新時代背景下“工程電磁場”數字課程建設與實踐研究

呂殿利 王志華 張惠娟

[摘 要] “工程電磁場”課程是電氣工程專業一門重要的專業基礎課。通信技術與網絡技術的迅速發展推動了學習方式的變革，新時代背景下，該課程迫切需要引入更先進的教學方式。分析了“工程電磁場”數字課程的建設情況，并對該數字課程在翻轉課堂、移動學習中的教學應用進行探討。數字課程的使用有效提高了學生的學習質量和效率，為電氣工程專業基礎課程的建設和教學模式的改革提供了有益的經驗。

[關鍵詞] ?工程電磁場;在線課程;翻轉課堂;移動學習

[基金項目] 2018年度河北省高等教育教學改革研究項目“新時代背景下的‘工程電磁場數字課程資源建設與實踐”（2018GJJG059）;2019年度河北省高等教育學會高等教育科學研究規劃課題“新時代背景下打造‘工程電磁場金課的探索與研究”（GJXH2019-015）

[作者簡介] 呂殿利（1979—），男，山東即墨人，博士，河北工業大學電氣工程學院講師，主要從事電磁場數值計算與優化研究。

[中圖分類號] G642.0 ? [文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）26-0009-04 ? [收稿日期] 2021-05-24

一、引言

教育部于2018年8月下發了《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》，明確要求各高校全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度，增加課程難度，拓展課程深度，切實提高課程教學質量。在這樣的時代背景下，“工程電磁場”課程必須進行必要的教學改革，從課程內容到教學方法都要在前期的教學基礎上進行改進和完善，真正做到以學生為中心的“教”與“學”。

“工程電磁場”課程是電氣工程專業的一門專業基礎課，在電氣工程專業課程中占有舉足輕重的地位。通過本課程的學習，可以為后續課程（如電機學、高低壓電器等）的學習以及從事電磁工程的研究奠定必要的基礎[1]。然而，由于“工程電磁場”課程理論性強、公式煩瑣、計算困難、概念抽象等特點，一直被學生認為是“天書”級課程。如何提高該課程的教學質量和教學效果，一直是教學改革探索的課題。

在新時代下，以互聯網技術和多媒體技術為根本技術特征的信息技術正以驚人的速度改變著人們的生產、生活、工作和學習方式，使得人類已經走出工業文明，步入信息時代，并且初步形成信息時代具有的虛擬化、智能化、平等化、個性化的網絡學習新環境。技術的發展必然推動著學習方式的變革，互聯網對大學本科教學的影響隨處可見，這不僅限于目前流行的慕課、在線課堂等網絡課程，還包括教師利用互聯網在線指導學生學習、學生借助互聯網檢索知識以及借助虛擬仿真實驗室平臺進行虛擬仿真實驗以及網絡學習社區進行交流、討論等。因此，“工程電磁場”課程也要打破傳統的授課觀念，不能僅僅靠課堂講課+紙質教材的教學模式，而是要把課程數字化，利用在線課程資源平臺、智能終端以及各種教學應用軟件等工具，將線上資源應用到本科教學中。這樣不但可以優化教學資源，改進教學方法，并且能有效解決課堂學時緊張、師生交流不足等問題，進而提高教學效率和教學質量。

二、數字課程的建設

在新時代背景下，隨著互聯網和移動通信技術的飛速發展以及智能終端在日常工作、生活中的普及，學生的學習不再受限于既定的物理時間與空間，除正規的學校教育之外，還廣泛涉及非正規、非正式的教育，學生的學習方式更靈活、自主和多元。目前，越來越多的大學生使用博客、視頻網站、慕課、在線課堂、在線會議等各種工具進行學習。斯坦福大學和麻省理工學院的教師更是將游戲和視頻整合到課程設計中，以此模擬真實世界的活動，這些技術逐步成為深化學生學習的媒介[2]。因而，“工程電磁場”課程勢必要與時俱進，打破“課堂板書+紙質教材”這種傳統的教學模式，把課程“數字化”，結合現代化的教學工具和教學方法進行改革。

（一）數字課程的建設基礎

所謂數字課程，并非簡單地把紙質教材變成電子教材傳送到網上平臺，或者僅僅錄制一些教學視頻上傳到網上平臺，而是利用多媒體技術和網絡技術把整個課程“數字化”。其中，通過錄制知識點微課視頻把紙質教材變成可視化、數字化，且通過平臺實現在線測試、作業、討論、答疑等各種教學功能，可以脫離線下課堂獨立開展一個完整的線上教學活動。數字課程的建設，首先是線上教學資源的建設，沒有豐富、完整的線上教學資源做支撐，一切都是空談。對于“工程電磁場”課程，由于不同高校、專業的特點，每所高校課程內容的側重點也有所不同，因此，要根據教學大綱以及學生的需求建設適合學生的線上資源。“工程電磁場”課程是河北工業大學一門傳統的、優秀的專業技術基礎課程，并于2013年由原“國家級精品課”成功轉型為“國家級精品資源共享課”。“工程電磁場”課程組團隊成員對課程的網絡建設有多年的經驗積累，并在2009年搭建了“工程電磁場”課程網站。經過多年建設，課程平臺的資源豐富，分類清晰，并可實現在線學習、課堂互動、網上測驗等多種功能。這些豐富的資源和建設經驗為“工程電磁場”數字課程的建設提供了豐富的經驗和可靠的保證。

（二）微課視頻的制作

隨著互聯網技術的發展與普及，在線播放高清視頻已經非常流暢，因此，通過在線觀看微課視頻進行學習越來越普及，也越來越被學生所接受。課程組在課程資源建設中特別重視課程視頻的設計與制作。

1.微課制作前期準備。微課的設計，一定要根據教學內容來設定。錄制微課前，授課人首先要明確自己的教學目的是什么，授課對象是誰，通過微課想讓學習者學習哪些內容，學到什么程度。只有明確了這些，才有可能制作出好的微課，并被學習者所接受。微課首先要按照需要對授課內容進行合理取舍。內容的選擇應以課程的知識譜系圖為線索，依據課堂教學經驗和教學目標要求篩選出知識的重點和難點作為核心主題，圍繞核心主題確定整個微課的設計。具體做法是，先對課程內容的知識進行分解，然后將分解后的知識點進行梳理，依照教學大綱和教學目標對課程知識點進行選擇，有側重點地制作知識點微課視頻。微課的內容并非課堂授課內容的截取，因此不能把課堂上用的課件完全照搬到微課上來，需要按照知識點的難易輕重進行重新設計。正式制作微課前，還要提前準備好相關的素材，如圖像、音頻、視頻、動畫等。錄制課程時，要提前做好腳本，如果人物出鏡，還要提前選好著裝。如果采用綠幕或藍幕背景的錄制方式，還要注意衣服的顏色，以便后期視頻的剪輯。