《电动力学》课程多元教学信息平台的构建

摘 要： 本文分析了电动力学课程各教学资源之间的关系，构建了课程教学信息平台模型，阐释了平台各构成要素的关系及作用，通过获取和整合有用的教学信息，开展了课堂教学、在线学习、网络讨论等多元教学，有利于师生交流、因材施教，充分调动教学的积极性，以提高课程教学质量。

关键词： 《电动力学》 多元教学 信息平台

一、引言

《电动力学》是物理学及相关专业重要的专业课程，主要研究电磁场的基本性质、运动规律及电磁场与带电物质之间的相互作用[1]。该课程为学生掌握电磁场的基本规律，提升基本电磁场问题的分析能力提高科研能力，以及以后在电磁通信、探测、定位等方面广泛应用打下理论基础[2]。经典电动力学理论体系相对完整，物理概念抽象，需要较强的数学推导能力，教学中涉及大量公式推导和复杂数学计算，造成学生学习困难、缺乏兴趣。因此，如何创新教学方法，将现有教学资源整合，融入启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方式，有效组织教学、增强教学效果，一直是电动力学教学普遍关注的课题。

国内许多专家针对该课程的教学现状，进行了深入的研究，提出了教学方法和教材改革等方面的新观点[3][4][5]。这些研究，主要从抽象问题形象化、提高学生学习兴趣、建立网络教学平台等方面进行阐释，但对已有课程教学资源整合及教学信息平台建设的问题很少涉及。教师手中虽然有教材、课件、有关参考书，甚至有习题的详细解答，但都感到“不好教”，更难“教好”。其重要原因是，教师对这些教学资源缺少充分发掘和综合利用，没有将这些教学资料的信息和教学方法、手段等有机结合，找到教学双方在这些教学资料间的连接点，即没有很好地利用各教学要素反映出的信息。通过构建课程教学信息平台，使各教学要素成为一个整体，可以很好地协调教师、学生与各教学要素之间的关系，便于因材施教，以增强教学效果。

二、课程教学信息平台的构建

（一）平台模型

《电动力学》课程理论性较强，公式和定理较多。教师一般采用传统讲授法组织教学。课堂上教师讲课，学生听讲、提问、做作业，二者联系的纽带是教材和课堂。课后也有一些互动和交流，毕竟时间不多。经典教材内容较深，在没有教师辅导时，一部分数学基础较好的学生还能够预习、自学和课后深化理解，但对基础较差的那部分学生来说，要自学教材困难很大。由此，课堂上出现这样的困境：为了完成教学任务，教师不得不按计划实施教学，学生因各种原因，难以跟上教学进度。即单纯借助课堂和依据教材联系教学双方，已经不能很好地增强教学效果。国内专家研究课程网络教学的平台[6]，在一定程度上缓解了这个矛盾。学生课后通过网络进一步学习，弥补课堂上学习的不足。但是学习任务重，各门课程都需要课后复习，学生课余时间显得紧张。需要将课堂教学、课后延伸、网络教学及资源整合综合起来，建立教学信息平台，协调各要素，使教学效率达到最佳状态。

考虑到教师与学生之间的教学关系、课上课后学习方式的差异、教学资料的形式多样等，构建课程教学信息平台，以连接教师与学生两个主体。平台基础有教材、教辅（含练习题）、教案课件、课外书、网络文章（含即时交流内容）、虚拟实验等。教学方式有课堂教学、课程辅导、网络教学、小组讨论、课程论坛等。教学载体为教室（含实验室）、计算机、互联网等。平台的示意图如下图所示。

（二）平台内对象间的关系

1.主体之间关系

教师教、学生学。学生通过平台将学习状况、疑问想法等教学信息反馈给教师，教师再通过调整教学进度、改进教学方式方法、更换平台要素内容等手段，反作用于学生。他们是经课堂、计算机网络、虚拟环境等进行沟通和联系的。这种联系可能是一个方面的内容，也可能是某些点。比如，通过教材中某个知识点，一道习题，一篇文章或一次聊天等，连接教师和学生。通过这些点，既加深他们之间的思想、情感沟通，又共同解决学习问题，达到教学相长的目的。

