基于“雨课堂”的《电动力学》“金课”打造实证研究
蒋练军
（湖南城市学院网络与信息管理中心，湖南 益阳）
摘 要： 新时代，推进信息技术与教育教学的深度融合，实施“课堂革命”，打造“金课”，是提升高校人才培养质量的重要环节。本文通过对《电动力学》课程的教学改革实证研究，构建了基于“雨课堂”的新型教学模式，有效地调动了学生自主学习的主动性，做到了线上线下协同、师生互动不下线，较大幅度提高了学生学习效果，为“金课”打造提供了一种可参考的有效途径。
关键词： “雨课堂”；教学模式；实证研究；电动力学；“金课”
教育部高等教育司吴岩司长所提出的“两性一度”的“金课”标准中说到，知识能力素质三维度要有机融合，要着力培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；要拥有前沿性和时代性的课程内容，要呈现先进性和互动性的教学方式，要达到探究性和个性化的学习结果；要具有“跳起来摘桃子”的课程难度。因此，要打造“金课”，必须改变传统教学模式，将现代信息技术深度融合到教学中，构建课前课堂课后三环节相通、师生互动不下线的新型。
一 时代背景
教育信息化2.0行动计划的推出，全国教育大会、新时代全国高等学校本科教育工作会议的召开，一系列提升本科人才培养质量的指导性文件的出台，这些都释放出了非常重要的信号：新的历史阶段，教学改革已成为提升本科人才培养质量的关键环节，而教育信息化对教育教学改革的作用越来越大。要提升人才培养质量，必须推动“课堂革命”，而要推动“课堂革命”，就要重塑教育教学形态，将现代信息技术深度融入教育教学，推进教学模式的改革，让学生主动地“坐到前排来、把头抬起来、提出问题来”，打造“金课”，提升教学效果，培养学生在新时代的核心竞争力。
二 《电动力学》课程的教学背景
《电动力学》是物理学专业一门非常抽象、逻辑性很强的理论课程，要学好这门课程，要求学生具备扎实的电磁学等普通物理知识、清晰的逻辑演绎能力以及诸如矢量运算、微积分方程求解等方面的深厚数学功底。这门课程一般针对物理学专业大三年级学生开设，虽然之前已经开设了《高等数学》、《电磁学》等课程，学生已经具备了一定的物理基础知识、数学功底及逻辑能力，然而普通物理电磁学与电动力学在内容广度与深度、分析与处理问题的思维方法、数学工具的运用等方面都存在较大的差异，并且该课程理论性较强，内容也较为枯燥，很多学生学起来感到困难、兴趣缺乏，使得学习效果不够理想。
当前，基于《电动力学》课程自身的特点，在教学过程中，许多教师仍旧采用一支粉笔“打天下”的传统灌输式授课方式，教师基本是一整节课站在讲台上滔滔不绝地讲课，学生则是机械地听课或者记笔记，这样，很多学生在听课过程中往往会感到乏味、枯燥、甚至云里雾里，不知所云，教师的讲课成为了学生的“催眠曲”。另一方面，随着移动设备的普及与完善，经常会有学生在上课期间玩弄手机，成为“低头族”，使得学习效果不佳。当然随着信息技术的发展，大多教师制作了PPT课件，利用多媒体技术辅助教学。但是教学模式仍旧是传统方式，只不过将“粉笔＋黑板”变为“计算机＋大屏幕投影”，口述式灌输模式转化为技术式多媒体灌输模式，学生的主体性与师生互动仍旧没有得到体现，学生学习效果依然不佳，自主学习能力、合作交流能力、分析解决问题和知识应用等方面的能力无法得到有效的培养和提高，离“金课”的标准相差甚远。再者，传统《电动力学》教学中，很多教师采用“平时成绩＋期末考试”的方式对学生进行评价，一般情况下，平时成绩是由上课次数、课堂听课情况、作业等组成。但是平时成绩的给定往往难以量化，任课教师对学生平时成绩的给定随意性较大，甚至出现平时分变成人情分的现象，这样势必会打击一部分平时用功学习学生的积极性和热情，也不能全面衡量学生实际学习水平和掌握学习内容的程度。因此，实现对学生学习的全过程监控，构建多元化评价体系也势在必行。
基于时代背景以及高校课堂教学的现状，打造“金课”成为了高等学校提高人才培养质量的重要途径。
三 《电动力学》课程的“雨课堂”教学案例
如“导体中电磁波的传播”这一模块，可微元成导体内的自由电荷分布规律、导体内的电磁波特性、导体表面电磁波的反射等知识点。教学设计分模块进行，每一模块中的知识点，难度较低或方法与前面相似的内容，采用“自主学习”的方式教学，而难度较大，学习者无法通过自主学习来完全掌握，而需要在教师的指导和帮助下才能达成教学目标的内容，采用“自主学习+课堂讨论”的方式进行教学。旨在课程内容的设计能充分体现学习者的主体性，切合“金课”的要求。
（一） 课程内容设计
