“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”精品課程建設(shè)研究與探索

林志立

摘要：圍繞國家建設(shè)精品課程工程戰(zhàn)略需要，結(jié)合“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”精品課程特色，指出了精品課程主要建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容，并針對(duì)精品課程的教學(xué)手段與教學(xué)資源提出了具體建設(shè)措施。該精品課程的建設(shè)對(duì)于全面提升課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，增強(qiáng)教師隊(duì)伍培養(yǎng)等方面具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電磁場；數(shù)值計(jì)算方法；精品課程；教學(xué)資源

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）52-0137-02

自2003年教育部啟動(dòng)“精品課程建設(shè)工程”以來，精品課程建設(shè)得到高等院校的普遍重視，已成為普通高等院校建設(shè)“雙一流”大學(xué)、全面提升教學(xué)質(zhì)量的重要標(biāo)志，目前已擁有一大批受到學(xué)生普遍歡迎的精品課程可供使用?！半姶艌鰯?shù)值計(jì)算方法”精品課程就是在此國家戰(zhàn)略背景下開展的綜合課程建設(shè)示范之一，為開展電磁計(jì)算領(lǐng)域精品課程的建設(shè)作出積極貢獻(xiàn)。“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”課程是光學(xué)工程、電子科學(xué)技術(shù)、微波與天線技術(shù)等相關(guān)學(xué)科研究生專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)學(xué)位課，在培養(yǎng)研究生的電磁場數(shù)值計(jì)算的基本方法、編程技能、圖形可視化等方面具有不可替代的地位。它也是一門集中了數(shù)學(xué)、物理學(xué)、數(shù)值分析以及計(jì)算機(jī)編程等多學(xué)科知識(shí)交叉的課程。這些特點(diǎn)導(dǎo)致以教師授課為主的“灌輸式”課堂教學(xué)模式效果欠佳，缺乏師生互動(dòng)，制約了學(xué)生自身的主動(dòng)性，從而不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。同時(shí)，該類課程當(dāng)前考核方式單一，僅看學(xué)生出勤情況和考試分?jǐn)?shù)無法全面考核學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果和專業(yè)實(shí)踐能力。在教材方面，現(xiàn)有的電磁數(shù)值計(jì)算教材偏微波技術(shù)方面，不能適應(yīng)光學(xué)工程等其他專業(yè)的教學(xué)需要，需要引進(jìn)國外優(yōu)秀教材或自編具有專業(yè)特色的高質(zhì)量研究生教材。因此，加快“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”精品課程的建設(shè)力度迫在眉睫。

一、精品課程建設(shè)目標(biāo)

“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”精品課程建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)解決課程“難教、難學(xué)”、“模型抽象、公式煩瑣、時(shí)空分布復(fù)雜”、“學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極性不夠”等課堂教學(xué)中碰到的諸多問題，通過深入分析“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”課程特點(diǎn)、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，選擇和設(shè)計(jì)典型問題作為范例，全面系統(tǒng)地增加具有專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)對(duì)應(yīng)的配套輔助教學(xué)講義和程序包，并在該課程的教學(xué)實(shí)踐中不斷完善。通過精品課程的建設(shè)，采用更加通俗易懂、深入淺出的專業(yè)特色教材，豐富課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，可提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，提升教育教學(xué)水平，推動(dòng)教師使用先進(jìn)的現(xiàn)代化教學(xué)手段，打造一支擁具有較高教學(xué)水平的教師梯隊(duì)。精品課程的建設(shè)效果最終將體現(xiàn)在學(xué)生的滿意度、用人單位的評(píng)價(jià)以及學(xué)生為社會(huì)創(chuàng)造的價(jià)值上。通過精品課程的建設(shè)，廣泛吸納國際先進(jìn)的教學(xué)模式和最新教改成果，開發(fā)豐富的教學(xué)資源，全面提升課程教學(xué)質(zhì)量?！半姶艌鰯?shù)值計(jì)算方法”精品課程的建設(shè)將有利于培養(yǎng)學(xué)生解決專業(yè)問題的綜合計(jì)算能力和實(shí)際應(yīng)用能力，全面提升學(xué)生的綜合專業(yè)素質(zhì)，將來畢業(yè)后更好地服務(wù)社會(huì)。

