工程教育認證背景下電氣工程專業“工程電磁場”課程教學改革

卜劍秋

(北華大學，吉林 吉林 132021)

0 引言

“電磁場原理”是電氣工程及其自動化專業的基礎課之一。設置本課程的目的是讓學生從整體上掌握電磁場的基本定律、基本理論和基本分析方法，了解電磁場邊值問題的表述以及數值計算方法。了解電磁場方法在電氣工程中的應用，為后續課程的學習和解決工程電磁場問題打下良好的基礎。該課程也是工科學生將來學習電氣工程專業課程的理論基礎。本課程在教學內容方面著重基本知識、基本理論和基本設計方法的講解；在培養實踐能力方面，著重提高學習解決實際問題的能力和基本技的訓練與提升。

1 “工程電磁場”課程復雜電氣工程問題特征的關系

工程教育認證中對復雜電氣工程問題的特征做了如下表示：

特征1：必須運用深入的工程原理經過分析才可能解決；

特征2：需要涉及多方面的技術、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；

特征3：需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現出創造性；

特征4：不是僅靠常用方法就可以完全解決的；

特征5：問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業標準和規范中；

特征6：問題相關各方利益不完全一致；

特征7：具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題。

“工程電磁場”課程是學生普遍認為較難的專業基礎課，本課程學習過程需要在大學物理的基礎上，進一步深入分析其性質，在分析過程中，必須綜合應用微分、積分、矢量計算、坐標變換的知識。因此，“工程電磁場”課程所涉及的問題符合復雜電氣工程問題特征1。

“工程電磁場”課程學習過程中，要求學生能夠將數學和自然科學的基本知識、模型及典型方法應用到對不同場的分析中，建立不同場在特定條件下的抽象的數學模型，然后對場進行分析和求解。通過課程的學習使學生從會計算層次提升到在特定條件進行合理的近似計算；從掌握數學建模方法層次提升到會對實際問題進行建模。因此“工程電磁場”課程所涉及的問題符合復雜電氣工程問題特征3。

綜上，“工程電磁場”課程所涉及的內容及問題與培養學生解決復雜工程問題的能力關系密切。課程目標的達成有助于培養學生解決復雜工程問題的能力。

2 優化“工程電磁場”課程教學內容，注重基礎理論結合實際工程問題

為了更好地培養學生解決復雜電氣工程問題的能力，2018年北華大學電氣工程專業對“工程電磁場”課程教學內容進行了優化，調整后的工程電磁場為36學時。同原有課程相比增加4學時，同時減少了靜態電磁場的內容，增加時變電磁場的教學學時，增加對實際工程問題的分析。結合本專業學生對微分、積分、矢量計算等數學知識運用不熟練的問題，教師錄制對應內容的講解視頻，并增加作業內容。在鞏固知識的同時，不占用課上理論教學實際時間。

3 改革“工程電磁場”課程教學方法，提高學生解決復雜電氣工程問題的能力

(1)采用啟發式教學，引導學生獨立思考，培養提出問題、分析問題和解決問題的能力，促進學生的自主學習[1]。教學覆蓋內容，介紹本學科的發展動向以擴大學生的知識面[2]。

(2)采用多媒體課件、電子備課等和傳統教學相結合進行教學，教學過程中采用多媒體教學系統、板書、電子教案以及必要的實物模型教具等，增強教學的直觀性和課堂教學的信息量，使同學們能更好地融入課堂教學，提高教學效果闡述基本原理，理論聯系實際，培養學生創新能力。[3]。

(3)通過案例分析， 強調場論理論思維方法建立和應用[4]。

(4)理論教學與仿真實驗訓練相結合， 強化學生工程觀點的建立和工程分析能力的培養。

(5)建立qq群，加強和學生的聯系，課內提問和課外答疑相結合，每次課后及時答疑[5]。

(6)對有些章節(如磁路)讓學生自學，然后再討論課上進行學習成果展示，教師對學生的講授效果和自學效果以及方法進行講評，以培養學生自主學習的意識、自主學習的能力和抓住要點的能力。

4 調整“工程電磁場”課程考核方式，重點考核學生解決復雜電氣工程問題的能力

調整后的“工程電磁場”課程考核方式以考核學生能力培養目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內容，由原來的的作答是考核，變更為過程式考核。最終成績有原來的平時成績占40%，期末考試占60%調整為平時成績占60%，期末考試成績占40%。新增以下兩種過程考核形式：

(1)課上組織學生對教師提出的問題進行專題討論，要求學生能針對實際場問題，從多角度對實際工程問題進行分析，同時進行歸納和整理，得出合適的結論，并指導生活和生產。

(2)課后要求學生結合課程內容，自選一個工程案例，給出仿真模型，分析場的特點并進行分析和討論。有3次觀測點，第一次主要觀測軟件的使用、仿真設計方案和思路；第2～3次主要考察模型的建立、方案的驗證、仿真、測試、調試、作品的運行情況和方案改進。

通過上述的兩種考核方式，是學生知道了所學知識如何應用，所學課程可以解決何種工程問題，即培養學生查閱文獻、自主學習、分析解決工程問題的能力，又可以使教師可以掌握學生通過課程的學習是否具有了運用知識解決問題的能力。

5 “工程電磁場”課程改革效果

以培養學生解決復雜電氣工程問題能力為目標，以課程目標達成情況為標準，結合北華大學電氣工程及其自動化專業特色，對“工程電磁場”課程的教學內容教學方法和考核方式進行了改革，改革后的“工程電磁場”課程，學生課程目標達成情況較好，課程考核方式合理，學生成績正態分布。通過結課后對學生的問卷調查統計分析，可以看出學生普遍認為對抽象的電磁場知識理解程度較高，對電磁場知識的實際應用能力有顯著提高，對教師的教學效果滿意度較高。