學科拓展課《電磁場仿真技術》的教學思考

陳新蕾　邢蕾　徐千

【摘 要】為了優化學生的知識結構和培養學生的綜合素質，我們將電磁場仿真技術作為學科拓展課程對非電子信息類專業開設。本文總結了我們在實際的教學中遇到的困難和采取的應對措施，可以為該課程教學效果的提高提供幫助。

【關鍵詞】電磁場仿真技術；學科拓展課；教學思考

未來社會需要高素質的綜合型人才，這樣才能具有較強的就業適應能力。為了培養綜合型人才，需要拓寬學生的知識視野，優化學生的知識結構，培養學生的綜合素質和能力，因此學校在本科人才培養方案中設置了學科拓展課程。

多個理工學科的學習和研究都有可能會與電磁學打交道，但是電磁學問題普遍具有非常抽象和難以理解的特點，而利用數值方法對電磁學問題進行模擬仿真是理解電磁學物理現象的有效途徑，學習掌握這方面的知識對于優化學生的知識結構，拓寬他們的視野很有幫助，也為他們后續的學習和研究打下基礎。作者們響應學校號召，根據自己的專業領域開設了《電磁場仿真技術》這門學科拓展課。在課程開設前，我們對課程做了認真的規劃，但是在實際的教學中，我們又遇到了不少意想不到的問題。本文總結了我們在實際開設《電磁場仿真技術》這門學科拓展課中遇到的困難和采取的對應策略，為改進這門課的教學效果提供幫助。

1 教學中遇到的問題

1.1 學生缺乏專業基礎

由于素質拓展課是面向外院的一種選修課，這勢必導致學生來自于非電子信息類的專業。比如，我們這學期的學生就有理學院的學生，自動化學院的學生，還有材料學院的學生等。《電磁場仿真技術》特別適合于已經學過《電磁場理論》這門電子信息類專業必修課的學生學習，而上課的學生均沒有學過該課程，這給電磁場仿真技術的學習帶來困難。

1.2 老師對學生的專業不了解

由于選課的隨機性較大，這導致學生來自不同專業。作為老師，我們希望所開設的《電磁場仿真技術》可以對學生的專業有所幫助，這就要求我們要了解學生的專業背景，尋找這門課能與他們所學專業可以結合的地方。但是，術業有專攻，我們對自己的專業領域認識較深，而對其它專業認識較淺，這給我們因材施教帶來困難。

1.3 部分同學注意力不集中

部分學生對必修課比較重視，而對學科拓展選修課不太重視，上課注意力不集中。有的學生是因為別的素質拓展課落選，而又為了達到畢業要求才選了這門課。這部分學生本來對這門課就興趣不大，所以上課的時候注意力容易不集中。眾所周知麥克斯韋方程是非常抽象和復雜的，導致《電磁場仿真技術》這門課難度較高，這容易使學生失去學習的興趣而上課走神。

2 采取的措施

2.1 多位老師上課

由于學生來自于不同的專業，具有不同的學科背景。為了更好地讓我們的《電磁場仿真技術》課對學生的專業有幫助，我們采用教學團隊的形式來上這門課。我們的教學團隊共有三位老師，雖然都是同一個專業領域，但是研究方向不同，所具有的知識結構也有較大差異。老師的這種差異恰恰可以讓整個教學團隊具有更寬廣的知識結構，利用不同老師的長處能更好地為學生服務，滿足不同專業學生的興趣點。

2.2 調整授課內容和順序

在這門課的前期規劃時，我們打算以時域有限差分方法和頻域矩量法這兩種經典算法為切入點，講述如何對電磁學問題進行仿真和求解，并讓學生通過編寫簡單的仿真程序以真正理解電磁仿真技術的原理，最后了解基于這兩種算法的商用仿真軟件。但在教學的過程中，我們發現學生對晦澀難懂電磁仿真原理又并不太感興趣，為了提高學生的興趣和教學效果，我們調整了教學內容和順序。將純粹的理論講解部分壓縮到總課時的1/4，并且放在整個課程的最后，我們在課程的前3/4部分主要講授如何使用商業電磁仿真軟件解決各種實際工程問題。對于素質拓展課，我們認為采用這種“先應用后理論”的教學順序更為合理。“先應用”可以讓電磁仿真和實際工程問題聯系在一起，目的在于提高學生的興趣，盡快讓這門課與學生們的專業背景結合起來。“后理論”的目的是對“先應用”的補充，掌握一點理論可以更好地應用，也增加了該課程的理論深度。針對材料學院的學生，我們還特意介紹了特殊材料制成的微波器件，使其對材料學科在電子領域中的應用有了深入了解。

2.3 改進授課方式和手段

由于多種原因導致部分學生對這門課興趣不足，聽課注意力不集中。為了提高學生們的興趣，加強教學效果，我們改進了授課方式和手段。在授課過程中，我們會特意選擇一些實際生活中所接觸到的電磁仿真的例子，例如路由器、電視機、收音機和汽車上所使用的天線等，使電磁仿真問題來源于生活，更能引起學生的興趣。在授課方式上，我們不單單使用幻燈片，還會插播一些視頻，比如拆解手機以介紹手機天線、如何增加手機天線的信號強度等。將生活中的天線帶入課堂，例如對講機中使用的單極子天線，讓學生們通過觀看實物模型來掌握知識。從視覺、聽覺、觸覺多方位吸引學生的注意力，加強教學效果。由于學生較少，我們有條件讓學生帶著自己的筆記本到課堂，讓他們裝上仿真軟件一邊學一邊做，既容易抓住他們的注意力，又能讓他們學習完之后馬上獲得應用上的感性認識。

2.4 采用合適的考核方式

學校要求學科拓展課的平時成績占總成績的比例不低于60%。對于平時成績，我們在抽查課堂出勤率的基礎上，主要考察學生在學習過程中的學習能力的表現。告訴學生我們的考查方式，可以提高學生平時上課時的到課率、注意力、以及學習效果。

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