《新工科背景下工程电磁场教学改革》
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摘 要：本文分析了当前工程电磁场教学中存在的问题,在新工科背景下从教学内容、教学方法、考核形式、和学生实践能力培养等方面探讨了课程的教学改革措施,以期为提高工程电磁场课程的教学质量提供参考.
关键词：新工科;工程电磁场;教学;改革
1引言
新工科的建设发展要求地方高校根据地方区域经济发展需求,结合本地企业技术创新要求、学校资源及社会优势,深化产学研合作,以强化学生的创新创业能力和工程实践能力,培养具有一定创新精神和研发能力的高素质应用型新工科人才[1-2].作为具有工程实践背景要求的电气工程专业,工程电磁场是其中一门重要的专业基础课,但由于教学内容枯燥难懂、教学方法被动、考核形式单一、学生实践能力培养不足等问题,其现有的常规教学效果与新工科人才培养的需求有较大差距.如何在新工科背景下提高学生的工程能力,并培养学生综合运用电磁场基础知识进行创新、创造显得尤为关键.
2工程电磁场教学中存在问题
（1）教学内容枯燥难懂
工程电磁场以电气工程专业的实际问题为学习背景,课程中包含许多抽象概念定理,讲授常需要用到复杂公式的推导运算.涉及到的公式多采用偏微分方程和积分方程,且需要在多种坐标系下对不同形态电磁场求解,描述分析起来十分晦涩抽象.而且工程电磁场涉及的知识点很多,要求学生具备微高等数学、大学物理、电路理论等扎实的基础知识[3].而地方性高校学生基础本就薄弱,部分学生在接触这门课之初见到梯度、散度、旋度以及通量、环量等概念中的算子积分符号就产生畏难心理,失去继续学习的主动性和积极性.
（2）教学方法被动
传统的工程电磁场教学中往往停留在“填鸭式”教学,教师从头讲到尾,学生完全被动听课.在枯燥的理论课堂教学中,能够长时间保持精力集中的学生较少,极容易造成之前讲授的概念或定理推导没跟上,导致后面理论分析运用听不懂的现象.部分学生甚至直接放弃学习这门课程,结果导致“教”“学”过程严重分离,这样极不利于学生对知识的掌握,更别谈应用.
（3）考核形式相对单一
工程电磁场目前的考核方式多以平时出勤和期末考试为主,只要出勤率较高,期末卷面成绩达到及格,学生这门课的总成绩就会通过.这样易造成部分学生的投机取巧行为,平时不学而靠考前突击,对概念、定理甚至公式推导死记硬背.因此仅从试卷和简单的出勤率很难全面反映学生的实际知识掌握水平.学生往往无法掌握电磁场的应用和分析方法,无法达到新工科要求的创新型人才的培养要求.
（4）学生实践能力培养不足
工程电磁场这门课不直观、抽象难懂也是学生学习的一大困难.通过课下与学生的交流发现,大多学生对看不见摸不着的电磁场无法想象,也不知道电磁场理论学来有何用处.学生学过这门课后,并不能够运用电磁场理论辅助求解电气工程领域复杂问题.而新工科要求学生能够从工程应用出发,运用专业基础理论解决工程中的实际问题.当前工程电磁场教学对实际应用介绍较少,忽视了对学生的工程实践能力的培养[4].
综上,工程电磁场是培养电气工程专业新工科人才必不可少的一门重要课程,而其现有的常规教学与新工科人才培养的需求有较大差距.针对新工科对地方应用型高校人才培养提出的新要求,对工程电磁场课程的教学内容、教学方法、考核方式、學生实践能力培养等方面进行教学改革势在必行.
3新工科背景下工程电磁场教学改革的思考
笔者结合自身工程电磁场教学实践,对当前工程电磁场教学提出几点思考：
（1）教学内容改革
针对本课程的传统教学中过多偏重理论,对教学内容进行相应调整,弱化理论讲解,重视实际应用.对理论的应用条件进行着重介绍,并对一些抽象的问题进行相关案例教学,以增强其实用性.如在恒定电场中,接地体附近的跨步电压就是恒定电流场边值问题的典型运用.先解释恒定电场中电场强度、电流密度和电位的基本概念,再到电场强度满足的环路定理及电流密度满足的电流连续性定理,从而导出导电媒质的分界面衔接条件,最后通过计算可以得到超过安全限值的跨步电压的危险区域大小.
（2）教学方法改革
针对传统“填鸭式”被动教学效果差的问题,在新的教学环节下,教师可以适当转变角色,在教学中起到引导者的作用,在教学过程中可采取直接讲授法、互动教学法、视听教学法等灵活多样的教学方式.比如教学的过程中,适当设置一些电气相关的工程分析设计案例,组织学生分组讨论集思广益,充分运用所学的电磁理论知识,找到解决问题的方法.改变以往教师独自授课的情况,调动学生的积极性,给其足够的自我发挥空间,让学生参与到课堂教学环节中.一方面可以提高教学效果,另一方面也能够培养学生的工程实践能力及创新能力.
（3）考核形式改革
为了使工程电磁场这门课的考核方式更加科学合理,可以引入新的考核办法,采用平时测验、课堂讨论和期末考试等几部分的成绩进行综合评定,使考核环节贯穿整个教学过程,从而客观真实地反映学生的综合素质.另外也可以增设课程论文,例如主题为“时变电磁场在工程中的应用实例”、“静电屏蔽在电气设备中的应用”等,让学生通过图书、互联网等工具检索整合与电磁场相关的资料,并提出自己的见解.
（4）注重学生实践能力培养
在工程电磁场的教学过程中,增设一些电磁实训课程,引入mathematic、ansoft maxwell等仿真实验工具,直观显示电磁场的空间分布,模拟各种复杂的电磁问题及现象,以实现各种电磁理论的计算及分析,例如在三相交流电缆中,可以通过仿真工具画出任意时刻电缆截面的等电位线和电位云图,以进行截面内的电场分析.由此可以形象分析复杂电磁问题并用于工程实践,以培养学生的创新创造能力.
4 总结
本文分析了工程电磁场课程教学中存在的问题,并针对性在新工科背景下提出了一些应对策略和改革方案.
参考文献：
[1]贾雁飞,刘柏生,刘岩,邹青宇,邢砾云.新工科背景下“电磁场理论”课程的教学与实践[J].无线互联科技,2018 （19）：58-59.
[2]梁快,胡顺仁,郑大青,李双,刘伟.“新工科”背景下《电磁场与电磁波》教学新思考[J].电脑知识与技术,2018 （36）：128-129.
[3]陈帝伊,刘淑琴,许景辉,马孝义.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J].电气电子教学学报,2009 （4）：116-117.
[4]龚文英,李畸勇.电磁场课程教学改革的探讨[J].教育教学论坛,2017 （35）：102-104.
基金项目：新工科背景下工程电磁场课程教学改革（编号：JG2019010）.
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工学引用文献:
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