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摘要：电磁场理论基础是培养电类专业学生综合能力的重要基础课。针对传统教学方法存在种种问题，提出了以问题为基础（PBL）的教学法来改革课程教学及作业的模式，提高学生自主学习的意识，达到改善课程教学效果的目的。
关键词：以问题为基础；电磁场理论教学；课程作业改革
中图分类号：G649.21 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）18-0044-02
电磁场理论是南华大学（以下简称“我校”）电气工程学院电类专业学生必修的一门基础课程，它对于后续相关课程的学习及学生综合应用能力的培养具有不可替代的重要作用。但由于该课程的概念抽象、理论性强，并且涉及到大量的数学公式及复杂的理论分析和推导过程，很多学生偏偏抽象思维能力较差，自主学习的意识不强。这使得在采用传统的教学模式授课中教师讲得吃力，学生听得乏味，理论难以理解，学习后又很快遗忘，课堂教学效果不理想。[1-3]为此，本课题组的教师根据本科培养目标的要求、课程教学内容及学生的特点，将一种以问题为基础的（PBL）教学法引入到电磁场课程的理论教学实践中，取得了较好的教学效果。下面就如何在电磁场理论教学中实施“PBL教学法”谈几点具体做法。
一、如何将以问题为基础的教学法应用于课堂教学
PBL教学法就是把电磁场理论课程的内容设计成一系列的问题，并让学生围绕这些问题进行思考和探索来解决这些问题。在解决这些问题的过程中理解和掌握相关的知识，从而达到完成教学任务的目的。[4]整个教学过程的关键在于如何引导学生积极主动地思考，从而达到提高学生学习积极性，并培养其利用所学知识分析和解决实际问题能力的目的。
1.PBL教学法中问题的选择
在整个教学实施的过程中，选择什么样的问题就显得十分关键：所选的问题既要能调动学生学习的积极性，又要保证其教学目标的实现及相关能力的培养，难易要适当。这就要求教师在备课时对问题进行精心设计，一般应注意以下几个方面：
首先，选择的问题应与工程实践密切相关。现代大学生的学习目的性普遍较强，对于一个新学的内容，总是先看它是否对将来就业和工程实践有用。认为与实际工作有联系的就学，对实际工作意义不大的就学习兴致不高。所以教师在进行教学设计时，可以考虑通过由工程实例来引出相关的教学内容。比如在课程开始前向学生提出如下问题：手机是如何实现收发信息的？为什么在有些地区手机信号强有的地方信号很弱？潜艇在水下为什么不能采用微波通信？雷达的工作原理是什么？如何实现目标对雷达波的隐身？这些问题都与学生所学的专业息息相关，能够激发起学生的学习热情。
其次，选择的问题应与实际生活紧密结合。由于本课程内容抽象、理论性强，学生学习起来往往感觉到非常枯燥，学习兴趣不高，效果也不好。而通过发生在学生身边的生活实例入手引入教学内容，能够拉近专业基础理论与学生的距离，调动学生的积极性。比如在学习跨步电压这部分内容时，教师引入“河北一奶牛场频遭雷击，奶牛死伤人无事”的新闻，让学生去分析该现象产生的原因，再引出相关教学内容，这堂课与直接讲述教学内容的传统教学法相比较，学生的关注度明显上升。又比如通过“为什么微波炉能烤熟食物，却不会烤煳盛食物的碟子”这一问题来引入集肤深度的概念等。此外，对于像为什么磁卡会消磁？磁盘为什么能存储信息？为什么不能在飞机上开手机等这类贴近生活实际的问题，来激发学生的求知欲望，通过寻找这些问题的答案，理解和掌握相关的知识，使学生在一种轻松愉快的气氛中学习新知识，不仅积极性高，而且印象深刻，记得牢。
最后，所选的问题应当有助于学生知识面的拓展。为拓展学生知识面，教学过程中所设计的问题还应该与当前的最新科技相关联。比如在学习了电磁波传播这一内容后，教师向学生提问：在现有的物质材料中，电场、磁场及电磁波的传播方向满足右手定则。如果有材料能使三者之间的关系满足左手定则，那会呈现出什么样的特性？从而将双负性材料这一新型电磁材料介绍给学生。另外，还有像超导体、铁氧体材料等特殊电磁材料的性质及应用问题，对扩充课堂教学内容，丰富学生的知识面，激发学生学习兴趣有着很大的帮助。
2.PBL在课堂教学中的具体实施
