工程電磁場教學(xué)中的素質(zhì)教育改革探究

程紫娟

摘 要 本文闡述了工程電磁場教學(xué)在電氣專業(yè)教學(xué)中的特點，針對教學(xué)中遇到的問題，以試點學(xué)院素質(zhì)教育改革為背景，通過國內(nèi)外教學(xué)如考核體制，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法三方面差異的思考，開展了部分教學(xué)試驗，提出教學(xué)方法和內(nèi)容的改革必須和學(xué)科考核體制的改革相結(jié)合才能達(dá)到最大成效，才能真正使得教學(xué)從學(xué)習(xí)知識為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶楸尽?/p>

關(guān)鍵詞 工程電磁場 試點學(xué)院 素質(zhì)教育 考核體制 以人為本

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.12.014

Abstract This paper describes the engineering characteristics of the electromagnetic field in electrical engineering education teaching， teaching for the problems encountered in the pilot reform of college quality education background， teaching abroad thinking through such assessment system， teaching content and teaching methods in three areas of difference， to carry out part of the teaching experiment， proposed teaching methods and content of reform and the reform of discipline evaluation system must be combined to achieve maximum results， we can really learn from making the teaching of the subject into people-oriented.

Key words engineering field； Pilot Academy； quality education； evaluation system； people-oriented

0 引言

“工程電磁場”課程在國內(nèi)高校電氣工程及其自動化專業(yè)中是一門重要基礎(chǔ)必修課。由于課程改革，在筆者所工作高校這門課課時只有42學(xué)時，沒有實驗課時。從筆者和同事從業(yè)這幾年看，這門課是學(xué)生中傳言的所謂“天書”之一。傳言的原因很多，但無外乎這門課難學(xué)，難懂，難考。而這門課對于教師而言，也是比較難教的一門課。究其原因，該課程存在以下問題：涉及數(shù)學(xué)推導(dǎo)非常多，場量和矢量運算及推導(dǎo)貫穿整門課程，對于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生拿到書本便產(chǎn)生畏難情緒；相當(dāng)一部分概念在大學(xué)物理中已經(jīng)學(xué)過，但側(cè)重點有所不同，學(xué)生容易持固有思維，不利于新內(nèi)容和方法的學(xué)習(xí)；大部分教材重推導(dǎo)，輕實踐，與電磁場工程實際及后續(xù)電氣專業(yè)課結(jié)合不緊密，學(xué)生不知學(xué)為何用；考核方式采用30%平時成績+70%閉卷考試的傳統(tǒng)方式，學(xué)生為考而學(xué)，甚至臨時抱佛腳只為考試通過的大有人在。

通過調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)這些問題基本上是國內(nèi)大多普通高校都存在的問題。隨著三峽大學(xué)試點學(xué)院申報成功進行的一系列改革，以及國內(nèi)外掀起的“慕課”等在線網(wǎng)絡(luò)及離線網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的高潮，結(jié)合人才培養(yǎng)改革，筆者基于所授課程之一工程電磁場進行了幾點教學(xué)思考，開展了部分教學(xué)改革實踐的探索，取得了初步成效。

1 考核體制的思考

試點學(xué)院改革有一個很重要的方向，就是傳統(tǒng)專業(yè)教育和素質(zhì)教育之間的轉(zhuǎn)變。這就意味著教師要從“哪些內(nèi)容由我講授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳男┲R能力和素質(zhì)應(yīng)該是經(jīng)過教學(xué)后學(xué)生要獲取的”?？瓷先?，這是教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變的思考，在筆者看來，除非改變考核體制，建立有效的考核標(biāo)準(zhǔn)，不然這種轉(zhuǎn)變將是空談。如果采取傳統(tǒng)的平時考勤和課后作業(yè)再加上最后的閉卷考試，那么教師由于現(xiàn)行體制及課時的考慮，仍然會只講授教材內(nèi)容。而學(xué)生則會只關(guān)注哪些是他們考試需要掌握的知識，談不上能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。撇開素質(zhì)教育，在現(xiàn)行電磁場授課中，由于前述提到的電磁場課程的特點，這門課本身就知識掌握來說就是非常枯燥難懂的，很難調(diào)動學(xué)生的積極性和興趣。

