王 鵬 曹蕓茜 范 懿 馬愈昭 牛勇鋼

(中國民航大學(xué) 電子信息與自動化學(xué)院， 天津 300300)

“電磁場與電磁波”是我校電子信息與自動化學(xué)院通信工程專業(yè)一門重要的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程在基于電磁波的諸如廣播、電視、雷達(dá)、衛(wèi)星通信技術(shù)等領(lǐng)域均具有重要的理論指導(dǎo)作用[1-2]。在新冠肺炎疫情背景下，為貫徹落實教育部關(guān)于“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求，高校教師需積極探索基于教育教學(xué)信息化的線上課程建設(shè)新方式，以滿足疫情條件下的教學(xué)新需求[3-4]。為此，我們結(jié)合“電磁場與電磁波”課程特點，對該課程傳統(tǒng)教學(xué)方案在教學(xué)新方式實施過程中出現(xiàn)的如下新問題展開研討[5-6]：

(1)“教學(xué)資源”方面：平臺、網(wǎng)絡(luò)、學(xué)習(xí)設(shè)備等資源，在使用人數(shù)較多時會出現(xiàn)無法及時提供、運行不穩(wěn)定的情況，加之網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源中知識點的詳略程度與我校大綱安排不同，導(dǎo)致單純學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源無法達(dá)到理想的教學(xué)效果。需要在教學(xué)方案中針對如何高效可靠使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行新的設(shè)計。

(2)“教學(xué)過程”方面：學(xué)生基礎(chǔ)知識及學(xué)習(xí)能力的差異，導(dǎo)致不同學(xué)生在相同時間內(nèi)對相同教學(xué)內(nèi)容的理解程度是不同的。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要求學(xué)習(xí)資源可反復(fù)使用，課上聽不明白之處可以此后反復(fù)學(xué)習(xí)，逐步加深對疑難問題的理解。需要在教學(xué)方案中對教學(xué)過程可回放的需求進(jìn)行合理設(shè)計。

(3)“過程監(jiān)控”方面：由于課程概念抽象、推導(dǎo)繁瑣、公式復(fù)雜，學(xué)生聽一遍很難完全掌握，需要學(xué)生循序漸進(jìn)，反復(fù)思考，深入理解。傳統(tǒng)教學(xué)在過程監(jiān)控中常采用隨堂測驗的方案，基于本門課程的特點，該方案會增加學(xué)生的恐懼心理，不利于學(xué)生安心學(xué)習(xí)。需要在教學(xué)方案中對教學(xué)過程監(jiān)控環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

(4)“作業(yè)布置及檢查”方面：由于課程難度很大，學(xué)生獨立完成作業(yè)比較困難。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率及完成作業(yè)的主動性，需要在教學(xué)方案中對作業(yè)布置及檢查環(huán)節(jié)進(jìn)行有效設(shè)計。

基于上述分析，根據(jù)線上教學(xué)的新需求以及課程自身特點，需要結(jié)合具體問題對傳統(tǒng)教學(xué)方案進(jìn)行重新設(shè)計。

1 教學(xué)方案設(shè)計

1.1 方案選擇

基于線上教學(xué)的新需求，課程教師在教學(xué)方案選擇前，對學(xué)生學(xué)習(xí)的主用學(xué)習(xí)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)速度、安裝網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件等方面要進(jìn)行調(diào)查研究，為方案選擇提供數(shù)據(jù)支撐，調(diào)查在111名學(xué)生中間進(jìn)行。

學(xué)生學(xué)習(xí)的主用學(xué)習(xí)設(shè)備的調(diào)查如圖1所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有20.72%的學(xué)生沒有電腦使用，加之平板及手機在散熱性能方面比電腦差，在這樣的條件下，學(xué)生在運行需要比較花費資源的學(xué)習(xí)軟件時，會遇到一定困難。

圖1 學(xué)習(xí)的主用學(xué)習(xí)設(shè)備調(diào)查結(jié)果圖

學(xué)生學(xué)習(xí)的主用學(xué)習(xí)設(shè)備購買情況調(diào)查結(jié)果如圖2所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有6.3%的學(xué)生為線上學(xué)習(xí)購置了學(xué)習(xí)設(shè)備，其中有將近50%的學(xué)生購置的是二手舊設(shè)備。同時，還有1.8%的學(xué)生無能力購置學(xué)習(xí)設(shè)備。以上調(diào)查結(jié)果表明，部分學(xué)生通過購買方式獲得學(xué)習(xí)設(shè)備的難度較大。為保障學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，要求課程教師在教學(xué)方案設(shè)計過程中最大限度降低對學(xué)習(xí)設(shè)備的要求。