PBL教学法的基本程序可简述为：创建问题情景→教师引导学生对创立的问题进行思考→提出解决该问题的各种可能方案→验证提出解决方案的正确性→总结并引出认识上的结论，使问题情景转变为解决问题情景的“突然顿悟”。这一过程中最重要的仍然是如何给出能够吸引学生问题：通常每次课程教学都应当伴随着一个问题情景而展开，从中引出矛盾，使学生对相关的教学内容产生学习动机。目前常用的方法主要有以下几种：
（1）知识再现，鲜明对比，引出矛盾。在引入新的教学内容前，教师可以把将要出现的知识与之前讲授过的性质类似或不同的内容进行对比，并以问题的形式引出，可以使学生通过对问题进行仔细的分析，对与该问题相关的知识的理解和认识更加深入。
（2）激发疑惑，出乎意料。教学活动实施的过程中，教师在提出问题的同时也巧妙设疑，以调动学生的学习积极性。如果教师所提的问题十分新奇，要正确回答这个问题就必须深刻理解问题的实质及其相关背景知识，这就使学生在整个教学过程中精神高度集中，思考更加积极，学习主动性更强。
（3）所提问题的答案可以不是唯一的，让学生处于利用所学知识对问题进行判断、选择并作出决定的情景之中，培养学生独立思考、解决问题的能力。
二、以问题为基础改革课程作业模式，提高学生的自主学习意识
作业是深化、巩固所学知识，检查学生学习效果的重要手段及提升综合应用能力的主要形式。然而，传统的作业模式主要为课后习题的布置，其形式单一。因此大多数学生把作业当成是强制性的任务，将作业抄袭后向老师交差完事，没有起到作业应有的效果。因此教师同样需要以问题为基础，对作业的内容、形式及考核模式做出改进。 1.课程作业内容的改革
首先，减少传统的课后习题的布置量，并增加了章节课程报告这一环节。即在每一章学习完后，将其中包含的内容设置成多个小论题，然后让学生选择并独立完成。设计的作业问题主要有以下几种类型：第一类是知识应用型问题，要求学生能够利用所学的知识去分析相关的工程实例。如在静磁场这章的学习完成后，设计的论题有“电磁炮的原理及分析”“超导磁悬浮列车原理分析及设计”“磁流体发电机原理分析及设计”等。第二类为实验验证型论题，它要求学生设计实验思路，验证所学的定律，如库仑定律、安培定律、法拉弟电磁感应等定律的设计验证论题。第三类为项目设计类，要求学生将电磁场理论的某些基本概念和原理，通过C++、MATLAB等计算机语言编程实现，并进行演示和说明。作业以报告论文的形式完成，其报告内容应包括所用到的公式、原理，列出详细的实验方案、程序设计验代码，给出预计实验结果、程序的调试及改进过程、结果演示和说明等内容。图1给出了部分学生的作业示例。
2.作业评定形式的改革
为了避免学生对布置的作业任务敷衍了事，在完成作业的过程中出现相互抄袭，大段拷贝的情况，教师还对作业的评定形式进行改革。除给出足够的选题以保证学生一人一题外，还要求学生在上交论文的同时，制作与论文相关的PPT，然后利用课余时间，组织学生就论文内容进行答辩。答辩过程为学生先用PPT作论文的成果展示，再由其他同学和老师提问，学生做答。最后，教师将根据论文完成的质量和答辩的表现来综合评定此次作业的成绩。而论文成绩占平时成绩的比重调整为70%，以引起学生足够的重视。通过对电磁场课程作业的改革，学生分析、解决问题的能力得到了培养，自主学习的意识明显提高，所学知识掌握的更加牢固，学习效果得到改善。
三、结语
教师针对“电磁场理论”教学内容的特点，采用PBL教学方法对课程的内容和作业形式进行了优化改革。从已在我校通信专业09、10级5个班中率先进行的PBL教学法实践效果来看，目前该专业的学生对课程要求的基本理论知识及技能均掌握较好，考试合格率从51.3%上升至83%，优秀率则从1.27%提高到38%。同时，还全面培养了学生各方面的能力，并激发了他们的创造性，收到了很好的效果。教学改革是一个长期不断探索、逐步完善的过程。下一步教师将继续革新电磁理论课程的教学手段，充分调动学生的学习兴趣和积极性，使之成为适应社会需要的人才。
参考文献：
[1]丁毅，汪柏年.电磁场理论教学中非逻辑思维方法的运用[J].沈阳教育学院学报，2007，（19）：87-88.
[2]闫敬文，潘鑫聪.微波技术与天线课程EIP-CDIO 融合教学方法[J].电气电子教学学报，2010，（32）：79-80.
[3]张起晶，孙桂芝，边莉.电磁场与电磁波课程教学改革研究[J].黑龙江教育，2011，（10）：47-48.
[4]张涌静.以问题为基础的教学法在专升本护理理论教学中的应用[J].中华护理教育，2005，（2）：138-139.
