学科拓展课《电磁场仿真技术》的教学思考
【摘 要】为了优化学生的知识结构和培养学生的综合素质，我们将电磁场仿真技术作为学科拓展课程对非电子信息类专业开设。本文总结了我们在实际的教学中遇到的困难和采取的应对措施，可以为该课程教学效果的提高提供帮助。
【关键词】电磁场仿真技术；学科拓展课；教学思考
未来社会需要高素质的综合型人才，这样才能具有较强的就业适应能力。为了培养综合型人才，需要拓宽学生的知识视野，优化学生的知识结构，培养学生的综合素质和能力，因此学校在本科人才培养方案中设置了学科拓展课程。
多个理工学科的学习和研究都有可能会与电磁学打交道，但是电磁学问题普遍具有非常抽象和难以理解的特点，而利用数值方法对电磁学问题进行模拟仿真是理解电磁学物理现象的有效途径，学习掌握这方面的知识对于优化学生的知识结构，拓宽他们的视野很有帮助，也为他们后续的学习和研究打下基础。作者们响应学校号召，根据自己的专业领域开设了《电磁场仿真技术》这门学科拓展课。在课程开设前，我们对课程做了认真的规划，但是在实际的教学中，我们又遇到了不少意想不到的问题。本文总结了我们在实际开设《电磁场仿真技术》这门学科拓展课中遇到的困难和采取的对应策略，为改进这门课的教学效果提供帮助。
1 教学中遇到的问题
1.1 学生缺乏专业基础
由于素质拓展课是面向外院的一种选修课，这势必导致学生来自于非电子信息类的专业。比如，我们这学期的学生就有理学院的学生，自动化学院的学生，还有材料学院的学生等。《电磁场仿真技术》特别适合于已经学过《电磁场理论》这门电子信息类专业必修课的学生学习，而上课的学生均没有学过该课程，这给电磁场仿真技术的学习带来困难。
1.2 老师对学生的专业不了解
由于选课的随机性较大，这导致学生来自不同专业。作为老师，我们希望所开设的《电磁场仿真技术》可以对学生的专业有所帮助，这就要求我们要了解学生的专业背景，寻找这门课能与他们所学专业可以结合的地方。但是，术业有专攻，我们对自己的专业领域认识较深，而对其它专业认识较浅，这给我们因材施教带来困难。
1.3 部分同学注意力不集中
部分学生对必修课比较重视，而对学科拓展选修课不太重视，上课注意力不集中。有的学生是因为别的素质拓展课落选，而又为了达到毕业要求才选了这门课。这部分学生本来对这门课就兴趣不大，所以上课的时候注意力容易不集中。众所周知麦克斯韦方程是非常抽象和复杂的，导致《电磁场仿真技术》这门课难度较高，这容易使学生失去学习的兴趣而上课走神。
2 采取的措施
2.1 多位老师上课
由于学生来自于不同的专业，具有不同的学科背景。为了更好地让我们的《电磁场仿真技术》课对学生的专业有帮助，我们采用教学团队的形式来上这门课。我们的教学团队共有三位老师，虽然都是同一个专业领域，但是研究方向不同，所具有的知识结构也有较大差异。老师的这种差异恰恰可以让整个教学团队具有更宽广的知识结构，利用不同老师的长处能更好地为学生服务，满足不同专业学生的兴趣点。
2.2 调整授课内容和顺序
在这门课的前期规划时，我们打算以时域有限差分方法和频域矩量法这两种经典算法为切入点，讲述如何对电磁学问题进行仿真和求解，并让学生通过编写简单的仿真程序以真正理解电磁仿真技术的原理，最后了解基于这两种算法的商用仿真软件。但在教学的过程中，我们发现学生对晦涩难懂电磁仿真原理又并不太感兴趣，为了提高学生的兴趣和教学效果，我们调整了教学内容和顺序。将纯粹的理论讲解部分压缩到总课时的1/4，并且放在整个课程的最后，我们在课程的前3/4部分主要讲授如何使用商业电磁仿真软件解决各种实际工程问题。对于素质拓展课，我们认为采用这种“先应用后理论”的教学顺序更为合理。“先应用”可以让电磁仿真和实际工程问题联系在一起，目的在于提高学生的兴趣，尽快让这门课与学生们的专业背景结合起来。“后理论”的目的是对“先应用”的补充，掌握一点理论可以更好地应用，也增加了该课程的理论深度。针对材料学院的学生，我们还特意介绍了特殊材料制成的微波器件，使其对材料学科在电子领域中的应用有了深入了解。
2.3 改进授课方式和手段
由于多种原因导致部分学生对这门课兴趣不足，听课注意力不集中。为了提高学生们的兴趣，加强教学效果，我们改进了授课方式和手段。在授课过程中，我们会特意选择一些实际生活中所接触到的电磁仿真的例子，例如路由器、电视机、收音机和汽车上所使用的天线等，使电磁仿真问题来源于生活，更能引起学生的兴趣。在授课方式上，我们不单单使用幻灯片，还会插播一些视频，比如拆解手机以介绍手机天线、如何增加手机天线的信号强度等。将生活中的天线带入课堂，例如对讲机中使用的单极子天线，让学生们通过观看实物模型来掌握知识。从视觉、听觉、触觉多方位吸引学生的注意力，加强教学效果。由于学生较少，我们有条件让学生带着自己的笔记本到课堂，让他们装上仿真软件一边学一边做，既容易抓住他们的注意力，又能让他们学习完之后马上获得应用上的感性认识。
2.4 采用合适的考核方式
学校要求学科拓展课的平时成绩占总成绩的比例不低于60%。对于平时成绩，我们在抽查课堂出勤率的基礎上，主要考察学生在学习过程中的学习能力的表现。告诉学生我们的考查方式，可以提高学生平时上课时的到课率、注意力、以及学习效果。
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[责任编辑：田吉捷]