基于 OBE理念的电磁学基础课程改革探索

刘皎

摘要：《电磁学基础》课程是工科专业的专业核心课，理论性较强，数学推导较多。针对《电磁学基础》在教学中存在的问题，将OBE教育理念的教学设计引入教学过程中，通过逐步完善课程的教学内容，改革教学方法，建立多元的教学评价体系，提升《电磁学基础》课程的学习效果。

关键词：电磁学；OBE；教学改革

中图分类号：O441;G642

1 引言

OBE理念，由美国首次提出，旨在教学过程中的一切教学设计和教学实施都以学生的学习成果为评价标准，保证教学活动帮助学生实现预期的学习成果^[1-2]。这种成果导向的教育理念可以实现教学内容的反向设计，不断改进教学设计，提升教学效果^[3]。《电磁学基础》课程中物理概念、数学描述繁多，很多概念的理解需要复杂的理论推导，且由于电磁场空间分布复杂、不可见、不可预知，导致学生难以理解掌握^[4-5]。现在教学中多以教师的讲授为主，学生缺乏学习主动性和积极性，而且由于学习难度大很容易导致学生产生厌学情绪，学习动力不足，学习效率低下^[6]。针对《电磁学基础》在教学中存在的问题，将OBE的教育理念引入到教学过程中，坚持以学生为主导，以学生的学习效果为评价标准，在教学过程中，通过逐步完善课程的教学内容，改革教学方法，建立多元的教学评价体系，提升电磁学基础的学习效果，并在实际教学中进行不断实践。

2 《电磁学基础》课程现状分析

《电磁学基础》是一门理论性极强的课程，含有大量抽象概念与数学公式，传统的教学主要存在以下几个方面的问题。

（1）课堂教学方法相对单一

在《电磁学基础》教学中，教师为了完成教学任务往往采用全程讲授的方式，在课堂上以教师为主体，而不是以学生为主体，学生一般在被动地接受新知识，缺乏主动性，新知识的讲解方式也不太形象生动，课堂学习效果不佳。

（2）理论知识与实际应用相脱离

《电磁学基础》在理论教学中含有大量的复杂数学公式的推导，且物理概念繁多，虽然讲解过程有附有大量的例题，但基本都是电磁理论的一些简单应用，与实际工程应用相结合的内容较少，学生缺乏直观的、生动的电磁理论模型。感觉电磁理论离现实生活很远，与社会实践脱节，学习效果差，学习积极性不高。

（3）教学评价方式片面

《电磁学基础》的评价考核包括学生考试成绩和平时成绩两部分，平时成绩由学生考勤情况和作业完成情况组成。这种以学生考试成绩作为主要评价标准，忽略平时学习体验，缺乏科学思维和创新实践的锻炼，学生为了能考得更好的分数，会关注于电磁理论题目的求解以及解题技巧的运用，不去深层次的思考分析。

综上所述，《电磁学基础》课程教学中还存在诸多问题，这些问题让学生学习没有积极性，缺乏创造性，不利于提升学生在分析、解决复杂工程问题方面的能力，因此《电磁学基础》课程教学中亟待引入更好的新教学理念和教学模式，以提高《电磁学基础》的教学质量和教学效果。

3基于OBE理念的《电磁学基础》课程体系改革

基于OBE理念的教学设计流程如图1所示。首先需要根据社会行业需求、学校目标和学生家长期望，来制定专业培养目标；然后根据培养目标提出针对该专业学生的毕业要求，即培养规格指标点；根据指标点确定课程体系，课程体系与指标点之间具有清晰的映射关系；课程体系决定了教学要求，根据教学要求安排合适的教学内容；通过恰当的评价和考核机制对学生的学习结果进行评价，用来服务毕业要求的改进以及明确学生能力是否满足社会行业需求和学校及学生家长的期望，从而进一步改进培养目标。

图1 OBE理念教学设计流程图

针对《电磁学基础》课程的特点，则主要从以下几方面入手，改进教学方法。

（1）探究式教学。在讲授完理论知识后，由教师根据教学内容和学生应该达到的掌握程度，提出相关的问题；学生在课后，通过查阅文献资料、讨论、动手实践等形式，以小组为单位对教师提出的电磁问题的分析与解释；最后在课堂上，由教师为主导，学生以组为单位阐述自己的理解、看法，其他组学生可以提出质疑并补充，然后由老师进行总结指正。

