“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學改革研究

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》課程的教學現(xiàn)狀，針對應用型本科皖西學院在教學過程中工程應用背景不強、教學方法以PPT+板書為主、學生學習熱情低等問題，探索了人才培養(yǎng)體系的改革思路。

【關鍵詞】“新工科”;電磁場與電磁波;教學改革

當前我國工業(yè)建設迫切需要地方應用型本科高校應適應時代要求，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和跨學科能力的工程技術人才探索培養(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技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)交叉學科之間的融合性。《電磁場與電磁波》是通信工程等本科專業(yè)的一門必修課，傳統(tǒng)教學方法已經(jīng)不能滿足“新工科”背景下教學的要求，面向“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學改革研究是一個嶄新的命題。本文結合“新工科”背景下的發(fā)展方向和目標以《電磁場與電磁波》課程為例，針對傳統(tǒng)教學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》教學過程中存在的問題

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

1.課程體系不適應工程化要求

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

2.學生學習熱情不高

《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，導致學習熱情大幅度下降，嚴重時一百多的學生中只有極個別同學可以跟上教師講解的進度。教師在教學過程中按照教學大綱以及教材介紹抽象的知識點，大面積推導公式時候很難調動學生的積極性。

3.教學模式缺少創(chuàng)新性

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

二、“新工科”背景下《電磁場與電磁波》的教學改革

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

1.加強雙師型建設，教學中引入科研

“新工科”不僅需要高校教學改革，還需要科研機構和相關企業(yè)共同打造[1]。通過科研和教學相互促進，引入科研機構參與教學各個環(huán)節(jié)，使得人才培養(yǎng)目標緊緊結合行業(yè)的需求。針對實際困難，學院專業(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培訓，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用背景在課堂上展現(xiàn)。教師還可引導對課程感興趣的學生參加教師的相關研究課題，另外還可以讓參加科研課題的學生引導其他學生對課程學習的興趣。

2.實踐教學模式的改革

“新工科”背景下《電磁場與電磁波》實踐教學是改革的重要組成部分[2]，目前教學大綱安排的實踐教學內容過于陳舊、學時很少，影響了學生對課程知識點的深入理解，從而降低了學生的學習熱情。“新工科”背景下實踐教學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)定的時間內以項目組成員所做的實驗進行專題匯報和審閱報告相結合的方法來評定成績，這樣以項目化的實踐教學方式很容易激發(fā)學生的學習激情，體現(xiàn)了實踐性與理論性的完美結合。

3.課堂情景模式的改革

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，諸多新型的教學手段如“翻轉課堂”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教學模式要與大數(shù)據(jù)相適應，如搭建電磁場和電磁波傳播的完整動畫教學視頻[3]。

4.積極參加學科競賽、開展校企合作

通過參加各類學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“全國大學生挑戰(zhàn)杯”和“全國大學生電子設計競賽”，充分利用大賽綜合檢驗學生的應用能力。其次通過校企合作的方式，與同城的相關企業(yè)合作開設課程，使得學生能夠了解實際應用場景并鍛煉了動手能力。

三、總結

“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學改革相比較傳統(tǒng)教學過程，是面向新時代下經(jīng)濟發(fā)展的方向和產(chǎn)業(yè)結構相對動態(tài)變化的概念。本文根據(jù)“新工科”背景下建設的需求，具體結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》教學新思考[J]. 電腦知識與技術，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》課程教學的思考與探索[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、深度學習。

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