谷 宇， 杜永興

(內(nèi)蒙古科技大學 信息工程學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

0 引言

2017年起，教育部積極推進新工科建設，先后形成了新工科建設的三部曲：“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”；啟動“六卓越一拔尖計劃2.0”，發(fā)布實施涵蓋全部本科專業(yè)類的教學質(zhì)量國家標準，奏響了我國高等教育人才培養(yǎng)的主旋律[1～3]。教育部高等教育司吳巖司長在2019年國際機械工程教育大會上指出：在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正加速演進的背景下，新工科建設必須主動擁抱現(xiàn)代信息技術，以現(xiàn)代信息技術提升教學效果，培養(yǎng)學生智能時代的核心競爭力，推動我國高等教育質(zhì)量“變軌超車”[4]。

“金課”課程建設是新工科建設的重要內(nèi)容和關鍵環(huán)節(jié)，是體現(xiàn)“以學生發(fā)展為中心”理念的“的最后一公里”[5]。“電磁場與波”課程是“通信工程”和“電子信息工程”等工科專業(yè)中非常重要的專業(yè)基礎課，但同時也被公認為一門難教、難學、難理解的課程[6, 7]。為將“電磁場與波”課程建設為“金課”，本文提出課程改革方案。

1 “電磁場與波”課程的現(xiàn)狀分析

1.1 課堂授課滿堂灌

目前我?！半姶艌雠c波”課程共48學時，其中課堂教學42學時，實驗6學時。課堂教學學時分配如表1所示?！半姶艌雠c波”課程涉及知識點多、概念復雜抽象、課時少，雖然電場力、磁場力、電磁場能量和功率、電磁波在等離子體中的傳播等知識點已不作為教學內(nèi)容，但學時緊張，課程授課強度仍然很大，在教學時不可避免的存在滿堂灌現(xiàn)象[8]。

表1 電磁場與波課程教學學時分配

1.2 教學模式陳舊

目前，本課程采用板書和多媒體教學相結合的方式進行教學[9]。課程理論推導以板書為主，工程實例演示、電磁波在空間的傳播等內(nèi)容以多媒體教學為主。雖然采用板書和多媒體教學相結合的方式力圖清晰展示理論推導和工程實例演示內(nèi)容，但由于教學模式相對陳舊，沒有引入更豐富的現(xiàn)代化教學手段，如慕課、微課、混合式教學等。

1.3 學生學習興趣低

“電磁場與波”課程學習需要先修“高等數(shù)學”、“大學物理”(電磁學部分)等課程[10]。部分學生先修課程基礎薄弱或復習先修課程相關知識點的積極性不高，導致這部分學生學習遇到困懂，從而產(chǎn)生畏難情緒，學習興趣下降。雖然在教學授課環(huán)節(jié)，會盡可能引入工程實例的講解，但學生在面對繁多的課程內(nèi)容時，仍感覺力不從心。

1.4 考核模式單一

目前，本課程采用傳統(tǒng)考核方式，由課堂考勤、作業(yè)、實驗環(huán)節(jié)和期末考試構成。當前的考核方式側重考核理論知識的掌握情況，并通過預先設置各環(huán)節(jié)考核內(nèi)容來督促學生針對性的學習。這種傳統(tǒng)的考核方式更注重結果，學生可能會突擊學習，急功近利地應付期末考試，為了考試而學習，因此學生容易忽略獨立思考的過程，導致缺乏對課程的整體理解[11]。

2 “電磁場與波”課程的“金課”改革探索

2.1 課程建設規(guī)劃

為提高“電磁場與波”課程教學質(zhì)量，我校課程組教師充分分析該課程現(xiàn)狀，規(guī)劃課程“金課”建設方案，分別從慕課建設、實驗設置、多元化考核方式等方面著手，將“電磁場與波”課程建設為有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”。

2.2 慕課建設

慕課MOOC (Massive Open Online Courses)，即大型開放式網(wǎng)絡課程，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”催生的一種有生命力、有前途、有未來的新課程[5]。慕課教學比傳統(tǒng)教學更能拓展教學時空，更能激發(fā)學生學習積極性[12]。慕課片段時長通常在20分鐘左右，時間只有常規(guī)課堂的1/2，因此需要凝練講授內(nèi)容，講解最為關鍵的概念、原理或方法。課程組教師將課程的知識點精心整合，形成簡明清晰的知識點，如梯度、散度和旋度，波動方程和位函數(shù)的求解等；分解較復雜知識點，如將導電媒質(zhì)中的均勻平面波內(nèi)容分解為衰減、波阻抗、集膚效應多個慕課片段全面講解。

我校課程組教師在開展自身慕課建設的同時，掌握國內(nèi)外最新的課程發(fā)展現(xiàn)狀，向?qū)W生推薦優(yōu)質(zhì)線上資源。如北京交通大學邵小桃老師主講的“電磁場與電磁波”慕課[13]，麻省理工學院網(wǎng)絡公開課Electromagnetics and Applications[14]，以及優(yōu)質(zhì)公眾號、精彩推文等。

綜上，課程組教師通過開展自身慕課建設及推薦優(yōu)質(zhì)線上資源，可使為課堂教學安排更合理，解決課堂滿堂灌問題。同時，現(xiàn)代化的教學模式，可以更好地以學生為中心，提高教學效果。

2.3 實驗設置

為提高學生學習興趣，同時增強學生對電磁場與電磁波的感性認識，課程組教師已引進電磁波綜合實驗儀HD-CB-III等實驗設備，開展“電磁場與波”課程實驗。電磁波綜合實驗儀HD-CB-III如圖1所示。目前開設的實驗有：麥克斯韋電磁場理論的驗證，電磁波反射、穿透性實驗等。在此基礎上，后續(xù)會增加采用Ansoft HFSS(High Frequency Structure Simulator)、ADS(Advanced Design System)、CST Microwave Studio及Matlab等軟件的虛擬仿真實驗，使課程實驗環(huán)節(jié)更豐富多彩。

圖1 電磁波綜合實驗儀HD-CB-III

2.4 多元化考核方式

“期末一考定乾坤”是高校普遍存在的現(xiàn)象[15]。課程組教師實施考核方式多元化改革，在原有考核方式的基礎上，增加在線測試和小組任務考評兩個環(huán)節(jié)，更全面、更客觀地體現(xiàn)學生對課程的掌握情況。課程組教師通過雨課堂在PowerPoint中引入客觀題完成隨堂小測試，統(tǒng)計學生的作答情況；此外，定期發(fā)布研討題目，學生分成小組，匯報設計思路，教師記錄研討成績并做啟發(fā)式點評。采用多元化的考核方式，激勵學生獨立思考，加深對課程的整體理解。

3 結語

本文介紹了我們在新工科背景下建設“電磁場與波” “金課”課程的改革探索?！半姶艌雠c波”課程目前存在課堂授課滿堂灌，教學模式陳舊，學生學習興趣低，考核方式單一等問題。針對上述問題，提出慕課建設、實驗設置、多元化考核方式等改革方案，改善教學效果。我們將繼續(xù)建設“電磁場與波”“金課”課程，使課程具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，提高課程教學質(zhì)量。