圖2 學(xué)習(xí)的主用學(xué)習(xí)設(shè)備購買情況調(diào)查結(jié)果圖

學(xué)生線上學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)類型調(diào)查結(jié)果如圖3所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有13.52%的學(xué)生網(wǎng)絡(luò)流量有限額，超出限額要繳納流量費用。為保障學(xué)生在確保學(xué)習(xí)質(zhì)量的情況下盡可能減少流量費用，要求課程教師在教學(xué)資源設(shè)計過程中最大限度降低流量消耗。

圖3 線上學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)類型調(diào)查結(jié)果圖

學(xué)生線上學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)速度調(diào)查結(jié)果如圖4所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有將近60%的學(xué)生在采用視頻直播學(xué)習(xí)過程中存在不同程度的網(wǎng)絡(luò)卡頓及掉線現(xiàn)象，有7.2%的學(xué)生出現(xiàn)卡頓及掉線現(xiàn)象比較頻繁，嚴(yán)重影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的流暢度及完整度。為保障學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，要求課程教師在教學(xué)方案設(shè)計過程中盡量降低網(wǎng)絡(luò)擁堵對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。

圖4 線上學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)速度調(diào)查結(jié)果圖

學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件安裝和使用感受的調(diào)查結(jié)果如圖5所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，有40.54%的學(xué)生認(rèn)為安裝各類軟件比較費事，有37.84%的學(xué)生認(rèn)為此需花費較多精力熟悉各類軟件使用方法，有32.43%的學(xué)生認(rèn)為視頻直播課程的回放文件占用硬盤空間較大，有23.42%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)設(shè)備性能差導(dǎo)致在視頻直播學(xué)習(xí)過程中不是很流暢穩(wěn)定。為保障學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，要求課程教師在教學(xué)方案設(shè)計過程中盡量優(yōu)化教學(xué)方案，降低對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。

圖5 多種類型網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件使用感受調(diào)查結(jié)果圖

基于上述調(diào)研結(jié)果，對教學(xué)方案選擇較為慎重，教學(xué)方案選擇框圖如圖6所示。

圖6 教學(xué)方案選擇框圖

起初，課程組共有三種備選方案：

方案一：課程教師需依托在線教學(xué)平臺進(jìn)行授課，課程組確定了“依托慕課平臺在線學(xué)習(xí)，授課教師輔助答疑”的教學(xué)方案。該方案可使學(xué)生學(xué)習(xí)到優(yōu)秀教學(xué)資源，但該方案存在如下缺點：①慕課視頻的教學(xué)內(nèi)容與我校課程大綱結(jié)合不緊密，未按我校課程大綱進(jìn)行設(shè)計；②慕課平臺在使用初期界面響應(yīng)不穩(wěn)定，某些情況無法正常操作；③學(xué)習(xí)過程易受網(wǎng)絡(luò)速度及設(shè)備性能限制，影響學(xué)習(xí)流暢度及完整度。

方案二：課程教師需參與授課過程，為了避免直播授課中的網(wǎng)絡(luò)擁堵問題，確定了“授課教師錄制學(xué)習(xí)資料發(fā)布給學(xué)生”的教學(xué)方案。該方案具備如下優(yōu)點：①教學(xué)內(nèi)容貼合大綱要求；②避免直播帶來的不可控風(fēng)險；③學(xué)習(xí)內(nèi)容可穩(wěn)定回放。但是該方案存在如下缺點：①學(xué)生在學(xué)習(xí)教學(xué)資料過程中缺少與教師的互動，不易于全程集中注意力；②教師錄制教學(xué)資料需花費大量時間及精力。

方案三：考慮到部分課程教師在教學(xué)任務(wù)很重的情況下無法堅持錄制全部課程學(xué)習(xí)資料，確定了“授課教師在線直播”的教學(xué)方案。該方案具備如下優(yōu)點：①教學(xué)內(nèi)容貼合大綱要求；②無需錄制學(xué)習(xí)資料；③易與學(xué)生互動交流。但是該方案存在如下缺點：①存在直播不可控的風(fēng)險；②學(xué)習(xí)過程易受網(wǎng)絡(luò)速度及設(shè)備性能限制，影響學(xué)習(xí)流暢度及完整度。