在《电磁学基础》探究教学中，设置了六个开放式探究式问题，如表1所示。

表1 《电磁学基础》教学问题列表

基础问题	综合性问题	拓展项目
静态场中电场强度与磁感应强度求法	数值法求解静态电磁场边值 回旋加速电场设计 磁流体发电机的设计	无线充电系统设计
电磁场与介质相互作用
法拉第电磁感应定律及楞次定理
麦克斯韦方程组建立过程与意义
静态场与时变场中的位函数
静电屏蔽原理及其在生产生活中的应用

教师在课堂讲授相关的基础知识后，通过探究式学习，促使学生去独立思考，分析问题，以及综合运用知识，强化了学生对课堂知识的深入理解，形成了比较全面的电磁学理论知识体系，激发学生进一步去学习的兴趣。这六个探究问题可作为实验项目或课后拓展项目进行实施，拓展项目部分也可与企业合作进行深层次研究。

（2）理论联系实际。在教学中需要引入《电磁学基础》在实际生活中的具体应用，来增加学生的学习兴趣，拓宽学生的视野，帮助学生解决实际问题和了解电磁场与电磁波相关的行业。根据实际的应用实例结合所学的内容，让学生以小组为单位进行探讨，培养学生综合运用所学的电磁学知识去分析解决实际问题，强化对电磁理论的深入理解。

（3）注重实验实践。《电磁学基础》课程理论性较强，数学公式复杂，且电磁场分布复杂，传统的教学无法给学生直观形象的演示，很难有良好的教学效果，影响教学质量。结合从事电磁仿真工程经验与电磁理论的教学内容，引入HFSS软件进行《电磁学基础》的实验教学。通过HFSS实例设计，不仅使学生对电磁波有更加直观，形象化的认识，加深对电磁学知识的理解。

（4）建立多元考核评价体系。在OBE教育模式下，对于电磁场与电磁波课程学习成果的评价采用多元化的考核评价体系。多元化的考核评价体系主要包含两个方面。一是考核评价内容不再以考试为主，而是考核评价过程在整个电磁场与电磁波的教学过程，将教师授课、学生学习、考试等有机结合。对于学习成果的考察内容不仅包括考试成绩、平时考勤和作业情况，还包括学生平时探究学习的表现和实验实践情况。二是考核主体的多元化，在考核体系中，对学生学习成果的评价不仅是由授课教师决定，还包括其他学生的互评和自我评价，学生不仅是考核评价的对象，同时也是考核评价的主体。

通过对学生考试成绩的分析来检验OBE教学模式的应用效果，如表2所示。对电子信息科学与技术专业2017级（传统教学）和2018级（OBE教学）学生的电磁学基础考试成绩进行了对比。从表2中的数据可以看出，采用了OBE教学模式后，学生成绩的优秀率和及格率有了明显提升，对OBE教学模式的有效性进行了检验。

表2 电磁学基础考试成绩分析表

电磁学基础考试成绩				专业：电子信息科学与技术
教学模式	参考人数	最高分	最低分	80-100	60-80	60以下	优秀率（%）	及格率（%）
传统教学	62	92	36	11	45	6	17.7	88.7
OBE教学	64	94	42	16	44	4	25	93.7

4 结束语

本文在介绍OBE理念的基础上，对《电磁学基础》课程的教学体系进行了改革探索，提出了《电磁学基础》课程的几方面改革建议，对课程教学内容、教学方式及教学评价体系做出了相应调整。这种以 OBE 为理念的教学针对性较强，能够有效提高学生分析和解决复杂工程问题的能力。

[参考文献]

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罗海军,黄运米,张栋,黄晓虹.基于项目学习的电磁学实验教学的研究[J].物理与工程, 2017,27(S1):207-211.

项目基金：商洛学院教育教学改革项目（19jyjx112）; 2018年第一批产学合作协同育人项目（201801082072）。

作者简介：刘皎（1986-），女，陕西商洛，硕士，讲师，主要从事电子信息技术研究。