電氣工程專業“電磁場”課程考核方式的改革與實踐

摘要：針對“電磁場”課程傳統考核只注重理論考核，忽視學生能力培養的弊端，提出了“電磁場”課程考核方式的改革設想，進行了考核內容和方式以及評分標準的改革。通過實踐證明，新的考核方法起到了培養學生發現和解決問題、理論聯系實際、團結協作等多方面能力的效果，達到了新時期人才培養的目的。

關鍵詞：電磁場；考核方式；教學改革

作者簡介：王仲奕（1956-），女，山東煙臺人，西安交通大學電氣工程學院，教授；應柏青（1964-），女，浙江仙居人，西安交通大學電氣工程學院，高級工程師。（陜西 西安 710049）

基金項目：本文系2012年西安交通大學本科教學改革研究項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0050-02

大學的教育目標是為社會培養合格和有用的人才。考試的目的是檢查學生是否掌握基本理論，以及對理論的靈活應用。因此，考試的內容和方式一直是教學改革中長期研究和探討的課題。

西安交通大學“電磁場”課程考試多年來一直采用閉卷式書面考試的方式。以計算題為主，題目注重突出基本概念、基本理論的考查，所有班級采用統一試卷。這種考核方式的弊端是：一是使得學生往往死記硬背，不注重對知識的理解和應用，缺乏對學生靈活應用知識和解決實際問題能力的培養和考核。二是試題答案唯一，只有對、錯的區分，缺乏創造性思維和創新能力的培養和考核。三是注重個體行為，缺乏在學習和研究過程中團隊協作能力的培養和考核。顯然，這種傳統的、單一的考核方式已不再適應新時期人才培養的目標。

為了彌補電磁場傳統考核方式的弊端，在電氣工程專業2005-2010級“電磁場與波課程’中，開展了6年考試方式和評分方法的改革與實踐探索活動，取得了預期的效果，得到學生的歡迎和肯定。

一、“電磁場”課程考核方式改革的設想

“電磁場”是一門理論性和應用性很強的課程，在專業口徑拓寬，教學學時大幅度壓縮情況下，課堂教學中一直面臨如何同時兼顧基礎理論的建立和理論與工程實際密切聯系的問題，課程考核中一直面臨的問題是：如何不僅突出基礎理論的掌握，又強調理論與工程實際應用的結合；不僅突出邏輯思維的準確，又培養學生創造性思維和創新意識；不僅體現個人能力，而且強調學習和研究過程中的團隊精神等。針對這些問題，通過反復討論和研究，提出了電磁場課程考核方式改革的設想：

第一，在原有的考試方法的基礎上采取增設寫小論文和答辯式考試方式。要求以4～5人自由組成小組完成論文。采用科技論文格式，論文內容需將電磁場理論與電氣工程實際問題相結合，闡述原理，發表見解，提出設想。

第二，學生總評成績包括試卷成績（滿分100分）占60%～65%，平時作業成績占10%，實驗成績占10%，論文成績占15%～20%四部分。

第三，論文成績的評定包括提交的書面和電子版論文以及PPT的質量、答辯中的表現，創新思想、小組協作情況、提問和質疑其他組的答辯、回答同學提出的問題等。為了鼓勵學生自主學習、創新思維，對論文答辯考核過程中開展調研、進行數值仿真分析、設計實驗研究的優秀小組再給予1～5分的附加分。

二、具體實施方法

第一，在第一堂課，將課程要求和考核方式通報給學生，讓學生在學習過程中注意理論的掌握和自己感興趣的工程問題，同時考慮論文答辯小組的組建。

第二，在理論課的講述過程中，盡可能引入電氣工程中的實際問題，如高壓設備中的絕緣設計問題，分布電容對暫態過電壓電場的影響問題，電氣設備的電磁干擾和電磁屏蔽問題，繼電保護設備中的電磁力，接地網的設計和作用等等，讓學生體會電磁場理論在電氣工程各個領域的應用，也對學生論文答辯考核選題起了引導作用。

第三，在課程結束前兩周，要求確定和上交小組名單和選題。在隨后的兩周內，對學生在選題和準備過程中遇到的理論、計算機程序仿真、數據論證、實驗驗證、制作ppt等方面問題安排助教和實驗室教師給予解答和指導。

