教学与科研项目结合提升教学效果的实践研究

摘要：工程电磁场和电磁场与电磁波课程分别是电子信息工程和通信工程专业的专业骨干课程，也是难点课程。为了使学生能够学好和掌握这门课程，历任该门课程的教师费劲了心机，想尽了办法，总的看教学效果都不够理想。简述了本科教学与科研项目结合的方法和优点，讨论了教学和科研项目结合注重的几个方面，给出了教学和指导该类题目毕业设计采用的方法、取得的经验和体会。实践证明，所述的方法对促进工程电磁场本科教学具有较好的效果。

关键词：工程电磁场教学；科研项目；教学效果

作者简介：朱希安（1962-），男，黑龙江讷河人，北京信息科技大学信息与通信工程学院，教授。（北京 100101）

基金项目：本文系北京信息科技大学2012年度教学改革立项项目（项目编号：2012JGYB17）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0062-02

工程电磁场和电磁场与电磁波课程分别是电子信息工程和通信工程专业的专业骨干课程。为了使学生能够学好和掌握这门课程，该门课程的教师费劲了心机，想尽了办法，总的看教学效果都不够理想。究其原因，一方面是该类课程的学习的确困难，数学公式繁多，对学生的数学基础要求高，同时电磁场与电磁波既看不见又摸不着，要求学生要有较好的空间想象力，加之教学方法主要以理论教学为主，没有相应的科研课题与之对应，学生得不到感性认知，造成学习该门课程的目的不够明确，学习的积极性和主动性欠缺，影响了后续的微波技术、电磁兼容等课程的学习，甚至影响了考研。为此急需将理论课程的学习与科研项目相结合，探索这类课程教学与实践相结合的方法、具体实施的步骤、理论课与实践课的学时比例等问题，为该类课程的教学改革积累经验，提供第一手资料。

一、本科教学与科研项目结合的优点

1.有效提高学生学习的兴趣和自觉性

工程电磁场和电磁场与电磁波课程的讲授是诸多课程教学的难点之一。在教授该门课程的过程中，经常有学生问老师学习该门课程究竟有什么用？对以后找工作有什么帮助？每当遇到这样的问题，即使老师讲了许多应用实例，学生仍很难得到感性认知。基于上述实际情况，北京信息科技大学专门设立了研究课题。课题以国家科技重大专项中的瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究作为基础，从2010级及2011级电子信号工程专业及通信工程专业的本科生中优选5～10名左右的学生参与该项目的具体研究，以求使他们能够提高对电磁场与电磁波学习的兴趣，增加该门课程的感性认识，深刻地理解和掌握本门课程学习的目的和意义，提高学习的自觉性。同时，为探索本课程教学方法和实践教学的改革积累经验。

2.更好地锻炼学生的实践能力、创新能力

科研项目所研究的内容都是本学科、本专业急需解决的问题，具有很强的综合性，并在某种程度上需要创新。学生参与教师的科研项目，利用已学过的知识，在教师的指导下独立地解决问题，可以培养、锻炼独立工作的能力。由于科研项目研究的都是本学科最前沿的问题，学生难免会遇到没有学过的理论或遇到没有涉及的实际问题，这会激发学生的自学热情及挑战困难的勇气和创新精神。科研项目涉及的内容广泛，需要项目组成员间的紧密协作和良好的沟通，在此过程中可以培养学生的团结、协作精神，提高处理问题、解决问题的能力和沟通能力。

3.有利于培养学生的责任意识

科研项目通常是分割成许多相互联系和相互渗透的子课题。学生承担的部分内容是项目的有机组成部分，如果学生由于自身的原因完不成指导教师所布置的毕业设计，某种程度上就会影响整个项目完成的进度。学生迫于这方面的考虑就会增强责任意识，起早贪黑，刻苦钻研，克服困难，完成任务。

二、具体的实施过程和方法

1.学生的优选

在教师的指导下，优选出的本科学生与研究生多次见面、沟通，探讨课题的研究内容、研究难点和与电磁场与电磁波类课程的关系，使学生真正了解所学课程的用武之地，激发他们的学习主动性和自觉性。例如：研究生的研究课题中有：重叠回线装置的水平层状介质的一维正演解释方法研究、中心回线装置的水平层状介质的一维正演解释方法研究、瞬变电磁信号消噪方法研究、中心回线装置的水平层状介质的一维纵向电导解释方法研究等。通过上述过程，从研究生的研究课题中，减少研究内容和研究难度，确定本科生毕业设计题目。例如：瞬变电磁信号小波阈值消噪方法研究、瞬变电磁信号不同小波分解层次消噪对比分析、瞬变电磁信号独立成分分析消噪方法研究、瞬变电磁重叠回线装置均匀半空间视电阻率的研究、瞬变电磁中心回线装置均匀半空间视电阻率的研究、基于小波阈值的瞬变电磁信号去噪方法研究、不同小波基的瞬变电磁信号消噪对比分析等都是从研究生课题中缩减内容和减少难度确定的。

2.指导过程的有效性

学生选定后，对教师而言即开始了教学与研究项目结合、提升教学效果的实践工作。教师从授课计划到教学方法的改进，乃至教学管理部门——教务处的管理模式都应该有相应的调整。整个过程的每个环节均直接影响该项目的实施质量。教师应做到严格要求、整体把握、指导具体、科学有效。

