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电气工程专业“电磁场”课程考核方式的改革与实践
时间：2013-08-29 11:47 文章来源：http://www.lunwenbuluo.com 作者：王仲奕 应柏青 刘志远 点击次数：
大学的教育目标是为社会培养合格和有用的人才。考试的目的是检查学生是否掌握基本理论，以及对理论的灵活应用。因此，考试的内容和方式一直是教学改革中长期研究和探讨的课题。
西安交通大学“电磁场”课程考试多年来一直采用闭卷式书面考试的方式。以计算题为主，题目注重突出基本概念、基本理论的考查，所有班级采用统一试卷。这种考核方式的弊端是：一是使得学生往往死记硬背，不注重对知识的理解和应用，缺乏对学生灵活应用知识和解决实际问题能力的培养和考核。二是试题答案唯一，只有对、错的区分，缺乏创造性思维和创新能力的培养和考核。三是注重个体行为，缺乏在学习和研究过程中团队协作能力的培养和考核。显然，这种传统的、单一的考核方式已不再适应新时期人才培养的目标。
为了弥补电磁场传统考核方式的弊端，在电气工程专业2005-2010级“电磁场与波课程’中，开展了6年考试方式和评分方法的改革与实践探索活动，取得了预期的效果，得到学生的欢迎和肯定。
一、“电磁场”课程考核方式改革的设想
“电磁场”是一门理论性和应用性很强的课程，在专业口径拓宽，教学学时大幅度压缩情况下，课堂教学中一直面临如何同时兼顾基础理论的建立和理论与工程实际密切联系的问题，课程考核中一直面临的问题是：如何不仅突出基础理论的掌握，又强调理论与工程实际应用的结合；不仅突出逻辑思维的准确，又培养学生创造性思维和创新意识；不仅体现个人能力，而且强调学习和研究过程中的团队精神等。针对这些问题，通过反复讨论和研究，提出了电磁场课程考核方式改革的设想：
第一，在原有的考试方法的基础上采取增设写小论文和答辩式考试方式。要求以4～5人自由组成小组完成论文。采用科技论文格式，论文内容需将电磁场理论与电气工程实际问题相结合，阐述原理，发表见解，提出设想。
第二，学生总评成绩包括试卷成绩（满分100分）占60%～65%，平时作业成绩占10%，实验成绩占10%，论文成绩占15%～20%四部分。
第三，论文成绩的评定包括提交的书面和电子版论文以及PPT的质量、答辩中的表现，创新思想、小组协作情况、提问和质疑其他组的答辩、回答同学提出的问题等。为了鼓励学生自主学习、创新思维，对论文答辩考核过程中开展调研、进行数值仿真分析、设计实验研究的优秀小组再给予1～5分的附加分。
二、具体实施方法
第一，在第一堂课，将课程要求和考核方式通报给学生，让学生在学习过程中注意理论的掌握和自己感兴趣的工程问题，同时考虑论文答辩小组的组建。
第二，在理论课的讲述过程中，尽可能引入电气工程中的实际问题，如高压设备中的绝缘设计问题，分布电容对暂态过电压电场的影响问题，电气设备的电磁干扰和电磁屏蔽问题，继电保护设备中的电磁力，接地网的设计和作用等等，让学生体会电磁场理论在电气工程各个领域的应用，也对学生论文答辩考核选题起了引导作用。
第三，在课程结束前两周，要求确定和上交小组名单和选题。在随后的两周内，对学生在选题和准备过程中遇到的理论、计算机程序仿真、数据论证、实验验证、制作ppt等方面问题安排助教和实验室教师给予解答和指导。
第四，课程结束后的第二周，以班级为单位，进行小组论文答辩。每组半小时，自述20分钟，要求小组成员每人讲述论文中的一部分，教师或同学提问10分钟。最后教师给予总结和讲评。
三、考核方式改革的实践效果和特色
电磁场课程考核引入论文及答辩环节已在电气专业六个年级实施，取得了良好的效果。学生们积极踊跃地组建小组，合作完成论文，在查阅文献、组织归纳信息、与同学交流、提出见解、准确表述、参与和讨论等能力培养方面达到了预想的目标。主要特色有：
1.题目涉及面广泛，扩展知识面，弥补了课堂工程教学的不足