2.平台构成要素的作用

经典教材是专家们智慧的结晶和经验总结，是教学内容的主要依据之一，是课堂教学的主要材料。无论是理论教学还是实验教学，抑或是课后讨论，均以教材为主要参考资料。教辅书籍是依据教材，为方便教师备课、教学和辅导而编写，是教学资料的有益补充。

教案是教师实施教学的规划与依据，是教师对课堂的设计，也是长期教学中积累的经验总结。广义教案包括纸质材料教案、电子教案、课堂设计、课后设计等。教师通过不断修正教案，实施教学过程，以适应因材施教。课件是借助多媒体软件，将教案中的部分教学内容和教学安排，通过计算机辅助手段展示出来，是一种高效的辅助教学手段，生动地展现教学内容和实现教学交互。课件是课堂上师生的一个重要连接点。

课外书是根据教学目标由任课教师或教研室指定的，辅助学生学习、拓宽学习视野的要素。包括电动力学参考书、科普读物、期刊论文等。课外书是课程教材的有益补充，与教辅资料又有所不同。教辅紧扣教材，课外书则不一定与教材有直接关系，但与网络文章相比，又具有较高的可靠性和较大收藏性。

网络文章即通过互联网发布与课程内容有关的介绍、研讨、体会等，集大众智慧于一体，各抒己见、满庭开花，往往达到抛砖引玉的功效。其具有很强的灵活性和及时性，形式多样、内容丰富。但是除了正规收录机构建设的数据库外，互联网中的文章缺乏监管，其语言的准确性、内容的真实性、逻辑的严密性、体系的完整性等都难以保障，反映出的问题和观点，不一定科学，与教材不一定吻合，学生参考网络文章时需要甄别其内容。尽管如此，大家还是喜欢用网络媒介及时抒发自己的情感和表达个性的观点，它仍旧是教材和课堂学习的有力补充。

虚拟实验是通过计算机软件，模拟电动力学实验环境，经大量仿真数据的计算，演示、推断课程实验的过程和结论。这种仿真的虚拟实验在一定程度上缓解设备、场地缺少，不易开设电动力学实验的困难。有条件的学校可以开发或购买课程实验仿真系统，给学生提供模拟实验环境，使其更好地发挥创造力，借助仿真系统自主设计与开展实验，以提高综合应用知识解决实际问题的能力。

3.各要素之间的关系

传统教学一般以课堂教学为主，开展课后辅导和网络学习活动。但是，教师往往孤立这些要素，认为课堂以教材为主，课后以教参、课外书为主，在线学习以交流和网络文章为主。各要素间不能融会贯通，更难找到教师与学生之间在各项教学活动中的连接点。这些要素及各种教学手段都应该是一个整体，围绕学生为中心展开，以教学目标、教学内容为线条串在一起，实现它们之间的连接，核心在信息。这里的信息包括教学内容中的知识点、讨论中一个观点或一次教学互动。信息将这些要素融合，共同构成电动力学教学信息平台。平台则是各要素的桥梁和纽带，为教学活动提供基础。

三、平台的搭建及运用

（一）如何获得有用的教学信息

构成平台的要素中，教材是基础。选用教材一般需考虑主编、出版社、内容、获奖等。为了因材施教、实施多元化教学，应选用教学目的明确、内容层次感较强的教材。从教材中提取的信息应该是教学大纲指导下的各章节详细知识点。教案及课件融入教学内容和教师的智慧，将知识点和教学方法有机结合，且根据实际情况更新。因此，教案中的信息除了知识点外，还有教学过程及教学方法等。网络文章、在线讨论话题、课外读物等涉及的内容分散，质量良莠不齐，只有围绕教学目标开展的阅读及讨论才有实际意义。因此，它们的有用教学信息是一些散乱的知识点，虚拟实验则是以实验目的和实验过程及仿真结果为信息。