二、精品課程建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”課程特色，精品課程的建設(shè)應(yīng)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行全面研究分析、探索創(chuàng)新、深度改革，努力打造一門具有現(xiàn)代化、專業(yè)化、實(shí)用化特色的電磁計(jì)算領(lǐng)域精品課程；建立一支具有良好職業(yè)素養(yǎng)和較高教學(xué)水平的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)；設(shè)計(jì)一套先進(jìn)的教學(xué)手段，創(chuàng)新課程考核評(píng)價(jià)方式，激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性；開展基于數(shù)學(xué)軟件平臺(tái)的電磁計(jì)算可視化輔助教學(xué)，增強(qiáng)課程的編程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)；探索一種新型的課后輔導(dǎo)途徑，開發(fā)基于QQ群或微信群的課后在線解答模式。采用更加通俗易懂、深入淺出的專業(yè)特色教材，不斷豐富課程教學(xué)方法，提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。該精品課程的建設(shè)不僅應(yīng)豐富課程教學(xué)模式和手段，而且還要有很好的移植性，對(duì)類似課程應(yīng)有很好的借鑒價(jià)值。具體建設(shè)內(nèi)容可分為：

1.建設(shè)一支高水平的課程教師隊(duì)伍。通過精品課程的建設(shè)，打造一支年齡結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、教學(xué)評(píng)價(jià)好、雙語授課相結(jié)合的高水平教師團(tuán)隊(duì)。緊緊圍繞研究生專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高課程教師隊(duì)伍的教學(xué)和業(yè)務(wù)水平。結(jié)合課程專業(yè)特點(diǎn)，定期開展青年教師的專業(yè)教學(xué)培訓(xùn)，以經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師幫帶青年教師，迅速提高教學(xué)水平。

2.開展課程知識(shí)體系和核心教學(xué)內(nèi)容研究。開展國內(nèi)外同類課程的教學(xué)調(diào)研，結(jié)合“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”課程內(nèi)容特點(diǎn)開展課程教學(xué)大綱和知識(shí)點(diǎn)綜合改革，按照由上而下的能力要素培養(yǎng)目標(biāo)，遴選或自編高質(zhì)量優(yōu)秀專業(yè)特色教材，構(gòu)建立體化、可視化的課程教學(xué)資源系統(tǒng)。在確保課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)完整的基礎(chǔ)上，力求教學(xué)內(nèi)容的特色性與時(shí)效性，做到課程教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相呼應(yīng)。

3.創(chuàng)新教學(xué)方法與手段，完善優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)。根據(jù)課程內(nèi)容和專業(yè)特點(diǎn)采取靈活的教學(xué)方法實(shí)施教學(xué)，打破傳統(tǒng)課程教學(xué)觀念，采用現(xiàn)代化、專業(yè)化、實(shí)用化的教學(xué)思想指導(dǎo)教學(xué)改革。以課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容為核心，合理運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)和手段，利用多媒體資源進(jìn)行授課，突顯基于專業(yè)數(shù)學(xué)軟件的編程計(jì)算和圖形可視化教學(xué)研究，加深學(xué)生對(duì)電磁場時(shí)空分布的直觀形象化理解，全面提升學(xué)生在科學(xué)計(jì)算和圖形可視化仿真等多方面的能力。

4.改進(jìn)課程考核和教學(xué)效果評(píng)價(jià)制度。以提升學(xué)生的課程學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性為目的，改革學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)的綜合評(píng)價(jià)制度，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決電磁問題的實(shí)踐能力考核。將電磁場數(shù)值計(jì)算若干重要方法的核心思想融于教學(xué)實(shí)踐中，注重理論與實(shí)踐并重，開設(shè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)課，開展電磁算法設(shè)計(jì)競賽，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手解決電磁學(xué)和光學(xué)問題的能力，突顯研究生自主學(xué)習(xí)、探索式的學(xué)習(xí)特色。