在学生参加课题研究和上课的同时，教师应指导研究生与本科学生做好确定方案，在研究生的指导下查找相关的文献，拟补参与课题研究所需知识的不足，以便学生尽早进入工作状态。文献检索与应用是科学研究的必备能力之一。合理利用文献资料是了解前人成果、避免低水平重复的必要手段。然而，考虑到学生的能力和精力有限，加之大三时学习任务也较繁重，进行大规模的资料检索工作不太现实，笔者的做法是指定部分关键性的专著和论文，要求学生查找和阅读，以便他们迅速进入状态，少走弯路。

3.与考研方向相结合，促进考研率的提高

出于就业形势的压力和继续深造的要求，很大一部分学生要参加考研。由于考研复习外语和数学与参加课题研究的时间有一定的冲突，处理不好会影响学生对参加课题时间和精力的投入。如果能将课题研究与学生的本科毕业设计和考研后的研究方向相结合则可最大限度地调动学生参与课题研究的积极性。而且，如果他们现在所学习和研究的内容就是他们硕士阶段的研究方向，这对于考研的专业课考试和复试阶段的口试都有极大的帮助，因此学生会投入极大的热情和尽最大的努力学好电磁场与电磁波这类课程，高质量地完成毕业设计。例如，笔者2013年度所带的两个学生所作的毕业设计题目是《瞬变电磁信号独立成分分析消噪方法研究》和《瞬变电磁重叠回线装置均匀半空间视电阻率的研究》。由于这两个学生所做的毕业设计的内容既与本人的科研项目结合，也是他们考研后导师的研究方向，在毕业设计过程中两个学生非常地努力，克服了种种困难，出色地完成了毕业设计，毕业设计答辩获得了优秀成绩。同时，考研的专业课成绩和复试的成绩在考生中名列前茅，分别顺利地被北京邮电大学和中科院录取为硕士研究生，所撰写的科研论文经笔者修改后也发表在核心期刊上。通过毕业设计与考研研究方向结合，取得了较好的效果。

4.建立有效的沟通联系制度

参加教师的科研项目研究是锻炼学生各方面能力的一次极好的机会。然而，由于本科生初次接触这类实践性较强的教学过程，难免有些不适应，建立有效的沟通和联系制度显得十分必要。在上课的同时，又要参加科研实践，对学生的要求较高。笔者的做法是建立研究生与学生讨论的例会制度，坚持每周两次研究生与本科学生会面，其中一次为指导教师答疑解惑时间，另一次为详细讨论、总结交流会。每位同学都要在会上对前一阶段的电磁场与电磁波课程学习中所遇到的问题进行总结，并把课程中所学习的内容与研究课题的内容关联，找出课程中哪些是基础知识、哪些是研究课题中遇到的问题以及解决课题某些难题的需要自学和补充的知识，提出来让大家讨论。在讨论时，指导教师倾听、引导和总结，鼓励学生间的自主交流。这样既可实时掌握课程的教学效果和学生课题研究的参与程度及进展情况，也可以使学生间了解彼此的体会，相互促进，形成良好的学习、科研氛围。笔者近几年的实践表明，例会制度是行之有效的，取得了一定的效果。

5.强调规范化管理和检查制度

对研究生指导本科生参加研究项目、促进电磁场与电磁波课程学习的过程要规范组织管理和操作程序，明确责任，理顺关系，制定完善的规章制度，使管理科学化、规范化。在这个过程中，指导教师要督促和指导学生按照规范化的程序保质、保量按时地完成各阶段的任务。具体地讲，每个参加课题研究的学生要写一个实践报告，总结参加课题的收获和电磁场与电磁波课程学习的体会与方法，供本届和下一届学生参考以及教师授课时讲解。

三、收获与体会

本次研究以提高工程电磁场导论和电磁场与电磁波的教学效果为出发点，以国家科技重大专项中的瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究作为依托，探索和研究本类课程教学的理论与实践方法，以求通过学生参加项目的实施和研究过程，提高对本门类课程学习的积极性和认清学习与掌握该类课程的重要性以及与后续课程学习（例如，天线和微波课程的学习）、考研、毕业后从事相关领域工作的相关性。通过优选的5～10名2010级及2011级学生参加瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究项目，跟踪和评价学生参加实际的研究项目对本类课程学习和教学效果提高的促进作用，使学生能够学以致用，为改进电磁场与电磁波课程的教学积累经验，奠定基础。通过本次实践研究得到了以下几点认识：

理论教学与科研项目相结合是科研成果转化为教学成果的途径，是科研与教学相互作用、促进教学水平提高和学生获取课程内容感性知识的有效手段，有助于提高该类课程学生学习的兴趣和自觉性，提高教学效果。

在本项目的实践过程中可以培养学生的团结、协作精神、责任意识，挑战困难的勇气和创新精神，独立地解决问题的能力和沟通能力等。同时，在项目的实施过程中，结合学生的实际情况，提前开设毕业设计题目，摸索行之有效的毕业设计科学和规范的管理方法、正确指导、有效沟通方法，促进毕业设计的质量提升。此外，在项目的研究过程中，有意识地培养学生对本校的眷恋度，提高考研第一志愿报考本校本专业的比例，提高本专业的考研率。

通过本项目的实施探索课程教学改革的有效途径和方法，形成一套行之有效的管理办法，为该类课程的教学提供示范。

探索学科建设成果转化为本科人才培养优势的机制与途径，在此成果的基础上凝练新的学科方向，促进学科建设。

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