時(shí)間：2023-03-15 15:00:41
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關(guān)鍵詞：工程電磁場教學(xué)；科研項(xiàng)目；教學(xué)效果
作者簡介：朱希安（1962-），男，黑龍江訥河人，北京信息科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，教授。（北京 100101）
基金項(xiàng)目：本文系北京信息科技大學(xué)2012年度教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2012JGYB17）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0062-02
工程電磁場和電磁場與電磁波課程分別是電子信息工程和通信工程專業(yè)的專業(yè)骨干課程。為了使學(xué)生能夠?qū)W好和掌握這門課程，該門課程的教師費(fèi)勁了心機(jī)，想盡了辦法，總的看教學(xué)效果都不夠理想。究其原因，一方面是該類課程的學(xué)習(xí)的確困難，數(shù)學(xué)公式繁多，對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，同時(shí)電磁場與電磁波既看不見又摸不著，要求學(xué)生要有較好的空間想象力，加之教學(xué)方法主要以理論教學(xué)為主，沒有相應(yīng)的科研課題與之對應(yīng)，學(xué)生得不到感性認(rèn)知，造成學(xué)習(xí)該門課程的目的不夠明確，學(xué)習(xí)的積極性和主動性欠缺，影響了后續(xù)的微波技術(shù)、電磁兼容等課程的學(xué)習(xí)，甚至影響了考研。為此急需將理論課程的學(xué)習(xí)與科研項(xiàng)目相結(jié)合，探索這類課程教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的方法、具體實(shí)施的步驟、理論課與實(shí)踐課的學(xué)時(shí)比例等問題，為該類課程的教學(xué)改革積累經(jīng)驗(yàn)，提供第一手資料。
一、本科教學(xué)與科研項(xiàng)目結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)
1.有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自覺性
工程電磁場和電磁場與電磁波課程的講授是諸多課程教學(xué)的難點(diǎn)之一。在教授該門課程的過程中，經(jīng)常有學(xué)生問老師學(xué)習(xí)該門課程究竟有什么用？對以后找工作有什么幫助？每當(dāng)遇到這樣的問題，即使老師講了許多應(yīng)用實(shí)例，學(xué)生仍很難得到感性認(rèn)知。基于上述實(shí)際情況，北京信息科技大學(xué)專門設(shè)立了研究課題。課題以國家科技重大專項(xiàng)中的瞬變電磁場監(jiān)測二氧化碳專題研究作為基礎(chǔ)，從2010級及2011級電子信號工程專業(yè)及通信工程專業(yè)的本科生中優(yōu)選5～10名左右的學(xué)生參與該項(xiàng)目的具體研究，以求使他們能夠提高對電磁場與電磁波學(xué)習(xí)的興趣，增加該門課程的感性認(rèn)識，深刻地理解和掌握本門課程學(xué)習(xí)的目的和意義，提高學(xué)習(xí)的自覺性。同時(shí)，為探索本課程教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)的改革積累經(jīng)驗(yàn)。
2.更好地鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力
科研項(xiàng)目所研究的內(nèi)容都是本學(xué)科、本專業(yè)急需解決的問題，具有很強(qiáng)的綜合性，并在某種程度上需要創(chuàng)新。學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，利用已學(xué)過的知識，在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立地解決問題，可以培養(yǎng)、鍛煉獨(dú)立工作的能力。由于科研項(xiàng)目研究的都是本學(xué)科最前沿的問題，學(xué)生難免會遇到?jīng)]有學(xué)過的理論或遇到?jīng)]有涉及的實(shí)際問題，這會激發(fā)學(xué)生的自學(xué)熱情及挑戰(zhàn)困難的勇氣和創(chuàng)新精神。科研項(xiàng)目涉及的內(nèi)容廣泛，需要項(xiàng)目組成員間的緊密協(xié)作和良好的溝通，在此過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)、協(xié)作精神，提高處理問題、解決問題的能力和溝通能力。
3.有利于培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識
科研項(xiàng)目通常是分割成許多相互聯(lián)系和相互滲透的子課題。學(xué)生承擔(dān)的部分內(nèi)容是項(xiàng)目的有機(jī)組成部分，如果學(xué)生由于自身的原因完不成指導(dǎo)教師所布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)，某種程度上就會影響整個(gè)項(xiàng)目完成的進(jìn)度。學(xué)生迫于這方面的考慮就會增強(qiáng)責(zé)任意識，起早貪黑，刻苦鉆研，克服困難，完成任務(wù)。
二、具體的實(shí)施過程和方法
1.學(xué)生的優(yōu)選
在教師的指導(dǎo)下，優(yōu)選出的本科學(xué)生與研究生多次見面、溝通，探討課題的研究內(nèi)容、研究難點(diǎn)和與電磁場與電磁波類課程的關(guān)系，使學(xué)生真正了解所學(xué)課程的用武之地，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)主動性和自覺性。例如：研究生的研究課題中有：重疊回線裝置的水平層狀介質(zhì)的一維正演解釋方法研究、中心回線裝置的水平層狀介質(zhì)的一維正演解釋方法研究、瞬變電磁信號消噪方法研究、中心回線裝置的水平層狀介質(zhì)的一維縱向電導(dǎo)解釋方法研究等。通過上述過程，從研究生的研究課題中，減少研究內(nèi)容和研究難度，確定本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。例如：瞬變電磁信號小波閾值消噪方法研究、瞬變電磁信號不同小波分解層次消噪對比分析、瞬變電磁信號獨(dú)立成分分析消噪方法研究、瞬變電磁重疊回線裝置均勻半空間視電阻率的研究、瞬變電磁中心回線裝置均勻半空間視電阻率的研究、基于小波閾值的瞬變電磁信號去噪方法研究、不同小波基的瞬變電磁信號消噪對比分析等都是從研究生課題中縮減內(nèi)容和減少難度確定的。
2.指導(dǎo)過程的有效性
學(xué)生選定后，對教師而言即開始了教學(xué)與研究項(xiàng)目結(jié)合、提升教學(xué)效果的實(shí)踐工作。教師從授課計(jì)劃到教學(xué)方法的改進(jìn)，乃至教學(xué)管理部門——教務(wù)處的管理模式都應(yīng)該有相應(yīng)的調(diào)整。整個(gè)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)均直接影響該項(xiàng)目的實(shí)施質(zhì)量。教師應(yīng)做到嚴(yán)格要求、整體把握、指導(dǎo)具體、科學(xué)有效。
在學(xué)生參加課題研究和上課的同時(shí)，教師應(yīng)指導(dǎo)研究生與本科學(xué)生做好確定方案，在研究生的指導(dǎo)下查找相關(guān)的文獻(xiàn)，擬補(bǔ)參與課題研究所需知識的不足，以便學(xué)生盡早進(jìn)入工作狀態(tài)。文獻(xiàn)檢索與應(yīng)用是科學(xué)研究的必備能力之一。合理利用文獻(xiàn)資料是了解前人成果、避免低水平重復(fù)的必要手段。然而，考慮到學(xué)生的能力和精力有限，加之大三時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)也較繁重，進(jìn)行大規(guī)模的資料檢索工作不太現(xiàn)實(shí)，筆者的做法是指定部分關(guān)鍵性的專著和論文，要求學(xué)生查找和閱讀，以便他們迅速進(jìn)入狀態(tài)，少走彎路。
3.與考研方向相結(jié)合，促進(jìn)考研率的提高
出于就業(yè)形勢的壓力和繼續(xù)深造的要求，很大一部分學(xué)生要參加考研。由于考研復(fù)習(xí)外語和數(shù)學(xué)與參加課題研究的時(shí)間有一定的沖突，處理不好會影響學(xué)生對參加課題時(shí)間和精力的投入。如果能將課題研究與學(xué)生的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)和考研后的研究方向相結(jié)合則可最大限度地調(diào)動學(xué)生參與課題研究的積極性。而且，如果他們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)和研究的內(nèi)容就是他們碩士階段的研究方向，這對于考研的專業(yè)課考試和復(fù)試階段的口試都有極大的幫助，因此學(xué)生會投入極大的熱情和盡最大的努力學(xué)好電磁場與電磁波這類課程，高質(zhì)量地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。例如，筆者2013年度所帶的兩個(gè)學(xué)生所作的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是《瞬變電磁信號獨(dú)立成分分析消噪方法研究》和《瞬變電磁重疊回線裝置均勻半空間視電阻率的研究》。由于這兩個(gè)學(xué)生所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容既與本人的科研項(xiàng)目結(jié)合，也是他們考研后導(dǎo)師的研究方向，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中兩個(gè)學(xué)生非常地努力，克服了種種困難，出色地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯獲得了優(yōu)秀成績。同時(shí)，考研的專業(yè)課成績和復(fù)試的成績在考生中名列前茅，分別順利地被北京郵電大學(xué)和中科院錄取為碩士研究生，所撰寫的科研論文經(jīng)筆者修改后也發(fā)表在核心期刊上。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)與考研研究方向結(jié)合，取得了較好的效果。
4.建立有效的溝通聯(lián)系制度
參加教師的科研項(xiàng)目研究是鍛煉學(xué)生各方面能力的一次極好的機(jī)會。然而，由于本科生初次接觸這類實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)過程，難免有些不適應(yīng)，建立有效的溝通和聯(lián)系制度顯得十分必要。在上課的同時(shí)，又要參加科研實(shí)踐，對學(xué)生的要求較高。筆者的做法是建立研究生與學(xué)生討論的例會制度，堅(jiān)持每周兩次研究生與本科學(xué)生會面，其中一次為指導(dǎo)教師答疑解惑時(shí)間，另一次為詳細(xì)討論、總結(jié)交流會。每位同學(xué)都要在會上對前一階段的電磁場與電磁波課程學(xué)習(xí)中所遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，并把課程中所學(xué)習(xí)的內(nèi)容與研究課題的內(nèi)容關(guān)聯(lián)，找出課程中哪些是基礎(chǔ)知識、哪些是研究課題中遇到的問題以及解決課題某些難題的需要自學(xué)和補(bǔ)充的知識，提出來讓大家討論。在討論時(shí)，指導(dǎo)教師傾聽、引導(dǎo)和總結(jié)，鼓勵學(xué)生間的自主交流。這樣既可實(shí)時(shí)掌握課程的教學(xué)效果和學(xué)生課題研究的參與程度及進(jìn)展情況，也可以使學(xué)生間了解彼此的體會，相互促進(jìn)，形成良好的學(xué)習(xí)、科研氛圍。筆者近幾年的實(shí)踐表明，例會制度是行之有效的，取得了一定的效果。
5.強(qiáng)調(diào)規(guī)范化管理和檢查制度
對研究生指導(dǎo)本科生參加研究項(xiàng)目、促進(jìn)電磁場與電磁波課程學(xué)習(xí)的過程要規(guī)范組織管理和操作程序，明確責(zé)任，理順關(guān)系，制定完善的規(guī)章制度，使管理科學(xué)化、規(guī)范化。在這個(gè)過程中，指導(dǎo)教師要督促和指導(dǎo)學(xué)生按照規(guī)范化的程序保質(zhì)、保量按時(shí)地完成各階段的任務(wù)。具體地講，每個(gè)參加課題研究的學(xué)生要寫一個(gè)實(shí)踐報(bào)告，總結(jié)參加課題的收獲和電磁場與電磁波課程學(xué)習(xí)的體會與方法，供本屆和下一屆學(xué)生參考以及教師授課時(shí)講解。
三、收獲與體會
本次研究以提高工程電磁場導(dǎo)論和電磁場與電磁波的教學(xué)效果為出發(fā)點(diǎn)，以國家科技重大專項(xiàng)中的瞬變電磁場監(jiān)測二氧化碳專題研究作為依托，探索和研究本類課程教學(xué)的理論與實(shí)踐方法，以求通過學(xué)生參加項(xiàng)目的實(shí)施和研究過程，提高對本門類課程學(xué)習(xí)的積極性和認(rèn)清學(xué)習(xí)與掌握該類課程的重要性以及與后續(xù)課程學(xué)習(xí)（例如，天線和微波課程的學(xué)習(xí)）、考研、畢業(yè)后從事相關(guān)領(lǐng)域工作的相關(guān)性。通過優(yōu)選的5～10名2010級及2011級學(xué)生參加瞬變電磁場監(jiān)測二氧化碳專題研究項(xiàng)目，跟蹤和評價(jià)學(xué)生參加實(shí)際的研究項(xiàng)目對本類課程學(xué)習(xí)和教學(xué)效果提高的促進(jìn)作用，使學(xué)生能夠?qū)W以致用，為改進(jìn)電磁場與電磁波課程的教學(xué)積累經(jīng)驗(yàn)，奠定基礎(chǔ)。通過本次實(shí)踐研究得到了以下幾點(diǎn)認(rèn)識：
