經歷進行思考、分析與研究，學會用定性或定量的方法，提出解決問題的多種方案，并在相互討論中進行思想的碰撞與交流，從而獲取新知.因此學員的自學能力、分析解決問題的能力、創新能力、團隊協作能力以及學習的積極主動性等都能得到培養和極大提高.

一般來說，最常見的研討式教學模式是五步教學法，即指導選題、獨立探索、小組交流、大班講評、總結提高[4].

2 研討式教學法的實踐

2.1 教學設計理念

大學物理是一門屬于自然科學的基礎課，也是一門實踐性較強的課程，作為高等教育的基礎課程之一，它擔負著為學生打好科學基礎、培養學生科學素養和創新能力的重要作用.教學的設計中更應體現理論與實踐的有機統一和有效融合，堅持以人為本，以育人為核心，充分體現“學員為主體、教員為主導”的教學思想，以“學以致用，理論指導實踐，解決實際問題”為宗旨，以“教為不教、學為創造”為導向，以 “現象—本質—應用(即解決問題)”的科學研究方法為主線，重現科學探究的過程，強化物理思維方法的滲透，培養學生的科學素養，提高學生多方面能力素質，樹立獨立自主的創新意識，逐步形成科學的世界觀.通過理論的學習為實踐奠定基礎，而實踐又為理論知識的轉化提供有效途徑，兩者相輔相成、相互結合.

2.2 教學內容選取與優化

波動部分是大學物理中一個重要的教學內容，從機械波、電磁波到波動光學教學內容上緊密相關，機械波與電磁波雖是本質完全不同的兩種形式的波，但都具有波動的共同特征和規律，研究方法十分類似，它們都能發生反射、折射、干涉、衍射，都能傳播能量與信息，波速、波長、頻率之間都具有相同的關系.這部分內容總體概念抽象、理論性強、知識點多[5].此外電磁場和電磁波在電子通信領域有著十分重要的作用，當前人們使用的各種無線通訊工具都離不開電子通信技術，人們對通信質量也越來越重視[6,7].可見，“電磁波”部分內容的地位和作用的重要性了.為此，我們以模塊化的形式取代以往教學內容按章節實施的方式，選取了這部分看起來各自獨立的波動內容作為一個知識模塊，以電磁波為核心和主線，圍繞通信應用中“手機信號丟失和盲區”現象中的物理問題展開專題式研討和有意義的探討，加強各知識點間的聯系，突出物理知識的應用，在解決探索問題的過程中強化學員對知識點的理解與運用.

整個教學內容的選取上突出“實用性”和“熱點問題”.電磁波無處不在，它改變著人類的生活方式，是無線通信、遙感、目標定位和環境檢測等應用技術的基礎.該內容不僅能較好地指導生產生活實踐，還為后續工科專業課程的學習打下良好的基礎.而能與電磁波緊密聯系且與生活息息相關的熱點問題，無疑就是“手機信號丟失和盲區”問題，其原因可能有哪些，這些原因背后的物理本質又是什么，或者說原因中哪些又能與物理知識建立聯系呢？……將這個看似常見其實令人困惑的實際問題貫穿于整個教學過程，以問題為牽引，以知識點為依歸，以研究討論為主導，以演示實驗為輔助，以拓展應用為遷移，創設實際的實例情境，激起學習和探究問題的興趣，驅動教學內容的展開，在學生已具有的認知水平和知識經驗基礎之上，給學生提供從事探索熱點現象的機會，幫助其在自主學習和合作交流中掌握和理解學科知識，提高學生的工程應用能力.

“手機信號丟失和盲區”問題實際就是涉及電磁波的一系列問題——“電磁振蕩”“電磁波的產生與傳播”“平面電磁波的特性”“電磁波的能量”“電磁波譜”“電磁波的疊加、干涉、衍射、透射”等相關的理論知識，自然而然地將研討問題與相關教學內容有機融合，是一個難得的、較好的研討切入點.再結合教學內容和目標將實際問題歸納為幾類，并對教學內容進行重新合理的整合，繼而以問題為驅動圍繞問題展開討論.

2.3 教學目標設置

通過本專題的研討學習，使學員知道電磁波和機械波的異同，對電磁波的特性和描述有個全面的認識和了解，對基本概念、基本知識、基本規律能正確理解和應用.突出物理思想和方法的滲透，培養學員的科學方法和思維能力，提高學員的團隊協作精神、創新精神、辯證唯物主義世界觀等素質，為以后的學習和工作奠定必要的理論和方法基礎.

2.4 教學模式設置

把物理教學與科學素質培養緊密結合起來，采用創建綜合能力培養導向的、立體化的研討教學模式，將課內與課外結合、理論與實踐結合，充分發揮“傳道”與“育人”的雙重作用.充分發揮學員的主體作用和教員的主導作用，靈活運用問題驅動式、啟發式、討論式、演示法等多種教學方法，將物理知識“激活”，提高學員的學習興趣和積極性，提高學員攝取知識的能力和理論聯系實際的能力.

(1)創建積極引導的課堂教學模式

改變“教員主講”的課堂教學形式，形成由教員理思路、講方法、重分析與討論的主導啟發式研討課堂教學模式，將更多問題留給學員并引導其自主研究思考，鼓勵學員上臺匯報研究成果，實現從知識到能力素質的轉化與提升，全面培養其語言表達能力、自學能力和創新能力等.