三、精品課程建設(shè)措施

除了全面開展上述精品課程的內(nèi)容建設(shè)之外，這里重點(diǎn)探討一下精品課程建設(shè)應(yīng)采取的措施：

1.引入全新的現(xiàn)代化、可視化教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和數(shù)學(xué)軟件的全面有機(jī)結(jié)合?！半姶艌鰯?shù)值計(jì)算方法”課程具有大量微積分?jǐn)?shù)值計(jì)算、偏微分方程數(shù)值求解、公式推導(dǎo)和三維動(dòng)畫圖形展示，將專業(yè)數(shù)學(xué)軟件應(yīng)用到該課程相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中可謂恰到好處。借助Mathematica和MATLAB等數(shù)學(xué)軟件的強(qiáng)大可視化功能，對(duì)于復(fù)雜抽象的電磁學(xué)問題求解結(jié)果進(jìn)行仿真處理和圖形展示，可以幫助學(xué)生直觀地理解電磁現(xiàn)象，使得學(xué)生對(duì)電磁理論易學(xué)易懂。

2.加快優(yōu)秀教材和輔助講義的開發(fā)，全面提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。建立國內(nèi)外優(yōu)秀教材的遴選和更新機(jī)制，通過引進(jìn)國外優(yōu)秀教材或自編特色教材，制定教材規(guī)范和開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，并在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善。特色教材和可視化輔助講義應(yīng)做到內(nèi)容齊全，涵蓋電磁學(xué)和物理光學(xué)的經(jīng)典計(jì)算方法，在重要概念引入之前應(yīng)闡述其產(chǎn)生的背景及應(yīng)用的總體思想，同步配合教學(xué)內(nèi)容，編寫上機(jī)實(shí)踐操作指導(dǎo)書，設(shè)置應(yīng)用與實(shí)踐板塊，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

3.建立專門的課程學(xué)習(xí)、QQ或微信交流群，增加師生實(shí)時(shí)線上課后交流機(jī)會(huì)。通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳授知識(shí)、傳遞教學(xué)資源和學(xué)習(xí)資料，符合未來教學(xué)方式的發(fā)展趨勢。利用現(xiàn)代化實(shí)時(shí)信息傳遞和溝通工具，建立課程學(xué)習(xí)討論群，實(shí)現(xiàn)師生實(shí)時(shí)互動(dòng)、在線解答問題等課后輔導(dǎo)教學(xué)功能，打造一個(gè)可上傳課程電子課件、發(fā)布教學(xué)動(dòng)態(tài)、習(xí)題輔導(dǎo)答疑、學(xué)習(xí)論壇討論、綜合訓(xùn)練提高等諸多功能的優(yōu)秀線上教學(xué)平臺(tái)。

四、總結(jié)

通過“電磁場數(shù)值計(jì)算方法”精品課程的建設(shè)，促進(jìn)現(xiàn)代化先進(jìn)教學(xué)理念在研究生課程教學(xué)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電磁計(jì)算領(lǐng)域課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升，努力打造一支擁有較高教學(xué)水平、老中青相結(jié)合的教師梯隊(duì)，造就電磁計(jì)算領(lǐng)域教學(xué)名師的出現(xiàn)。針對(duì)目前研究生教材匱乏的現(xiàn)狀，組織遴選國外優(yōu)秀教材或自編專業(yè)特色教材，完善可視化教案和講義，取得預(yù)期效果向全國范圍內(nèi)廣泛推廣。當(dāng)然，任何課程改革建設(shè)效果要以提高學(xué)生的教育質(zhì)量為最終衡量標(biāo)準(zhǔn)，精品課程的建設(shè)應(yīng)全面提升學(xué)生解決專業(yè)問題的能力，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量專業(yè)化人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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