三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 程紫娟

1 引言

我國(guó)于2013年6月加入了“華盛頓協(xié)議”，這標(biāo)志著工程教育體系進(jìn)入國(guó)際工程教育聯(lián)盟，工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是我國(guó)高等工程教育界面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1]。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，堅(jiān)持持續(xù)改進(jìn)[2]。

三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院進(jìn)行了電氣工程專(zhuān)業(yè)的認(rèn)證申請(qǐng)。三峽大學(xué)作為傳統(tǒng)的以水利電力為特色的行業(yè)院校，堅(jiān)持以“立德樹(shù)人”為根本任務(wù)，確立“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)，三峽大學(xué)堅(jiān)持知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，提出了“服務(wù)于水利、電力行業(yè)”又“服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的雙服務(wù)理念，已成為水利電力特色與優(yōu)勢(shì)比較明顯、綜合辦學(xué)實(shí)力較強(qiáng)、享有一定社會(huì)聲譽(yù)的綜合性大學(xué)。

根據(jù)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，將培養(yǎng)目標(biāo)定位為培養(yǎng)學(xué)生良好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、工程能力、人文素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和國(guó)際視野。定期評(píng)價(jià)培養(yǎng)目標(biāo)的合理性并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行修訂，評(píng)價(jià)與修訂過(guò)程有行業(yè)或企業(yè)專(zhuān)家參與。培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后5年左右在社會(huì)與專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域預(yù)期能夠取得一定成就。通過(guò)企業(yè)或行業(yè)專(zhuān)家參與設(shè)計(jì)課程體系，課程設(shè)置要求能支持畢業(yè)要求的達(dá)成。工程基礎(chǔ)類(lèi)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程要能體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在本專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程能體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)?！肮こ屉姶艌?chǎng)”是我校電氣與新能源學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)設(shè)置的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程。在工程認(rèn)證之前，該課程一直在開(kāi)設(shè)，為達(dá)到培養(yǎng)要求和畢業(yè)要求，在專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的背景下，工程電磁場(chǎng)課程有必要在教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)大綱，教學(xué)組織及內(nèi)容，考核等方面進(jìn)行改革。

2 教學(xué)大綱改革探索

在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)認(rèn)證之前，教學(xué)大綱一般關(guān)注原理、內(nèi)容，簡(jiǎn)單的描述考核方式。根據(jù)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求，教學(xué)大綱需要明確指出該課程對(duì)于學(xué)生12條畢業(yè)要求的支撐點(diǎn)[3]。對(duì)應(yīng)該畢業(yè)要求，該課程通過(guò)哪些途徑達(dá)成具體的教學(xué)目標(biāo)，評(píng)價(jià)方式和依據(jù)是什么，必須在大綱中明確指出。同時(shí)教學(xué)方法與手段，考核方式也會(huì)比較具體的體現(xiàn)在大綱中[4]。

在我院的培養(yǎng)方案中，“工程電磁場(chǎng)”課程需要覆蓋畢業(yè)要求中的四點(diǎn)（1、2、4、5編號(hào)對(duì)應(yīng)12條畢業(yè)要求中的序號(hào)）：

畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)和物理等自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識(shí)、電氣工程及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。

畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)和物理等自然科學(xué)、工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析與電氣工程有關(guān)的復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得有效結(jié)論。

畢業(yè)要求4：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法，對(duì)電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

畢業(yè)要求5：能夠針對(duì)與電力系統(tǒng)有關(guān)的復(fù)雜工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)與模擬。

根據(jù)四點(diǎn)畢業(yè)要求分解相應(yīng)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：

（1）能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用到電力系統(tǒng)復(fù)雜工程恰當(dāng)表述中。（即相應(yīng)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.1）

（2）能夠?qū)㈦姎夤こ?、控制工程和?jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)用于解決復(fù)雜電氣工程問(wèn)題。（即1.2）

（3）能將工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于電力系統(tǒng)工程問(wèn)題的分析和優(yōu)化。（即1.3）

（4）能識(shí)別和判斷電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。（即2.1）

（5）能夠基于專(zhuān)業(yè)理論，根據(jù)對(duì)象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。（即4.2）

