線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革研究

摘" 要：開展線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革實踐，結合電磁學課程特色，從引入、學習目標、先測、參與式學習、后測和總結六個小單元重構電磁學教學體系，實施教學改革方案，同時研究形成增值性、過程性、綜合性評價相結合的課程考核方案，并評估電磁學BOPPPS教學改革效果，切實提高電磁學教學質量。

關鍵詞：BOPPPS；電磁學；教學改革

文章編號：1671-489X（2025）02-00-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.02.0

0" 引言

黨的二十大報告提出：“教育是國之大計、黨之大計。……深化教育領域綜合改革，加強教材建設和管理，完善學校管理和教育評價體系，健全學校家庭社會育人機制。”2023年7月，在國務院新聞辦公室召開的“加快建設教育強國，辦好人民滿意的教育”發布會上，教育部副部長吳巖表示：“要為解決關鍵核心技術問題提供高水平的人才支撐，我們要提高拔尖創新人才培養解決復雜問題的實戰能力。”

1" 電磁學教學現狀與改革探索

1.1" 電磁學教學現狀

電磁學屬于物理學專業基礎課，在專業培養目標中占有重要的基礎地位。如何改革電磁學課程教學存在的問題，提升教學效率和質量，使之適應當今社會需求的變化和現代科學技術的飛速發展，已成為高校教師研究和探討的重要課題。當前電磁學教學存在的問題有：

1）傳統的以教為主的教學模式知識內化效率較低；

2）教學內容較為陳舊，缺乏前沿性和時代性；

3）對學生的考核方式較為單一，大部分還是以平時考核和期末考試為主。

1.2" 電磁學教學改革探索

國內外眾多學者對電磁學的教學改革進行了大量的探索和實踐，主要有以下幾個方面。

1.2.1" 教學內容的改革

李琳[1]提出對電氣工程與電子信息類專業的教學改革建議：針對目前大多數學校在大學物理課程之后開設的重復內容較多的電磁場課程，減少與電磁學內容的重復，簡化純粹靜態場內容，并突出對準靜態電場、磁場概念的講解，以提高學生理解和解決實際工程問題的能力。李慧等[2]研究了梯度式虛擬仿真在電磁場教學改革中的應用，并提出基于研究型、項目式學習的考核體系，通過這一體系實現考核的公平、公正，并且有明確的依據。在虛擬仿真專題的支持下，他們同時改革了電磁場理論授課和實驗部分，形成一體化的教學模式，旨在培養適應現代工業需求的電磁場類人才。BUNTING C F等[3]開發了名為VECTOR的電磁學課程，以解決在傳統的基于講座的電磁學課程教學中學生缺乏學習和參與主動性的問題。評估表明，學生在VECTOR

電磁學課程中的學習方式和內容產生重大變化。

1.2.2" 線上線下教學改革

陳苗根等[4]以霍爾效應為例進行教學設計，采用全翻轉線上線下混合式教學，通過設計完整的教學方案和課后教學反思，從而引導學生更好地學習電磁學課程。從實踐結果來看，學生的學習成績和教師的教學水平都得到提高。富笑男等[5]將線上線下混合式教學融入電磁學課程思政中。閆昕

等[6]開展了疫情防控期間電磁場理論線上教學實踐研究，分析線上線下課堂教學特點和存在的問題，提出線上教學質量提升對策，并應用于線上電磁場理論，取得一定的教學效果。

1.2.3" 考核方式改革

目前，大部分高校電磁學考核采取平時考核加期末考試、以期末筆試為主的方式。這種考核方式容易導致學生平時對電磁學課程的學習懈怠，形成臨時抱佛腳、死記硬背的傾向，缺乏對學生綜合能力的考核，尤其是缺乏對解決復雜問題能力的考核。李道勇等[7]研究了基于過程化考核的電磁學課程教學模式改革，利用雨課堂等信息化技術結合線上資源，采用翻轉課堂等混合式教學方法，提高過程化考核的權重，對于激發學生的學習主動性和創新型人才的培養具有重要的推動作用。馬春林等[8]

改變了電磁學課程考核方案，總成績由10%出勤及課后作業、10%課堂小組討論、20%階段測試和60%期末考試成績組成，有利于引導學生積極主動地參與電磁學課堂，活躍課堂氣氛，激發學生學習電磁學的興趣，改善教學效果。