理論教學(xué)與科研項(xiàng)目相結(jié)合是科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)成果的途徑，是科研與教學(xué)相互作用、促進(jìn)教學(xué)水平提高和學(xué)生獲取課程內(nèi)容感性知識的有效手段，有助于提高該類課程學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自覺性，提高教學(xué)效果。
在本項(xiàng)目的實(shí)踐過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)、協(xié)作精神、責(zé)任意識，挑戰(zhàn)困難的勇氣和創(chuàng)新精神，獨(dú)立地解決問題的能力和溝通能力等。同時(shí)，在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，提前開設(shè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，摸索行之有效的畢業(yè)設(shè)計(jì)科學(xué)和規(guī)范的管理方法、正確指導(dǎo)、有效溝通方法，促進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量提升。此外，在項(xiàng)目的研究過程中，有意識地培養(yǎng)學(xué)生對本校的眷戀度，提高考研第一志愿報(bào)考本校本專業(yè)的比例，提高本專業(yè)的考研率。
通過本項(xiàng)目的實(shí)施探索課程教學(xué)改革的有效途徑和方法，形成一套行之有效的管理辦法，為該類課程的教學(xué)提供示范。
探索學(xué)科建設(shè)成果轉(zhuǎn)化為本科人才培養(yǎng)優(yōu)勢的機(jī)制與途徑，在此成果的基礎(chǔ)上凝練新的學(xué)科方向，促進(jìn)學(xué)科建設(shè)。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱希安. 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：嘗試與科研項(xiàng)目結(jié)合[J].北京教育（高教版），2007，（10）：41-42.
[2]朱希安.淺析教學(xué)改革的制約因素和基本出發(fā)點(diǎn)[J]. 遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會科學(xué)版），2007，109（1）：85-87.
[3]廖志凌，邵學(xué)軍，劉賢興等. 高校本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題及對策[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2004，（2）：82-85.
[4]宮新保，馬偉敏，周希朗.通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的科研能力[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2002，（6）：217-219.
[5]付瑞東，崔占全. 關(guān)于提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的幾點(diǎn)思考[J]. 教學(xué)研究，2003，（4）：362-363.
關(guān)鍵字：Mathematica，電動力學(xué)，課堂教學(xué)
中圖分類號：G423.07 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00
引言
大學(xué)高等教育通常致力于培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、有較強(qiáng)實(shí)踐能力和拓展?jié)摿Α⒏挥袆?chuàng)新精神的本科人才。其中理工科專業(yè)要求學(xué)生系統(tǒng)掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論、基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，并具有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)。近些年，大學(xué)普遍擴(kuò)招，生源質(zhì)量下降，學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，冷門專業(yè)情況更是嚴(yán)重，不少學(xué)生往往因?qū)I(yè)知識在數(shù)學(xué)計(jì)算上的復(fù)雜及相關(guān)定理、概念和過程的抽象等問題而失去學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致專業(yè)課的教學(xué)學(xué)習(xí)效果不夠理想[1]。
基于此種情況，已有不少人把多種現(xiàn)代教育技術(shù)如Matlab，Java，Mathematica等軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)中[2， 3]，使現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、優(yōu)化課堂、提高課堂效率等方面取得了較好的效果。Mathematica是一款科學(xué)計(jì)算軟件，其很好地結(jié)合了數(shù)值和符號計(jì)算引擎、圖形系統(tǒng)、編程語言、文本系統(tǒng)以及與其他應(yīng)用程序的高級連接。很多功能在相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)處于世界領(lǐng)先地位，截至2014年，它也是世界上使用最廣泛的數(shù)學(xué)軟件之一。普遍認(rèn)為Mathematica的標(biāo)志著現(xiàn)代科技計(jì)算的開始，它是世界上通用計(jì)算系統(tǒng)中最強(qiáng)大的系統(tǒng)。自從1988以來，它已經(jīng)對科技和其它領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)的運(yùn)用方式產(chǎn)生了深刻的影響，并且在國外教學(xué)工作中獲得了廣泛的應(yīng)用[4， 5]。從google學(xué)術(shù)搜索中搜尋Mathematica以及Education相關(guān)條目，有近十萬條結(jié)果。從高中到研究生數(shù)以百計(jì)的課程都使用它，并有多本關(guān)于Mathematica教學(xué)的圖書出版，涵蓋多門專業(yè)教學(xué)。Karim等人[5]甚至還基于Mathematica軟件開展了遠(yuǎn)程教學(xué)。而在我國，雖然教師們對于現(xiàn)代化手段在教學(xué)中的應(yīng)用很早就開展了研究，但是一直以來不夠重視，特別是Mathematica軟件在教學(xué)中的應(yīng)用和國際相比還處于初級階段，還沒有得到廣大教師的足夠重視和普遍使用。這從google學(xué)術(shù)檢索中就可以發(fā)現(xiàn)，Mathematica與教育教學(xué)等詞條相關(guān)的論文搜索結(jié)果還不到三千條。相關(guān)教學(xué)論文數(shù)量不夠充分，內(nèi)容也還很不深入，相關(guān)中文教材也處于缺乏狀態(tài)，并且這些研究主要分布于大學(xué)物理以及數(shù)學(xué)分析這兩門課程[2， 3， 6]。對于Mathematica在數(shù)學(xué)、物理等數(shù)學(xué)要求較高的大學(xué)各專業(yè)核心課程教學(xué)中的應(yīng)用工作還未深入展開，而物理、電子等系核心專業(yè)課之一――電動力學(xué)的數(shù)學(xué)要求遠(yuǎn)比普通理工科專業(yè)高，因此本文欲在前人研究基礎(chǔ)上，以電動力學(xué)部分難點(diǎn)的教學(xué)工作為例，展開深入分析，力圖引入Mathematica軟件輔助教學(xué)，消除學(xué)生對復(fù)雜公式的畏懼感，直觀準(zhǔn)確地展示各種物理圖像，使學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)有良好的進(jìn)步。
1 應(yīng)用
本文研究目的旨在借助于Mathematica軟件將學(xué)生從復(fù)雜的微分偏微分方程求解過程中解放出來，并用圖形和動畫直觀展示各重點(diǎn)難點(diǎn)，從而降低專業(yè)課的學(xué)習(xí)難度，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的目的，并使學(xué)生初步掌握Mathematica軟件的使用方法，提高他們學(xué)習(xí)新事物的能力。
電動力學(xué)是很多大學(xué)專業(yè)的主干課程之一，如電子、信息、通信、物理等學(xué)科。其主要內(nèi)容就是麥克斯韋方程組的來由及其在各種條件下的具體應(yīng)用。此處我們以電磁波的傳播為例，在瞬變條件下，變化的電場和磁場相互激發(fā)，形成在空間傳播的電磁波。單從字面描述以及電磁波方程來看，較為抽象。學(xué)生一般很難理解。通過使用Mathematica軟件，我們可以將平面電磁波的傳播用圖1展示。從圖1中可以清晰看出平面電磁波的幾個(gè)特性：1，平面電磁波是橫波；2，電場、磁場以及傳播方向三者是相互垂直的； 3，電場和磁場是同位相。
圖1是靜態(tài)圖，實(shí)際上，通過圖2所示代碼，我們還可以用動畫演示電磁波的傳播。圖2所示代碼形式簡潔，接近于自然語言，這樣就讓學(xué)生無須較高的編程水平即可自行編寫代碼，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。圖2所示代碼會生成一個(gè)簡潔易懂，易于操作的界面，可以通過設(shè)置循環(huán)播放，良好地演示電磁波的傳播。通過“waves”按鈕可以分別演示不同個(gè)數(shù)的完整波形，時(shí)間軸可以快速或慢速地動態(tài)演示電磁波的傳播過程，讓學(xué)生輕松理解電磁波傳播過程。
除了平面電磁波在無界空間的自由傳播之外，平面電磁波在兩塊平行板之間的傳播，也能形象清晰地展示。如圖3所示，此圖可以大大加深學(xué)生對電磁波傳播的理解，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。誠然此圖所需代碼較為復(fù)雜，不僅需要相關(guān)的電動力學(xué)知識，還必須熟悉偏微分方程求解理論，此外對Mathematica軟件的使用熟悉程度也有要求，學(xué)生難以短時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成，需要進(jìn)一步的訓(xùn)練之后才可能完成。類似的內(nèi)容可以讓學(xué)生課后完成，作為考核內(nèi)容，這樣可避免學(xué)生過于依賴該軟件而忽視數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。
總而言之，Mathematica應(yīng)用到電動力學(xué)課堂教學(xué)中，能讓教學(xué)過程更生動，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)理解。
2 結(jié)束語
當(dāng)前我國大學(xué)專業(yè)課教學(xué)中，數(shù)學(xué)分析軟件的使用還處于初級階段。學(xué)生薄弱的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)課較高的數(shù)學(xué)分析要求是專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中的主要矛盾之一。本文著力于解決由學(xué)生薄弱的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和抽象的專業(yè)概念所引起的在專業(yè)課學(xué)習(xí)上的困難，讓學(xué)生開闊視野，并培養(yǎng)學(xué)生利用工具軟件的能力。從而可以將專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中的復(fù)雜數(shù)學(xué)問題交給專業(yè)數(shù)學(xué)分析軟件Mathematica來進(jìn)行，學(xué)生只需掌握基本的數(shù)學(xué)原理，了解相關(guān)知識，配合Mathematica豐富的互動界面和圖形顯示功能，就能達(dá)到更充分更深層次理解內(nèi)容本質(zhì)的目的。本文重點(diǎn)有機(jī)銜接了電動力學(xué)與Mathematica軟件，通過Mathematica在電動力學(xué)課堂教學(xué)上的使用，達(dá)到加強(qiáng)基本理論教學(xué)，擴(kuò)展學(xué)生視野，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)前沿的發(fā)展動態(tài)，并訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新精神，而且避免了學(xué)生過于依賴該軟件而置數(shù)學(xué)于不顧的情況。對于電動力學(xué)課程中的主要內(nèi)容，可以建立一系列相應(yīng)的數(shù)值程序，進(jìn)而開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)性的課件，輔助課堂教學(xué)，這將會對教學(xué)效果產(chǎn)生很大的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 羅琬華. 對電動力學(xué)課程改革的研究[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)版. 2008， （6）.
