“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學(xué)改革研究

祝妍妍 張鋒輝 聶堯 施云

【摘 要】論述了“新工科”背景下《電磁場與電磁波》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，針對應(yīng)用型本科皖西學(xué)院在教學(xué)過程中工程應(yīng)用背景不強、教學(xué)方法以PPT+板書為主、學(xué)生學(xué)習(xí)熱情低等問題，探索了人才培養(yǎng)體系的改革思路。

【關(guān)鍵詞】“新工科”;電磁場與電磁波;教學(xué)改革

當(dāng)前我國工業(yè)建設(shè)迫切需要地方應(yīng)用型本科高校應(yīng)適應(yīng)時代要求，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和跨學(xué)科能力的工程技術(shù)人才探索培養(yǎng)模式。 “新工科”中的“新”反映了新時代的特色，與傳統(tǒng)工科相比更加注重未來的科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)交叉學(xué)科之間的融合性?！峨姶艌雠c電磁波》是通信工程等本科專業(yè)的一門必修課，傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足“新工科”背景下教學(xué)的要求，面向“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學(xué)改革研究是一個嶄新的命題。本文結(jié)合“新工科”背景下的發(fā)展方向和目標(biāo)以《電磁場與電磁波》課程為例，針對傳統(tǒng)教學(xué)方式和方法上存在的問題，探索了在“新工科”背景下該課程的改革思路。

一、《電磁場與電磁波》教學(xué)過程中存在的問題

通過《電磁場與電磁波》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電磁場的基本理論、定理和定律，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)作鋪墊?！峨姶艌雠c電磁波》需要大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)等知識，一直被認為是通信工程等相關(guān)專業(yè)中最難學(xué)、難教的專業(yè)課之一。課堂上學(xué)生對于大量公式推導(dǎo)顯得枯燥，學(xué)習(xí)積極性非常低，教學(xué)效果差，期末考試不及格人數(shù)非常多。經(jīng)過本人教學(xué)實踐總結(jié)分析如下：

1.課程體系不適應(yīng)工程化要求

《電磁場與電磁波》是通信工程專業(yè)基礎(chǔ)課，目前教學(xué)內(nèi)容主要介紹電磁場的特性以及電磁波傳播方面的知識點，課堂上推導(dǎo)公式過多，理論性過強。學(xué)生很難跟電磁波實際工程應(yīng)用情況聯(lián)系起來學(xué)習(xí)，更難做到學(xué)以致用的效果，脫離了當(dāng)前專業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。綜上所述目前課程體系的設(shè)置不適應(yīng)工程化教育的要求，無法滿足未來通信工程師的專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高

《電磁場與電磁波》課程培養(yǎng)目的是理論聯(lián)系實際工程背景的能力，但實際教學(xué)情況是晦澀難懂的電磁場定理、定律和電磁波傳播知識點，導(dǎo)致學(xué)習(xí)熱情大幅度下降，嚴重時一百多的學(xué)生中只有極個別同學(xué)可以跟上教師講解的進度。教師在教學(xué)過程中按照教學(xué)大綱以及教材介紹抽象的知識點，大面積推導(dǎo)公式時候很難調(diào)動學(xué)生的積極性。

3.教學(xué)模式缺少創(chuàng)新性

目前教學(xué)主要采取PPT+板書相結(jié)合的模式，并未從本質(zhì)上體現(xiàn)“新工科”要求。首先教學(xué)仍然局限于課本內(nèi)容，基本的電場、磁場特征和現(xiàn)象停留在概念上，缺乏相關(guān)實際工程應(yīng)用的視頻資料，導(dǎo)致課程講解不生動;其次是仍采用教師講，學(xué)生聽的教學(xué)模式，推導(dǎo)公式繁多，特別是大量公式通過PPT推導(dǎo)出來的，由于課時的限制講解較快，學(xué)生邏輯混亂難以理解;最后是因為受學(xué)校實驗設(shè)備的限制實驗教學(xué)方式過于單一，學(xué)生只能按照實驗指導(dǎo)書完成實驗。

二、“新工科”背景下《電磁場與電磁波》的教學(xué)改革

針對通信工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)，從四個方面討論了“新工科”背景下《電磁場與電磁波》的課程教學(xué)改革方向。