綜上，國內外眾多學者的研究提供了有益的經驗和啟發[1-10]。然而，已有研究亦有提升空間：

1）課堂互動、討論不足，學生課堂參與度有待提升；

2）較多關注學生會不會做題，給學生的挑戰度不足，培養學生創新能力也不夠；

3）考核方式欠缺對學生的高階思維與解決復雜問題能力、問題意識和創新能力的評價。

2" 線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革

本文探索開展線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革，從引入（Bridge-in）、學習目標（Objec-

tive）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Par-

ticipatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary and Closing）六個模塊重構電磁學教學體系，實施線上線下融合的BOPPPS教學改革方案，同時研究形成增值性、過程性、綜合性評價相結合的課程考核方案，并評估BOPPPS教學改革效果，切實提高電磁學教學質量。

2.1" 開展線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革的意義

1）有利于增強學生學習電磁學的內生動力，提升學生的課堂參與度和解決復雜問題的能力。開展線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革，引入模塊可使學生快速掌握電磁學相關的背景知識、基本概念和前沿熱點知識，提升學生學習興趣；在參與式學習模塊中，增加互動和小組討論環節，提升學生的課堂參與度；在課后增加學生動手操作的拓展訓練，提升學生解決復雜問題的能力。

2）通過創建和更新教學資源庫，將與電磁學相關的前沿性的、最新的教學資源分享給學生，有助于解決電磁學教學內容陳舊、缺乏前沿性和時代性的問題。

3）通過線上線下融合的教學方式，教師可以利用軟件平臺統計成績、發布作業等，提升教學效率，增強信息化素養。

4）創建和更新教學資源庫，如預習視頻資源

庫、課前測試題庫、隨堂練習題庫、小組討論題庫和課后拓展訓練題庫等，有助于提升電磁學課程資料的保障度和支撐課程目標的達成。

5）有助于引領和帶動物理學專業建設，提升專業內涵。線上線下融合的BOPPPS教學模式下形成的電磁學教學改革實踐調查分析報告、教學大綱與教案、多維度考核評價方案、教學效果評估報告有助于帶動和引領物理學專業建設。

2.2" 線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革方案

電磁學是電工學、電子學、等離子體物理、磁流體力學、光的電磁理論等的基礎，包括靜電場、恒磁場、電磁感應、電磁介質、電路、麥克斯韋電磁場理論、電磁波等內容。電磁學屬于物理學專業基礎課，是所有理工科課程的基礎，為后續課程的學習奠定基礎，在專業培養目標中占有重要的基礎地位。

2.2.1" 電磁學的課程特點

1）理論性。電磁學包含大量的抽象概念和數學表述，如電場、磁場、電磁波等，需要學生具備較強的理論基礎和數學能力，特別是通過麥克斯韋方程組來表述，要求學生掌握復雜數學工具，如矢量微積分、偏微分方程等，以深刻理解電磁場的性質、傳播與相互作用機制。

2）概念的抽象性。電磁學概念如電場、磁場、電磁波、電勢、電通量、磁通量、高斯定理、安培環路定理等，很抽象，學生難以掌握，需要借助圖形表示、物理模型構建及實驗演示，將這些概念具象化，幫助學生建立起直觀感受，促進理論知識的內化吸收。

3）實驗驗證的重要性。電磁學是一門實驗科學，歷史上許多重要發現均源自精確的實驗觀測，如法拉第的電磁感應、赫茲的電磁波實驗等。課程中包含豐富的實驗內容，旨在通過動手操作，驗證理論預測，培養學生實驗設計、數據分析和科學探究的能力。

4）應用廣泛性。電磁學原理被廣泛應用于電子技術、通信工程、材料科學、生物醫學、天文學等多個領域，課程內容不僅涵蓋基礎理論，還常常引入這些領域的實際案例，強調理論知識與實際問題解決能力的結合，提升學習的實用價值。

2.2.2" 線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革方案

1）課前準備。通過線上平臺，如學習通平臺或雨課堂，教師可以上傳視頻、圖書、文獻、PPT等相關學習資料，讓學生在線學習，并對下節課進行預習。這樣的安排可以讓學生提前接觸新知識，加深對課程內容的理解；同時提供便捷的方式讓學生將預習遇到的問題及時反饋給教師，以便教師在課堂上有針對性地解答學生的疑惑。此外，課程相關的視頻和圖片資料可以融入一些思政元素，起到潤物無聲的育人作用。通過故事、案例等形式，學生可以更加深入地了解科學家的奮斗歷程與科學事業對國家和民族的重要意義，激發學生的報國情懷和愛國熱情，增強思政教育效果。這樣的設計不僅能夠豐富課程內容，更能夠培養學生的家國情懷和社會責任感。