[2] 郝艷莉， 張濱燕. 數(shù)學(xué)軟件 Mathematica 在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2009， 8（3）： 120-123.
[3] 孫曉玲， 王寧. 利用 Mathematica 實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入數(shù)學(xué)思想的研究與實(shí)踐[J]. 合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2009， （3）： 32-34.
[4] N.F. Britton. Essential mathematical biology[M]. Springer， 2003.
關(guān)鍵詞：電磁場；理論教學(xué)；課程評價(jià)
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0222-02
一、教學(xué)現(xiàn)狀
“電磁場原理”作為電氣類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)選修課，旨在將電路、信號與系統(tǒng)、通信原理等課程的內(nèi)在聯(lián)系用數(shù)學(xué)物理方程的形式進(jìn)行理論整合。并通過教學(xué)活動，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和理論推導(dǎo)能力[1]。
學(xué)生和教師在教學(xué)交互過程中最集中的矛盾點(diǎn)在于，學(xué)生認(rèn)為課程抽象難懂、高度依賴課堂的講授過程、沒有課后的相應(yīng)預(yù)習(xí)與反饋，導(dǎo)致課堂教學(xué)活動以后，學(xué)生對電磁理論知識的理解處于一種似懂非懂的狀態(tài)，不能靈活運(yùn)用現(xiàn)有知識解釋實(shí)踐中遇到的電磁現(xiàn)象。一般認(rèn)為，合適的教學(xué)方法，以及適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最有效方法[2]。為了解決這一矛盾，提高教學(xué)的趣味性、直觀性，提升學(xué)生對教學(xué)活動的關(guān)注度，在課堂上引入了多媒體教學(xué)手段[3-4]，并使用各種工程軟件[4]將試驗(yàn)結(jié)論圖表化。事實(shí)上，這在很大程度上降低了理論教學(xué)的要求，側(cè)重于簡單、應(yīng)用、結(jié)論性的內(nèi)容，而對理論推導(dǎo)過程中的技巧性和邏輯演繹部分卻是一帶而過，而這些往往是這門課程的精華所在，體現(xiàn)的是前人對已有知識的創(chuàng)造性應(yīng)用，而這些正是當(dāng)代大學(xué)生所缺乏的。因此，通常采用多媒體技術(shù)與板書教學(xué)相結(jié)合[5]的授課形式。
所以，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，如何讓學(xué)生對電磁場理論體系理解得更深刻、掌握得更充分，并能催生出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力就是一個(gè)值得研究的課題。當(dāng)代大學(xué)生對課程分?jǐn)?shù)異常敏感，因此，通過對課程學(xué)習(xí)評價(jià)方式進(jìn)行改革，在理論教學(xué)活動中適度給予學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的靈活度，讓學(xué)生在課程實(shí)施框架內(nèi)進(jìn)行理論、實(shí)踐的自由發(fā)揮，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生掌握知識、應(yīng)用知識的能力，從而達(dá)到加深學(xué)生對課程內(nèi)容理解的目的。
二、“自主學(xué)習(xí)”的評價(jià)原則
課程評價(jià)方式的改變不僅要適應(yīng)學(xué)校的教學(xué)現(xiàn)狀，充分考慮到生源質(zhì)量（學(xué)生的基礎(chǔ)知識、分析問題的能力[6]，特別是微積分和矢量幾何知識）等因素，同時(shí)也要考慮電磁場原理這門課程在校內(nèi)的發(fā)展沿革，適應(yīng)電氣類專業(yè)的當(dāng)前需求，在學(xué)校的要求、專業(yè)的需求、教學(xué)的成果三者之間取得平衡。通過教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方法的改變[7]，達(dá)到提高學(xué)生理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力的教學(xué)目的。武漢輕工大學(xué)《關(guān)于課程學(xué)習(xí)評價(jià)方式改革的指導(dǎo)性意見》明確提出，要改變課程學(xué)習(xí)評價(jià)方式單一、重結(jié)果輕過程的現(xiàn)象，采用多次、不同形式的評價(jià)方式，綜合評定學(xué)生成績及學(xué)習(xí)效果。
“自主學(xué)習(xí)”的目的在于促進(jìn)學(xué)生的課外閱讀和工程實(shí)踐；評價(jià)的原則是以過程考核和能力考核作為學(xué)生知識掌握的評價(jià)依據(jù)，因此在教學(xué)評價(jià)的時(shí)效性和針對性上與以往的評價(jià)方式有很大不同。電磁設(shè)備和無線通訊技術(shù)的大范圍普及，也為“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)方式的建立提供了良好的支撐，在學(xué)習(xí)了位移電流和坡印亭方程的數(shù)學(xué)模型后，學(xué)生可以在課堂的小組討論和課后的小論文作業(yè)中舉出相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，解釋移動設(shè)備無線充電、手機(jī)工作時(shí)會發(fā)熱的原理，使抽象理論和具體應(yīng)用無縫對接，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思考能力，同時(shí)也考查學(xué)生對某一知識點(diǎn)的掌握情況。通過教學(xué)過程中的“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)，做到對重要知識點(diǎn)的全覆蓋。
“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)方式是以培養(yǎng)能力為導(dǎo)向的評價(jià)機(jī)制，弱化了期末考試的評分比重，加大了對每個(gè)知識點(diǎn)的考查力度，強(qiáng)化了對學(xué)生的課后閱讀及思考、工程實(shí)踐能力的成績評價(jià)。
三、“自主學(xué)習(xí)”的評價(jià)內(nèi)容
“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)的目的是為了提高學(xué)生對知識點(diǎn)理解的深度以及應(yīng)用理論知識到實(shí)際工程問題中的能力。因此，在教學(xué)開始的第一堂課，就要清楚地向?qū)W生闡明“自主學(xué)習(xí)”的評價(jià)內(nèi)容，并在發(fā)放給學(xué)生的“課程教學(xué)實(shí)施方案”中進(jìn)行文字說明。在教學(xué)過程中，針對知識要點(diǎn)進(jìn)行的測評前，須告知學(xué)生采用的評價(jià)方式和時(shí)段，需要閱讀的參考文獻(xiàn)資料和需要準(zhǔn)備的其他輔助器材。在評價(jià)完成后，及時(shí)向?qū)W生反饋評價(jià)分?jǐn)?shù)和評語，讓學(xué)生了解自己的知識掌握情況。評價(jià)內(nèi)容一般包括以下6個(gè)方面。
評價(jià)內(nèi)容（1）：課后作業(yè)（占平時(shí)成績30%）。①每一章節(jié)課堂學(xué)習(xí)完成后，要求學(xué)生能夠自主推導(dǎo)這一章節(jié)中具有結(jié)論意義的數(shù)學(xué)物理方程，并解釋這一（組）方程的適用條件和物理意義，加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶，作為課后作業(yè)的第一部分；②任課教師出一道典型應(yīng)用題，要求學(xué)生能夠根據(jù)已知條件模擬計(jì)算實(shí)際工作中可能遇到的問題，并給出具體的數(shù)值結(jié)果，考查學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力。
評價(jià)內(nèi)容（2）：分組討論（占平時(shí)成績30%）。①對于電磁場（包括靜電場、穩(wěn)恒電場、恒定磁場、時(shí)諧場等），要求學(xué)生以5―6人為一個(gè)小組，在學(xué)習(xí)完課程內(nèi)容后，任選其中一項(xiàng)作為題目，以多媒體報(bào)告的形式用課堂知識解釋一種觀測到的物理現(xiàn)象或者提出一種新型應(yīng)用技術(shù)的可能性；②每個(gè)報(bào)告的r間不超過5分鐘，總的耗時(shí)不超過兩節(jié)課。
評價(jià)內(nèi)容（3）：小論文（占平時(shí)成績30%）。①每個(gè)討論小組根據(jù)分組討論的結(jié)果，結(jié)合多媒體報(bào)告的內(nèi)容，在參考近五年外文相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上形成小論文；②小論文應(yīng)該有明確的結(jié)論性陳述，對涉及到的電磁理論模型有詳細(xì)說明，要求字?jǐn)?shù)不少于2000字，內(nèi)容理論結(jié)合實(shí)際，引用的外文文獻(xiàn)和多媒體報(bào)告內(nèi)容相關(guān)。
評價(jià)內(nèi)容（4）：加分環(huán)節(jié)（占總成績的10%）。如果學(xué)生能夠根據(jù)電磁理論，設(shè)計(jì)并自主動手制作一種已有（如電刷）或者某種新型傳感器，則予以加分鼓勵。
評價(jià)內(nèi)容（5）：處罰。對于在作業(yè)、分組討論、小論文環(huán)節(jié)明顯應(yīng)付或者抄襲、舞弊的記零分，不予成績。
u價(jià)內(nèi)容（6）：平時(shí)成績的構(gòu)成。課后作業(yè)30%、分組討論30%、小論文30%、考勤10%；平時(shí)成績占總成績的50%；加分環(huán)節(jié)的10分為總成績的10%。