[5]陶东香，郭龙.以应用为主线，改革《微波技术与天线》课程教学[J].科技信息，2008，（10）：180-181.
（责任编辑：王意琴）
关键词：以问题为基础；电磁场理论教学；课程作业改革
中图分类号：G649.21 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）18-0044-02
电磁场理论是南华大学（以下简称“我校”）电气工程学院电类专业学生必修的一门基础课程，它对于后续相关课程的学习及学生综合应用能力的培养具有不可替代的重要作用。但由于该课程的概念抽象、理论性强，并且涉及到大量的数学公式及复杂的理论分析和推导过程，很多学生偏偏抽象思维能力较差，自主学习的意识不强。这使得在采用传统的教学模式授课中教师讲得吃力，学生听得乏味，理论难以理解，学习后又很快遗忘，课堂教学效果不理想。[1-3]为此，本课题组的教师根据本科培养目标的要求、课程教学内容及学生的特点，将一种以问题为基础的（PBL）教学法引入到电磁场课程的理论教学实践中，取得了较好的教学效果。下面就如何在电磁场理论教学中实施“PBL教学法”谈几点具体做法。
一、如何将以问题为基础的教学法应用于课堂教学
PBL教学法就是把电磁场理论课程的内容设计成一系列的问题，并让学生围绕这些问题进行思考和探索来解决这些问题。在解决这些问题的过程中理解和掌握相关的知识，从而达到完成教学任务的目的。[4]整个教学过程的关键在于如何引导学生积极主动地思考，从而达到提高学生学习积极性，并培养其利用所学知识分析和解决实际问题能力的目的。
1.PBL教学法中问题的选择
在整个教学实施的过程中，选择什么样的问题就显得十分关键：所选的问题既要能调动学生学习的积极性，又要保证其教学目标的实现及相关能力的培养，难易要适当。这就要求教师在备课时对问题进行精心设计，一般应注意以下几个方面：
首先，选择的问题应与工程实践密切相关。现代大学生的学习目的性普遍较强，对于一个新学的内容，总是先看它是否对将来就业和工程实践有用。认为与实际工作有联系的就学，对实际工作意义不大的就学习兴致不高。所以教师在进行教学设计时，可以考虑通过由工程实例来引出相关的教学内容。比如在课程开始前向学生提出如下问题：手机是如何实现收发信息的？为什么在有些地区手机信号强有的地方信号很弱？潜艇在水下为什么不能采用微波通信？雷达的工作原理是什么？如何实现目标对雷达波的隐身？这些问题都与学生所学的专业息息相关，能够激发起学生的学习热情。
其次，选择的问题应与实际生活紧密结合。由于本课程内容抽象、理论性强，学生学习起来往往感觉到非常枯燥，学习兴趣不高，效果也不好。而通过发生在学生身边的生活实例入手引入教学内容，能够拉近专业基础理论与学生的距离，调动学生的积极性。比如在学习跨步电压这部分内容时，教师引入“河北一奶牛场频遭雷击，奶牛死伤人无事”的新闻，让学生去分析该现象产生的原因，再引出相关教学内容，这堂课与直接讲述教学内容的传统教学法相比较，学生的关注度明显上升。又比如通过“为什么微波炉能烤熟食物，却不会烤煳盛食物的碟子”这一问题来引入集肤深度的概念等。此外，对于像为什么磁卡会消磁？磁盘为什么能存储信息？为什么不能在飞机上开手机等这类贴近生活实际的问题，来激发学生的求知欲望，通过寻找这些问题的答案，理解和掌握相关的知识，使学生在一种轻松愉快的气氛中学习新知识，不仅积极性高，而且印象深刻，记得牢。
最后，所选的问题应当有助于学生知识面的拓展。为拓展学生知识面，教学过程中所设计的问题还应该与当前的最新科技相关联。比如在学习了电磁波传播这一内容后，教师向学生提问：在现有的物质材料中，电场、磁场及电磁波的传播方向满足右手定则。如果有材料能使三者之间的关系满足左手定则，那会呈现出什么样的特性？从而将双负性材料这一新型电磁材料介绍给学生。另外，还有像超导体、铁氧体材料等特殊电磁材料的性质及应用问题，对扩充课堂教学内容，丰富学生的知识面，激发学生学习兴趣有着很大的帮助。
2.PBL在课堂教学中的具体实施
PBL教学法的基本程序可简述为：创建问题情景→教师引导学生对创立的问题进行思考→提出解决该问题的各种可能方案→验证提出解决方案的正确性→总结并引出认识上的结论，使问题情景转变为解决问题情景的“突然顿悟”。这一过程中最重要的仍然是如何给出能够吸引学生问题：通常每次课程教学都应当伴随着一个问题情景而展开，从中引出矛盾，使学生对相关的教学内容产生学习动机。目前常用的方法主要有以下几种：