由于“電磁場與電磁波”是一門教學(xué)難度很高的課程，在教學(xué)方案選擇上應(yīng)盡可能將快速穩(wěn)定且學(xué)生熟悉的軟件用于教學(xué)平臺，在保障學(xué)習(xí)的流暢度及完整度的基礎(chǔ)上，使學(xué)生不要把注意力分散在各種平臺的下載、注冊、熟悉、使用等方面，而是確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中把更多注意力放在學(xué)習(xí)知識本身上。

課程在充分權(quán)衡上述三個方案優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，最后確定了如下教學(xué)方案：“慕課視頻用于學(xué)生課前錯峰預(yù)習(xí)，授課教師錄制全部課程音頻教學(xué)資料，基于微信平臺‘文字+音頻’的直播方式”進(jìn)行教學(xué)。該方案在實施過程中，可借鑒優(yōu)秀的教學(xué)資源，貼合教學(xué)大綱，降低直播風(fēng)險，增進(jìn)學(xué)生互動交流，選用微信平臺快速穩(wěn)定，音頻資料節(jié)省流量費用，授課內(nèi)容可回放，降低網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備要求，保障所有學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

1.2 方案實施

基于方案選擇分析，對選定方案實施過程進(jìn)行設(shè)計，教學(xué)方案實施框圖如圖7所示。

圖7 教學(xué)方案實施框圖

1)課前教學(xué)過程

課程教師根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容將教學(xué)時間安排發(fā)布給學(xué)生，由于本門課程較為抽象，理解起來比較困難，學(xué)生需在學(xué)習(xí)前，回憶課程涉及的已學(xué)基礎(chǔ)理論知識；根據(jù)教學(xué)安排在課前粗略觀看慕課視頻，大致了解教學(xué)內(nèi)容。這些措施為即將學(xué)習(xí)內(nèi)容建立初步印象，為深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2)課中教學(xué)過程

課程教師基于微信平臺建立課程授課群與課程交流群。上課當(dāng)天，課程教師在授課群里發(fā)布本次課程需完成的教學(xué)內(nèi)容、作業(yè)題目、教學(xué)課件、針對教學(xué)課件錄制的講解錄音、動畫視頻，開展線上“文字+音頻”的直播教學(xué)；課程交流群則完成師生在課上課下的交流。

該方案在教學(xué)實施過程中無需安裝其他教學(xué)軟件，節(jié)省流量費用，授課內(nèi)容可回放，降低網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備要求，保障所有學(xué)生的最終學(xué)習(xí)效果。

課程教師結(jié)合本次課程重要知識點精講配套作業(yè)，為了讓學(xué)生更好地掌握作業(yè)內(nèi)容涉及到的知識點，授課教師將作業(yè)講解內(nèi)容制作成課件，梳理清楚解題思路及方法，同時作業(yè)講解內(nèi)容也錄制于音頻文件，方便學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)。該方法可加深學(xué)生對課程知識點的理解，促進(jìn)作業(yè)高效完成，便于及時彌補知識漏洞。

課程教師針對點名完成后，有些學(xué)生可能沒及時進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的情況，對點名后環(huán)節(jié)進(jìn)行了新設(shè)計：在課程授課群里隨機點名20名左右同學(xué)，被點名的學(xué)生將此時電腦或手機屏幕截圖發(fā)送到課程交流群，該方案可在點名后，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，督促學(xué)生在上課時間安排好學(xué)習(xí)進(jìn)度。在發(fā)現(xiàn)個別學(xué)生不在學(xué)習(xí)狀態(tài)后，加大對該名學(xué)生后續(xù)點名的頻率，更好地督促學(xué)習(xí)積極性較差的學(xué)生安心學(xué)習(xí)，加強學(xué)習(xí)的“過程監(jiān)控”。

在課中及課后學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生有任何問題都可以在交流群進(jìn)行提問，課程教師采用“文字+話音+截圖”的方式進(jìn)行答疑。該方案可使有類似問題但不好意思提問的同學(xué)也能夠從他人提問中及時了解相關(guān)內(nèi)容，解決學(xué)生的共性問題。