课程考核引入论文的方式弥补了课堂工程教学不足的现象。学生根据自己的兴趣、爱好和对理论的理解进行选题，撰写的小论文题目涉及面广泛，不仅有电力系统中的问题，如“雷电的预防和利用”、“电力电缆的电磁辐射和防护问题”、“高压输电”、“变压器中的涡流损耗”、“集肤效应问题和分裂导线的应用”、“真空断路器的永磁机构原理”、“磁悬浮列车的运行原理”等等，也有军事问题，如“隐形和反隐形问题”、“未来战争利器电磁炮”等，还有日常工作和生活中的问题，如“计算机和手机的电磁辐射和屏蔽问题”、微论文发表波炉、静电除尘、水的净化、加热器中的电磁问题等等。通过论文答辩环节，相当于开展了电磁场工程应用的系列讲座，不仅拓宽了学生的知识面，教师也从中受益匪浅，不仅使大家了解电磁场理论的工程应用，而且体会到学科交叉渗透、专业界限淡化的实际现象。
2.培养了学生多方面的能力和良好素质
在写小论文和答辩过程中，学生积极性高，认真讨论和准备，达到了培养学生多方面能力和良好素质的目标，主要体现在以下几方面：
（1）掌握各种学习方法，提高了自我学习的能力。在论文书写过程中，从题目的选择到内容的拟定，包括原理说明、数据论证，存在问题和发展方向的论述等等，不能仅沿用课堂学习的方法，必须通过查阅文献、调查研究、总结归纳的方式来完成。学生从中不仅学会利用图书馆、互联网学习，而且有些小组为了得到所需的数据走访学生宿舍、实验室、研究所进行实地调研和问卷调查。有些小组自学电磁分析软件，开展了仿真分析和理论求解的对比研究，例如通过对高压输电线路周围电磁场的仿真，不仅了解了架空线路的高度、排布方式、导线分裂数对电场的影响，而且体会了电磁场数值分析中工程实际问题的简化过程和方法。以上活动使学生掌握了各种学习方法，了解了各种接受最新学术成果的途径，提高了自我学习的能力。
（2）提高了理论联系实际，综合分析解决问题的能力。论文中要求论述所涉及问题中的相关电磁场理论和实际应用原理，并在答辩中向全体同学简明清晰地表述和回答同学们的质疑，促使学生不能只停留在对理论的表面理解和对公式的死记硬背，必须对理论知识和工程问题深入理解，因而提高了学生对知识的理解和消化、理论联系实际、综合分析解决问题的能力。例如有个小组在研究电磁炮原理问题时，先应用课堂讲授的理论方法计算了载流线圈磁场大小，进而获得了磁场对另一线圈或导体的推动力，然后在实验室自行绕制线圈进行试验，发现受力物体的运动速度和距离不仅和载流线圈的形状、匝数、半径有关，而且和激励电源的变化、受力物结构和材料类型等有关，这组同学经过失败、总结、改进的过程，根据实验现象，制作了各种线圈和受力物，施加不同的电源，将实验过程拍成视频，结合视频把自己的体会讲述给大家。
西安交通大学“电磁场”课程考试多年来一直采用闭卷式书面考试的方式。以计算题为主，题目注重突出基本概念、基本理论的考查，所有班级采用统一试卷。这种考核方式的弊端是：一是使得学生往往死记硬背，不注重对知识的理解和应用，缺乏对学生灵活应用知识和解决实际问题能力的培养和考核。二是试题答案唯一，只有对、错的区分，缺乏创造性思维和创新能力的培养和考核。三是注重个体行为，缺乏在学习和研究过程中团队协作能力的培养和考核。显然，这种传统的、单一的考核方式已不再适应新时期人才培养的目标。
为了弥补电磁场传统考核方式的弊端，在电气工程专业2005-2010级“电磁场与波课程’中，开展了6年考试方式和评分方法的改革与实践探索活动，取得了预期的效果，得到学生的欢迎和肯定。
一、“电磁场”课程考核方式改革的设想
“电磁场”是一门理论性和应用性很强的课程，在专业口径拓宽，教学学时大幅度压缩情况下，课堂教学中一直面临如何同时兼顾基础理论的建立和理论与工程实际密切联系的问题，课程考核中一直面临的问题是：如何不仅突出基础理论的掌握，又强调理论与工程实际应用的结合；不仅突出逻辑思维的准确，又培养学生创造性思维和创新意识；不仅体现个人能力，而且强调学习和研究过程中的团队精神等。针对这些问题，通过反复讨论和研究，提出了电磁场课程考核方式改革的设想：
第一，在原有的考试方法的基础上采取增设写小论文和答辩式考试方式。要求以4～5人自由组成小组完成论文。采用科技论文格式，论文内容需将电磁场理论与电气工程实际问题相结合，阐述原理，发表见解，提出设想。
第二，学生总评成绩包括试卷成绩（满分100分）占60%～65%，平时作业成绩占10%，实验成绩占10%，论文成绩占15%～20%四部分。
第三，论文成绩的评定包括提交的书面和电子版论文以及PPT的质量、答辩中的表现，创新思想、小组协作情况、提问和质疑其他组的答辩、回答同学提出的问题等。为了鼓励学生自主学习、创新思维，对论文答辩考核过程中开展调研、进行数值仿真分析、设计实验研究的优秀小组再给予1～5分的附加分。
