學科拓展課《電磁場仿真技術》的教學思考

陳新蕾　邢蕾　徐千

【摘 要】為了優(yōu)化學生的知識結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，我們將電磁場仿真技術作為學科拓展課程對非電子信息類專業(yè)開設。本文總結(jié)了我們在實際的教學中遇到的困難和采取的應對措施，可以為該課程教學效果的提高提供幫助。

【關鍵詞】電磁場仿真技術；學科拓展課；教學思考

未來社會需要高素質(zhì)的綜合型人才，這樣才能具有較強的就業(yè)適應能力。為了培養(yǎng)綜合型人才，需要拓寬學生的知識視野，優(yōu)化學生的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和能力，因此學校在本科人才培養(yǎng)方案中設置了學科拓展課程。

多個理工學科的學習和研究都有可能會與電磁學打交道，但是電磁學問題普遍具有非常抽象和難以理解的特點，而利用數(shù)值方法對電磁學問題進行模擬仿真是理解電磁學物理現(xiàn)象的有效途徑，學習掌握這方面的知識對于優(yōu)化學生的知識結(jié)構(gòu)，拓寬他們的視野很有幫助，也為他們后續(xù)的學習和研究打下基礎。作者們響應學校號召，根據(jù)自己的專業(yè)領域開設了《電磁場仿真技術》這門學科拓展課。在課程開設前，我們對課程做了認真的規(guī)劃，但是在實際的教學中，我們又遇到了不少意想不到的問題。本文總結(jié)了我們在實際開設《電磁場仿真技術》這門學科拓展課中遇到的困難和采取的對應策略，為改進這門課的教學效果提供幫助。

1 教學中遇到的問題

1.1 學生缺乏專業(yè)基礎

由于素質(zhì)拓展課是面向外院的一種選修課，這勢必導致學生來自于非電子信息類的專業(yè)。比如，我們這學期的學生就有理學院的學生，自動化學院的學生，還有材料學院的學生等?！峨姶艌龇抡婕夹g》特別適合于已經(jīng)學過《電磁場理論》這門電子信息類專業(yè)必修課的學生學習，而上課的學生均沒有學過該課程，這給電磁場仿真技術的學習帶來困難。

1.2 老師對學生的專業(yè)不了解

由于選課的隨機性較大，這導致學生來自不同專業(yè)。作為老師，我們希望所開設的《電磁場仿真技術》可以對學生的專業(yè)有所幫助，這就要求我們要了解學生的專業(yè)背景，尋找這門課能與他們所學專業(yè)可以結(jié)合的地方。但是，術業(yè)有專攻，我們對自己的專業(yè)領域認識較深，而對其它專業(yè)認識較淺，這給我們因材施教帶來困難。

1.3 部分同學注意力不集中

部分學生對必修課比較重視，而對學科拓展選修課不太重視，上課注意力不集中。有的學生是因為別的素質(zhì)拓展課落選，而又為了達到畢業(yè)要求才選了這門課。這部分學生本來對這門課就興趣不大，所以上課的時候注意力容易不集中。眾所周知麥克斯韋方程是非常抽象和復雜的，導致《電磁場仿真技術》這門課難度較高，這容易使學生失去學習的興趣而上課走神。

2 采取的措施

2.1 多位老師上課

由于學生來自于不同的專業(yè)，具有不同的學科背景。為了更好地讓我們的《電磁場仿真技術》課對學生的專業(yè)有幫助，我們采用教學團隊的形式來上這門課。我們的教學團隊共有三位老師，雖然都是同一個專業(yè)領域，但是研究方向不同，所具有的知識結(jié)構(gòu)也有較大差異。老師的這種差異恰恰可以讓整個教學團隊具有更寬廣的知識結(jié)構(gòu)，利用不同老師的長處能更好地為學生服務，滿足不同專業(yè)學生的興趣點。

2.2 調(diào)整授課內(nèi)容和順序

在這門課的前期規(guī)劃時，我們打算以時域有限差分方法和頻域矩量法這兩種經(jīng)典算法為切入點，講述如何對電磁學問題進行仿真和求解，并讓學生通過編寫簡單的仿真程序以真正理解電磁仿真技術的原理，最后了解基于這兩種算法的商用仿真軟件。但在教學的過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生對晦澀難懂電磁仿真原理又并不太感興趣，為了提高學生的興趣和教學效果，我們調(diào)整了教學內(nèi)容和順序。將純粹的理論講解部分壓縮到總課時的1/4，并且放在整個課程的最后，我們在課程的前3/4部分主要講授如何使用商業(yè)電磁仿真軟件解決各種實際工程問題。對于素質(zhì)拓展課，我們認為采用這種“先應用后理論”的教學順序更為合理?！跋葢谩笨梢宰岆姶欧抡婧蛯嶋H工程問題聯(lián)系在一起，目的在于提高學生的興趣，盡快讓這門課與學生們的專業(yè)背景結(jié)合起來?！昂罄碚摗钡哪康氖菍Α跋葢谩钡难a充，掌握一點理論可以更好地應用，也增加了該課程的理論深度。針對材料學院的學生，我們還特意介紹了特殊材料制成的微波器件，使其對材料學科在電子領域中的應用有了深入了解。

2.3 改進授課方式和手段

由于多種原因?qū)е虏糠謱W生對這門課興趣不足，聽課注意力不集中。為了提高學生們的興趣，加強教學效果，我們改進了授課方式和手段。在授課過程中，我們會特意選擇一些實際生活中所接觸到的電磁仿真的例子，例如路由器、電視機、收音機和汽車上所使用的天線等，使電磁仿真問題來源于生活，更能引起學生的興趣。在授課方式上，我們不單單使用幻燈片，還會插播一些視頻，比如拆解手機以介紹手機天線、如何增加手機天線的信號強度等。將生活中的天線帶入課堂，例如對講機中使用的單極子天線，讓學生們通過觀看實物模型來掌握知識。從視覺、聽覺、觸覺多方位吸引學生的注意力，加強教學效果。由于學生較少，我們有條件讓學生帶著自己的筆記本到課堂，讓他們裝上仿真軟件一邊學一邊做，既容易抓住他們的注意力，又能讓他們學習完之后馬上獲得應用上的感性認識。

2.4 采用合適的考核方式

學校要求學科拓展課的平時成績占總成績的比例不低于60%。對于平時成績，我們在抽查課堂出勤率的基礎上，主要考察學生在學習過程中的學習能力的表現(xiàn)。告訴學生我們的考查方式，可以提高學生平時上課時的到課率、注意力、以及學習效果。

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