当然，关键是教师在进行难点知识讲解时，要尽量采用启发和探究模式，让学生成为课堂的主体。如图4，在讲解“导体中平面电磁波的电场与磁场的关系”这一知识点时，可引导学生在已具备的知识基础上，导出导体中电磁波的电场与磁场关系式，并让学生探讨三个方面的问题，即电场与磁场的相位有什么关系？电场与磁场振幅有什么关系？电场与磁场能量有什么关系？在问题探究过程中，可以利用“雨课堂”的随机点到功能指定学生来谈自己的看法或回答问题。教师在讲解或引导学生探究完一个知识内容后，可及时发布课前准备好的安插在授课PPT中包含选择题、填空题、简答题、推导题等多形式的随堂测试题，根据题目的难易程度设定答题时间，让学生随堂作答，及时了解学生对知识的掌握情况。在学生作答完成后，把学生的答案实名或匿名投屏，教师和学生一道分析答题情况，进行点评，以便学生进一步理解和掌握知识及处理问题的方法。这样的课堂，给予了学生全新的体验，在轻松愉快的气氛中，以主体身份探究和获取知识、培养能力，教学效果可得到明显提高。
如对于电磁波的传播这一部分，我们把它微元成无界空间中的电磁波传播、电磁波在理想介质界面上的反射和折射、在导体中电磁波的传播、在波导中电磁波的传播等知识模块，另外，增加电磁波在负折射介质中的传播与光子晶体等前沿知识模块。然后，就每一个知识模块再进一步微元成若干个知识要点。
艾灸组患者产后出血发生率为4.00%,对照组患者产后出血发生率为14.00%(P<0.05);艾灸组患者用药后2h出血量、用药后24h出血量明显低于对照组患者(P<0.05),其详细情况见表2.
“雨课堂”是基于PPT、手机微信由学堂在线与清华大学共同研发并免费提供的智慧教学工具，是一款应用现代信息技术的PPT小插件。“雨课堂”具有操作简单、使用方便、功能强大、对使用者信息化技术水平要求不高等特点。基于“雨课堂”的《电动力学》教学方案，以线上线下协同、师生互动永不下线为宗旨，实现课前、课堂、课后三联通，并实现教学全过程监控和数据分析。
（二） 课前自主学习设计
基金项目：抚州市社会科学规划基金项目（17SK42，17SK64）；校级教学改革基金项目（DHJG-07-44）。
学生完成本阶段任务全部在“雨课堂”手机微信里进行，包括观看视频，阅读PPT，完成预习检测题（选择题直接在线上选择A、B、C、D中的选项作答，主观题可以在线上编辑答案，也可以线下作答以图片形式上传答案），并在没有弄懂的PPT页面点击“不懂”等，不受时空限制，随时随地都可以进行学习，学生有充分的自主性。教师则可通过“雨课堂”手机APP及时了解学生的完成情况，包括有多少学生已观看视频、已阅读PPT，答题的准确度，学生不懂的知识点主要有哪些等。这样，教师在课堂教学环节就可以有针对性地开展讨论，并关注那些没有完成预习任务的学生。
图1 推送视频
（三） 课堂教学设计
所谓外显家庭教育问题，就是家庭教育过程中，可感可测的教育问题。比如，孩子平时不能主动和别的小朋友交往，不愿意与小伙伴分享玩具等。通过孩子这些日常生活中的外显行为反应，可以发现孩子社会性发展不良的问题。父母对自身在家庭教育中表现出来的言语与情绪反应等方面存在的问题，也是比较容易发现的。比如，父母对于自己情绪失控而怒斥孩子的行为，常常会有懊悔之情，就是检视自己的教育行为后的反应。
该环节主要围绕难度较大，学生无法通过自主学习来完全掌握的内容进行更详细的探究。而且，上课内容可依据学生自主学习的情况进行实时调整。在课堂教学实施过程中，可充分利用“雨课堂”强大的功能，把课堂变成讨论和探究的互动场所。上课时，教师在多媒体设备上开启“雨课堂”授课，选择课程和班级后将自动生成本堂课的二维码及课堂暗号，学生通过手机微信扫码进入上课场景，同时完成课堂“点到”。学生手机无需“入袋”，也不能是玩的工具，而是完成课堂学习任务的必备媒体。教师的手机则可以成为“遥控器”实现对 PPT 的翻页控制和切换。授课的 PPT 会同步到学生的手机上，学生根据各自己听课情况，对每页 PPT 内容进行点击“不懂”或“收藏”的处理，及时反馈给授课教师，教师会同步收到学生的反馈信息；另外，教师可通过开启实时课堂“弹幕”功能，在多媒体大屏幕上查看到学生对教师所讲授知识点的想法及教学建议，以便调整授课方案并及时解决学生疑惑。
要打造一门“金课”，结合课程自身特点及学科前沿，设计课程教学内容非常重要。在教学实践中，我们针对《电动力学》课程的逻辑体系和大纲要求，将教学内容先微元成电磁现象的普遍规律、静电场问题的求解、静磁场问题的求解，电磁波的传播、电磁波的辐射以及狭义相对论等六部分。然后，将每一部分内容的知识碎片化，微元成若干个知识模块。在确定知识模块时，我们不拘泥于所选教材，既充分挖掘课程的经典内容，又考虑到了学科知识的前沿性，适当加入了相关联的前沿内容，以此开阔学生的视野。
