卜劍秋

(北華大學(xué)，吉林 吉林 132021)

0 引言

“電磁場(chǎng)原理”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)課之一。設(shè)置本課程的目的是讓學(xué)生從整體上掌握電磁場(chǎng)的基本定律、基本理論和基本分析方法，了解電磁場(chǎng)邊值問(wèn)題的表述以及數(shù)值計(jì)算方法。了解電磁場(chǎng)方法在電氣工程中的應(yīng)用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和解決工程電磁場(chǎng)問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。該課程也是工科學(xué)生將來(lái)學(xué)習(xí)電氣工程專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)。本課程在教學(xué)內(nèi)容方面著重基本知識(shí)、基本理論和基本設(shè)計(jì)方法的講解；在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面，著重提高學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和基本技的訓(xùn)練與提升。

1 “工程電磁場(chǎng)”課程復(fù)雜電氣工程問(wèn)題特征的關(guān)系

工程教育認(rèn)證中對(duì)復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的特征做了如下表示：

特征1：必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過(guò)分析才可能解決；

特征2：需要涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；

特征3：需要通過(guò)建立合適的抽象模型才能解決，在建模過(guò)程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性；

特征4：不是僅靠常用方法就可以完全解決的；

特征5：?jiǎn)栴}中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中；

特征6：?jiǎn)栴}相關(guān)各方利益不完全一致；

特征7：具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題。

“工程電磁場(chǎng)”課程是學(xué)生普遍認(rèn)為較難的專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程學(xué)習(xí)過(guò)程需要在大學(xué)物理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入分析其性質(zhì)，在分析過(guò)程中，必須綜合應(yīng)用微分、積分、矢量計(jì)算、坐標(biāo)變換的知識(shí)。因此，“工程電磁場(chǎng)”課程所涉及的問(wèn)題符合復(fù)雜電氣工程問(wèn)題特征1。

“工程電磁場(chǎng)”課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，要求學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)和自然科學(xué)的基本知識(shí)、模型及典型方法應(yīng)用到對(duì)不同場(chǎng)的分析中，建立不同場(chǎng)在特定條件下的抽象的數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)場(chǎng)進(jìn)行分析和求解。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生從會(huì)計(jì)算層次提升到在特定條件進(jìn)行合理的近似計(jì)算；從掌握數(shù)學(xué)建模方法層次提升到會(huì)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行建模。因此“工程電磁場(chǎng)”課程所涉及的問(wèn)題符合復(fù)雜電氣工程問(wèn)題特征3。

綜上，“工程電磁場(chǎng)”課程所涉及的內(nèi)容及問(wèn)題與培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力關(guān)系密切。課程目標(biāo)的達(dá)成有助于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

2 優(yōu)化“工程電磁場(chǎng)”課程教學(xué)內(nèi)容，注重基礎(chǔ)理論結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的能力，2018年北華大學(xué)電氣工程專業(yè)對(duì)“工程電磁場(chǎng)”課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，調(diào)整后的工程電磁場(chǎng)為36學(xué)時(shí)。同原有課程相比增加4學(xué)時(shí)，同時(shí)減少了靜態(tài)電磁場(chǎng)的內(nèi)容，增加時(shí)變電磁場(chǎng)的教學(xué)學(xué)時(shí)，增加對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的分析。結(jié)合本專業(yè)學(xué)生對(duì)微分、積分、矢量計(jì)算等數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用不熟練的問(wèn)題，教師錄制對(duì)應(yīng)內(nèi)容的講解視頻，并增加作業(yè)內(nèi)容。在鞏固知識(shí)的同時(shí)，不占用課上理論教學(xué)實(shí)際時(shí)間。

3 改革“工程電磁場(chǎng)”課程教學(xué)方法，提高學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的能力

(1)采用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)[1]。教學(xué)覆蓋內(nèi)容，介紹本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面[2]。

(2)采用多媒體課件、電子備課等和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過(guò)程中采用多媒體教學(xué)系統(tǒng)、板書、電子教案以及必要的實(shí)物模型教具等，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和課堂教學(xué)的信息量，使同學(xué)們能更好地融入課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果闡述基本原理，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。[3]。

(3)通過(guò)案例分析， 強(qiáng)調(diào)場(chǎng)論理論思維方法建立和應(yīng)用[4]。

(4)理論教學(xué)與仿真實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練相結(jié)合， 強(qiáng)化學(xué)生工程觀點(diǎn)的建立和工程分析能力的培養(yǎng)。

(5)建立qq群，加強(qiáng)和學(xué)生的聯(lián)系，課內(nèi)提問(wèn)和課外答疑相結(jié)合，每次課后及時(shí)答疑[5]。

(6)對(duì)有些章節(jié)(如磁路)讓學(xué)生自學(xué)，然后再討論課上進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，教師對(duì)學(xué)生的講授效果和自學(xué)效果以及方法進(jìn)行講評(píng)，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)、自主學(xué)習(xí)的能力和抓住要點(diǎn)的能力。

4 調(diào)整“工程電磁場(chǎng)”課程考核方式，重點(diǎn)考核學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的能力

調(diào)整后的“工程電磁場(chǎng)”課程考核方式以考核學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成為主要目的，以檢查學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和應(yīng)用能力為重要內(nèi)容，由原來(lái)的的作答是考核，變更為過(guò)程式考核。最終成績(jī)有原來(lái)的平時(shí)成績(jī)占40%，期末考試占60%調(diào)整為平時(shí)成績(jī)占60%，期末考試成績(jī)占40%。新增以下兩種過(guò)程考核形式：

(1)課上組織學(xué)生對(duì)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行專題討論，要求學(xué)生能針對(duì)實(shí)際場(chǎng)問(wèn)題，從多角度對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行歸納和整理，得出合適的結(jié)論，并指導(dǎo)生活和生產(chǎn)。

(2)課后要求學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容，自選一個(gè)工程案例，給出仿真模型，分析場(chǎng)的特點(diǎn)并進(jìn)行分析和討論。有3次觀測(cè)點(diǎn)，第一次主要觀測(cè)軟件的使用、仿真設(shè)計(jì)方案和思路；第2～3次主要考察模型的建立、方案的驗(yàn)證、仿真、測(cè)試、調(diào)試、作品的運(yùn)行情況和方案改進(jìn)。

通過(guò)上述的兩種考核方式，是學(xué)生知道了所學(xué)知識(shí)如何應(yīng)用，所學(xué)課程可以解決何種工程問(wèn)題，即培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、自主學(xué)習(xí)、分析解決工程問(wèn)題的能力，又可以使教師可以掌握學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)是否具有了運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

5 “工程電磁場(chǎng)”課程改革效果

以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問(wèn)題能力為目標(biāo)，以課程目標(biāo)達(dá)成情況為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合北華大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)特色，對(duì)“工程電磁場(chǎng)”課程的教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了改革，改革后的“工程電磁場(chǎng)”課程，學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成情況較好，課程考核方式合理，學(xué)生成績(jī)正態(tài)分布。通過(guò)結(jié)課后對(duì)學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，可以看出學(xué)生普遍認(rèn)為對(duì)抽象的電磁場(chǎng)知識(shí)理解程度較高，對(duì)電磁場(chǎng)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力有顯著提高，對(duì)教師的教學(xué)效果滿意度較高。