在課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識不知道往哪里用，做科研時又苦于沒有相應(yīng)的基礎(chǔ)支撐，這是令許多研究生苦惱的挑戰(zhàn)。如何在教學(xué)中打破理論與實踐割裂的僵局，引導(dǎo)學(xué)生把理論與實踐統(tǒng)一起來？
今年8月，由研究生院、物理學(xué)院共同開展的基于項目的研究生創(chuàng)新培養(yǎng)計劃——“電磁器件智能設(shè)計能力提升計劃項目”給出了自己的答案，有效地把理論與實踐的“平行線”變成了“同心圓”。
王秉中教授在介紹課程
改革創(chuàng)新：項目專設(shè)“實踐模塊”
為了全面推進(jìn)落實全國研究生教育會議精神，持續(xù)深化研究生教育教學(xué)改革，提升課程質(zhì)量，學(xué)校在2020年啟動了“基于項目的研究生創(chuàng)新培養(yǎng)計劃”項目建設(shè)工作。物理學(xué)院積極響應(yīng)，很快推出了“電磁器件智能設(shè)計能力提升計劃項目”。
“電磁器件智能設(shè)計能力提升計劃項目”面向在學(xué)研究生（包括碩士和博士）和應(yīng)用物理強基計劃高年級本科生，重點培養(yǎng)學(xué)生在電磁器件智能設(shè)計方面的方法創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力，力求培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)，自主探究的科研型人才。
今年8月暑假期間，該項目的實踐模塊——“電磁器件智能設(shè)計實踐訓(xùn)練”暑期訓(xùn)練班順利開班。該訓(xùn)練班以“電磁器件智能設(shè)計”為主題，教學(xué)內(nèi)容分為3個專題，包括20學(xué)時的課堂研討和9天的學(xué)生課外實踐。來自全校不同專業(yè)的27位博士生、碩士生和高年級本科生參加了暑期訓(xùn)練班的學(xué)習(xí)。
項目組負(fù)責(zé)人、物理學(xué)院院長王秉中教授負(fù)責(zé)本次暑期訓(xùn)練班的教學(xué)工作，主講教師有王秉中教授、邵維教授、王任副教授三位老師。王秉中教授表示，要做到理論與實踐的“知行合一”，不僅要在內(nèi)容設(shè)計上改革，也要在教學(xué)模式上創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生把理論與實踐融合起來，不僅要掌握電磁器件的智能設(shè)計方法，而且要提升創(chuàng)新思維和實踐能力。
秉承“立德樹人，服務(wù)需求，提高質(zhì)量，追求卓越”的指導(dǎo)原則，“電磁器件智能設(shè)計能力提升計劃項目”以“授課+研討+長期綜合設(shè)計”的全新形式，使“理論課”與“科研”水乳交融。課程的改革經(jīng)驗，顯示出了重要的學(xué)術(shù)價值和工程應(yīng)用前景。
邵維教授在集中授課
循序漸進(jìn)：根據(jù)實際設(shè)定難度
“電磁器件智能設(shè)計”共有3個專題，每個專題的教學(xué)都采用了“授課教師引導(dǎo)+小組學(xué)生研討”的教學(xué)模式。在前期了解的基礎(chǔ)上，項目組考慮到學(xué)生可能無法快速適應(yīng)課題設(shè)計時間緊、任務(wù)重、難度大、要求高的特點，因此，在專題設(shè)計上，除了答疑解惑，還在教材、PPT的編輯上盡量貼合學(xué)生的知識水平，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入佳境。
教材怎么選，對學(xué)生學(xué)習(xí)很重要。項目組沒有簡單地拿來就用，而是在把握教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的實際情況，動手自編課程講義，傳統(tǒng)的教材只被列為參考或建議閱讀書目。
據(jù)介紹，新編的課程講義涵蓋了所在專題的主要知識框架，在設(shè)計上以引導(dǎo)為主、解釋為輔，囊括了當(dāng)前該專題學(xué)術(shù)范圍內(nèi)的主要研究領(lǐng)域。即便是沒有接觸過計算電磁學(xué)的同學(xué)，也能相對容易地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。每個專題后面還設(shè)有可供學(xué)生選擇的設(shè)計案例。在案例選擇上，老師們篩選出了最符合課程進(jìn)度和學(xué)生知識體系建設(shè)的案例，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握課程知識。
授課用的PPT也經(jīng)過授課教師的反復(fù)打磨。例如，項目組王任副教授在《拓?fù)鋬?yōu)化算法與電磁器件的逆設(shè)計》專題中講到拓?fù)鋬?yōu)化算法時，以斯坦福大學(xué)的一篇經(jīng)典文獻(xiàn)為依托，根據(jù)自己的理解對原文中的圖作了少許改動，以更方便學(xué)生理解。
劉欣同學(xué)在學(xué)習(xí)了該專題之后表示：“王任老師的講解條理清晰，用獨特的方法詮釋了晦澀的知識點，通過老師PPT上的圖解，我在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)、理解算法含義等方面都取得了長足的進(jìn)步?！?