（二）如何整合各种教学信息

由于基础不同、个性差别，学生对教学活动中信息的捕获和理解各不相同。因此，要整合各种教学信息，必须有一个核心内容。从平台各要素的作用及关系看，是教学目标和教学内容将各要素连接起来，并为各种教学手段提供基础的。所以，教学信息的提炼由教学内容确定，而在平台中的重要程度由教学目标确定。教师和学生之间的教学活动就是以这些分布于平台中的信息点结合，并通过教学目标将它们有机整合。实现信息整合的有课堂、课程网站、论坛、兴趣小组、科研项目等。由于课时和场地的限制，课堂涉及的信息点集中，不容易迅速建立起师生之间的信息连接，即不同层次学生对教学内容的理解深度、速度不同。教师再利用一些课外教学手段，根据学生特点，有针对性地进行交流与辅导，二者建立起一种零碎的临时的连接，连接信息点就是讨论的问题。通过这些信息，反映学习进度与程度，便于教师及时调整教学进度和教学方法。

（三）平台的运用

电动力学常用的教学组织形式有课堂教学、在线学习、网络论坛交流等。课堂教学以平台中教材、教辅、教案（含课件）为载体，将教师与学生面对面联系在一起。为加深理论与实践的深度融合，平台将电动力学课程的教学内容与实践紧密结合，体现各个量的物理意义[7]。进而这种连接扩展到在线学习，通过电子教材、习题、教学视频、案例、在线测试等，将教师与学生以非直接见面方式联系在一起。考虑到学生头脑灵活、敢于探索的特点，利用平台中网络论坛建立虚拟课堂，让他们与包括教师在内的更广泛的爱好者，进行讨论和交流，培养学生的创新力与创造力。

借助多元化教学信息平台，任课教师因材施教、多元化教学，教学效果良好。以作者所在学校物理学专业学生的《电动力学》课程考试成绩为例进行分析：近5年及格率分别为100%、94.9%、100%、95%、100%，优良率分别为15.6%、20.5%、18.9%、30%、37%，课程成绩及格率逐年提高，优良率呈现上升趋势，且最高分集中在90至95分之间。但是，由于课程理论性较强，对学生数学基础要求高，高分成绩学生比较少，因此，还需要进一步发挥平台的支撑作用增强教学效果。

四、结语

厘清电动力学课程教学资源之间的关系，找准教师与学生之间教学要素的连接点，整合教学资源，构建课程教学信息平台，有助于教师组织教学，有利于学生选择适合自己的学习材料，以课堂教学、网络教学、咨询答疑等多元教学方法，充分调动师生的积极性，可在一定程度上提高课程教学质量。

参考文献：

[1]郭硕鸿.电动力学[M]3版.北京：高等教育出版社，2008：1-286.

[2]郑伟，吕嫣.电动力学网络教学平台建设的研究[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2013（4）：531-534.

[3]袁娣.浅谈探究式教学法在电动力学课程中的应用[J].宜宾学院学报，2007（12）：125-126.

[4]胡锦莲，孙文斌，等.关于电动力学课程教学方法的探讨[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2010，27（4）：112-113.

[5]万勇，李山东，云茂金，等.“电动力学”课程教学改革的实践探究[J].现代教育技术，2015，25（9）：122-126.

[6]郑伟，吕嫣.电动力学网络教学平台建设的研究[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2013，31（4）：531-534.

[7]唐瑜.基于新课程理念的电动力学课程设计的探讨[J].科教文汇，2008，（11）：171-173.

基金项目：四川文理学院教改一般项目《分层次教学模式下电动力学多元化教学平台的构建》（项目编号：2013JY17）成果之一