借鑒國外（如筆者同事所在的南安普頓大學(xué)等為例）課程授課及考核模式。國外學(xué)科考核有一種方式（每個學(xué)校在比例上略有不同），①如課程作業(yè)50%和期末考試50%，其中課程作業(yè)分兩個，各占25%。作業(yè)以報告形式提交，并需對報告進行演講。報告內(nèi)容和演講各占一定比例。報告需在規(guī)定時間內(nèi)在網(wǎng)上提交，并打印提交憑證，如超過提交的截止時間，需扣除相應(yīng)比例的成績。打印的憑證要提交到專門設(shè)置的學(xué)院辦公室，而非教師辦公室。布置的作業(yè)分個人完成和小組完成兩種，后者涉及到分工合作，作業(yè)內(nèi)容與project有關(guān)，如電磁場課程，則需要用軟件來完成相應(yīng)的實際問題，而每個人或每組的作業(yè)靠網(wǎng)上選擇，并非全班只有一個作業(yè)。而要完成這些作業(yè)，需要查閱相當(dāng)多的資料，而不僅僅是國內(nèi)教學(xué)中的一本教材。涉及到評分體系，國外也有完善的評分體制，從建模，模型分析，錯誤的建模，以及對錯誤結(jié)果的分析，總結(jié)等都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，除了每一項的評分外，還會有總分及評語。這些體制的建立，對于防止抄襲，用對錯簡單地區(qū)分高低分有十分重要的意義。對于期末考試，國外教師會提供課程資料，課后習(xí)題包括往年試題，但不會在課堂上就考試具體內(nèi)容和重點進行講解，要想通過考試，只能靠學(xué)生自己復(fù)習(xí)。

比較國內(nèi)和國外學(xué)科考核模式的區(qū)別，要想徹底轉(zhuǎn)變，需要以下措施：

（1）建立完善的學(xué)生和教師網(wǎng)上系統(tǒng)。教師布置作業(yè)，并給出作業(yè)的要求，包括報告格式，結(jié)構(gòu)，字?jǐn)?shù)，截止時間及評分標(biāo)準(zhǔn)；上傳課程相關(guān)資料。學(xué)生用來查看和選擇作業(yè)和資料，提交作業(yè)。避免不公平，并建立學(xué)生的時間觀和責(zé)任觀。

（2）建研討室，對布置的作業(yè)可以采用預(yù)約教師+預(yù)約研討室，并對時間進行限制。采用學(xué)生主動預(yù)約方式，改善現(xiàn)今不尊師道的局面，培養(yǎng)學(xué)生與人相處應(yīng)有的禮節(jié)。對研討時間的限制可以促進學(xué)生努力學(xué)習(xí)查資料，并防止抄襲。

綜上，若改變考核體制，對從“專業(yè)教育”到“素質(zhì)教育”的轉(zhuǎn)變有重要意義。不然，在現(xiàn)行考核體制下，30%的平時成績，就算全部變成國外的作業(yè)考核，沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)和制度，學(xué)生仍然會在70%閉卷考試上迷失自我。正所謂，沒有規(guī)矩不成方圓，提倡科研結(jié)合教學(xué)的同時，還應(yīng)建立相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)制度，這對于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，不抄襲，嚴(yán)格的時間觀念以及尊師重道方面有重要意義。

2 教學(xué)內(nèi)容

筆者所在學(xué)院學(xué)科偏強電，該課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，共分配42學(xué)時講授時間。教材是指定工程電磁場（王澤忠編寫），教學(xué)內(nèi)容主要包括矢量分析、靜電場、穩(wěn)定電流場、靜磁場、時變電磁場、靜電場的鏡像法、平面波、電磁場中的能量和力及電容等參數(shù)的計算。盡管內(nèi)容并非所選取教材的所有內(nèi)容，但42個學(xué)時講授這些內(nèi)容也是勉強夠用，時間相當(dāng)緊張。從教學(xué)效果來看，如依賴教材，再采用閉卷考試方式，學(xué)生的考試通過率非常低，且平時學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性較差。筆者認(rèn)為，從教學(xué)內(nèi)容和教材上看，有以下幾點原因：縱觀整本教材，數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，易使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，失去興趣；由于課時的原因，與其他專業(yè)課聯(lián)系的章節(jié)往往難以講到，學(xué)生不知學(xué)為何用；單一教材再加上考核方式，學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題并通過查閱其他書籍來解決問題；平時作業(yè)也因考核方式，易使學(xué)生之間形成抄襲學(xué)風(fēng)，缺乏自我思考。

而據(jù)了解，國外對于教學(xué)內(nèi)容和教材的選取上還是有所不同的。教材并不是指定一本，而是推薦教材及參考書，上課也并不按照某本教材講解，而是根據(jù)教師的知識結(jié)構(gòu)和理解做好講義來講解，學(xué)生需查閱參考書來對應(yīng)學(xué)習(xí)。這使得學(xué)生必須通過查閱學(xué)習(xí)，才能通過作業(yè)考核及考試考核。

基于上述考慮，筆者認(rèn)為應(yīng)結(jié)合考核體制改革對教學(xué)內(nèi)容方面采取以下措施：

（1）在緒論中增加電磁學(xué)理論建立的歷史，從電與磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)到電與磁關(guān)系的探索，再到電磁場理論的建立以及電磁學(xué)在電報電話等通信方面的應(yīng)用，②包括電磁學(xué)的發(fā)展對建立電工理論的作用，這些知識可以給學(xué)生一個完整的學(xué)習(xí)電磁場的思路和結(jié)構(gòu)，同時通過應(yīng)用的講解，能讓學(xué)生了解電磁場是有用且無處不在的。