課后實訓(xùn)案例
融會貫通：理論實踐辯證統(tǒng)一
電磁器件智能設(shè)計的方法創(chuàng)新及工程實現(xiàn)，涉及數(shù)學(xué)反問題建模、電磁逆散射分析、工程逆設(shè)計方法、電磁器件實現(xiàn)技術(shù)等諸多方面，具有融合數(shù)學(xué)、物理、工程、技術(shù)多學(xué)科知識和能力綜合達(dá)成的特征。
邵維教授表示：“課程涉及的高等電磁場理論、格林函數(shù)、計算電磁學(xué)等知識，需要學(xué)生理解很多數(shù)學(xué)推導(dǎo)和物理意義，如果不輔以實際的案例設(shè)計，很容易使學(xué)生困在純理論推導(dǎo)的境況中?！?
為了避免學(xué)生只知理論、不知應(yīng)用，致使理論知識成為“空中樓閣”，項目組基于“知行合一”的理念推出了新的教學(xué)模式，即：每個課題設(shè)計用三天時間來學(xué)習(xí)，第一天上午老師只講授課題設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識，其余時間由學(xué)生分組進(jìn)行案例設(shè)計。王秉中教授在課堂上對學(xué)生的要求是：“案例做到哪里算哪里，做不完也沒關(guān)系，但是一定要動手去做，動手去寫程序?！?
正所謂“實踐出真知”。在課題設(shè)計中做到理論與實踐的辯證統(tǒng)一，學(xué)生才能真正透徹地理解知識，才能把理論落到實踐層面，真切體會到理論知識的運用過程。學(xué)習(xí)了理論知識進(jìn)而進(jìn)入編程實現(xiàn)，這是“學(xué)以致用”；設(shè)計案例的過程中促進(jìn)對所學(xué)理論的掌握，這是“用以致學(xué)”。
據(jù)介紹，該課程的三個專題的案例設(shè)計均需要通過編程來實現(xiàn)，而程序的編寫思路、程序中的具體公式，都需要學(xué)生在熟悉理論知識的基礎(chǔ)上提煉、整合，融會貫通。
學(xué)生分小組進(jìn)行實踐
師生互動：教師引導(dǎo)學(xué)生研討
在案例設(shè)計的過程中，王秉中教授綜合考慮學(xué)生學(xué)習(xí)方向的不同，將學(xué)生分為三個組，每個組都由來自不同教研室的學(xué)生組成。在課題研討過程中，學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)提出對課題的見解，并分工合作進(jìn)行文獻(xiàn)解讀、代碼復(fù)現(xiàn)。對于課題設(shè)計過程中出現(xiàn)的困難，大家能夠做到齊心協(xié)力、集思廣益。在做第一個專題的三天時間里，王秉中教授發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的協(xié)作越來越好，不斷增進(jìn)了團(tuán)隊合作的默契與信心。
在專題進(jìn)行的第二天和第三天，學(xué)生們來到會議室作分組匯報，介紹設(shè)計進(jìn)展以及設(shè)計經(jīng)驗。在分享經(jīng)驗的過程中，其他學(xué)生也能相互印證，從中汲取對自己的課題有幫助的觀點和方法，同時加深對理論體系的理解。
對于學(xué)生在設(shè)計過程中的疑難問題，老師也會結(jié)合課堂內(nèi)容作詳盡輔導(dǎo)。邵維教授注意到第三小組對課題的展開有點困難，協(xié)助同學(xué)們改換了課題；有學(xué)生匯報的PPT非常精簡，但沒有很好地展現(xiàn)小組合作和研究的過程，邵維教授建議該小組的學(xué)生：“研討，不僅在于展示成果，更在于分享過程，既要分享小組如何協(xié)作，也要分享設(shè)計過程如何展開。”