3)課后教學(xué)過程

課程教師課后將當(dāng)天的教學(xué)資料發(fā)送到課程郵箱，便于學(xué)生在微信文件被清理的情況下，也可在課程郵箱進(jìn)行下載，同時也方便學(xué)生在不能及時上課的情況下也能夠全部找到教學(xué)內(nèi)容，穩(wěn)定獲取課程學(xué)習(xí)資料。

課程作業(yè)內(nèi)容均為主觀題，無法采用現(xiàn)有方法對作業(yè)結(jié)果進(jìn)行自動化統(tǒng)計，為此采用學(xué)生將作業(yè)拍照并上傳到課程郵箱的方式提交作業(yè)。該方案無需安裝其他學(xué)習(xí)軟件，便于作業(yè)保存?zhèn)浞?，下載速度較快且無需付費提速。

4)考核教學(xué)過程

在檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果方面，由于線上教學(xué)的特殊環(huán)境，原有的部分考核方式需做調(diào)整。課程期末考試采用線下考核的方式，最終成績綜合考慮學(xué)生的平時表現(xiàn)(出勤、作業(yè)、狀態(tài))、大作業(yè)、實驗及期末成績，教學(xué)改革前后考核方式比較如表1所示，該方案可綜合考慮知識、能力、素質(zhì)三個層面。在教學(xué)效果持續(xù)改進(jìn)方面，課程采用問卷星平臺，基于匿名問卷方式分析教學(xué)效果。該方案可促進(jìn)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方案及方法，不斷提升教學(xué)質(zhì)量。

表1 教學(xué)方案改革前后考核方式比較表

2 教學(xué)效果

通過調(diào)查問卷結(jié)果表明，本學(xué)期的教學(xué)改革取得了不錯的教學(xué)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)收獲調(diào)查結(jié)果如圖8所示。有88.29%的學(xué)生可從課程中了解一些電磁學(xué)的基本理論，有78.36%的學(xué)生可從課程中了解一些理論的物理意義，有64.86%的學(xué)生可從課程中了解一些理論的一般推導(dǎo)方法，有59.46%的學(xué)生可從課程中了解一些理論的實際應(yīng)用，有47.75%的學(xué)生通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的意識。

圖8 學(xué)生學(xué)習(xí)收獲調(diào)查結(jié)果圖

至于學(xué)生對教學(xué)方案改革的看法，在教學(xué)方案設(shè)計方面，有68.47%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案可借鑒優(yōu)秀的教學(xué)資源，有61.26%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案便于回放授課內(nèi)容，有60.36%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案可降低直播風(fēng)險，有51.35%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案便于講授內(nèi)容貼合教學(xué)大綱，有45.95%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案可降低網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備要求，保障所有學(xué)生學(xué)習(xí)效果，有39.64%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案選用微信平臺快速穩(wěn)定，有36.94%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案中采用音頻資料學(xué)習(xí)方式可節(jié)省流量費用，有36.04%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方案可增進(jìn)師生間的互動交流。教學(xué)方案改革效果調(diào)查結(jié)果如圖9所示。

圖9 教學(xué)方案改革效果調(diào)查結(jié)果圖

3 結(jié)語

教師以學(xué)生為中心，結(jié)合線上教學(xué)的新需求及“電磁場與電磁波”課程特點，對教學(xué)方案進(jìn)行有針對性的設(shè)計，解決傳統(tǒng)教學(xué)方案在教學(xué)實施過程中不適用的問題。在教學(xué)方案改革方面，課程教師在充分研究三個備選方案優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，以快速、穩(wěn)定、便捷為基本原則，以保障全部學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為根本目標(biāo)，制定了“慕課視頻用于學(xué)生課前錯峰預(yù)習(xí)、授課教師錄制全部課程音頻教學(xué)資料、基于微信平臺‘文字+音頻’直播教學(xué)”的教學(xué)方案，綜合使用了慕課、微信、郵箱、問卷星等常用平臺，對教學(xué)方案中課前、課中、課后及考核環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計，既滿足了線上教學(xué)的新需求，又保障了教學(xué)活動的高效有序開展。問卷結(jié)果表明：本學(xué)期的教學(xué)改革對于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果、激發(fā)教學(xué)活力的效果顯著；同時在教學(xué)過程中也有學(xué)生提出一些寶貴的意見及建議，課程組將在后續(xù)的工作中不斷改進(jìn)，繼續(xù)提高教學(xué)水平及教學(xué)效果。