（6）能選擇、開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)、資源和工具、并應(yīng)用于電氣工程問(wèn)題的解決過(guò)程。（即5.2）這些指標(biāo)點(diǎn)相應(yīng)有達(dá)成途徑，如多媒體教學(xué)、課外上機(jī)、團(tuán)隊(duì)合作、專(zhuān)題討論、課下作業(yè)等教學(xué)方法與手段。

3 教學(xué)組織改革探索

傳統(tǒng)教學(xué)多以教師講解為主?；趯?zhuān)業(yè)認(rèn)證，改革后教學(xué)主要采用講授、多媒體教學(xué)、課外上機(jī)、團(tuán)隊(duì)合作、專(zhuān)題討論、課下作業(yè)等教學(xué)方法與手段。所用PPT等教學(xué)資料需提供中英文對(duì)照專(zhuān)業(yè)詞匯供學(xué)生學(xué)習(xí)，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)采用英文原版教材部分章節(jié)內(nèi)容、習(xí)題等，播放英文版專(zhuān)業(yè)知識(shí)錄像以拓展學(xué)生的國(guó)際視野與專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)閱讀能力。為培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，提供豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，如相關(guān)視頻、資料都上傳至學(xué)校求索學(xué)堂網(wǎng)站供學(xué)生學(xué)習(xí)。

在教學(xué)進(jìn)度中，有4個(gè)教學(xué)學(xué)時(shí)專(zhuān)門(mén)用于討論。根據(jù)課程組教師研討，在學(xué)完基本電磁場(chǎng)理論后，對(duì)電磁場(chǎng)整體框架進(jìn)行整理，并對(duì)鏡像法、電磁場(chǎng)能量與力、平面電磁波和電磁參數(shù)等專(zhuān)題進(jìn)行課堂討論。課堂討論分組進(jìn)行，每組一個(gè)討論課題，具體課題可自選，圍繞主題展開(kāi)。需要學(xué)生查閱資料，將所討論問(wèn)題背景、意義、內(nèi)容、結(jié)論用ppt或制作視頻進(jìn)行展示。一組學(xué)生4-5人，討論課當(dāng)天需要其中一人上講臺(tái)演講，并說(shuō)明組內(nèi)學(xué)生各人承擔(dān)的任務(wù)，在討論過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方式。這些對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求都有相應(yīng)的支撐點(diǎn)，此項(xiàng)得分將在總分中占比10%。

除專(zhuān)題討論外，還設(shè)有課外上機(jī)仿真。上機(jī)實(shí)驗(yàn)部分設(shè)五個(gè)選做題目，如ANSYS軟件仿真絕緣子串電場(chǎng)計(jì)算及均壓環(huán)優(yōu)化（二維）、鏡像法在電力系統(tǒng)電磁分析中的應(yīng)用（二維）等題目，學(xué)生從中任選兩個(gè)，需要學(xué)生自學(xué)軟件和編程，并撰寫(xiě)報(bào)告。此項(xiàng)得分在總分中占比20%。這與傳統(tǒng)教學(xué)不同，培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力，將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，能激發(fā)學(xué)生的興趣。

4 考核方式改革探索

基于專(zhuān)業(yè)認(rèn)證后，考核方式將不再是單一的考勤、作業(yè)和考試。成績(jī)將由五個(gè)部分組成：課堂點(diǎn)名及課堂表現(xiàn)10%、課下作業(yè)10%、課堂分組討論10%、課外仿真20%和期終考試50%。每一項(xiàng)給出具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

如：課堂點(diǎn)名及課堂表現(xiàn)部分，按照平時(shí)成績(jī)要求，按百分制評(píng)分，總評(píng)后折算成相應(yīng)分?jǐn)?shù)。如能積極回答課堂問(wèn)題，且有一定難度的，可給獎(jiǎng)勵(lì)分?jǐn)?shù)1-2分，但此項(xiàng)總分不超過(guò)10分。課外仿真需要學(xué)生上交報(bào)告，根據(jù)報(bào)告上交時(shí)間及完成情況給分。

