《電磁檢測技術》課程改革與研究

摘 要:為了充分反映學科內涵、學科基礎和學科前沿，強調課程內容的應用背景，《電磁檢測技術》課程重新修訂了教學大綱，并在教學方法、教學單元組織模式和課堂設計和實施等方面進行了改革和討論。

關鍵詞:課程改革 研究性教學 教學單元組織模式

中圖分類號:G64文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)06(a)-0046-02

提高自主創新能力、建設創新型國家是我國發展戰略的核心戰略，高層次創新人才培養成為高等學校必需面對和解決的問題。為了適應新形勢下履行新使命的要求，將研究生教育提高到一個新水平，國防科技大學開啟了新一輪研究生培養方案的制定工作。新的研究生培養方案的指導原則是:以一級學科為基礎，梳理學科知識體系，統籌碩士、博士研究生課程設置，對課程體系和教學內容進行精心設計，充分反映學科內涵、學科基礎和學科前沿，強調課程設置和課程內容的應用背景，努力構建具有鮮明特色的課程體系。作為儀器科學與技術一級學科的研究生專業技術課程，《電磁檢測技術》從課程大綱、教學方法、教學單元組織模式等方面進行了改革和實踐，現將一些思路和作法與諸位分享，以求改進和提高。

1《電磁檢測技術》大綱的調整

《電磁檢測技術》是我校儀器科學與技術學科的一門研究生專業技術課，原先大綱中的知識點及要求如下:介紹電、磁量的測量技術及基于電磁現象的設備狀態檢測技術;磁測量理論與方法;運用局部放電檢測進行電氣裝備狀況監測的理論與方法;運用電磁感應渦流現象進行設備狀況監測的理論與方法。其教學內容及學時分配如下:第一章緒論(2學時);第二章電流測量(4學時);第三章電壓測量(4學時);第四章阻抗測量(6學時);第五章磁測量(4學時);第六章磁性材料性能測量(4學時);第七章渦流無損檢測(4學時);第八章局部放電檢測(4學時);大作業(4學時)。

電流和電壓測量主要針對非常規大電流、大電壓的工程測量方法;阻抗測量主要介紹基于各類電橋的阻抗比較測量方法;磁測量和磁性材料測量主要內容為:磁場測量技術、金屬磁記憶檢測技術、材料磁化測量技術;渦流無損檢測主要包括:渦流的阻抗分析法和遠場渦流檢測方法。大作業:電橋的精度分析。認真研究，此大綱知識點較分散、教學重點不突出、服務的研究方向不明確。比如:原先大綱中的第二、第三和第八章內容為高壓電、大電流和局部放電檢測，屬于電力電子的知識范疇，與本學科內涵、學科基礎及研究方向關聯性很弱，并且應用背景不鮮明的知識內容。經過充分討論，決定刪減與學科聯系不緊密、內容陳舊的知識點，加強和補償有鮮明軍事應用背景的知識點。

調整后的教學大綱主要包括兩部分內容:磁測量及磁信息應用(16學時)、電磁無損檢測技術(14學時)。磁測量及磁信息應用主要包括:傳統磁場測量技術(磁通門傳感器及應用、磁阻傳感器及應用、霍爾磁傳感器及應用)、新型物理效應磁場傳感器(巨磁阻抗傳感器及最新研究進展、光纖磁場傳感器技術及最新進展、法拉第磁光傳感器及最新進展);地磁導航技術及磁場測量技術(適用于微弱磁場測量的傳感器技術、載體干擾磁場分析技術、磁性船模模擬技術);這一部分內容服務于電子與電磁測量理論和傳感器與戰場環境監測兩個學科研究方向;電磁無損檢測技術主要包括:渦流的分析方法(經典的渦流阻抗分析法，基于有限元數值計算的位函數分析法)、遠場渦流檢測技術、多頻渦流檢測技術、脈沖渦流檢測技術、交變磁場檢測技術、金屬磁記憶檢測技術、渦流傳感器陣列技術等。這一部分內容服務于電子與電磁測量理論，應用面向武器裝備的快速檢測和維護。修改后的《電磁檢測技術》大綱，其教學內容與儀器科學與技術一級學科下的研究方向更加密切，內容更加凝練，突出了本課程的特色。

2 研究性教學引入課堂教學

早在19世紀，德國教育家洪堡在柏林大學創立了研究教育理念:即將科學研究置于大學的優先地位，將教學與研究結合作為大學教學的基本思想。洪堡的教育思想深刻影響和改變了中世紀大學所形成的教學傳統。20世紀80年代，研究性教學理念被明確提出。研究性教學的實質是:在學習過程中，強調發揮學習者的主動性;教學過程是在教師的引導下，學生進行自我思考、探索和發現的過程。現代研究生教育不僅要教會學生基本知識、基本理論和基本技能，更要培養自主創新的素質和能力。而傳統的“滿堂灌輸”、“填鴨式”教學方法和模式抹殺了學生的創造性、自主性思維，已經成為制約創新型人才培養的一大障礙。研究性教學改變了傳統教學中學生被動接受知識的狀況，有利于開發大學生的創造潛能，提高學生適應社會需要的創造性和創新能力。

