面向“电磁场与电磁波”课程的微课建设与改革
涂治红陈付昌王云孔永丹
［摘要］“电磁场与电磁波”课程是培养新工科电磁场工程专业人才的一系列课程中的基石，是一门核心专业基础课程。探讨微课在“电磁场与电磁波”课程中的运用，主要从课程概念抽象和数学推导复杂的特点出发，从传统教学的课前、课中和课后三个方面，结合互联网的优势，给出了“电磁场与电磁波”课程的微课制作标准、制作内容和制作形式，鼓励学生成为微课制作的主体，不仅有效拓展了学生自主学习的空间，还丰富了学生自主学习的形式，让学生更有信心、更有兴趣地学习“电磁场与电磁波”课程，从而实现了以学生为主体的微课翻转课堂的教学改革目标。
［关键词］微课；电磁场与电磁波；教学改革
［基金项目］2020年度华南理工大学本科教研教改面上项目“‘互联网+微课在‘电磁场与电磁波教学中的混合运用”（C9203031）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）07-0057-04［收稿日期］2022-05-05
我国的地面移动通信系统和卫星通信系统将逐步融合，构建空天地一体化融合通信网络［1］，其相关产业已成为国家发展的支助产业，如天线、大规模集成高速电路和芯片制造产业等。因此，通信及其相关产业对高质量新工科人才的需求更加迫切［2］。为满足社会对新工科电磁场工程专业人才的需求，华南理工大学针对信息工程和微电子等专业开设了一系列电磁场工程课程，主要包括“电磁场与电磁波”“射频电路”“天线”等，每年学习的学生人数都超过了400人。“电磁场与电磁波”课程是这一系列课程中的基石，是一门核心专业基础课程。该课程以高等数学、数理方程和复变函数等为基础，涉及的新概念及定律不仅抽象难懂，而且推导过程复杂，要用到矢量运算、微积分等数学工具，难度较大，如亥姆霍兹定理和时变电磁场复数运算等，因此学生比较畏惧这门课程。此外，经过专业体系的整体优化，这门课的学时调整为64个。可见，不论是“学”还是“教”都存在一定的困难。因此，如何在有限的学时内，让数理基础并不深厚的学生学好这门课程，是课程改革面临的巨大挑战。
随着移动网络的高速建设，以及智能手机和平板电脑等便携式终端设备的不断普及，线上教学模式已逐渐和传统线下教育模式并驾齐驱，两者相辅相成，共同满足日益增长的学习需求［3］。这次席卷全球的新冠病毒感染，更加凸显了线上教学模式的优势。但是线上教学存在与学生互动不足、学生参与课堂度不高等问题，也无法通过实时观察学生在课上的反应来及时调整授课内容。此外，与电磁场相关的线上课程建设虽然提供了丰富的视频课程资源，但也使学生目不暇接，无法有效抓住课程的重点和理解难点。此外，线上课程和线下课程都属于系统性地讲授课程内容，需要学生看完整节内容才能学习到知识点，而且学生对于不懂的地方，无法和教师及时沟通，需要在课后去理解掌握。因此，这些都间接增加了学生的额外学习负担，降低了学习效率，不利于激发学生的学习兴趣。
微课是一种运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源，一般为10分钟以内的小视频［4］。它将学习需求和学习兴趣结合起来，可带动学习者在看、听、说等方面协同运作，能够有效增强学习者的参与感，有利于对知识点的记忆、理解和应用，对线上和线下教学模式的发展起到了促进作用。本文以在教学实践中进行微课设计与应用的情况，论述微课在“电磁场与电磁波”课程中的教学改革情况与改革效果。
一、“电磁场与电磁波”微课教学改革内容
“微课”是以视频为主要载体，针对某个学科知识点或教学环节设计开发的一种情景化、趣味化和可视化的数字学习资源包。它支持多种学习方式，突破了传统课堂的时间和空间限制，可将学习时间碎片和离散学习空间统一起来，可以使学生随时随地地学习。
本文从微课教学制作标准、制作内容和制作形式三个维度，探讨了利用微课提升“电磁场与电磁波”课程教学质量的具体措施。
（一）结合“电磁场与电磁波”的教学特点，研制融合思政教育的微课教学制作标准
“电磁场与电磁波”课程的微课制作要符合国家有关高等教育的方针和政策，要充分体现思想政治教育；要能够帮助学生理解各类电磁场理论和了解电磁场与电磁波在实际应用中的动态发展，有效培养学生工程电磁场学科的素养；要符合当代大学生的认知规律和心理特征，能调动学生的学习主动性和积极性。
教学团队紧扣当前的复杂国际环境和我国的对外开放战略，立足粤港澳大湾区建设，将思想政治和电磁场与电场波的发展历史、科学家的故事和实际应用相结合，提炼出“电磁场与电磁波”课程的“家国情怀、责任担当、夯实基础、敢于创新”的思想政治育人主线，一方面肯定我国在电子信息等领域取得的先进技术和成果，另一方面指出我国工业发展的35项“卡脖子”技术和西方国家对我国的技术封锁，