課堂分組討論和平時(shí)作業(yè)制定得分標(biāo)準(zhǔn)。課堂討論從基本概念、解決問(wèn)題的方案及課堂交流的積極程度進(jìn)行給分；平時(shí)作業(yè)從正確率、書(shū)寫(xiě)清晰程度、完成按時(shí)與否、是否抄襲方面進(jìn)行給分。

期末考試試卷在出題時(shí)也需要考慮所出題目對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)是否達(dá)成，達(dá)成度需要在考試完后進(jìn)行分析。以工程電磁場(chǎng)2017年出題為例，一份試卷上面6類(lèi)題，表述題、解答題、分析優(yōu)化題、識(shí)別判斷題、設(shè)計(jì)題和程序開(kāi)發(fā)題。表述題以基本知識(shí)點(diǎn)記憶為主。解答題主要考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，比如一個(gè)具體的金屬球模型，考察學(xué)生運(yùn)用高斯定理求解場(chǎng)值。分析優(yōu)化題則考察學(xué)生運(yùn)用基本知識(shí)對(duì)具體電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行分析找出最佳解決方案，比如如何使輸電線路地面附近電磁場(chǎng)值在規(guī)定值之下，需要學(xué)生對(duì)輸電線路電磁場(chǎng)進(jìn)行必要分析后再運(yùn)用基本知識(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。設(shè)計(jì)題則是更加靈活的運(yùn)用基本知識(shí)去計(jì)算，解決實(shí)際問(wèn)題，比如電磁鐵芯截面設(shè)計(jì)。識(shí)別判斷題則考察學(xué)生能否認(rèn)識(shí)到什么情況下會(huì)有電磁場(chǎng)。程序開(kāi)發(fā)題則考察學(xué)生將基本知識(shí)和計(jì)算融入到思維中，最后表達(dá)出來(lái)的能力，比如用文字表達(dá)出不接地球感應(yīng)電荷計(jì)算程序。

表述題、解答題、分析優(yōu)化題、識(shí)別判斷題、設(shè)計(jì)題和程序開(kāi)發(fā)題對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分別是1.1、1.2、1.3、2.1、4.2、5.2。根據(jù)電磁場(chǎng)對(duì)畢業(yè)要求個(gè)指標(biāo)點(diǎn)的支撐強(qiáng)度，確定畢業(yè)生能力要求各指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)電磁場(chǎng)教學(xué)活動(dòng)的權(quán)重系數(shù)，如下表權(quán)重?？己嗽u(píng)價(jià)值=加權(quán)分除以加權(quán)總分。需要計(jì)算每一題的加權(quán)分，如表述題加權(quán)分計(jì)算，需要將所有參加考試的學(xué)生在表述題中得分的平均值計(jì)算出來(lái)，如得值為a，試卷分占最后總比重為50%，平時(shí)成績(jī)所有參加考試的學(xué)生的平均得分為b，占最后總得分比重50%，則加權(quán)分=a×0.5＋b×0.5，其中a,b均以100分制。如表述題滿(mǎn)分為c,平時(shí)成績(jī)滿(mǎn)分為d，加權(quán)總分=c×0.5＋d×0.5。實(shí)際評(píng)價(jià)值=考核評(píng)價(jià)值乘以權(quán)重系數(shù)。將實(shí)際評(píng)價(jià)值全部加起來(lái)，大于0.65，則認(rèn)為目標(biāo)達(dá)成，如沒(méi)有達(dá)成則對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行具體分析和反思。課程結(jié)束后，要分析學(xué)生的表現(xiàn)及成績(jī)，并進(jìn)行教學(xué)反思，進(jìn)行教學(xué)大綱的修訂，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)過(guò)程。

5 特色與創(chuàng)新

5.1 信息技術(shù)與自主學(xué)習(xí)融合

有效的信息技術(shù)融入到理論教學(xué)活動(dòng)中，并激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)欲望及能力。

