电磁场课程教学改革的探讨

总结，以便于加深学生对前三章内容的了解与掌握，比如“静电比拟”、“三种场基本方程的比较”、“静电场与恒定磁场分界面上衔接条件的对比”、“镜像法在静电场与恒定磁场中的应用比较”等，这一系列的对比让学生能更加全面、系统地掌握静态场的基本概念。之后重点介绍时变场的内容。学生在学习本课程前对时变场的认识仅限于大学物理电磁学部分介绍的电磁感应现象，且更多的是定性认识。内容调整后，电磁场课程加强了时变场部分的内容，包括电磁感应定律、全电流定律、电磁场基本方程组和分界面上的衔接条件、正弦电磁场、波动方程直到平面波和辐射，使学生可以更深入地掌握时变场的分析计算方法，了解电磁场理论的整个体系。

在整个课程学习中，在每一章的最后一节，都会介绍以本章理论知识为基础的工程应用实例，贯彻学以致用或者是理论联系实际的教学观点。课程内容结束后，通常还会布置学生完成一篇有關电磁场的课程论文，论文题目可以自拟，也可以从教师给定的命题中任选。例如，笔者给学生拟定的课程论文题目主要有：“我身边的电磁场”、“静电场理论在实际中的应用”、“恒定电场理论在实践中的应用”、“应用恒定磁场理论的工程实例”、“电磁屏蔽在实践中的应用”等。每篇论文要求字数不少于2000字，且要求有中英文摘要及关键词，并要求附上参考文献。论文成绩计入平时成绩，为避免学生完全抄袭，凡出现两篇一模一样的论文者，论文成绩均判定为0分。在论文的写作过程中，同学们不但要学会收集与整合资料，而且还要进一步加深对论文相关理论知识的认识和理解，为今后科技论文的撰写奠定坚实的基础。

电磁场课程内容多、学时紧，现在本校电气工程及其自动化专业的电磁场课程学时为45学时，每学时40分钟。为了在有限的时间内讲授完规定的内容，在教学过程中必须以教师为主导，以学生为主体，并充分发挥学生的积极主动性，这样才能取得良好的教学效果。

四、教学手段与方法改革

电磁场的课程特点决定了单纯使用一种教学手段不会有好的教学效果。因此，本校采取了传统教学手段与现代教学手段有机结合的办法。对于一些繁杂的公式推导以及例题讲解，一般采用传统的“黑板加粉笔”来逐步讲授，这个过程进度会比较慢，但教师可以对学生的思路进行一定的引导，并随时互动，有利于学生理解和消化某些知识点。而对于一些复杂的场图要在黑板上精确绘制则是很不方便，此时利用先进的多媒体教学设备则可以有效地解决这个问题。图1为两根细导线的场图。

利用先进的多媒体教学设备，采用PPT授课，文字、图片、视频、Flash动画甚至Matlab仿真演示交叉使用，图文并茂，形象直观，在学生脑海里建立起立体概念，可以有效帮助学生对理论内容的理解。

在教学方法的改革中，我们在课堂上尝试采用PI理论的协同教学法。Peer-Instruction理论是哈佛大学著名教授Eric Mazur创立的，变传统的單一讲授为基于问题的自主学习和学习之间的合作探索。在讲解某些重要知识点前，教师先给学生出一些概念测试题目，由学生分组思考作答，若小组成员间答案不统一，则相互讨论说服同伴并给出最终答案，之后再由教师对各组答案进行一定的点评与解析，并给出正确答案，同时讲解关键知识点。教师在整个教学过程中讲述内容的重点、难点和关键点，启发学生进行思考，营造出一个学生互动、师生协同教学的环境。通过某些能够影响学生认知能力的问题来调动学生的学习主动性，引导学生合作学习、积极讨论，培养其批判性思维，并使学生在获得知识的同时学会思考与团结合作，最后完全理解问题本质。电磁场的理论知识本就晦涩枯燥，引进协同教学法可以极大地提高师生间的互动，活跃课堂气氛，提高学生学习与思考的积极性与主动性，打破了传统教学中教师“满堂灌”的教学模式，教学效果十分明显。

五、考核方式的改革

考试方式的改革包括提高平时成绩的比例，且扩大了平时成绩包含的项目。本校将期评成绩中平时成绩的比例由原来的30%加大到40%，期评成绩=平时成绩×40%+期考成绩×60%。平时成绩部分包括作业、2次小测验、考勤、课程论文和课堂表现及答疑情况，由以上各项按照下式算出原始平时成绩：原始平时成绩=（作业总平均成绩+2次测验成绩之和×2+考勤成绩+课堂表现与答疑成绩×2+课程论文成绩）÷9。由于原始平时成绩普遍偏低，有时一个班有50%的学生低于60分，本校就将原始平时成绩在班上从高到低排序，并按高分到低分及其下表比例来评定学生的平时成绩。

期评成绩中加大了学生平时成绩所占的比例，且最终平时成绩评定也引入到了竞争机制中，这样就会促使学生更加重视学习过程，在平时的课程学习中投入更多的精力，其学习效果也会更扎实、更有效。

六、鼓励学生参与各类实践项目，学以致用

电磁场理论在实际生活中无处不在，为了培养学生的科研实践及创新性思维能力，本校鼓励学生积极参与各种大学生创新创业训练计划项目、全国大学生电工数学建模竞赛以及教师的各类科研项目，帮助学生运用理论知识来解决实际问题，在实践中实现教学相长。近年来学生参与的科研项目主要有：基于电磁感应式手机无线充电技术研究、高压标准电容器电场计算及设计、永磁无刷直流电动机电磁计算和优化设计、500kV同塔双回紧凑型输电线路电场计算、钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限元分析等。参与项目的学生在实践中得到了极大的锻炼，收获颇丰，同时其在实践中碰到的电磁问题也进一步丰富了教师的教学案例。

七、结论

电磁场课程的特点是难学、难教，而修读该课程对学生后续专业课的学习又是极为重要的。为了提高学生的学习兴趣，本校在教材、课程内容、教学手段与方法、考核方式以及鼓励学生参与科研项目等方面尝试做了些改革，实践证明，这些措施对提高电磁学的教学质量是十分明显的。

参考文献：

[1]冯慈璋，马西奎.工程电磁场导论[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]刘国庆.“电磁场与电磁波”课程教学研究[J].中国电力教育，2008，（23）：74-75.

[3]李慧，白连平.“工程电磁场”课程教学改革的探讨[C].第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集，2015：249-252.

[4]陈帝伊，刘淑琴，许景辉，马孝义.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：116-117.

[5]李畸勇，韦东梅，龚文英.基于PI理论的协同教学法在高校课程教学中的应用[C].武汉（南方十省）电工理论学会第二十七届学术年会论文集，2015，（7）：220-222.

[6]冯丽霞，冯秀梅.同伴教学法在物理教学中的研究与应用[J].现代教育科学，2013，（4）：139-143.