(2)創建教學內容向第二課堂和演示實驗延伸的教學模式

將各自孤立的內容，以“電磁波”為紐帶，以“手機信號丟失和盲區”現象為媒質，使課堂教學向外延伸，為學員打開通往外界的窗口.針對學員具有濃厚的物理學習興趣、思維敏捷、喜愛探索、樂于動手等特點，以學員為本，重視個性發展，為其提供較大的發展空間，通過主題研討式探究建立與教材以外的物理世界之間的聯系，激發其學習好奇心和興趣，扭轉其學習中已固化的定式思維方法.充分利用第二課堂的實踐成果，將學員自主開發制作的各種實踐成果和演示儀器用到研討課堂上，進一步將研討內容遷移拓展于應用中，從而進一步體現第二課堂與第一課堂協同育人的功能，促進第一課堂與第二課堂的融合發展.

(3)創建課外作業學習的立體化模式

該研討式教學的前期準備需要學員提前以課外作業的形式完成，這是確保研討課能順利進行的非常重要的環節，也是學員理解學習新知的途徑和目的的導向性環節.此課外作業不同于常規的作業練習，其形式多種多樣，如搜索資料、查閱文獻、錄制視頻、設計科學實驗、準備發言提綱等，有要求紙上完成的，有要求計算機上完成的，有需要合作完成的，有需要利用圖書館和其他實驗器材的等等.在前期準備過程中，要求學員學會對資料進行分類、整理、歸納概括等基本技能，從而獲得比較全面的信息.

2.5 研討課的課堂實施

根據前期研討準備，將教學內容梳理為4個知識模塊：電磁波的基本概念、電磁波的疊加特性、電磁波在介質中的傳播特性、電磁波在導體中的傳播特性.以“電磁波”為主線，從生活實例中創設情境引入研討的課題——手機信號丟失和盲區問題，實際上手機信號的載體就是電磁波.通過前期教員和學員的研討準備查找資料討論得出，重點圍繞引起手機信號丟失的4個主要原因：手機信號不在網絡覆蓋區；手機信號受到其他電磁干擾；手機信號受到非金屬障礙物影響；手機信號受到金屬障礙物影響[8].

創設手機信號丟失和盲區的不同問題場景，學員身臨其境的親身體驗，激起其研討的好奇心和興趣，發揮群體的力量多向互動交流討論，揭示各原因的深層次本質特征，建立起知識點之間的聯系，并通過物理本質指導實際情形的解決方案.課堂討論既有學員自由發言、代表發言又有討論等環節.教員參與討論，加以引導和點評，并及時對各個問題進行小結，激發學員的發散思維，共同探討，得出結論.針對各內容特點采用不同的討論方式：第一個問題的知識點難度較大，由教員講解，啟發引導；第二個和第三個問題，主要采取由學員代表發言和自由討論的形式；第四個問題，則由學員自己動手設計實驗討論進行，比如：手機放入真空玻璃罩中演示聲音在真空中不能傳播；演示手機信號在金屬網罩中將被屏蔽等.最后由教員對整個討論進行總結點評與提高.具體課堂研討流程如圖1所示.

圖1 課堂研討流程圖

3 研討式教學法的思考

“電磁波”的研討式教學實踐表明，學員積極性高，思維敏捷，表達能力好，課堂討論氣氛熱烈，不但達到了預設的教學目標，還開闊了視野，理論聯系了實際，最大限度地激發了學員的潛能.通過對研討式教學的總結與反思，談幾點感悟：

(1) 研討式教學選題是其成功的前提選擇綜合性和應用性強，且能引起學員興趣的實際熱點問題較適宜.選題應開放、靈活，涉及范圍廣，具有研討的價值，能恰到好處地將熱點問題與教學內容有機融合和聯系.

(2)研討式教學中學員的主體作用尤為重要

學員的參與積極性越高，課堂討論互動氣氛就越熱烈.實踐表明學員潛力是無限的，完全能在教員的指導下自主地弄清課本之外的知識.研討過程中時刻關注學員，以學員為主體，尊重個體差異，深入了解學員的知識認知水平，充分給予不同的學員以不同方式展現自己的機會，最大限度地挖掘出其學習的潛力.

(3)師生關系以及教員的引導作用

融洽的師生關系以及教員的積極引導作用是研討式教學成敗的關鍵，身教重于言教.建立和諧、平等、民主的新型師生關系.《學記》有云：“親其師，信其道；尊其師，奉其教；敬其師，效其行.”一語道破了良好的師生關系對于學生的重要影響，它直接關系到教學的成敗.一個人只有在親近、尊敬自己的師長時，才會相信、學習師長所傳授的知識和道理.有淵博知識、平易近人的態度、擅言談技巧，純潔高尚人格的教師，會有更多的追隨者.教員要轉變教學理念，深入鉆研研討式教學的理論，站在本學科研究領域的前沿，了解學員的心理特點和原有的基本技能，引導學員提高認識，主動獲取知識，積極參與研討.而在研討式教學課堂中，首先教員要具備很好的親和力，沒有架子，與學員的關系平等，要能自然而然且時機恰當地介入到學員的討論中.其次，教員需要具備游刃有余的課堂駕馭能力，牢牢吸引學生的注意力和興趣點，有效引導學生討論的問題緊緊圍繞預設的教學目標而不偏題.研討的討論氛圍是否熱烈，主要靠教員淵博的知識和豐富的教學經驗.研討課堂中教員需適時引導、點評和肯定、小結.

此外，教學前期準備工作也直接影響研討式教學能否順利進行.教員應在前期深入研究的基礎上編寫配套的研討式教學資料，使學員了解研討問題的現狀，有效指導學員全面收集資料并對其進行分類、整理、歸納等，獲取比較全面的信息.