如何在《電磁檢測技術》采用研究性教學方法，筆者認為:首先，必需在課程中設置若干個核心問題，圍繞核心問題展開教學。作為核心問題必需具:(1)前沿性:如果核心問題是與現代科技發展脫節的陳舊問題，就無法激發學生的探索欲望;(2)可操作性:核心問題必需與學科、課程密切關聯，核心問題可以分解為多個或一系列可探討的子問題;其次，在研究性教學過程中，一定要:(1)強調團隊的作用:科學研究必需依托團結、強大的團隊，單兵作戰在現代科學研究中很難取得成功，因此，必需培養學生團結合作的精神、分工協作的能力。在教學中，以2～3人作為一個小組，協作攻關;(2)鼓勵開放性思維、鼓勵學生敢想敢做的精神。

在研究性教學過程中，看似教師不必整堂宣講，勞動強度降低;但實際上對教師提出了更高的要求。首先，研究性是對教師的知識結構、專業功底、課程駕馭能力等的全面考驗。在研究性教學過程中，學生思維不受束縛，在課堂上隨時會產生新的想法，討論焦點會隨時調整，學科交叉知識隨時涌現;所以教師在備課階段應充分考慮課程中可能出現的情況，作好預案;并且根據當堂課的實際情況，及時調整下堂課的內容和結構;因此，教師在課下所付出的努力數倍于傳統的課堂教學方法。其次，教師必需善于營造寬松、民主、求真的課堂氛圍。研究性教學不是一蹴而就的，不論對教師還是學生都存在逐漸適應和主動運用的過程。歐美大學課堂經常出現學生打斷教師進行提問的場景，而中國大學課堂秩序井然，學生有問題也是在課后提出。這是長期的文化和習慣導致的差異。因此，在研究性教學中，教師應當更加注意調節課堂氣氛，激發和鼓勵學生當堂及時提問和討論。

3 教學單元組織模式的調整

在研究性教學方法實施過程中，在課前，學生需要根據問題，查閱、整理和分析文獻，提出問題的解決方案，并得出結論;在課堂，學生充分交流和討論，評估每種解決方案的優點和不足;在課后，根據課堂討論情況，對解決方案提出改進意見。在傳統的教學單元組織模式中，研究生課程每次2學時，每周4學時，這使得在課下只有兩天時間(期間還有其他課程任務)，難以進行細致的準備工作;在課堂，從提出方案、開展討論、形成意見整個過程，兩個小時顯得倉促。因此根據這一情況，學校為了進一步推動研究性教學方法的實施，將教學單元組織模式由傳統的2小時單元模式改變為3小時單元模式，即3學時/次(周)。這一舉措為研究性教學提供了時間的保證。

4 課堂設計和實施

在《電磁檢測技術》研究性教學實施過程中，首先，根據調整后的教學大綱，我們針對磁性測量及磁信息應用和電磁無損檢測兩部分內容，分別提煉了核心問題:(1)如何才能準確測量微弱磁場;(2)如何獲取和提取缺陷的信息和特征。其次，根據新的3小時教學單元組織模式，重新編寫教案，將教學內容進一步梳理，使得每次教學內容相對獨立，又保證前后連貫性。教學改革最終體現在課堂教學上面，每次授課均按照以下流程:回顧問題-提出方案-討論方案-改進方案-總結-提出下次待解決的問題。比如:在“磁性船模實驗”這一教學單元，在課前(上次課結束時)就提出了“在航空航天領域，飛機、衛星、飛船等飛行器在風洞中，依據相似定理，進行縮比模型實驗研究飛行器的空氣動力學特性;在艦船磁場特性研究中，是否可以進行縮比模型實驗呢？如果可以，應該滿足什么條件？”在課下，學生查閱了模型模擬的書籍和文獻，分析了模型模擬中的相似三定理在磁場特性研究中具體表現形式;在課堂，學生首先介紹了自己的研究依據、分析方法和具體結論，并在課堂上一起討論了磁性模型實驗的數學約束形式和物理內涵。這種通過問題引導的研究性教學方法會逐步培養獨立分析問題、解決問題的能力，使得學生的專業知識和綜合能力同步提高。

5 結語

以充分反映學科內涵、學科基礎和學科前沿，強調課程內容的應用背景，構建具有鮮明特色的研究生課程為目標，《電磁檢測技術》教學組在大綱修訂、教學方法改革、教學單元組織模式、課堂設計和實施等方面進行了改革和實踐。

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