“自主學(xué)習(xí)”的評價(jià)內(nèi)容可以針對某一個(gè)知識點(diǎn)、也可以針對一個(gè)章節(jié)來進(jìn)行，總體上覆蓋課程體系中的所有知識點(diǎn)，鼓勵學(xué)生在教學(xué)大綱的所列部分進(jìn)行自由發(fā)揮，也支持學(xué)生依據(jù)興趣，針對諸如高壓輸電線電磁輻射、室內(nèi)WIFI電磁輻射屏蔽等現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)分析、構(gòu)想解決方案，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和探索的能力。通過這種評價(jià)方式，教師掌握學(xué)生每一階段的知識掌握情況，學(xué)生則通過評價(jià)的反饋分?jǐn)?shù)，了解自己的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀況。評價(jià)內(nèi)容既體現(xiàn)了學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)成果，也反映了學(xué)生團(tuán)隊(duì)的分工協(xié)作能力。
四、“自主學(xué)習(xí)”的評價(jià)效果
在電氣專業(yè)的電磁場原理教學(xué)中，嘗試進(jìn)行“自主學(xué)習(xí)”的課程評價(jià)，并通過平行班的對比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行“自主學(xué)習(xí)”的班級不及格學(xué)生非常少，高分學(xué)生增加；學(xué)生總評成績的分布也更加科學(xué)合理，趨于正態(tài)分布；而平行班的成績分布則趨于梯形；學(xué)生在教務(wù)系統(tǒng)中對教師的評價(jià)也較平行班的要高，學(xué)生對這種教學(xué)方式持積極肯定的態(tài)度，認(rèn)為通過課程學(xué)習(xí)，掌握了電磁理論的基礎(chǔ)性、原理性的知識，并能夠?qū)?shí)際問題進(jìn)行分析和解釋。總體而言，“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)體系的教學(xué)效果是積極的。
五、結(jié)語
通過實(shí)施“自主學(xué)習(xí)”評價(jià)的方案，緩解了學(xué)生對理論教學(xué)的畏懼情緒，在不降低理論教學(xué)要求的前提下，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)互動中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的搜集、整理、分析和邏輯推演，將抽象的電磁理論和具體的工業(yè)產(chǎn)品、物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論緊密的聯(lián)系起來，在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。
六、致謝
本文的研究內(nèi)容得到了武漢輕工大學(xué)“課程評價(jià)方式改革試點(diǎn)”項(xiàng)目的資助，編號為2016088。
參考文獻(xiàn)
[1]孫賢明，王海華，劉萬強(qiáng).“電磁場與電磁波”課程教學(xué)研究[D].中國光學(xué)學(xué)會光學(xué)大學(xué)，2010.
[2]程莉，徐春梅.《電磁場與電磁波》課程教學(xué)改革新思路[J].科學(xué)研究，2010，（35）.
[3]照日格圖.淺析多媒體技術(shù)在電磁學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（09）.
[4]林志立.基于Mathematica的“電磁場與電磁波”課程輔助教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2016，（01）.
[5]周宏威，張少如，等.電磁場課程理論及實(shí)踐教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（08）.
[6]張起晶，孫桂芝，等.電磁場與電磁波課程教學(xué)改革研究[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2011，（10）.
[7]李雪萍，張瑜.基于CDIO的電磁場與電磁波課程教學(xué)改革探討[J].求知導(dǎo)刊，2016，（02）.
??1999年開始，我國研究生招生規(guī)模維持在4%左右的穩(wěn)步增幅。根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》提出的目標(biāo)，到2020年，我國研究生在校生規(guī)模將達(dá)到200萬。屆時(shí)，基本相當(dāng)于我國2003年本科畢業(yè)生的總量。由于碩士研究生規(guī)模上的變化，最初在教育上一個(gè)導(dǎo)師帶一二個(gè)碩士研究生，而目前一個(gè)導(dǎo)師帶幾個(gè)甚至十多個(gè)學(xué)生，導(dǎo)師沒有足夠的精力去手把手教所有的學(xué)生，只能延續(xù)采用大學(xué)的教育方法“灌輸式”教育，出此下策導(dǎo)師們也是不得已而為之。
研究生培養(yǎng)目標(biāo)最典型的目標(biāo)是創(chuàng)新精神，因?yàn)檠芯可邆淞溯^系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，并且具有一定的自學(xué)能力，因此在教育上就要與本科生教育就要有一定的區(qū)別。目前，研究生課堂教學(xué)最常見的是“灌輸式”和“放羊式”教學(xué)，顯然不適合實(shí)現(xiàn)研究生培養(yǎng)目標(biāo)。鑒于研究生的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，研究生的課程教學(xué)應(yīng)該采取“啟發(fā)式”教學(xué)方式。
啟發(fā)式教育指教師在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，促使他們生動活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。本文針對《隨機(jī)介質(zhì)中波的傳播與散射》課程具體闡述了該“啟發(fā)式”教學(xué)方法。
二、“啟發(fā)式”教學(xué)實(shí)施
1、大綱設(shè)計(jì)與進(jìn)度安排
研究生培養(yǎng)目標(biāo)的核心是創(chuàng)新精神，因此大綱的制定和進(jìn)度的安排都要考慮這個(gè)目標(biāo)。《隨機(jī)介質(zhì)中波的傳播與散射》這門研究生課程主要講授電磁波在隨機(jī)介質(zhì)中的傳播和散射，該課程要求的數(shù)學(xué)知識較多，涉及的公式較復(fù)雜，并且需要學(xué)生具有非常扎實(shí)的電磁場理論知識。為了能夠讓學(xué)生順利地學(xué)習(xí)，第一章用了6學(xué)時(shí)，主要講授該課程的知識結(jié)構(gòu)。第三章內(nèi)容較多用6學(xué)時(shí)，第二、四和五章用4學(xué)時(shí)，2學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，隨后用6學(xué)時(shí)進(jìn)行討論（第六章涉及最前沿的研究成果，適合創(chuàng)新性討論）。
2、團(tuán)隊(duì)劃分與課堂討論
“啟發(fā)式”強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)教師主導(dǎo)作用和學(xué)習(xí)積極性相結(jié)合；教學(xué)方法關(guān)鍵是因材施教，結(jié)合學(xué)生本身的特點(diǎn)啟發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力，盡量讓學(xué)生提出創(chuàng)新思路。因此，在課堂討論分組及劃分團(tuán)隊(duì)時(shí)要充分考慮同組人員的性格及組員之間的關(guān)系，每個(gè)小組里最好有一名性格外向的學(xué)生（不至于整個(gè)小組沉默），同一個(gè)小組內(nèi)的成員避免一個(gè)宿舍（很容易閑談、嘮嗑）。組間討論不但會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且會學(xué)到“真知識”（討論出真知）。
授課教師要經(jīng)常組織同學(xué)討論（使討論成為一種習(xí)慣），每次討論前要給出一個(gè)特定的問題，對于認(rèn)真思考、積極討論（哪怕只是態(tài)度積極）的學(xué)生要給予一定的獎勵性成績（透明度越高越好），建議這個(gè)成績占最終成績的10%。到本課程第六章時(shí)，要以學(xué)生自學(xué)為主講授為輔，若有條件最好讓每個(gè)學(xué)生都登上課堂試講授。這種方法不但能檢驗(yàn)學(xué)生的自學(xué)成果，并且還能鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，是一種非常好的方法。
3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
由于該課程理論性非常強(qiáng)，單靠教學(xué)講授遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，我們采用最新研究成果和經(jīng)典理論相結(jié)合，教師課堂教授與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，學(xué)生討論與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的三結(jié)合方法，以達(dá)到熟練掌握理論知識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神的教學(xué)目的。其中，最關(guān)鍵的是理論與實(shí)踐聯(lián)系，書本與實(shí)驗(yàn)聯(lián)系。《隨機(jī)介質(zhì)中波的傳播與散射》這門研究生課程理論性很強(qiáng)，但理論對否最終還要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，因此我們準(zhǔn)備依托學(xué)科科研力量，建設(shè)研究生教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證最新科研成果。