（1）知识再现，鲜明对比，引出矛盾。在引入新的教学内容前，教师可以把将要出现的知识与之前讲授过的性质类似或不同的内容进行对比，并以问题的形式引出，可以使学生通过对问题进行仔细的分析，对与该问题相关的知识的理解和认识更加深入。
（2）激发疑惑，出乎意料。教学活动实施的过程中，教师在提出问题的同时也巧妙设疑，以调动学生的学习积极性。如果教师所提的问题十分新奇，要正确回答这个问题就必须深刻理解问题的实质及其相关背景知识，这就使学生在整个教学过程中精神高度集中，思考更加积极，学习主动性更强。
（3）所提问题的答案可以不是唯一的，让学生处于利用所学知识对问题进行判断、选择并作出决定的情景之中，培养学生独立思考、解决问题的能力。
二、以问题为基础改革课程作业模式，提高学生的自主学习意识
作业是深化、巩固所学知识，检查学生学习效果的重要手段及提升综合应用能力的主要形式。然而，传统的作业模式主要为课后习题的布置，其形式单一。因此大多数学生把作业当成是强制性的任务，将作业抄袭后向老师交差完事，没有起到作业应有的效果。因此教师同样需要以问题为基础，对作业的内容、形式及考核模式做出改进。 1.课程作业内容的改革
首先，减少传统的课后习题的布置量，并增加了章节课程报告这一环节。即在每一章学习完后，将其中包含的内容设置成多个小论题，然后让学生选择并独立完成。设计的作业问题主要有以下几种类型：第一类是知识应用型问题，要求学生能够利用所学的知识去分析相关的工程实例。如在静磁场这章的学习完成后，设计的论题有“电磁炮的原理及分析”“超导磁悬浮列车原理分析及设计”“磁流体发电机原理分析及设计”等。第二类为实验验证型论题，它要求学生设计实验思路，验证所学的定律，如库仑定律、安培定律、法拉弟电磁感应等定律的设计验证论题。第三类为项目设计类，要求学生将电磁场理论的某些基本概念和原理，通过C++、MATLAB等计算机语言编程实现，并进行演示和说明。作业以报告论文的形式完成，其报告内容应包括所用到的公式、原理，列出详细的实验方案、程序设计验代码，给出预计实验结果、程序的调试及改进过程、结果演示和说明等内容。图1给出了部分学生的作业示例。
2.作业评定形式的改革
为了避免学生对布置的作业任务敷衍了事，在完成作业的过程中出现相互抄袭，大段拷贝的情况，教师还对作业的评定形式进行改革。除给出足够的选题以保证学生一人一题外，还要求学生在上交论文的同时，制作与论文相关的PPT，然后利用课余时间，组织学生就论文内容进行答辩。答辩过程为学生先用PPT作论文的成果展示，再由其他同学和老师提问，学生做答。最后，教师将根据论文完成的质量和答辩的表现来综合评定此次作业的成绩。而论文成绩占平时成绩的比重调整为70%，以引起学生足够的重视。通过对电磁场课程作业的改革，学生分析、解决问题的能力得到了培养，自主学习的意识明显提高，所学知识掌握的更加牢固，学习效果得到改善。
三、结语
教师针对“电磁场理论”教学内容的特点，采用PBL教学方法对课程的内容和作业形式进行了优化改革。从已在我校通信专业09、10级5个班中率先进行的PBL教学法实践效果来看，目前该专业的学生对课程要求的基本理论知识及技能均掌握较好，考试合格率从51.3%上升至83%，优秀率则从1.27%提高到38%。同时，还全面培养了学生各方面的能力，并激发了他们的创造性，收到了很好的效果。教学改革是一个长期不断探索、逐步完善的过程。下一步教师将继续革新电磁理论课程的教学手段，充分调动学生的学习兴趣和积极性，使之成为适应社会需要的人才。
参考文献：
[1]丁毅，汪柏年.电磁场理论教学中非逻辑思维方法的运用[J].沈阳教育学院学报，2007，（19）：87-88.
[2]闫敬文，潘鑫聪.微波技术与天线课程EIP-CDIO 融合教学方法[J].电气电子教学学报，2010，（32）：79-80.
[3]张起晶，孙桂芝，边莉.电磁场与电磁波课程教学改革研究[J].黑龙江教育，2011，（10）：47-48.
[4]张涌静.以问题为基础的教学法在专升本护理理论教学中的应用[J].中华护理教育，2005，（2）：138-139.
[5]陶东香，郭龙.以应用为主线，改革《微波技术与天线》课程教学[J].科技信息，2008，（10）：180-181.
（责任编辑：王意琴）