第四，課程結束后的第二周，以班級為單位，進行小組論文答辯。每組半小時，自述20分鐘，要求小組成員每人講述論文中的一部分，教師或同學提問10分鐘。最后教師給予總結和講評。

三、考核方式改革的實踐效果和特色

電磁場課程考核引入論文及答辯環節已在電氣專業六個年級實施，取得了良好的效果。學生們積極踴躍地組建小組，合作完成論文，在查閱文獻、組織歸納信息、與同學交流、提出見解、準確表述、參與和討論等能力培養方面達到了預想的目標。主要特色有：

1.題目涉及面廣泛，擴展知識面，彌補了課堂工程教學的不足

課程考核引入論文的方式彌補了課堂工程教學不足的現象。學生根據自己的興趣、愛好和對理論的理解進行選題，撰寫的小論文題目涉及面廣泛，不僅有電力系統中的問題，如“雷電的預防和利用”、“電力電纜的電磁輻射和防護問題”、“高壓輸電”、“變壓器中的渦流損耗”、“集膚效應問題和分裂導線的應用”、“真空斷路器的永磁機構原理”、“磁懸浮列車的運行原理”等等，也有軍事問題，如“隱形和反隱形問題”、“未來戰爭利器電磁炮”等，還有日常工作和生活中的問題，如“計算機和手機的電磁輻射和屏蔽問題”、微波爐、靜電除塵、水的凈化、加熱器中的電磁問題等等。通過論文答辯環節，相當于開展了電磁場工程應用的系列講座，不僅拓寬了學生的知識面，教師也從中受益匪淺，不僅使大家了解電磁場理論的工程應用，而且體會到學科交叉滲透、專業界限淡化的實際現象。

2.培養了學生多方面的能力和良好素質

在寫小論文和答辯過程中，學生積極性高，認真討論和準備，達到了培養學生多方面能力和良好素質的目標，主要體現在以下幾方面：

（1）掌握各種學習方法，提高了自我學習的能力。在論文書寫過程中，從題目的選擇到內容的擬定，包括原理說明、數據論證，存在問題和發展方向的論述等等，不能僅沿用課堂學習的方法，必須通過查閱文獻、調查研究、總結歸納的方式來完成。學生從中不僅學會利用圖書館、互聯網學習，而且有些小組為了得到所需的數據走訪學生宿舍、實驗室、研究所進行實地調研和問卷調查。有些小組自學電磁分析軟件，開展了仿真分析和理論求解的對比研究，例如通過對高壓輸電線路周圍電磁場的仿真，不僅了解了架空線路的高度、排布方式、導線分裂數對電場的影響，而且體會了電磁場數值分析中工程實際問題的簡化過程和方法。以上活動使學生掌握了各種學習方法，了解了各種接受最新學術成果的途徑，提高了自我學習的能力。

（2）提高了理論聯系實際，綜合分析解決問題的能力。論文中要求論述所涉及問題中的相關電磁場理論和實際應用原理，并在答辯中向全體同學簡明清晰地表述和回答同學們的質疑，促使學生不能只停留在對理論的表面理解和對公式的死記硬背，必須對理論知識和工程問題深入理解，因而提高了學生對知識的理解和消化、理論聯系實際、綜合分析解決問題的能力。例如有個小組在研究電磁炮原理問題時，先應用課堂講授的理論方法計算了載流線圈磁場大小，進而獲得了磁場對另一線圈或導體的推動力，然后在實驗室自行繞制線圈進行試驗，發現受力物體的運動速度和距離不僅和載流線圈的形狀、匝數、半徑有關，而且和激勵電源的變化、受力物結構和材料類型等有關，這組同學經過失敗、總結、改進的過程，根據實驗現象，制作了各種線圈和受力物，施加不同的電源，將實驗過程拍成視頻，結合視頻把自己的體會講述給大家。

（3）提高了善于聯想、批判思維的創新能力。論文中要求學生指出所論述的項目存在的問題，并發表自己的意見和建議，促使學生不能片面看問題，認識到任何事物和解決問題的方法都有優勢和弊端兩個方面，從而提高了學生從各種角度綜合觀察問題的能力，培養了全面、科學思考問題的良好素質。