4、學(xué)習(xí)報(bào)告及考核
結(jié)合本課程的特點(diǎn)，建議學(xué)生考核方式如下：
總成績=討論（10%）+程序（30%）+學(xué)術(shù)報(bào)告（60%）
討論不但能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還能鍛煉學(xué)生的口才（這往往是我國學(xué)生所缺少的）。本課程是研究電磁波在隨機(jī)介質(zhì)中的傳播與散射，雖然是理論研究為主，但是程序計(jì)算仿真時(shí)不可或缺的，因此建議學(xué)生選擇自己熟悉的程序語言對理論問題進(jìn)行編程計(jì)算（這也是為學(xué)生以后做科研打基礎(chǔ)）。論文撰寫需要按照期刊論文的標(biāo)準(zhǔn)格式（如常見的《XXXX學(xué)報(bào)》為模板），論文內(nèi)容要思路清晰，條理清晰，層次分明并且有創(chuàng)新性。最后，以此學(xué)習(xí)報(bào)告為依據(jù)給定成績，并返回給學(xué)生讓其知道自己的不足。
論文關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論；建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論；電動力學(xué)
1．引言
《電動力學(xué)》課程是物理本科專業(yè)的一門重要專業(yè)課，也是理論物理的第一門基礎(chǔ)課。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法和電磁學(xué)等基礎(chǔ)課程之后開設(shè)的。分析整個(gè)電動力學(xué)教材的內(nèi)容體系，我們不難看出，矢量分析和數(shù)學(xué)物理方法好比電動力學(xué)的雙腿，電磁學(xué)的實(shí)驗(yàn)、定義、公式、方法和應(yīng)用則是它的軀干，而物理概念、物理思想、物理圖像和物理思維方式是它的靈魂。
由此可見，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)特別是對矢量、張量分析的掌握是學(xué)好整個(gè)課程的關(guān)鍵，沒有這個(gè)基礎(chǔ)，學(xué)生就無法領(lǐng)會電動力學(xué)的定義、公式和方法。電動力學(xué)本身是一門較難也比較枯燥的理論課程，如果此時(shí)教師不注意對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)自主性的引導(dǎo)，就很容易滋生厭學(xué)清晰，從而影響教學(xué)質(zhì)量。本文利用建構(gòu)主義理論針對電動力學(xué)中如何處理一些知識的教學(xué)做了一些探討，希望達(dá)到拋磚引玉的目的。
2．建構(gòu)主義理論
建構(gòu)主義是當(dāng)代教育心理學(xué)的一場革命，代表人物是著名心理學(xué)家皮亞杰(．Piaget)。建構(gòu)主義理論的核心內(nèi)容可以用一句話來概括：以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)對知識意義的主動建構(gòu)]。建構(gòu)主義理論內(nèi)容豐富、流派紛呈，本文只對建構(gòu)主義理論中對學(xué)習(xí)及教學(xué)的認(rèn)識加以淺析。
2．1建構(gòu)主義理論對學(xué)習(xí)的認(rèn)識
建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生在原有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上主動進(jìn)行意義建構(gòu)的過程，這種過程要在實(shí)踐中或者在學(xué)生與環(huán)境的相互作用中通過新舊知識間的反復(fù)相互作用而建構(gòu)而成。在此過程中學(xué)生依靠同化和順應(yīng)來組建自己的知識結(jié)構(gòu)。同化是指把外來的信息納入已有的知識結(jié)構(gòu)中，以豐富和加強(qiáng)原有的思維取向和行為模式；順應(yīng)是通過學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)與新的信息產(chǎn)生沖突，調(diào)整原有認(rèn)識結(jié)構(gòu)，從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。通過不斷地同化——順應(yīng)——同化——順應(yīng)……循環(huán)往復(fù)，相互交替，將新知識轉(zhuǎn)化、組織和重新組織，并納入到自己的知識體系中。這就是學(xué)習(xí)的過程。
2．2建構(gòu)主義理論對教學(xué)的認(rèn)識
建構(gòu)主義認(rèn)為教學(xué)是學(xué)生在教師設(shè)置的情景中通過交流和協(xié)作對知識進(jìn)行主動加工的過程。它不是知識的傳遞，而是對知識的處理和轉(zhuǎn)換。學(xué)生對知識的處理和轉(zhuǎn)換，只能由學(xué)生自己來建構(gòu)完成，所以在教學(xué)中不能把教師對知識的理解傳遞給學(xué)生，而要從學(xué)生原有的知識經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識經(jīng)驗(yàn)中“生長”出新的知識經(jīng)驗(yàn)。即教學(xué)的關(guān)鍵其實(shí)是向?qū)W生展示這些結(jié)論是如何得到的，而不是去熟記這些結(jié)論。
3．建構(gòu)主義理論對指導(dǎo)電動力學(xué)教學(xué)的啟示
3．1學(xué)生基礎(chǔ)現(xiàn)狀分析
學(xué)生經(jīng)過對經(jīng)典物理學(xué)力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)有了一定的物理基礎(chǔ)知識和分析、解決物理問題的能力，并且已經(jīng)形成自己的學(xué)習(xí)．方法和習(xí)慣。但目前的基本現(xiàn)狀是：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識特別是矢量計(jì)算基礎(chǔ)較差、先行課程電磁學(xué)的知識有很多已經(jīng)生疏或遺忘、學(xué)生習(xí)慣接受教師“咀嚼”好的知識和方法，不愿意也不會自己去思考和總結(jié)，在學(xué)習(xí)的主動性和積極性方面還存在很多不足。
上述問題在班上是普遍存在的，它為電動力學(xué)的正常教學(xué)提出了了刻不容緩的難題，如果不運(yùn)用適當(dāng)?shù)氖侄胃闱宄W(xué)生的知識狀況，并能及時(shí)調(diào)整知識的講授方式以便能適當(dāng)與先行課程做好銜接，就勢必給學(xué)生學(xué)習(xí)電動力學(xué)造成很大的困難，對教師的教學(xué)也是一個(gè)很大的障礙。
3．2建構(gòu)主義對教學(xué)的指導(dǎo)——兩個(gè)案例的分析
(1)“位移電流”的教學(xué)
‘位移電流假說是麥克斯韋為了將穩(wěn)恒情況下電磁場所滿足的麥克斯韋方程 (積分形式為推廣到普遍情況(包括穩(wěn)恒和非穩(wěn)恒)而引入的一個(gè)定義。這是一個(gè)很重要的新概念，也是一個(gè)比較抽象的概念。學(xué)生的思維里可能比較熟悉的是傳導(dǎo)電流的性質(zhì)。
穩(wěn)恒情況下，磁場的安培環(huán)路定理的積分那么在非穩(wěn)恒情況下，磁場的環(huán)流這個(gè)地方，書上的闡述是由麥克斯韋方程與電荷守恒定律之間的矛盾來引入這個(gè)概念的口。這是用理論來講授理論，當(dāng)然推理嚴(yán)密，講解簡單。但在教學(xué)中，我覺得可以從大家熟悉的含有平行板電容器的充、放電電路(圖1)來講述，學(xué)生會更領(lǐng)會“位移電流”的本質(zhì)。
現(xiàn)考慮以L為邊界作曲面S1和S2，其中曲面S1通過導(dǎo)線的橫截面，有自由電子穿過S1;而曲面S2通過電容器的兩極板之間，沒有自由電子穿過S2. 這說明，盡管兩個(gè)曲面的邊界L是相同的，但穿過曲面的傳導(dǎo)電流并不一樣，也就是說這個(gè)方程不能推廣到非穩(wěn)恒電流的情況。
為了解決這個(gè)矛盾，麥克斯韋提出了“位移電流”的假設(shè)，將方程稍做修改為就代表“位移電流”的貢獻(xiàn)。下面再來計(jì)算的表示式。利用 ×)所以直接比較得出：由此式我們就很容易看出：位移電流的本質(zhì)是變化的電場，它和傳導(dǎo)電流一樣都能激發(fā)磁場。引入位移電流以后，上述電路的全電流可表示為：這個(gè)全電流在整個(gè)電路中是連續(xù)的。對上式取散度(并用到 這樣一來，平板電容器充、放電電路中出現(xiàn)的矛盾就得到解決：在電容器兩極之間隨時(shí)間變化的電場形成了位移電流它把電容器極板中間斷的電流．廠連接起來，使全電流．Jr具有閉合的性質(zhì)。
(2)“諧振腔”的教學(xué)
第四章四、五節(jié)討論的是有界空間的電磁波的傳播問題，以矩形波導(dǎo)和諧振腔為例，研究了高頻電磁波的傳播的駐留行為。從知識的角度來看，本章屬于運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的類型，在前面，先給學(xué)生回顧和講解分離變量法求解亥姆霍茲方程中的定解問題，同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會分析理想導(dǎo)體的邊界條件。有了這兩個(gè)基礎(chǔ)以后，后面介紹的具體例子——諧振腔和波導(dǎo)問題的求解就應(yīng)該不是重點(diǎn)，學(xué)生只需要針對具體情況分析好邊界條件就沒有困難。
我們知道諧振腔是儲存某一特定頻率的電磁能量的器件，常用于選擇并發(fā)射某一頻率的電磁波。我覺得作為一種光學(xué)的應(yīng)用器件，講授它的功能、用途以及為何具備這樣的功用是很有必要的。在教學(xué)中可以從復(fù)習(xí)學(xué)生比較熟悉的LC振蕩回路的知識來過渡到對諧振腔的講解。我們知道，低頻電磁波是利用
如圖(2)所示的LC振蕩回路激發(fā)的，首先用外電源給電容器充電至U，合上開關(guān)k以后，儲存在電容器內(nèi)的電場能與電感中的磁場能在不停地相互轉(zhuǎn)換，形成電磁振蕩。LC回路振蕩頻率為
關(guān)鍵詞： 麥克斯韋方程組 電磁場 散度 旋度 電磁波