2）課中實施BOPPPS教學模式。

①在引入模塊，可以利用線上平臺讓學生觀看圖片、視頻等相關學習資料，以引入新的課程內容。學生可以在線上平臺上自主學習，并在課堂上針對所學內容展開適當的講解和討論。教師可以在線上平臺上發布與課程相關的視頻資料，如實驗演示、科學現象解析等，讓學生在課前就能夠觀看并對所學內容有初步了解。同時，通過圖片資料展示科學家的工作場景、實驗過程和相關成果，讓學生在課前就能夠對課程主題有一個直觀的認識。在線下課堂，教師可以根據學生在線上學習的情況，進行適當的講解和引導，幫助學生進一步理解課程內容，澄清疑惑，引發討論。

②在學習目標模塊，教師可以在線下課堂環境中引入本節課的知識、能力和素養目標。通過線下的引入，教師可以向學生介紹本節課的學習目標和重點，明確課程的教學重點和學習要求。同時，教師還可以說明這些目標與學生未來的學習、工作、生活等方面的關聯，激發學生的學習動力和學習興趣，讓學生明確學習的目的和意義。

③在前測模塊，教師可以利用線上平臺發布小測試和討論題，讓學生在課前完成。學生完成測試后，系統可以立即生成成績和反饋，幫助他們了解自己的預習效果以及對前期知識的掌握程度。通過線上平臺發布小測試，教師可以針對課程的重點和難點設置相關題目，考查學生對前期知識的掌握情況和對新知識的預習效果。同時，討論題的設置可以激發學生的思考和討論，幫助他們在課前就對相關話題展開思考和交流。學生在完成測試和討論題后，可以立即獲得成績和詳細的答題反饋，了解自己的學習情況，及時調整學習方法和重點。教師也可以根據學生的表現調整課堂教學內容和方法，更好地滿足學生的學習需求。這樣的設計不僅可以幫助學生檢驗自己的學習效果，還能激發他們對課程內容的興趣，提高學習積極性和主動性。同時，教師也能更全面地了解學生的學習情況，有針對性地開展后續教學。

④在參與式學習模塊，可以讓學生在線下進行分組討論和情景模擬等活動，以提升他們在課堂上的參與度。分組討論可以讓學生在小組內進行深入交流和思想碰撞，促進彼此之間的學習和理解。同時，通過情景模擬，學生可以扮演特定角色，模擬真實場景，加深對知識的理解和應用。完成分組討論和情景模擬后，學生可以利用線上平臺進行分組互評，即每個小組可以對其他小組的表現進行評價和反饋。這樣的設計可以促進學生之間的相互學習和交流，幫助他們更好地理解和接受不同觀點，提高團隊合作能力和批判性思維。教師可以在線下課堂上對學生的分組討論與情景模擬進行指導和輔導，同時在線上平臺上設置相應的評價機制，讓學生能夠及時了解其他小組的觀點和評價，促進他們對自身表現的反思和改進。

⑤在后測模塊，教師可以在現場進行提問，以檢驗學生對本節課知識的掌握情況。通過提問，教師可以了解學生對課程內容的理解程度，及時糾正學生的錯誤認識，幫助他們鞏固知識點。同時，在線上環節，學生可以完成平臺上的相關習題，通過練習鞏固所學知識，并對學習成效進行評估。

⑥在總結模塊，教師可以通過PPT、概念地圖或案例分析等形式，對本節課的重點和難點知識進行梳理與總結，幫助學生厘清知識脈絡，加深對課程內容的理解。同時，可以就學生在學習過程中遇到的問題展開答疑，幫助學生澄清疑惑，鞏固所學知識。

這樣的設計可以幫助學生在課堂結束前對所學知識進行鞏固和總結，同時為教師提供評估學生學習成效的機會。通過現場提問和線上習題的設置，教師可以全面了解學生的學習情況，有針對性地開展后續的教學活動。同時，教師的總結和答疑環節也能夠幫助學生對所學知識形成清晰的概念，加深理解。