在課題設(shè)計中，選擇一個正確的方向會起到“事半功倍”的效果，相反則導(dǎo)致“事倍功半”的情況。在每天的研討中，老師都會及時對學(xué)生的探索方向作出引導(dǎo)和指正，確保學(xué)生在探討設(shè)計中能以課題為中心，以專業(yè)知識為基礎(chǔ)展開，保質(zhì)保量地完成課題設(shè)計作業(yè)。
立德樹人：課程思政潤物無聲
課程組始終堅持立德樹人根本任務(wù)，潛移默化地引領(lǐng)學(xué)生立大志、擔(dān)大任。王秉中教授在《計算電磁學(xué)》專業(yè)課教學(xué)中挖掘思政元素，將專業(yè)知識與社會熱點，行業(yè)形態(tài)熱點以及國際形勢熱點相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價值觀和世界觀。
在介紹本課程的后續(xù)深入研究時，王秉中教授勉勵同學(xué)們：“近年來，我們國家的科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，但也正面臨一系列卡脖子的問題，大家選題時要不怕困難，勇往直前，把在本課程中所學(xué)的思路和技術(shù)用在國家亟需的研究領(lǐng)域，努力為國家發(fā)展做出自己最大的貢獻(xiàn)?！?
邵維教授表示，“電磁器件智能設(shè)計能力提升計劃項目”以“授課+研討+長期綜合設(shè)計”的全新形式，使“理論課”與“科研”水乳交融，進(jìn)一步強化科研育人，做到研究型的教、研究型的學(xué)。同學(xué)們把理論知識與科研項目實踐相結(jié)合，通過綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)，以及科教融合的科研實踐訓(xùn)練過程，潛移默化地塑造學(xué)生求實、合作、嚴(yán)謹(jǐn)、周密、堅韌的科學(xué)精神，強化為國家科技事業(yè)貢獻(xiàn)力量的責(zé)任感和使命感。
王任副教授在指導(dǎo)學(xué)生案例設(shè)計過程中，要求同學(xué)們按照項目驅(qū)動的模式進(jìn)行課題設(shè)計，學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)提出對課題的見解，并分工合作進(jìn)行文獻(xiàn)解讀、代碼復(fù)現(xiàn)。對于設(shè)計過程中出現(xiàn)的困難，大家齊心協(xié)力、集思廣益，隨著團(tuán)隊合作的默契與信心的提升，同學(xué)們自主學(xué)習(xí)、吃苦耐勞、科研創(chuàng)新、團(tuán)隊合作能力和開拓創(chuàng)新的工匠精神都得到了很好的鍛煉。
著眼未來：把短期收獲轉(zhuǎn)化為長期能力
為期9天的實踐訓(xùn)練，使學(xué)生對電磁器件智能設(shè)計有了一定的了解，設(shè)計能力有了迅速提高，打下了電磁器件智能設(shè)計的基礎(chǔ)。為了使學(xué)生能把握好這個基礎(chǔ)，并在該基礎(chǔ)上不斷開拓創(chuàng)新，把短期收獲轉(zhuǎn)化為長期能力，該課程還設(shè)立了為期一年的長期項目。
據(jù)介紹，學(xué)生在項目組老師指導(dǎo)下所選的長期項目，一方面要結(jié)合科研項目，一方面必須是電磁器件智能設(shè)計的綜合設(shè)計項目。這樣做，是為了助力學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)上把握方向、抓住重點，有利于研究生階段的整體規(guī)劃。
