“電磁場數值計算方法”精品課程建設研究與探索

林志立

摘要：圍繞國家建設精品課程工程戰略需要，結合“電磁場數值計算方法”精品課程特色，指出了精品課程主要建設目標和內容，并針對精品課程的教學手段與教學資源提出了具體建設措施。該精品課程的建設對于全面提升課堂教學效果，提高學生專業素質，增強教師隊伍培養等方面具有重要意義。

關鍵詞：電磁場；數值計算方法；精品課程；教學資源

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）52-0137-02

自2003年教育部啟動“精品課程建設工程”以來，精品課程建設得到高等院校的普遍重視，已成為普通高等院校建設“雙一流”大學、全面提升教學質量的重要標志，目前已擁有一大批受到學生普遍歡迎的精品課程可供使用。“電磁場數值計算方法”精品課程就是在此國家戰略背景下開展的綜合課程建設示范之一，為開展電磁計算領域精品課程的建設作出積極貢獻。“電磁場數值計算方法”課程是光學工程、電子科學技術、微波與天線技術等相關學科研究生專業的一門重要基礎學位課，在培養研究生的電磁場數值計算的基本方法、編程技能、圖形可視化等方面具有不可替代的地位。它也是一門集中了數學、物理學、數值分析以及計算機編程等多學科知識交叉的課程。這些特點導致以教師授課為主的“灌輸式”課堂教學模式效果欠佳，缺乏師生互動，制約了學生自身的主動性，從而不利于學生創新思維和實踐能力的培養。同時，該類課程當前考核方式單一，僅看學生出勤情況和考試分數無法全面考核學生的實際學習效果和專業實踐能力。在教材方面，現有的電磁數值計算教材偏微波技術方面，不能適應光學工程等其他專業的教學需要，需要引進國外優秀教材或自編具有專業特色的高質量研究生教材。因此，加快“電磁場數值計算方法”精品課程的建設力度迫在眉睫。

一、精品課程建設目標

“電磁場數值計算方法”精品課程建設應重點解決課程“難教、難學”、“模型抽象、公式煩瑣、時空分布復雜”、“學生學習興趣、積極性不夠”等課堂教學中碰到的諸多問題，通過深入分析“電磁場數值計算方法”課程特點、教學重點與難點，選擇和設計典型問題作為范例，全面系統地增加具有專業特色的教學內容，開發對應的配套輔助教學講義和程序包，并在該課程的教學實踐中不斷完善。通過精品課程的建設，采用更加通俗易懂、深入淺出的專業特色教材，豐富課程教學內容和教學方法，可提高學生對課程的學習興趣。同時，加強教師隊伍建設，提升教育教學水平，推動教師使用先進的現代化教學手段，打造一支擁具有較高教學水平的教師梯隊。精品課程的建設效果最終將體現在學生的滿意度、用人單位的評價以及學生為社會創造的價值上。通過精品課程的建設，廣泛吸納國際先進的教學模式和最新教改成果，開發豐富的教學資源，全面提升課程教學質量。“電磁場數值計算方法”精品課程的建設將有利于培養學生解決專業問題的綜合計算能力和實際應用能力，全面提升學生的綜合專業素質，將來畢業后更好地服務社會。

二、精品課程建設內容

根據“電磁場數值計算方法”課程特色，精品課程的建設應對課程內容進行全面研究分析、探索創新、深度改革，努力打造一門具有現代化、專業化、實用化特色的電磁計算領域精品課程；建立一支具有良好職業素養和較高教學水平的課程教學團隊；設計一套先進的教學手段，創新課程考核評價方式，激發學生主觀能動性；開展基于數學軟件平臺的電磁計算可視化輔助教學，增強課程的編程實踐教學環節；探索一種新型的課后輔導途徑，開發基于QQ群或微信群的課后在線解答模式。采用更加通俗易懂、深入淺出的專業特色教材，不斷豐富課程教學方法，提高學生對課程的學習興趣。該精品課程的建設不僅應豐富課程教學模式和手段，而且還要有很好的移植性，對類似課程應有很好的借鑒價值。具體建設內容可分為：

