趙煦+周龍+陳為真+牟懌

摘要：學(xué)生認(rèn)為電磁場難學(xué)的一個重要原因是電磁場的表達(dá)式是關(guān)于空間和時間的矢量函數(shù)，其概念抽象、不易想象，針對這一問題，通過引導(dǎo)學(xué)生在泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺上觀看物理實驗視頻，幫助學(xué)生通過物理現(xiàn)象來理解數(shù)學(xué)物理方程，達(dá)到學(xué)生深入理解電磁場理論的目的。通過教學(xué)實踐，證明了該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：泛雅平臺；電磁場；教學(xué)研究

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0178-02

一、教學(xué)現(xiàn)狀

電磁場理論教學(xué)中有兩個突出的難點(diǎn)，第一，包含時間參量和空間坐標(biāo)的矢量函數(shù)方程讓學(xué)生感到難以理解，對其中的方程變換技巧更是不知所措，學(xué)生不易從純理論的角度來認(rèn)識電磁場，因而限制了學(xué)生深入學(xué)習(xí)的興趣；第二，電磁場不易從感官上直接體驗它的存在形式，對它的研究通常是通過觀察物理現(xiàn)象并進(jìn)行數(shù)學(xué)演繹來深入認(rèn)識的，對于學(xué)生沒有接觸過的物理現(xiàn)象和實驗，在理解上就會存在問題，那么對應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方程的理解就會更加困難，因而從純實驗的角度來推演電磁場的理論也是存在局限性的。要解決這兩個問題，一方面需要增加學(xué)時[1]，加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，另一方面，對涉及電磁場的實驗讓學(xué)生去一一觀摩和嘗試[2]，增加對電磁場的直觀認(rèn)識，但這就對教學(xué)的學(xué)時數(shù)和學(xué)校的實驗條件提出了很高的要求，這在大多數(shù)高校都是不易實現(xiàn)的[3]。要解決的核心問題依然是如何在有限的教學(xué)時限內(nèi)[4]，將電磁場中直觀的物理實驗和實驗所對應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方程的各種演繹變換聯(lián)系起來[5]，幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容。

二、教研目的

對于只有48個學(xué)時的電磁場原理這門課，僅僅講述其中的理論部分，教學(xué)時間就非常緊湊，還需要在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行取舍[6]；對于像庫倫力實驗、萊頓瓶實驗、安培力實驗等，無論從學(xué)校的實驗條件還是從安全性角度，都難以安排在學(xué)校的課程計劃中。為解決理論教學(xué)和實驗教具的對接問題，改善教學(xué)效果，武漢輕工大學(xué)有針對性地將泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺引入到課程教學(xué)中，特別是依托其“視頻”功能，將國內(nèi)外優(yōu)秀的實驗視頻進(jìn)行集中云存儲，督促學(xué)生按照教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)，并將課堂的PPT和課后的作業(yè)與視頻的播放過程結(jié)合起來，幫助學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)，讓物理實驗和電磁理論模型對照起來，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。

三、“視頻”功能的輔助教學(xué)

教師在課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生在課前的兩天時間內(nèi)可以擇機(jī)觀看指定的視頻內(nèi)容，視頻內(nèi)容是針對下一節(jié)理論教學(xué)課上所對應(yīng)的實驗現(xiàn)象，時間通常不超過30分鐘。

為避免學(xué)生不完整地觀看物理實驗視頻和觀看視頻后不能及時做出學(xué)習(xí)反饋，泛雅平臺有針對性地提供了以下幾個功能。

1.防拖拽和防窗口切換功能。前者防止學(xué)生通過跳躍觀看的方法縮短學(xué)習(xí)時間，保證重要實驗節(jié)點(diǎn)的無遺漏展示；后者遇到視頻播放網(wǎng)頁被切換的情況，自動停止視頻播放，督促學(xué)生切實看完視頻內(nèi)容。

2.視頻剪輯功能。教師可以對實驗視頻進(jìn)行有針對性的剪輯，將視頻中的最主要部分截取出來，突出觀看重點(diǎn)，控制播放時間，提高播放效率。對于轉(zhuǎn)瞬即逝的實驗現(xiàn)象，比如萊頓瓶放電，則通過剪輯，將實驗過程放大并緩速播放，確保學(xué)生能夠看得清楚。