在課程考核上，不再局限于僅“課堂+考試”的考核模式，而是兼顧了“課程模塊、實踐訓(xùn)練、綜合設(shè)計與相關(guān)講座”，將長期項目與相關(guān)講座納入考核，延長了課程的考核周期同時拓寬了課程的考核范圍，有利于開拓學(xué)生的眼界，學(xué)習(xí)到當(dāng)前數(shù)學(xué)、物理、工程、技術(shù)等領(lǐng)域的先進(jìn)知識。
項目組強調(diào)“要以發(fā)展的眼光看問題”。經(jīng)過為期一年的長期項目與講座知識的不斷汲取，學(xué)生的知識體系將會不斷得到重構(gòu)與更新。與此同時，學(xué)生在不斷發(fā)展中將各個階段學(xué)習(xí)到的知識融會貫通，對于課題的研究也將不斷趨于深入。
電磁器件智能設(shè)計方法以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演化類算法為核心，可以用于天線、波導(dǎo)、多功器、耦合器等電磁器件設(shè)計，展示了傳統(tǒng)設(shè)計方法難以實現(xiàn)的功能和難以達(dá)到的性能，極大地拓展了電磁器件設(shè)計的解空間和自由度、提高了電磁器件的集成度和性能。這門課程的設(shè)立，正契合了當(dāng)今時代電子信息類人才的培養(yǎng)要求。
在項目組老師的共同努力下，這門課程做到了打破理論實踐“平行線”的隔閡，使得理論實踐變?yōu)椤巴膱A”共同發(fā)展。項目組表示，在之后的課程設(shè)計中也將力求做到更加貼合時代發(fā)展與人才培養(yǎng)的需要，著力打造愈加完善的精品課程。
相關(guān)鏈接：
為了全面推進(jìn)落實全國研究生教育會議精神，持續(xù)深化研究生教育教學(xué)改革，提升課程質(zhì)量，電子科技大學(xué)于2020年啟動了“基于項目的研究生創(chuàng)新培養(yǎng)計劃”項目建設(shè)工作。通過“基于項目的研究生創(chuàng)新能力提升計劃、基于項目的學(xué)科（類別）核心課程群（模塊）、基于項目的研究生精品課程”三類項目建設(shè)，從培養(yǎng)方案、課程體系、課程三個層次改革研究生培養(yǎng)和教學(xué)模式，進(jìn)一步完善科教融合、產(chǎn)教融合育人機制，培養(yǎng)具有知識創(chuàng)新能力和實踐創(chuàng)新能力的高層次人才。
本項目屬于“基于項目的研究生創(chuàng)新能力提升計劃”項目，通過加強與服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求的知名科研院所和行業(yè)領(lǐng)先企（事）業(yè)單位合作，基于實際科研合作項目，構(gòu)建多學(xué)科（類別）交叉融合的課程體系，引入新的教學(xué)模式，強化科學(xué)思維和素養(yǎng)培養(yǎng)，重點提升學(xué)生跨專業(yè)的系統(tǒng)分析、設(shè)計與集成開發(fā)、研究與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)寬廣的視野、良好的職業(yè)素養(yǎng)和發(fā)展?jié)摿Γ芊?wù)于產(chǎn)、學(xué)、研等領(lǐng)域的相關(guān)工作。項目為學(xué)生提供多模塊課程和基于實際項目的實踐機會，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣、需求和時間選擇課程模塊和實踐項目，經(jīng)考核合格，便可獲得學(xué)校頒發(fā)的研究生創(chuàng)新能力提升計劃項目證書，提升就業(yè)競爭力。
轉(zhuǎn)自成電新聞網(wǎng)：https://news.uestc.edu.cn/?n=UestcNews.Front.Document.ArticlePage&Id=81162