1.建設一支高水平的課程教師隊伍。通過精品課程的建設，打造一支年齡結構合理、教學水平高、教學評價好、雙語授課相結合的高水平教師團隊。緊緊圍繞研究生專業培養目標，加強教學團隊建設，提高課程教師隊伍的教學和業務水平。結合課程專業特點，定期開展青年教師的專業教學培訓，以經驗豐富的老教師幫帶青年教師，迅速提高教學水平。

2.開展課程知識體系和核心教學內容研究。開展國內外同類課程的教學調研，結合“電磁場數值計算方法”課程內容特點開展課程教學大綱和知識點綜合改革，按照由上而下的能力要素培養目標，遴選或自編高質量優秀專業特色教材，構建立體化、可視化的課程教學資源系統。在確保課程知識體系結構完整的基礎上，力求教學內容的特色性與時效性，做到課程教學內容與專業培養目標相呼應。

3.創新教學方法與手段，完善優質教學資源建設。根據課程內容和專業特點采取靈活的教學方法實施教學，打破傳統課程教學觀念，采用現代化、專業化、實用化的教學思想指導教學改革。以課程的重點和難點內容為核心，合理運用現代教育技術和手段，利用多媒體資源進行授課，突顯基于專業數學軟件的編程計算和圖形可視化教學研究，加深學生對電磁場時空分布的直觀形象化理解，全面提升學生在科學計算和圖形可視化仿真等多方面的能力。

4.改進課程考核和教學效果評價制度。以提升學生的課程學習積極性和主觀能動性為目的，改革學生學習表現的綜合評價制度，加強對學生利用所學知識解決電磁問題的實踐能力考核。將電磁場數值計算若干重要方法的核心思想融于教學實踐中，注重理論與實踐并重，開設上機實驗課，開展電磁算法設計競賽，培養學生實際動手解決電磁學和光學問題的能力，突顯研究生自主學習、探索式的學習特色。

三、精品課程建設措施

除了全面開展上述精品課程的內容建設之外，這里重點探討一下精品課程建設應采取的措施：

1.引入全新的現代化、可視化教學手段，實現教學內容和數學軟件的全面有機結合。“電磁場數值計算方法”課程具有大量微積分數值計算、偏微分方程數值求解、公式推導和三維動畫圖形展示，將專業數學軟件應用到該課程相關章節內容的教學中可謂恰到好處。借助Mathematica和MATLAB等數學軟件的強大可視化功能，對于復雜抽象的電磁學問題求解結果進行仿真處理和圖形展示，可以幫助學生直觀地理解電磁現象，使得學生對電磁理論易學易懂。

2.加快優秀教材和輔助講義的開發，全面提升教學質量和教學效果。建立國內外優秀教材的遴選和更新機制，通過引進國外優秀教材或自編特色教材，制定教材規范和開發標準，并在教學實踐中不斷完善。特色教材和可視化輔助講義應做到內容齊全，涵蓋電磁學和物理光學的經典計算方法，在重要概念引入之前應闡述其產生的背景及應用的總體思想，同步配合教學內容，編寫上機實踐操作指導書，設置應用與實踐板塊，培養學生的工程意識。

3.建立專門的課程學習、QQ或微信交流群，增加師生實時線上課后交流機會。通過網絡平臺傳授知識、傳遞教學資源和學習資料，符合未來教學方式的發展趨勢。利用現代化實時信息傳遞和溝通工具，建立課程學習討論群，實現師生實時互動、在線解答問題等課后輔導教學功能，打造一個可上傳課程電子課件、發布教學動態、習題輔導答疑、學習論壇討論、綜合訓練提高等諸多功能的優秀線上教學平臺。

四、總結

通過“電磁場數值計算方法”精品課程的建設，促進現代化先進教學理念在研究生課程教學中的應用，實現電磁計算領域課程教學質量的全面提升，努力打造一支擁有較高教學水平、老中青相結合的教師梯隊，造就電磁計算領域教學名師的出現。針對目前研究生教材匱乏的現狀，組織遴選國外優秀教材或自編專業特色教材，完善可視化教案和講義，取得預期效果向全國范圍內廣泛推廣。當然，任何課程改革建設效果要以提高學生的教育質量為最終衡量標準，精品課程的建設應全面提升學生解決專業問題的能力，以實現高質量專業化人才的培養目標。

參考文獻：

[1]王龍，周效凰.中國精品課程建設的實踐模式研究[J].現代遠程教育研究，2010，（4）：31-37.

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