麥克斯韋方程組是電磁學(xué)中的基本物理公式，是整個(gè)電磁學(xué)大廈的基石。這在電磁學(xué)、電動力學(xué)等大學(xué)物理基礎(chǔ)課程里都有深入的講解，但還有不少同學(xué)對麥克斯韋方程組的理解不夠深刻，不能熟練利用其解決電磁學(xué)問題。筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研工作的體會，從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法及應(yīng)用等方面給出了麥克斯韋方程組研究性教學(xué)的體會。
一、了解麥克斯韋方程組誕生的背景
麥克斯韋方程組是英國物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)電磁場基本規(guī)律的一組方程，是19世紀(jì)物理學(xué)領(lǐng)域最矚目的科學(xué)成果之一，雖然歷史賦予麥克斯韋完成這一科學(xué)歷史使命，但從整個(gè)科學(xué)界的發(fā)展環(huán)境來看，麥克斯韋方程組的誕生也具有歷史發(fā)展的必然性。庫侖定律、畢奧―薩伐爾定律、安培定律、歐姆定律及法拉第電磁感應(yīng)定律的相繼建立，并表明電磁學(xué)各個(gè)局部的規(guī)律已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)意味著建立普遍的電磁理論，對各種電磁現(xiàn)象提供統(tǒng)一解釋的條件已經(jīng)成熟。此外，在關(guān)于電磁作用的機(jī)制和本質(zhì)解釋上，超距說和近距說有過激烈的斗爭和交鋒，但最終以麥克斯韋和法拉第為代表的近距說，能更好地解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并最終導(dǎo)致了近距作用的電磁理論――麥克斯韋電磁場理論的誕生，而麥克斯韋方程組就是麥克斯韋理論中的重要部分。1864年12月8日，麥克斯韋在英國皇家學(xué)會宣讀了關(guān)于電磁場理論的總結(jié)性論文《電磁學(xué)動力學(xué)理論》，并于1865年在英國《皇家學(xué)會學(xué)報(bào)》上發(fā)表。在該論文的第三部分“電磁場的普遍方程組”中，第一次提出了麥克斯韋方程組，這是該論文的核心和主要成果。
二、掌握麥克斯韋方程組在不同情況下的形式
麥克斯韋方程組是指下列的一組方程組：
（1）真空情況下
上面第一組方程反映了電荷電流激發(fā)電磁場及電磁場內(nèi)部的運(yùn)動規(guī)律，上面第二組方程表示的是，不存在自由電荷和電流，電磁場的相互激發(fā)，通常稱作無源麥?zhǔn)戏匠探M。
（2）介質(zhì)中的麥克斯韋方程組
很明顯可以證明，真空中麥克斯韋方程只是介質(zhì)中麥克斯韋方程的特殊形式。
（3）麥克斯韋方程的積分形式
以介質(zhì)中麥克斯韋方程為例：
（4）介質(zhì)表面的麥克斯韋方程――邊值關(guān)系：
三、關(guān)于麥克斯韋方程組的最初推演過程
麥克斯韋在《電磁學(xué)動力學(xué)理論》中建立的電磁場普遍方程組，是用直角坐標(biāo)分量形式給出的，共20個(gè)標(biāo)量方程，其中包括20個(gè)變量（標(biāo)量），它與教科書中的麥克斯韋方程很接近，只是它是以標(biāo)量形式表示的，并且給出了8組方程，但這個(gè)方程顯得很繁雜，寫成矢量形式更簡潔，即下面8個(gè)方程：
可以指出，（2）式是磁場高斯定理，（1）和（3）是安培環(huán)路定理，（4）是電磁感應(yīng)定律，（7）式是電場中的高斯定理，（5）、（6）=μ分別描述介質(zhì)極化、導(dǎo)電、磁化性質(zhì)，（8）是電荷守恒規(guī)律。經(jīng)過公式的綜合和推理，進(jìn)一步簡化即可得麥克斯韋方程現(xiàn)在的形式。
此外，根據(jù)能量原理和近距原理，根據(jù)庫侖定律和洛倫茲變換、根據(jù)變分原理也可以從不同角度建立麥克斯韋方程式，大家可以參閱相關(guān)參考書。
三、關(guān)于麥克斯韋方程組的理解
麥克斯韋方程由四個(gè)方程組成，每個(gè)方程的物理意義都很明確，其不包括電流連續(xù)性方程，是因?yàn)樵摲匠炭梢杂煞匠讨械牧硗鈨蓚€(gè)方程導(dǎo)出。根據(jù)亥姆霍茲定理，矢量場的旋度和散度都表示矢量場的源，所以麥克斯韋方程表明了電磁場和它們的源之間的全部關(guān)系，即除了真實(shí)電流外，變化的電場（位移電流）也是磁場的源;除電荷外，變化的磁場也是電場的源。麥克斯韋方程組是宏觀電磁現(xiàn)象的總規(guī)律，靜電場和恒定磁場的基本方程都是麥克斯韋方程的特例。電磁理論的研究對象通常包括兩個(gè)物質(zhì)場，即電磁場和帶電電流場，兩者之間存在相互作用，麥克斯韋方程組就是電磁場的演化（運(yùn)動）方程組，通過求解麥克斯韋方程組的微分方程，可以得到許多解都表示以光速傳播的波動方程，稱為電磁波，這也表明光是一種電磁波，進(jìn)而把光學(xué)和電磁學(xué)統(tǒng)一起來，正是麥克斯韋最早最敏銳地發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。麥克斯韋方程組不僅揭示了電磁場的運(yùn)動規(guī)律，更揭示了電磁場可以獨(dú)立于電荷之外而存在，這樣就加深了我們對電磁場物質(zhì)性的認(rèn)識。
四、麥克斯韋方程組教學(xué)過程中要注意的一些問題
在麥克斯韋方程和介質(zhì)方程的教學(xué)中，還有一些值得注意的問題，容易引起困惑和誤解，需要進(jìn)一步地分析、說明和解釋。
1.建立麥克斯韋方程組，提供了一個(gè)很好機(jī)會，系統(tǒng)回顧比較靜電場、渦旋電場、恒定磁場，變化電場產(chǎn)生的磁場的性質(zhì)和特質(zhì)，認(rèn)清異同，有助于理解方程中各量的含義與適用范圍。更重要的是，由于電磁場的內(nèi)在聯(lián)系，使各方程整合成麥克斯韋方程組，不僅描繪了電磁場的性質(zhì)，更成了電磁場運(yùn)動變化所遵循的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
2.介質(zhì)方程的建立，提供了全面考察電磁場與實(shí)物相互作用的機(jī)會，可以詳盡討論電荷的劃分、電流的劃分，準(zhǔn)確闡述感應(yīng)、極化、磁化及線性介質(zhì)的含義，使學(xué)生得到比較全面的認(rèn)識。
3.電位移與磁場強(qiáng)度的理解，知道它們的引入是為了消除麥克斯韋方程中未知或無法測量的極化電荷、磁化電流或極化電流。如果自由電荷和傳導(dǎo)電流中也包括未知的部分，就涉及場源的分解方式是否唯一，以及不同分解方式下怎樣重建麥克斯韋方程的問題。
五、麥克斯韋方程的建立過程帶給我們的啟迪
以麥克斯韋方程為標(biāo)志的電磁場理論，形式簡潔，內(nèi)容廣泛，影響深遠(yuǎn)，物理思想極其深刻。作為重要的教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行物理思想和研究方法的教育是必要的。從麥克斯韋方程的建立過程，我們可以得到以下啟示：
1.尋求聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，揭示本質(zhì)，建立統(tǒng)一理論。無論牛頓對天與地的統(tǒng)一，麥克斯韋理論對電、磁、光的統(tǒng)一，以及以后的愛因斯坦狹義相對論將電磁學(xué)與力學(xué)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，都標(biāo)志物理學(xué)發(fā)展的歷史，就是在不斷地尋求共性，尋求統(tǒng)一的過程。
2.善用類比方法。麥克斯韋通過電磁場與流速場的類比研究，并引入了電力線的概念，引入了流體力學(xué)里的通量與環(huán)流，從而打開了局面，澄清了思想，取得了有效進(jìn)展。
3.淵博的學(xué)識、深刻的洞察力和嚴(yán)謹(jǐn)精確的表達(dá)。淵博的學(xué)識、深刻的洞察力和嚴(yán)謹(jǐn)精確的表達(dá)是一位優(yōu)秀偉大的物理學(xué)家所要具備的素質(zhì)，而麥克斯韋正是這些優(yōu)秀素質(zhì)的綜合體現(xiàn)者。能夠發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)局部理論之間的聯(lián)系，需要知識和洞察力，而麥克斯韋方程式的嚴(yán)謹(jǐn)和精確是物理學(xué)趨于成熟的重要標(biāo)志，也是麥克斯韋對物理規(guī)律的深刻理解和數(shù)學(xué)能力的重要體現(xiàn)。
4.和諧意境。自然界是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互制約的和諧整體，描述自然界基本規(guī)律的物理理論，也應(yīng)該是和諧的。麥克斯韋方程就體現(xiàn)處一種對稱美、和諧美、簡潔美，也是自然界和諧意境的重要體現(xiàn)。
六、麥克斯韋電磁場理論的歷史意義
麥克斯韋電磁場理論是一個(gè)完整的理論體系，不僅對電磁學(xué)領(lǐng)域已有的研究成果作了很好的總結(jié)，而且為進(jìn)一步的研究提供了理論基礎(chǔ)，從而迎來了電磁學(xué)全面蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。麥克斯韋電磁場理論的建立開辟了許多新的研究課題和方向，如通訊、廣播、電視事業(yè)的發(fā)展，材料電磁性質(zhì)的研究等，對技術(shù)進(jìn)步和文化生活繁榮起了重要作用。
光的電磁理論是麥克斯韋電磁場理論的重大成果，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)與電磁學(xué)的統(tǒng)一。麥克斯韋電磁場理論的歷史意義還在于引起了物理實(shí)在觀念的深刻變革，電磁場是一種不同于實(shí)物粒子的客觀存在，對人類的世界觀和物質(zhì)觀加深了認(rèn)識，同時(shí)印證了電磁作用的近距觀點(diǎn)，電磁作用變化遵循麥克斯韋方程，非接觸的電磁物體之間，以電磁場傳遞電磁作用，傳遞是需要時(shí)間的，即是近距的。
當(dāng)然，麥克斯韋的電磁場觀念還不夠徹底，它沒有擺脫以太觀點(diǎn)的影響，在一定程度上還有機(jī)械論的色彩，同時(shí)，麥克斯韋方程、伽利略變換、相對性原理三者不能共存，直接導(dǎo)致了狹義相對論的誕生。
總之，麥克斯韋方程組的教學(xué)是大學(xué)物理、電磁學(xué)、電動力學(xué)等學(xué)科教學(xué)中的重要部分，本文對麥克斯韋方程組的誕生、形式、教學(xué)注意事項(xiàng)、理解、物理意義及歷史意義分別進(jìn)行了探討，希望能給教育一線的同行有所啟示。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳秉乾，舒幼生，胡望雨.電磁學(xué)專題研究[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]謝處方，饒克瑾.電磁場與電磁波[M].北京：高等教育出版社，2004.