在这一环节，主要利用PPT中“雨课堂”插件的编辑及推送功能，把针对知识模块或知识点的讲解视频（视频来源：“雨课堂”自带的课程资源、中国大学MOOC平台提供的在线开放精品课程资源，网络视频资源、教师自录的视频资源）（图1所示）、自行制作的授课PPT（包含对难点部分的讲解语音）（图2所示）以及检测学生自主学习效果的预习题（主要检验学生对基本概念、基本公式、基本规律、基本方法及主要结论的掌握程度，以客观题为主）（图3所示）推送到手机微信并发布给班级学生，还可发布包含预习提醒及预习要求的公告，要求学生在规定时间内按要求完成本阶段学习任务。
3.西部地区已经初步探索形成融入“一带一路”发展现代农业的经验。例如，陕西与“一带一路”沿线国家在农业领域广泛开展合作，建有中哈人民苹果友谊园、“一带一路”现代农业国际合作中心等平台，成为全国借鉴的典范。又如，探索农业开放、打造农产品大宗商品交易中心等产业开放平台是四川自贸试验区先行试点的重要领域。重庆市农村地区地域广阔、产业资源富集，理应借鉴相关经验，探索“大城市带大农村”的国际化新路径。
图2 学生随堂答题
（四） 课后小结与知识巩固环节设计
课堂教学结束后，教师需要关注两件事，一是能够用数据来体现的学生课堂表现与参与情况以及知识点掌握的整体情况并能及时反馈给学生；二是如何让学生巩固所学知识。“雨课堂”能够辅助教师方便实现。在课堂教学结束后，教师手机端会立即收到“雨课堂”推送过来的包含进入课堂的人数、学生数据全部排名、优秀学生、“预警”学生、答题数据、课件数据等的《课后小结》。教师可依据这些多元化的全景数据，掌握学生的学习状态，评价教学效果。另外，教师在课堂教学结束后，从手机端向班级学生发布预先准备好的课后作业，并规定提交时间，学生作业提交与教师作业批阅均在线上进行，改变了传统的纸制作业本提交与批阅方式。
图3 课堂小结
图4 学生作业批改
（五） 学生课程学习评价环节
学生课程学习评价一直是教学改革的“深水区”，也是教育教学研究者们关注的热点之一。“雨课堂”从课前预习、课堂互动、课后作业等层面实现了对教学全周期的数据采集，量化了学生的学习过程，并在“雨课堂”网页版可下载记录有学生详细数据的Excel文件。教师对每一项数据赋予一定的权重后，通过数据统计，可以对学生的学习过程给出客观评价，学生平时成绩的给定做到了有据可循，克服了传统模式下平时成绩给定的随意性。
这两个品种果实呈圆锥形，果形端正，果个大，结果早，早熟，丰产，稳产，综合品质优良；树体柱型，紧凑，矮小，适宜高度密植；栽培管理便捷，省工，便于机械化作业，适应了苹果现代化生产中矮化高密度栽植的发展趋势，可以提高土地单位面积的产出率，改变传统苹果生产模式。这两个品种适宜于生产果园、观光采摘园和盆栽，适宜在我国长城以南苹果栽培区域种植。
图8 雨课堂网页版首页
四 《电动力学》的“雨课堂”教学效果
从笔者长期担任《电动力学》教学实践来看，传统模式下，该课程学生的期末考试及格率在60%-70%、平均分在及格线左右；2018年下学期，笔者在所在学校任教的1612101班开展“雨课堂”教学改革实践后，学生该课程的期末考试成绩有了较大幅度提升。如下表所示，学生成绩呈现较好的正态分布，及格率达到92.86%，优良率达到25%，平均分达到70.32。
通过将智慧教学工具《雨课堂》应用于《电动力学》课程的教学实践，即通过对传统课堂中“以教师为中心”、单向灌输式教学方式进行改革，形成了“以学生为中心”、多渠道输入和输出信息的教学模式，教学实践表明，基于“雨课堂”的《电动力学》教学模式有效地调动了学生自主学习的主动性，做到了线上线下协同、师生互动不下线，有效地激发了学生学习热情和兴趣，较大幅度提高了学生学习效果。因此，“雨课堂”为高校“金课”打造提供了一条成本低、效率高的有效途径。
图6 成绩分布直方图
参考文献
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本文引用格式： 蒋练军.基于“雨课堂”的《电动力学》“金课”打造实证研究[J]. 教育现代化，2019，6（37）：50-53.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.37.018
基金项目： 基于“雨课堂”的线上线下协同的教学模式的研究与实践。
作者简介： 蒋练军，男,汉族，湖南安化人，湖南城市学院网络与信息管理中心,硕士研究生，教授。研究方向：信息化管理与教学研究。
标签：“雨课堂”论文; 教学模式论文; 实证研究论文; 电动力学论文; “金课”论文; 湖南城市学院网络与信息管理中心论文;