（2）在電磁場知識講解過程中應(yīng)增加學(xué)科間的聯(lián)系。比如極化，在高電壓技術(shù)中這一概念較重要，在電磁場這門課程中比較注重推導(dǎo)，③可以在講授過程中采用高電壓技術(shù)中的實例如微波爐利用極化原理而制成，增加學(xué)生對這一概念的理解。

（3）教學(xué)不應(yīng)采用單一教材，④應(yīng)結(jié)合學(xué)科特點及學(xué)生基礎(chǔ)，注重知識結(jié)構(gòu)的建立，注重思維和總結(jié)等能力的培養(yǎng)。學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)查閱多本書籍，而不是局限在一本教材上。但如不以任務(wù)為導(dǎo)向，學(xué)生僅以考試為目標(biāo)，不管教師如何講授，仍會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)出現(xiàn)偏差，出現(xiàn)抄襲等現(xiàn)象。

綜上，教學(xué)內(nèi)容的改革必須依托考核體制的變革，如不改變考核方式，不建立制度，那么培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及正確的“三觀”，將成為空談。

3 教學(xué)方法

工程電磁場教學(xué)內(nèi)容多，課時少，涉及數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，容易使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，并失去學(xué)習(xí)興趣。故在教學(xué)方法上應(yīng)有所側(cè)重點，因材施教，加強對物理概念的理解，引導(dǎo)學(xué)生探索學(xué)習(xí)方法。⑤筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)習(xí)，認(rèn)為授課應(yīng)該注意以下幾點：

（1）結(jié)合電磁場發(fā)展歷史，每次授課時指出本次課重點，難點，及在整門課程中的地位、作用，加強各個知識點的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用比較，類推等方法尋找理解和記憶的方法。在這一點上，筆者每章節(jié)采用電子版將重難點，可采用的方法，在整門課程中的應(yīng)用及重要的問題寫出，讓學(xué)生進行理解和探索問題的答案。

（2）采用實例如計算和圖形等來講解具體概念和公式，將重點放在物理意義上，至于數(shù)學(xué)推導(dǎo)部分如對物理問題的理解有幫助作用則重點講解，而非所有推導(dǎo)都進行講解和驗證。如等效極化電荷的推導(dǎo)，采用平行平板電容器模型講解插入電介質(zhì)后平板電荷的變化，也就是極化的相關(guān)概念，將等效極化面電荷和等效極化體電荷的單位以及具體的點乘和叉乘計算結(jié)果結(jié)合圖形講解，增強對面上單位矢量方向的理解，讓學(xué)生清楚掌握物理概念的同時還掌握公式及矢量運算。

（3）注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題和分析總結(jié)的能力。授課中注重問題的拋引，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并總結(jié)解決問題的方法。

這些措施實施起來要求教師有足夠的專業(yè)知識，并將精力放在引導(dǎo)上。然而學(xué)生需要跟隨教師的思路學(xué)習(xí)，而非傳統(tǒng)的滿堂灌，就必須有足夠的動力和壓力主動學(xué)習(xí)，多思考，多看書。這些措施的有效實施必須和考核結(jié)合，這樣能調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，否則教師的引導(dǎo)只是針對部分人，其他人還是會以考試為導(dǎo)向拒絕思考和學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

在工程電磁場教學(xué)中，教學(xué)方法和內(nèi)容很重要，但誠如上述，教學(xué)方法和內(nèi)容的改革必須和學(xué)科考核體制的改革相結(jié)合才能達(dá)到最大成效，才能使傳統(tǒng)的專業(yè)教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，從學(xué)習(xí)知識為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶楸?。以培育人為目?biāo)，借鑒國外經(jīng)驗的同時，應(yīng)尋找適合各自學(xué)院專業(yè)發(fā)展的改革之路，還應(yīng)努力提高教師自身的教學(xué)科研水平，來適應(yīng)改革。

基金項目：本文系三峽大學(xué)高等教育研究青年項目（項目編號：1404）的研究成果

注釋

①④彭麟，姜興.中美高校電磁場教學(xué)比較研究[J].中國電力教育，2014（17）：73-74.

② 熊煒，粟世瑋.提高“工程電磁場”課程教學(xué)效果的方法研究[J].中國電力教育，2013（26）：47-48.

③ 趙杰，許麗.“電磁場與電磁波”課程教學(xué)研究[J].中國電力教育，2014（21）：10-11.

⑤ 劉鑫，張文祥，邊莉，劉建霞.電磁場與電磁波研究性教學(xué)模式的探索與實踐[J].高師理科學(xué)刊，2015.35（1）：87-89.