式”教學(xué)在《西方優(yōu)秀文化選講》課程的實(shí)踐探討

郝宏剛等

【摘要】《電磁場(chǎng)與電磁波》應(yīng)為電子信息類專業(yè)的一門(mén)必修課，通過(guò)這門(mén)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)場(chǎng)與波有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)、掌握處理場(chǎng)與波問(wèn)題的一些方法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本文就我?！峨姶艌?chǎng)與電磁波》的教與學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容安排進(jìn)行了深入的探討。

【關(guān)鍵詞】電磁場(chǎng)與電磁波 教學(xué)內(nèi)容 教與學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）14-0079-01

1 引言

《電磁場(chǎng)與電磁波》是電子信息類及電氣工程類專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容中最為重要的基礎(chǔ)課之一。隨著無(wú)線通信、雷達(dá)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、遙測(cè)遙感、能源、國(guó)防兵器等技術(shù)的不斷快速發(fā)展和運(yùn)用，具有堅(jiān)實(shí)電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)和良好專業(yè)素質(zhì)的人才無(wú)疑將倍受青睞。同時(shí)，在電路集成度提高、信號(hào)傳輸速率顯著加快、工作頻率不斷提高、以及器件的尺寸精細(xì)到材料的微觀結(jié)構(gòu)情況下，電路運(yùn)作中的電磁傳輸或輻射等核心問(wèn)題，也是相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者和工程技術(shù)人員無(wú)法回避的研究課題。因此，本門(mén)課程的教與學(xué)對(duì)通信與信息、電子工程、電氣工程等大類高素質(zhì)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。

2 當(dāng)前《電磁場(chǎng)與電磁波》教與學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)內(nèi)容方面

通過(guò)《電磁場(chǎng)與電磁波》課程的學(xué)習(xí)，主要使學(xué)生掌握電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，深刻理解麥克斯韋方程組和電磁場(chǎng)、電磁波的性質(zhì)；熟悉一些重要的電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型（如波動(dòng)方程、拉氏方程等）的建立過(guò)程以及分析方法；培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和分析問(wèn)題的能力，使學(xué)生對(duì)“場(chǎng)”與“路”這兩種既密切相關(guān)又相距甚遠(yuǎn)的理論有深刻的認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)去觀察、分析和計(jì)算一些簡(jiǎn)單、典型的場(chǎng)的問(wèn)題。目前來(lái)看，本課程內(nèi)容較為抽象、數(shù)學(xué)較為繁瑣且與《大學(xué)物理》、《高等數(shù)學(xué)》《數(shù)學(xué)物理方程》等課程相關(guān)性較大，不利于課程授課學(xué)期的靈活安排[1]。同時(shí)，現(xiàn)有教材基本按照矢量分析、靜態(tài)場(chǎng)、時(shí)變場(chǎng)、平面電磁波、導(dǎo)行電磁波、電磁輻射的順序安排教學(xué)內(nèi)容，這樣的內(nèi)容安排對(duì)物理數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備不夠的學(xué)生頗感困難，造成課程的教與學(xué)十分困難[2，3]。

2.2 學(xué)生方面

由于招生規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)生入學(xué)水平基礎(chǔ)不同，在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和自覺(jué)性方面有較大的差異。具體表現(xiàn)為：①學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。一些學(xué)生認(rèn)為進(jìn)入大學(xué)后，只要考試能及格就行。另外，有些學(xué)生認(rèn)為理論學(xué)習(xí)不重要，更多的精力放在了科技競(jìng)賽、社團(tuán)活動(dòng)、兼職鍛煉等方面，嚴(yán)重忽略基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波課程毫無(wú)興趣。②學(xué)習(xí)方法不當(dāng)。一些學(xué)生仍不能適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)，仍然在等待授課老師把每個(gè)問(wèn)題都講清楚，寄希望于老師幫助他們解決每一個(gè)問(wèn)題，缺乏主動(dòng)、積極完成課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)和課后作業(yè)等，更談不上去利用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題了。

2.3 課程授課方面

由于專業(yè)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化，我?！峨姶艌?chǎng)與電磁波》課程目前有56、48學(xué)時(shí)兩種安排，周學(xué)時(shí)為3或4學(xué)時(shí)，教學(xué)時(shí)數(shù)不足。基于本課程的基礎(chǔ)性，一方面試圖把大量的基礎(chǔ)知識(shí)介紹給學(xué)生，教給學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力；另一方面受課時(shí)較少的限制必須精簡(jiǎn)內(nèi)容，于是對(duì)一些定律定理缺乏證明，重知識(shí)的傳授不重思想的講授方法，對(duì)于導(dǎo)行電磁波、電磁輻射等部分的內(nèi)容大大縮減，造成了學(xué)生很難把握課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，造成對(duì)該課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒。在授課方法方面，多數(shù)老師采用的仍然是“填鴨式”、“灌輸式”等傳統(tǒng)教學(xué)方式，限于教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生互動(dòng)較少，課堂氣氛沉悶，造成教與學(xué)的乏味，不易喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 對(duì)《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)內(nèi)容安排的思考