論文中要求學生對所論述的項目提出需要進一步開展的工作、設想等，促使學生積極思考、大膽聯想，提高了學生勇于提出新見解的創新意識。

論文涉及問題的答案可能是不唯一的，通過在答辯過程中鼓勵學生參與討論、提問、質疑，加上教師適當點評等形式，促使學生獨立思考、積極參與，批判思維，使學生意識到科學研究工作中相互交流思想，不盲從他人的重要性，培養了學生獨創思辨的能力和為解決問題而尋求新的辦法的能力。

（4）提高了組織、協調、合作的能力。通過以小組形式合作完成論文以及要求每人講述論文中的一部分，打破了過去獨自學習的現象，使學生意識到自己的努力和表現關系到小組的成績，因而有利于培養學生的責任意識（不僅對自己，而且對同學、小組負責），同時使學生意識到僅靠個人的能力也不能取得好的成績，必須小組全體成員齊心協力，培養了學生誠信待人，與人友好相處，合作學習，互相幫助，和諧共事的意識，明白科學研究中的團隊精神和團隊作用的重要性。

（5）培養克服困難、承受壓力的能力。撰寫科技論文、查閱文獻，組織歸納信息，與同學交流，提出見解，在同學面前準確表述等環節對大學二年級學生來說屬于首次經歷，加之只有兩周的短暫時間，其中會遇到各種困難，因而也培養了學生克服困難、承受壓力的能力。

四、學生對電磁場新考核方式的反映

為了了解電磁場新的考核方式的可行性，在學生中進行了無記名問卷調查，學生給予的反饋信息中說：

“我們組覺得這樣一個活動還是挺有意思的，一開始感覺難以下手，但通過小組成員翻查資料，篩選有用的信息，相互討論和交流，最后還是把它完成了……接觸了一些比較前沿的科學知識，這些東西要比課堂上講的知識新鮮的多……盡量去理解一些看似比較深厚的論文……最后還是把它理解了，鍛煉了獨立思考問題的能力……建議以后可以多舉行這樣的活動。”

“我們組認為本活動很不錯，為學生提供了一次鍛煉自己的良好機會，同時在其中學到不少東西，覺得很有意義，很支持這個活動……對電磁場知識有了更深的認識，對電磁場課程的學習也有了更多了解。答辯時聆聽其他組的講解，擴展了視野，增長了見識……提高了提出問題，解決問題的能力……”

“該項活動幫助大家更好地將所學理論與實際聯系起來，加深對所學內容的理解，鍛煉了同學們查找資料的能力，同時培養了大家團體合作交流的能力，通過查找相關資料，使同學們對電氣工程領域的前沿科技有更多了解，激發了大家的學習興趣……由于條件限制，使同學們的研究僅限于對文獻資料的理解，缺少自己動手實驗的機會，若能夠增加同學們親自動手實驗的機會會更好。”

“電磁場課程增設論文環節是對新型教育形式的一種開放式的積極探索，該環節使我們在提高電磁理論水平的同時也深刻認識到電磁場理論的工程背景和應用，很好地在理論與工程實踐間架起了一道橋梁。所以希望這種教學方式能夠在今后的教學工作中繼續貫徹和實施，并可以鼓勵學生多關注電磁理論最新應用成果，在論文中更多地展現所選工程主題的前沿動態，提高學生的自主學習、自主研究的能力，提倡學生利用已有的理論知識展開積極的設想。”

五、結論

通過六年課程考核方式的改革與實踐，取得的成果是：改變了以往只偏重課本知識的考核方式，強調了各種能力和綜合素質的考查；改變了只注重共性的評價方法，突出了個性發展的考查；改變了只注重個體行為的考核方式，強調了學習和研究過程中的團結協作精神的考查。

這種考核方式不僅培養了學生各方面的能力，得到學生的充分肯定，同時也加強了教師和學生的聯系、相互了解，教師從中也學到了很多東西，不僅有利于教師探求新的課程考核評價方式，同時有利于教師進一步改進課堂教學。

（責任編輯：劉輝）