二、具体实施方法
第一，在第一堂课，将课程要求和考核方式通报给学生，让学生在学习过程中注意理论的掌握和自己感兴趣的工程问题，同时考虑论文答辩小组的组建。
第二，在理论课的讲述过程中，尽可能引入电气工程中的实际问题，如高压设备中的绝缘设计问题，分布电容对暂态过电压电场的影响问题，电气设备的电磁干扰和电磁屏蔽问题，继电保护设备中的电磁力，接地网的设计和作用等等，让学生体会电磁场理论在电气工程各个领域的应用，也对学生论文答辩考核选题起了引导作用。
第三，在课程结束前两周，要求确定和上交小组名单和选题。在随后的两周内，对学生在选题和准备过程中遇到的理论、计算机程序仿真、数据论证、实验验证、制作ppt等方面问题安排助教和实验室教师给予解答和指导。
第四，课程结束后的第二周，以班级为单位，进行小组论文答辩。每组半小时，自述20分钟，要求小组成员每人讲述论文中的一部分，教师或同学提问10分钟。最后教师给予总结和讲评。
三、考核方式改革的实践效果和特色
电磁场课程考核引入论文及答辩环节已在电气专业六个年级实施，取得了良好的效果。学生们积极踊跃地组建小组，合作完成论文，在查阅文献、组织归纳信息、与同学交流、提出见解、准确表述、参与和讨论等能力培养方面达到了预想的目标。主要特色有：
1.题目涉及面广泛，扩展知识面，弥补了课堂工程教学的不足
课程考核引入论文的方式弥补了课堂工程教学不足的现象。学生根据自己的兴趣、爱好和对理论的理解进行选题，撰写的小论文题目涉及面广泛，不仅有电力系统中的问题，如“雷电的预防和利用”、“电力电缆的电磁辐射和防护问题”、“高压输电”、“变压器中的涡流损耗”、“集肤效应问题和分裂导线的应用”、“真空断路器的永磁机构原理”、“磁悬浮列车的运行原理”等等，也有军事问题，如“隐形和反隐形问题”、“未来战争利器电磁炮”等，还有日常工作和生活中的问题，如“计算机和手机的电磁辐射和屏蔽问题”、微论文发表波炉、静电除尘、水的净化、加热器中的电磁问题等等。通过论文答辩环节，相当于开展了电磁场工程应用的系列讲座，不仅拓宽了学生的知识面，教师也从中受益匪浅，不仅使大家了解电磁场理论的工程应用，而且体会到学科交叉渗透、专业界限淡化的实际现象。
2.培养了学生多方面的能力和良好素质
在写小论文和答辩过程中，学生积极性高，认真讨论和准备，达到了培养学生多方面能力和良好素质的目标，主要体现在以下几方面：
（1）掌握各种学习方法，提高了自我学习的能力。在论文书写过程中，从题目的选择到内容的拟定，包括原理说明、数据论证，存在问题和发展方向的论述等等，不能仅沿用课堂学习的方法，必须通过查阅文献、调查研究、总结归纳的方式来完成。学生从中不仅学会利用图书馆、互联网学习，而且有些小组为了得到所需的数据走访学生宿舍、实验室、研究所进行实地调研和问卷调查。有些小组自学电磁分析软件，开展了仿真分析和理论求解的对比研究，例如通过对高压输电线路周围电磁场的仿真，不仅了解了架空线路的高度、排布方式、导线分裂数对电场的影响，而且体会了电磁场数值分析中工程实际问题的简化过程和方法。以上活动使学生掌握了各种学习方法，了解了各种接受最新学术成果的途径，提高了自我学习的能力。
（2）提高了理论联系实际，综合分析解决问题的能力。论文中要求论述所涉及问题中的相关电磁场理论和实际应用原理，并在答辩中向全体同学简明清晰地表述和回答同学们的质疑，促使学生不能只停留在对理论的表面理解和对公式的死记硬背，必须对理论知识和工程问题深入理解，因而提高了学生对知识的理解和消化、理论联系实际、综合分析解决问题的能力。例如有个小组在研究电磁炮原理问题时，先应用课堂讲授的理论方法计算了载流线圈磁场大小，进而获得了磁场对另一线圈或导体的推动力，然后在实验室自行绕制线圈进行试验，发现受力物体的运动速度和距离不仅和载流线圈的形状、匝数、半径有关，而且和激励电源的变化、受力物结构和材料类型等有关，这组同学经过失败、总结、改进的过程，根据实验现象，制作了各种线圈和受力物，施加不同的电源，将实验过程拍成视频，结合视频把自己的体会讲述给大家。
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