1.加強雙師型建設(shè)，教學(xué)中引入科研

“新工科”不僅需要高校教學(xué)改革，還需要科研機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)共同打造[1]。通過科研和教學(xué)相互促進，引入科研機構(gòu)參與教學(xué)各個環(huán)節(jié)，使得人才培養(yǎng)目標(biāo)緊緊結(jié)合行業(yè)的需求。針對實際困難，學(xué)院專業(yè)課教師利用中國電子科技集團的平臺，不定期的選派教師參加相關(guān)培訓(xùn)，加強雙師型師資的培養(yǎng)，使得專業(yè)課教師在講解課程時能夠把電磁場工程應(yīng)用背景在課堂上展現(xiàn)。教師還可引導(dǎo)對課程感興趣的學(xué)生參加教師的相關(guān)研究課題，另外還可以讓參加科研課題的學(xué)生引導(dǎo)其他學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣。

2.實踐教學(xué)模式的改革

“新工科”背景下《電磁場與電磁波》實踐教學(xué)是改革的重要組成部分[2]，目前教學(xué)大綱安排的實踐教學(xué)內(nèi)容過于陳舊、學(xué)時很少，影響了學(xué)生對課程知識點的深入理解，從而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情?！靶鹿た啤北尘跋聦嵺`教學(xué)改革的是以項目形式完成實驗選題和方案制定，要求在規(guī)定的時間內(nèi)以項目組成員所做的實驗進行專題匯報和審閱報告相結(jié)合的方法來評定成績，這樣以項目化的實踐教學(xué)方式很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，體現(xiàn)了實踐性與理論性的完美結(jié)合。

3.課堂情景模式的改革

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，諸多新型的教學(xué)手段如“翻轉(zhuǎn)課堂”和“MOOC”等在高校中不斷的推廣和實施，同時教師還可以用QQ等聊天軟件來提高學(xué)生參與課堂的主動性。課堂情景模式的改革還體現(xiàn)在“大數(shù)據(jù)”上，傳統(tǒng)的板書+PPT教學(xué)模式要與大數(shù)據(jù)相適應(yīng)，如搭建電磁場和電磁波傳播的完整動畫教學(xué)視頻[3]。

4.積極參加學(xué)科競賽、開展校企合作

通過參加各類學(xué)科競賽的形式使得課程的知識點與其他課程有一定的連接性，如參加“全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”和“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”，充分利用大賽綜合檢驗學(xué)生的應(yīng)用能力。其次通過校企合作的方式，與同城的相關(guān)企業(yè)合作開設(shè)課程，使得學(xué)生能夠了解實際應(yīng)用場景并鍛煉了動手能力。

三、總結(jié)

“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學(xué)改革相比較傳統(tǒng)教學(xué)過程，是面向新時代下經(jīng)濟發(fā)展的方向和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對動態(tài)變化的概念。本文根據(jù)“新工科”背景下建設(shè)的需求，具體結(jié)合課程提出了四點改革思路。

【參考文獻】

[1]梁快，胡順仁，鄭大青，等.“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學(xué)新思考[J]. 電腦知識與技術(shù)，2018，14（36）：134-135+165.

[2]王仲根，聶文艷.通信工程專業(yè)“電磁場與電磁波”課程教學(xué)方法研究[J]. 科技視界，2014（26）：177-177.

[3]周雪芳，畢美華，楊國偉，等.“新工科”背景下對《電磁場與微波技術(shù)》課程教學(xué)的思考與探索[J].大眾科技，2019，4（21）：95-97.

作者簡介：祝妍妍（1987—），女，碩士研究生，助教，主要研究方向為機器視覺、深度學(xué)習(xí)。

基金項目：安徽省教育廳質(zhì)量工程項目“通信工程特色專業(yè)”（2016tszy086）、皖西學(xué)院教學(xué)研究重點項目（wxxy2018019，wxxy2018020）、皖西學(xué)院教學(xué)研究項目（“新工科背景下應(yīng)用型本科通信工程專業(yè)建設(shè)質(zhì)量分析與評價研究”）2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201810376038）、皖西學(xué)院自然青年科研項目（WXZR201906）。