充分利用信息化手段，將理論教學(xué)中抽象，枯燥的部分具體化，形象化。錄制電磁場(chǎng)檢測(cè)輸電線路等電氣設(shè)備視頻，通過(guò)視頻使學(xué)生對(duì)將來(lái)工作可能面臨的環(huán)境中的電磁場(chǎng)有充分的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在討論課中，可以根據(jù)興趣點(diǎn)，將電磁場(chǎng)相關(guān)視頻或者ppt方式展示。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，這激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望。為查找合適的資料，學(xué)生觀看了較多相關(guān)視頻，了解了國(guó)際上電磁場(chǎng)研究動(dòng)態(tài)，并學(xué)到了很多有趣卻不限于書(shū)本的知識(shí)，了解到電磁場(chǎng)的應(yīng)用不限于電氣、通信，還可以是地質(zhì)考察及鳥(niǎo)類(lèi)研究，開(kāi)闊了學(xué)生的視野和思維。

錄制微視頻。為幫助學(xué)生在課外完成仿真，僅僅32課時(shí)的課程是不足以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。以重點(diǎn)突出，簡(jiǎn)潔的方式，錄制ANSYS等軟件學(xué)習(xí)的微視頻，提供給學(xué)生，并不會(huì)將具體題目的所有過(guò)程給出。學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)，并充分結(jié)合自身選題，進(jìn)行摸索學(xué)習(xí)，并完成仿真報(bào)告，仿真報(bào)告中需要體現(xiàn)學(xué)習(xí)和思考過(guò)程，及對(duì)錯(cuò)誤的分析。這與傳統(tǒng)的手把手教學(xué)生如果完成仿真實(shí)驗(yàn)不同，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的能力，學(xué)生需要充分理解，自己動(dòng)手，才能解決問(wèn)題。

5.2 面向所有學(xué)生

傳統(tǒng)電磁場(chǎng)教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)較單一，主要以學(xué)生掌握課本知識(shí)為主。在教學(xué)組織和內(nèi)容上由于電磁場(chǎng)課程非常抽象，數(shù)學(xué)推理較多，導(dǎo)致部分學(xué)生毫無(wú)興趣，以考試通過(guò)為目的。工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證以成果為導(dǎo)向，進(jìn)行指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度分析，考慮所有學(xué)生，其評(píng)價(jià)結(jié)果極具意義。在每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，充分考慮是否有利于學(xué)生畢業(yè)后參加社會(huì)工作，是否有利于學(xué)生終身學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在討論課、仿真、課外作業(yè)學(xué)習(xí)，都需要每一個(gè)學(xué)生的參與，而不是傳統(tǒng)教學(xué)中教師講，學(xué)生聽(tīng)。從討論課學(xué)生表現(xiàn)，仿真報(bào)告分析，qq群線下討論及課外作業(yè)批改中，可以看出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，興趣點(diǎn)，自主學(xué)習(xí)能力，思維方式。試卷出題上也不是傳統(tǒng)的覆蓋知識(shí)點(diǎn)，而是考慮學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行出題，充分體現(xiàn)工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證以學(xué)生為中心的特點(diǎn)。在進(jìn)行達(dá)成度分析后，所有教師進(jìn)行教學(xué)反思及探索，與傳統(tǒng)教學(xué)中鮮少交流形成鮮明對(duì)比，也促進(jìn)了教師不斷學(xué)習(xí)、思考，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)。

6 小結(jié)

在工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下，工程電磁場(chǎng)課程從教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)大綱，教學(xué)組織及內(nèi)容，考核等方面進(jìn)行改革探索，在這些環(huán)節(jié)中體現(xiàn)了培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)了學(xué)生良好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、工程能力、人文素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和國(guó)際視野。開(kāi)放式討論課，課外仿真實(shí)驗(yàn)，qq群線下討論體現(xiàn)了以學(xué)生為中心，面向所有學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。出題點(diǎn)、課程達(dá)成度分析、教學(xué)反思及持續(xù)改進(jìn)為教師不斷學(xué)習(xí)思考提供了規(guī)范的途徑。在工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景要求下，電磁場(chǎng)教學(xué)改革探索，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)新的轉(zhuǎn)變，信息技術(shù)與自主學(xué)習(xí)的充分融合，為進(jìn)一步探索基于專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的理論課程改革打下了基礎(chǔ)。

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