3）課后拓展訓練。拓展訓練可以包括一些開放性問題、案例分析、綜合性實踐項目等，幫助學生運用課堂所學知識解決實際問題，培養他們的創新思維和問題解決能力。學生通過完成課后拓展訓練，不僅可以提高解決復雜問題的能力，還可以鍛煉遇到困難時不放棄的意志品質，培養不屈不撓的精神。而對于教師來說，完成作業批改并對學生的學情進行分析總結，可以幫助他們更好地了解學生的學習情況和問題所在，進一步改進教學方法和調整教學進度。通過及時糾正學生的錯誤并給予有針對性的建議，教師可以幫助學生更好地掌握知識，增強學習效果。同時，對學生作業的分析也可以為教師提供反饋，幫助他們改進教學設計和教學策略，以更好地滿足學生的學習需求。

2.2.3" 研究形成增值性、過程性、綜合性評價相結

合的課程考核方案

從知識（課前測試）、能力（課中互動）、素質（課后拓展）三方面綜合評定學生理論知識水平與實踐能力、高階思維與解決復雜問題能力、問題意識與創新能力。

1）課前測試可以檢驗學生對理論知識的掌握程度，而課后拓展則可以通過各種實踐性的任務或項目來考查學生的實踐能力，如案例分析、實驗報告等。

2）課中互動可以包括開放性問題討論、思維導圖設計、案例分析等活動，通過學生在課堂上的表現評估其高階思維能力和解決問題能力。

3）課后拓展訓練可以設計一些創新性的任務或項目，鼓勵學生提出問題并尋找創新的解決方案，同時可以通過小組討論、實踐項目等方式考查學生的問題意識和創新能力。

另外，建立課程學習個人檔案，重在突出學生的進步和努力，而非僅僅比較基礎和背景，這有利于激發學生的學習動力和積極性。同時，設計課程思政考核方案，如小組討論或互動，以及評價學生面對困難不放棄的精神，有助于培養學生的團隊合作精神和堅韌不拔的品質。

2.2.4" 線上線下融合的電磁學BOPPPS教學改革效果評估

開展教學改革實踐并進行效果評估，好的地方保留經驗，不好的地方加以改進。教學改革實踐流程如圖1所示。

3" 結束語

本文基于BOPPPS教學模式，對電磁學課程內容進行重構，并設計線上線下融合的教學改革方

案；在此基礎上進行教學改革實踐，對教改實踐的經驗進行總結，對成果進行物化；研究形成增值性、過程性、綜合性評價相結合的課程考核方案，評定學生理論知識水平與實踐能力、高階思維與解決復雜問題能力、問題意識與創新能力；最后對開展的教學改革進行效果評估，去蕪存菁，以期切實提高電磁學教學質量。

4" 參考文獻

[1] 李琳.“電磁場”課程體系和教學內容的改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2023，45（2）：51-54.

[2] 李慧，李小兵，馬曉瑞，等.梯度式虛擬仿真在電磁場教學改革中的應用[J].實驗科學與技術，2023，21（2）：55-59.

[3] BUNTING C F， CHEVILLERA R A. Vector： a hands-on approach that makes electromagnetics relevant to"students[J].IEEE Transactions on Education， 2009，52（3）：350-359.

[4] 陳苗根，焦志偉.電磁學課堂的全翻轉線上線下混合式教學設計：以霍爾效應為例[J].科教導刊，2022（25）：110-113.

[5] 富笑男，王俊斐，張軟靜，等.電磁學課程思政信息化教學探索與實踐[J].河南教育學院學報（自然科學版），2023，32（3）：41-44.

[6] 閆昕，梁蘭菊.疫情期間“電磁場理論”線上教學實踐研究[J].菏澤學院學報，2020，42（5）：111-113.

[7] 李道勇，石紹華.基于過程化考核的《電磁學》課程教學模式改革[J].教育現代化，2019，6（83）：105-106，116.

[8] 馬春林，程菊.電磁學課程教學改革的思考與探索[J].教育現代化，2019，6（87）：113-115.

[9] 王鵬，范懿，馬愈昭，等.基于OBE的電磁場課程教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2022，44（4）：54-58.

[10] 黃武英，盧悅，朱超，等.師范類物理學專業電磁學課程教學改革探索[J].大學教育，2017（5）：27-28.