關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 波譜分析法 課程建設(shè) 教學(xué)改革 工科
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0150-02
近年來，我國教育正在發(fā)生在翻天覆地的變化，其中高等教育逐年擴(kuò)大招生，教育規(guī)模也隨之迅速擴(kuò)大，并且正在從精英式教育轉(zhuǎn)向大眾化教育[1]。在這個(gè)階段，社會對人才的需求也有了變化，呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，他們更青睞于既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)又有較強(qiáng)實(shí)踐能力的人才。全國高校中工科院校占多數(shù)，是國家培養(yǎng)工程技術(shù)性人才的主要陣地。沈陽化工大學(xué)是一所以工科為主、多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的應(yīng)用型本科院校，工科占有較大比重。按1999年教育部備案的專業(yè)目錄，國內(nèi)多數(shù)高校將原來的精細(xì)化工專業(yè)（工科）改辦為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)（理科），無疑這是工科背景下的理科專業(yè)，我們學(xué)校也是如此。工科院校的理科專業(yè)有別于理科院校理科專業(yè)，在保證理科專業(yè)的課程設(shè)置的前提下，應(yīng)適當(dāng)體現(xiàn)工科特色，加強(qiáng)理工結(jié)合，培養(yǎng)復(fù)合型人才，以適應(yīng)當(dāng)今社會的需要。按照教育部“工科院校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)按理科建設(shè)”的要求，沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)定位為：培養(yǎng)具有化學(xué)基本理論、基本知識和較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能，具備應(yīng)用化學(xué)和應(yīng)用分析方面知識，在功能性精細(xì)化學(xué)品、涂料、農(nóng)藥、催化劑等的研究開發(fā)，化工產(chǎn)品分析檢測技術(shù)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)工程技能等方面，受到全面的培養(yǎng)和鍛煉，在化學(xué)或相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域理工結(jié)合型的高素質(zhì)應(yīng)用型人才[2]。我校的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是立足于精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用研究型專業(yè)，本專業(yè)堅(jiān)持理工結(jié)合，協(xié)調(diào)發(fā)展，立足遼寧，面向全國，服務(wù)于振興遼寧老工業(yè)基地的人才需要，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家現(xiàn)代化建設(shè)。
波譜分析課程是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)必修課程。本課程的教學(xué)任務(wù)主要講述紫外（UV）、紅外（IR）、核磁共振（NMR）和質(zhì)譜（MS）的基本理論與一般解析方法及四大光譜的綜合解析方法。通過對本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)波譜分析的基本概念、基本原理和基本方法，并能應(yīng)用光譜法對有機(jī)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)剖析，進(jìn)一步提高學(xué)生識圖、解圖的能力，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程、畢業(yè)論文和今后的工作及深造奠定良好的基礎(chǔ)。1986年我校成立精細(xì)化工新專業(yè)，波譜分析課程為選修課。1999年國家專業(yè)目錄調(diào)整，精細(xì)化工專業(yè)改名為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，在新制訂的教學(xué)計(jì)劃中波譜分析課調(diào)整為專業(yè)必修課，理論學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)。在本學(xué)科的發(fā)展過程中，先后有10余位教師主講了波譜分析課，波譜分析課程的建設(shè)也得到逐漸發(fā)展和完善。作者從事波譜分析教學(xué)及相關(guān)科研工作已經(jīng)十幾年，積累了一定的教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)。下面介紹作者在波譜分析課程的教學(xué)改革方面所作的一些有益嘗試和探索。
1 教學(xué)內(nèi)容力求實(shí)用和新穎
波譜分析課程涉及的每種儀器方法都有各自的理論基礎(chǔ)、應(yīng)用范圍和研究內(nèi)容，在教學(xué)時(shí)容易使課程顯得內(nèi)容龐雜、結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)容易產(chǎn)生零散、枯燥的感覺。我們在教學(xué)中首先明確“波譜”與電磁波的聯(lián)系。UV、IR、NMR譜學(xué)方法都是電磁波與樣品分子作用的結(jié)果，不同的電磁波作用在分子上，呈現(xiàn)出不同的波譜特征，從譜圖產(chǎn)生的原理上理解三大譜學(xué)之間的聯(lián)系。每章的學(xué)習(xí)首先介紹該波譜方法的原理、儀器類型、介紹其制樣方法，然后闡述各類化合物的波譜特征，最后介紹該種譜學(xué)方法的實(shí)際應(yīng)用。這樣能使學(xué)生清晰地把握波譜分析課程的框架，掌握課程內(nèi)容的重點(diǎn)。同時(shí)我們在波譜的應(yīng)用中引入科研實(shí)例，根據(jù)我校的應(yīng)用化學(xué)是立足于精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用研究型專業(yè)，在解析實(shí)例中引入功能性精細(xì)化學(xué)品結(jié)構(gòu)解析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，注重理論與實(shí)際的有效結(jié)合。這門課的最終目的是提高學(xué)生解析譜圖的技能，我們在學(xué)生掌握了各類譜圖的基本規(guī)律之后，通過大量的科研實(shí)例使學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識，掌握解析各類化合物譜圖的基本特征，使學(xué)生所學(xué)知識得以鞏固。
2 教學(xué)手段多樣化
（1）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)改變了傳統(tǒng)的、枯燥的教學(xué)方式，他用生動的聲音、圖像展現(xiàn)動態(tài)的視頻，讓學(xué)生身臨其境，耳目一新。他的運(yùn)用能夠達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)方式無法達(dá)到的效果[3]。現(xiàn)代多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，已成為最具潛力的教學(xué)模式。在教學(xué)中合理的運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的過程中，不僅可以利用討論式、啟發(fā)式等教學(xué)手段，還可以制作電子課件、教學(xué)大綱、電子教案，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行答疑，及時(shí)了解教學(xué)反饋，和學(xué)生進(jìn)行互動等為一體的局域網(wǎng)教學(xué)平臺，這樣可以做到無限的延伸我們的課堂教學(xué)，變學(xué)生的被動接受為主動參與，真正成為課堂的主人，滿足不同學(xué)生的不同需求。
（2）堅(jiān)持以優(yōu)秀教材為主，多種其它教材相結(jié)合的方法，并不斷的更新現(xiàn)有的教材，使得課堂所要教授的內(nèi)容更加豐富，并能夠?yàn)閷W(xué)生傳授本學(xué)科最新的知識，并借鑒其它學(xué)科好的教學(xué)方式方法，使得抽象的知識更容易被學(xué)生理解和接受。根據(jù)學(xué)科發(fā)展，先后更新了多套課程教材，最初使用重慶大學(xué)出版社的《波譜分析法》，其優(yōu)點(diǎn)是由淺入深，體系較完整。缺點(diǎn)是教材中部分內(nèi)容過于陳舊；后來使用華東理工大學(xué)出版社的《波譜分析法》，其優(yōu)點(diǎn)是具有先進(jìn)性和前瞻性，缺點(diǎn)是教材起點(diǎn)高，難度大，書后練習(xí)題難度偏大。目前選用面向21世紀(jì)教材，鄧芹英主編的《波譜分析教程》，該教材較適合我校擴(kuò)招后學(xué)生的實(shí)際情況。
關(guān)鍵詞：電磁場與微波技術(shù)；工程實(shí)際；考核制度
作者簡介：張具琴（1980-），女，河南信陽人，黃河科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院，講師；賈潔（1982-），女，河南安陽人，黃河科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院，助教。（河南鄭州450063）
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）17-0054-02
隨著信息時(shí)代的發(fā)展，作為信息主要載體發(fā)展方向的高頻電磁波—微波，不僅在衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)通信、移動通信、雷達(dá)等高科技領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)深入到了各行各業(yè)中，在人們的日常生活也扮演著重要角色。因此對于電子信息專業(yè)的學(xué)生來說，電磁場、微波技術(shù)與天線類課程在目前及今后都是不可缺少的主干專業(yè)課程。[1，2]但由于該課程的自身特點(diǎn)及對于該課程教學(xué)的一些傳統(tǒng)認(rèn)識，使得學(xué)生對該課程的知識和技能的學(xué)習(xí)和掌握不能滿足國內(nèi)對電磁場與微波技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)人才的需求。為提高該課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，尤其是針對三本院校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，筆者認(rèn)真分析了該課程教學(xué)中的問題，結(jié)合課程特點(diǎn)和“三本院校”學(xué)生的實(shí)際情況，對該課程進(jìn)行了一系列的改革和實(shí)踐探索，并取得了一定的成果。
一、“教”“學(xué)”中的主要問題
該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以事實(shí)性知識傳授為教學(xué)目標(biāo)，即課程內(nèi)容是介紹“是什么”“為什么”，而缺乏“怎么做”“怎么用”，過分強(qiáng)調(diào)理論，而缺乏對知識的實(shí)際應(yīng)用。
目前該類課程所用教材多為一本學(xué)校編著，這些教材整體突出課程內(nèi)容的完整性和理論分析的嚴(yán)密性。對于理論基礎(chǔ)一般也較為薄弱、更注重實(shí)際應(yīng)用能力的三本學(xué)生來說算是“天書一部”，學(xué)習(xí)起來也“味同嚼蠟”，教師授課也是事倍功半，教學(xué)效果很不理想，很多三本學(xué)校對該課程的開設(shè)是“形同虛設(shè)”。
該類課程的教學(xué)模式仍是以理論教學(xué)為主的，教學(xué)方法和內(nèi)容很少涉及該課程的實(shí)際知識應(yīng)用和人才就業(yè)的方向指導(dǎo)，結(jié)果學(xué)生學(xué)完后除了知道有很多公式推導(dǎo)外，對該課程其他方面相關(guān)內(nèi)容知之甚少，所以缺乏學(xué)習(xí)動力，教學(xué)效果不佳。
對于該課程的考核制度多為“一刀切”模式，即“考試分?jǐn)?shù)定高低”，未能考慮學(xué)生的個(gè)體差異，忽視學(xué)生學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)方式差別，不能很好調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。
二、改革方法和措施
1.改革傳統(tǒng)的事實(shí)性知識傳授的教學(xué)目標(biāo)，更注重對實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)