在我校《電磁場(chǎng)與電磁波》是通信與信息大類、電子工程大類、集成電路工程大類等多個(gè)專業(yè)和實(shí)驗(yàn)班的專業(yè)必修/限選基礎(chǔ)課程。通過(guò)幾年的建設(shè)，該課程已經(jīng)成為重慶市雙語(yǔ)教學(xué)示范課程。然而，學(xué)生對(duì)此課程也存有非常大的學(xué)習(xí)恐懼，教師也往往不能順利完成教學(xué)任務(wù)，該課程的掛科率、重修率一直較高。特別是部分專業(yè)該課程的學(xué)期安排由第5學(xué)期調(diào)整到第4學(xué)期，有的實(shí)驗(yàn)班甚至安排在第2學(xué)期，面臨小班教學(xué)、無(wú)足夠物理數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)和優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，改變課程的教學(xué)體系與內(nèi)容、減小課程對(duì)《大學(xué)物理》和《高等數(shù)學(xué)》等課程的依賴，可靈活的安排學(xué)期迫在眉睫。

3.1 結(jié)合人才培養(yǎng)需要，根據(jù)課程目標(biāo)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整

結(jié)合我校開(kāi)設(shè)《電磁場(chǎng)與電磁波》的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，確定靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、穩(wěn)恒電流場(chǎng)、時(shí)變電磁場(chǎng)、平面電磁波、導(dǎo)行電磁波、電磁輻射以及電磁工程應(yīng)用等幾個(gè)部分。與傳統(tǒng)的電磁場(chǎng)與電磁波課程內(nèi)容比較，增加了電磁工程應(yīng)用的內(nèi)容，重點(diǎn)介紹與電磁工程有關(guān)的仿真軟件及測(cè)試設(shè)備，開(kāi)拓學(xué)生視野，增加學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，比如天線設(shè)計(jì)與分析。

3.2 分模塊重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系

在簡(jiǎn)單介紹矢量基本運(yùn)算的基礎(chǔ)上，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，重新整合教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建以電磁現(xiàn)象及規(guī)律、電磁理論構(gòu)架和電磁工程應(yīng)用三大模塊內(nèi)容構(gòu)成的全新課程體系，由現(xiàn)象到理論再到應(yīng)用的層次顯明的教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。電磁現(xiàn)象與規(guī)律方面，以電磁實(shí)驗(yàn)引入電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和定理，講授涉及的場(chǎng)量及解決問(wèn)題的方法。比如，將庫(kù)倫定律、磁場(chǎng)中的受力實(shí)驗(yàn)、電池原理、奧斯特電生磁實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)整合在一起，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后講解這些現(xiàn)象背后的規(guī)律及數(shù)學(xué)描述，同時(shí)結(jié)合實(shí)例分析知識(shí)的運(yùn)用方法。電磁理論構(gòu)架方面，重點(diǎn)講授高斯定理、安培環(huán)路定理、電流連續(xù)性原理、電磁感應(yīng)定律和麥克斯韋方程組，結(jié)合第一模塊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，按照理論體系，由簡(jiǎn)入繁，由部分到整體，分層講授電磁理論。電磁工程應(yīng)用方面，以電磁工程仿真軟件介紹學(xué)習(xí)為主線，結(jié)合天線、射頻器件等測(cè)試方法與設(shè)備使用學(xué)習(xí)，提高學(xué)生解決實(shí)際電磁問(wèn)題的能力。

3.3 配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是改善《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教與學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)，因此，配合教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排尤為重要[4，5]。根據(jù)課程學(xué)時(shí)安排，該課程可配套16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容包括：庫(kù)倫定律、磁場(chǎng)中的受力實(shí)驗(yàn)、奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)和HFSS軟件仿真介紹及天線性能測(cè)試方法學(xué)習(xí)等。根據(jù)不同專業(yè)要求，可適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)配合理論教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，改善教與學(xué)的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)當(dāng)前《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教與學(xué)的困境，教學(xué)內(nèi)容的改革與調(diào)整勢(shì)在必行。我們必須在不斷總結(jié)的基礎(chǔ)上，按照電磁現(xiàn)象及規(guī)律、電磁理論構(gòu)架和電磁工程應(yīng)用三模塊重新構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容體系，并配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，積極改革教學(xué)方法，必將為本門(mén)課程教與學(xué)效果的改善帶來(lái)積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘長(zhǎng)寧，何軍，周昕，“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理·電磁學(xué)”教學(xué)銜接問(wèn)題的探討[J]，教育教學(xué)論壇，2015，3：159-160.

[2]范懿，基于大工程觀的《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)改革的探索[J]，武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2012，5（S2）：236-238.

[3]管愛(ài)紅，《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)思考[J]，教育教學(xué)論壇，2015，14：227-228.

[4]代秋芳，王衛(wèi)星，劉洪山，等，“電磁場(chǎng)與電磁波”實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與實(shí)踐[J]，電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（2）：94-95.

[5]柯友剛，羊富貴，喬亮，仿真項(xiàng)目引入電磁場(chǎng)與電磁波課程的探討[J]，大學(xué)教育，2013，9：49-51.