3.視頻時間節(jié)點(diǎn)插入功能。在視頻播放的時間軸上，插入和某一段視頻內(nèi)容相關(guān)的數(shù)學(xué)物理方程表達(dá)式（插入的內(nèi)容在形式上是課堂PPT的節(jié)選，PPT上包含了相關(guān)方程的演繹過程以及方程所對應(yīng)的幾何模型），提示學(xué)生在觀看實驗視頻的同時，能夠?qū)嶒灛F(xiàn)象和矢量方程聯(lián)系起來綜合考慮；有助于學(xué)生在理解課程內(nèi)容時，把抽象的電磁場具象化，使他們能夠較為容易地建立起電磁場的概念，并跟隨視頻和時間軸節(jié)點(diǎn)上的PPT內(nèi)容，來逐步深入學(xué)習(xí)電磁場理論。

4.插入作業(yè)和思考題。在視頻觀看結(jié)束后，提供關(guān)于課前預(yù)習(xí)思考題或者課后作業(yè)的文本鏈接，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺上及時完成視頻教學(xué)的文字反饋。學(xué)生可以以觀后感的形式，表述理解模糊的知識點(diǎn)，授課教師則可以根據(jù)學(xué)生們的建議，適度調(diào)整理論教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)，從而在有限的課堂時間內(nèi)，可以有針對性地答疑解惑；又或者，根據(jù)在線課后作業(yè)的反饋情況，授課教師可以及時了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握狀況，從而使接下來的授課內(nèi)容能更加有針對性，也更加符合學(xué)生的實際。

依托泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺，通過以上四點(diǎn)的工作，一方面拓寬了學(xué)生對各種物理現(xiàn)象、物理實驗的知識面，對電磁理論的認(rèn)識逐步具象化，能夠?qū)嶒灛F(xiàn)象和矢量函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行總體認(rèn)識；另一方面，和傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)反饋形式相比，縮短了教學(xué)反饋周期，使教師能夠更快、更準(zhǔn)確地了解學(xué)生的需求和知識掌握現(xiàn)狀，并有更加充裕的時間進(jìn)行有針對性地課程內(nèi)容調(diào)整，從而更好地幫助學(xué)生掌握電磁場理論。

四、教學(xué)效果評價

在電氣專業(yè)的電磁場原理教學(xué)中，單獨(dú)抽出了一部分學(xué)生進(jìn)行了視頻輔助教學(xué)的嘗試，通過對比發(fā)現(xiàn)，有視頻輔助的學(xué)生學(xué)習(xí)的畏難情緒明顯降低，平時作業(yè)的質(zhì)量明顯提高，上課回答問題的邏輯性明顯增強(qiáng)，期末考試高分學(xué)生增加，低分學(xué)生很少，總體成績趨于正態(tài)分布，且人均成績較高。而常規(guī)教學(xué)下的學(xué)生成績則分布不均衡，呈現(xiàn)高分和低分兩極分化的情況，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也相對較低。此外，學(xué)生在教務(wù)系統(tǒng)中進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價反饋時，有視頻輔助的學(xué)生都肯定了該方法對他們學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用，認(rèn)為通過該方法可以更快、更好地建立電磁理論概念，對課堂理論學(xué)習(xí)有非常好的補(bǔ)充作用?？傮w而言，通過學(xué)生的教學(xué)評價，該方法的教學(xué)效果評價是積極的。

五、結(jié)語

泛雅網(wǎng)路平臺的“視頻”功能，以相對低的成本，有效地解決了因為課時有限、課堂實驗條件有限導(dǎo)致的電磁場理論教學(xué)過于抽象的問題。使學(xué)生能夠通過視頻展示的物理現(xiàn)象、物理實驗聯(lián)想到電磁場矢量方程，架起實踐和理論之間的橋梁，使電磁理論模型在學(xué)生心目中不再抽象，而是具體的、可以逐步去鉆研的。由于實驗的視頻容易理解，因而更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，從而為課程理論教學(xué)的順利展開和深入探討提供了一條有效的教學(xué)路徑。從對學(xué)生的教學(xué)效果反饋來看，本文的方法是積極和有效的，該方法是對電磁場理論教學(xué)的一個有益補(bǔ)充。

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A Study on Teaching Methods of Electromagnetic Field Theory Assisted by Fanya Network Platform

ZHAO Xu，ZHOU Long，CHEN Wei-zhen，MOU Yi

（ School of Electrical and Electronic Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei 430048，China）

Abstract：one important reason that electromagnetic field is considered by students to be difficult is，these formulations of electromagnetic are about vector function of space and time. And electromagnetic field theory is conceptually abstract and hard to suppose. Involving this problem，to guide students to watch video about physical experiments and then to aid students to understand mathematical physics equation by physical phenomenon on Fanya network platform. Through teaching practice of watching video before and after class，the effectiveness of this method is confirmed that students make progress on understanding the theory of electromagnetic.

Key words：fanya platform；electromagnetic field；teaching study