在教學(xué)內(nèi)容中，增加具體理論的應(yīng)用實(shí)例分析，[3]使學(xué)生對電磁場和微波的實(shí)用性有較好的認(rèn)識；增加微波技術(shù)在新科技和社會生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用的一些例子，使學(xué)生有更強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力；課程中很多知識點(diǎn)的引入，都以思考題和小的科研課題的形式提出，使學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的理論知識分析解決實(shí)際問題的能力與創(chuàng)新、研究能力得到相應(yīng)的鍛煉。
增開相應(yīng)的微波實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生的實(shí)際動手能力得到很好提高，考慮到實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本的問題，可以通過先引入微波的仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或者引入與現(xiàn)有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、通信原理實(shí)驗(yàn)等成熟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。[4]
2.突破傳統(tǒng)的一本院校所編教材的限制，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握具有生命力的知識基礎(chǔ)和必要技能，以滿足高素質(zhì)應(yīng)用人才知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的需求
在實(shí)際授課過程中注重將“電磁場與電磁波”、“微波技術(shù)”和“天線理論”有機(jī)結(jié)合，采用電磁場與微波技術(shù)結(jié)合的自編的簡本教材為授課教材，把天線及應(yīng)用作為擴(kuò)展補(bǔ)充教材，將三者精要貫穿于教學(xué)中。這大大節(jié)約了理論教學(xué)時(shí)間，使學(xué)生有更多的時(shí)間參與到實(shí)踐中去，有利于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)具有的實(shí)踐能力。
具體教學(xué)內(nèi)容方面：加強(qiáng)了該課程中的最基本的電磁場的概念、定理的講解，力求夯實(shí)該門課程的基礎(chǔ)；增加了微波在新科技中的應(yīng)用和微波的發(fā)展前景的介紹和大量的網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用實(shí)例分析等，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)興趣的建立和實(shí)際應(yīng)用能力的提高；針對該門課程涉及知識面廣、理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)，對于只是涉及而非重點(diǎn)內(nèi)容大膽刪減或者采用增加附錄的形式直接給出，這樣有利于學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)；對于課程中的概念采用“量綱分析法”，使學(xué)生對概念的物理意義有更深地理解，應(yīng)用起來能夠更加?jì)故欤粚τ谄渌轮R的引入采用“概念—方程—新概念”教學(xué)模式，順著學(xué)生的理解思路，水到渠成；更加注重了理論與實(shí)踐的結(jié)合，每個(gè)具體的理論講完后，立即有相應(yīng)的實(shí)例分析，既有利于提高學(xué)生的實(shí)際分析問題的能力又有利于提高其學(xué)習(xí)興趣。
3.改革傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主的教學(xué)方法，開展“以應(yīng)用為基本出發(fā)點(diǎn)”的理論教學(xué)方法研究
（1）以應(yīng)用為本，確定理論教學(xué)的研究方法。在教學(xué)大綱和簡本教材中，弱化理論講解，重視實(shí)際解決問題能力的提高，主要采用“用什么理論，講什么理論”和選學(xué)、自學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的模式，即讓大多數(shù)學(xué)生學(xué)到了本課程的主要內(nèi)容，又讓學(xué)有富余的學(xué)生得到更深層次的提高。
（2）注重對學(xué)生進(jìn)行思維能力與應(yīng)用能力的訓(xùn)練。改變傳統(tǒng)的純理論講解、缺少實(shí)際應(yīng)用實(shí)例的情況，在教學(xué)過程中注重理論講解、實(shí)例分析、習(xí)題課相結(jié)合；以思考題和小的科研課題的形式，對學(xué)生進(jìn)行有效的思維能力與應(yīng)用能力訓(xùn)練。
（3）具體教學(xué)方法中，采用多種方法相結(jié)合，尤其是板書和多媒體相結(jié)合教學(xué)。對于主要理論、公式的推導(dǎo)，以板書教學(xué)為主，有利于學(xué)生的理解和接受；而對于一些介紹性知識、實(shí)例講解和仿真實(shí)驗(yàn)方面，可輔以多媒體教學(xué)和動畫演示，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識和知識量。
（4）注重案例教學(xué)。例如，以往年學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)為案例，闡明微波是如何用來解決實(shí)際問題的；提出目前理論應(yīng)用于實(shí)際的方向和技術(shù)瓶頸，鼓勵同學(xué)們探索和研究，力爭做到理論與實(shí)踐相互聯(lián)系，相互穿插，相輔相成，使學(xué)生真正從這門課程中學(xué)到“實(shí)惠”，即掌握了具體知識的應(yīng)用，也為其以后的就業(yè)指明了方向。
（5）開設(shè)“第二課堂”教學(xué)法。針對學(xué)生層次的差異，可以采用課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的方式、給出小型科研調(diào)研題目等方式，[5，6]使每個(gè)學(xué)生的潛能都能得到最大的發(fā)揮。充分利用黃河科技學(xué)院（以下簡稱“我校”）的校企業(yè)合作平臺，讓學(xué)生利用半年左右的時(shí)間充分參與到微波天線企業(yè)一線的科研和生產(chǎn)中，在理解整機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，研究實(shí)際的產(chǎn)品部件；通過在學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間、工程技術(shù)人員之間對出現(xiàn)問題的討論，使學(xué)生更全面地思考和理解問題，另一方面也能使學(xué)生掌握和了解最新的知識，適應(yīng)科技高速發(fā)展的需要，實(shí)現(xiàn)與時(shí)俱進(jìn)。
4.改革傳統(tǒng)的考核制度“一刀切”模式，開辟“多樣化的柔性”考核制度
結(jié)合“因材施教”的指導(dǎo)方針，認(rèn)真考慮學(xué)生的個(gè)體差異，增強(qiáng)“第二課堂”的作用，開設(shè)“老生研討課”，加重過程考核，提出開卷考試制度等方案，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，提高了教學(xué)效果。傳統(tǒng)的終結(jié)性考核以理論知識、標(biāo)準(zhǔn)答案、閉卷形式為主。改革后的考核方式更加注重過程考核，加入調(diào)研報(bào)告成績，課程小結(jié)成績實(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)成績；考試試卷上增設(shè)選做題目、課程設(shè)想等，給學(xué)生充足的學(xué)習(xí)空間，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高學(xué)習(xí)的自覺性和自學(xué)能力；考試采用開卷形式，重視知識的應(yīng)用而弱化死記硬背，加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力的考核。
另外，本課程的教學(xué)中也廣泛利用網(wǎng)上電子教案、習(xí)題庫等教學(xué)資源，為學(xué)生的自學(xué)和課后復(fù)習(xí)提供了一定的空間，隨著課程網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)，教學(xué)中可利用校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、在線測試、在線答疑。
三、改革實(shí)踐的效果
課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，理順并抓住了根本，節(jié)省了時(shí)間，避免了枯燥繁冗的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，使學(xué)生接觸更多的工程實(shí)踐，適應(yīng)了三本學(xué)校的應(yīng)用型人才目標(biāo)；教學(xué)方法、教學(xué)手段的改革，加強(qiáng)了理論與實(shí)際的聯(lián)系，避免了學(xué)生對該課程中一些難而無用的知識糾結(jié)，側(cè)重工程實(shí)際應(yīng)用，使他們的實(shí)踐能力大大提高；考核方式的改革，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了全面地調(diào)動，學(xué)生能夠主動參與到學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)方式靈活、學(xué)習(xí)興趣也有了很大的提高。
改革后學(xué)生能夠積極主動地參與到“電磁場與微波技術(shù)”的學(xué)習(xí)中，通過親身體驗(yàn)和相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，積累和豐富直接經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生掌握了該課程的基本知識和基本技能，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和終身學(xué)習(xí)的能力。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：本課程的合格率達(dá)到了95％以上，優(yōu)秀率將近40％；有近50％的學(xué)生投入到該課程的研討式學(xué)習(xí)和科研課題研究中，6名同學(xué)在科技期刊上發(fā)表了科研論文；三屆畢業(yè)設(shè)計(jì)有13名學(xué)生做了該方向的課題，[7]其中3名同學(xué)取得了優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績；在兩屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽中，2名同學(xué)選擇了該方向的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并取得了優(yōu)異成績；該方向的就業(yè)率和考研率都有很大提高，2005級以來三屆近400名畢業(yè)生中就有15名學(xué)生從事該方向工作，實(shí)現(xiàn)了我校該方向就業(yè)的零的突破，有近30名畢業(yè)生選擇該方向?yàn)檠芯可鷪?bào)考方向。
四、結(jié)束語
該課程的教學(xué)改革和實(shí)踐在教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面取得了一定的成績，但教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，要培養(yǎng)出既具有理論知識基礎(chǔ)又具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的適應(yīng)時(shí)代的高素質(zhì)應(yīng)用人才，必須與時(shí)俱進(jìn)地調(diào)整和充實(shí)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，協(xié)調(diào)和配合好教學(xué)體制和機(jī)制的多方面才能達(dá)到最佳效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]盛振華.電磁場微波技術(shù)與天線[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,
1995.
[2]李麗華.論三本院校電磁場與微波技術(shù)課程教學(xué)[J].投資與合作(學(xué)術(shù)版),2010,(9):64-65.
[3]陳帝伊,劉淑琴,許景輝,等.“電磁場理論”課程的教學(xué)改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,(4):116-117.
[4]楊再旺,張淑娥.談《電磁場與微波技術(shù)》實(shí)驗(yàn)方法改革[J].中國電力教育,2005,(S1):147-150.
[5]陳宏,費(fèi)躍農(nóng),鄭三元,等.研究性學(xué)習(xí)在“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,(5):108-110.
