應(yīng)用型本科“電磁場(chǎng)與電磁波”教學(xué)淺探

仲愛民

[摘 要] 針對(duì)“電磁場(chǎng)與電磁波”在應(yīng)用型本科教學(xué)中存在的突出問題，對(duì)該課程的授課對(duì)象、內(nèi)容特點(diǎn)、教學(xué)方法等進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了強(qiáng)化基礎(chǔ)、主線教學(xué)、手段多樣、結(jié)合應(yīng)用等一些教學(xué)改進(jìn)措施。

[關(guān) 鍵 詞] 電磁場(chǎng)與電磁波；主線教學(xué)法；結(jié)合應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）25-0147-01

一、應(yīng)用型本科電磁場(chǎng)課程教學(xué)特點(diǎn)

（一）電類應(yīng)用型本科概述

應(yīng)用型本科不是以科研辦學(xué)定位，主要培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、管理第一線的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。具體來說就是要理論堅(jiān)實(shí)、實(shí)踐突出。在教學(xué)中，應(yīng)圍繞培養(yǎng)應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的人才而實(shí)施。電類課程中的所有專業(yè)基礎(chǔ)課，皆有較深的理論性和很強(qiáng)的實(shí)踐性，為專業(yè)課教學(xué)和完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用，所以其教學(xué)效果不僅關(guān)系到本課程而且對(duì)后續(xù)學(xué)生的學(xué)習(xí)影響較大。

（二）“電磁場(chǎng)與電磁波”課程教學(xué)特點(diǎn)

“電磁場(chǎng)與電磁波”課程是所有電類專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其理論已經(jīng)成熟，體系完整，能選用的教材也多。但內(nèi)容都較為抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程偏多，真正適合于應(yīng)用型本科教學(xué)的精品并不多，特別是應(yīng)用了大量的數(shù)學(xué)公式運(yùn)算和大學(xué)物理電磁概念，容易使基礎(chǔ)稍差的二本院校和獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生產(chǎn)生畏懼情緒，一部分高數(shù)和物理學(xué)得不好的學(xué)生甚至?xí)霈F(xiàn)“仗未開打，信心已失”的現(xiàn)象。

二、應(yīng)用型本科電磁場(chǎng)教學(xué)改革

（一）講好緒論，激發(fā)興趣

任何一門課程的教學(xué)都必須以上好緒論課作為良好的開端。但萬事開頭難，電磁場(chǎng)當(dāng)然也不例外。緒論課對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)的興趣和熱情相當(dāng)關(guān)鍵，課中除了講授電磁場(chǎng)理論的發(fā)展過程——經(jīng)典電磁場(chǎng)理論階段、計(jì)算電磁場(chǎng)理論階段，要適當(dāng)講述其在整個(gè)電類專業(yè)學(xué)習(xí)中的作用、電磁場(chǎng)理論在實(shí)踐中的應(yīng)用等，引起學(xué)生對(duì)該課程的重視及興趣。

（二）主線教學(xué)，綱目清晰

在教學(xué)中，我將電磁場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)歸納，實(shí)施了主線教學(xué)法，取得了不錯(cuò)的效果。所謂主線教學(xué)是指根據(jù)電磁場(chǎng)課程特點(diǎn)和學(xué)生需求，理出整體解讀的視點(diǎn)，并據(jù)此分層布點(diǎn)，逐點(diǎn)融通，層層推進(jìn)，力求各點(diǎn)之間內(nèi)通外聯(lián)，實(shí)現(xiàn)局部教學(xué)目的與整體教學(xué)目標(biāo)相契合，進(jìn)而明晰學(xué)習(xí)思路的一種教學(xué)方式。

教學(xué)中，將該課程的主線具體定為“三度三大一組四傳播”，即為：三度（梯、散、旋度）基礎(chǔ)，三大實(shí)驗(yàn)定律（庫侖、安培和法拉第電磁感應(yīng)定律），一組積分與微分方程（麥克斯韋方程組積分和微分等式），四種傳播（均勻平面波在無界空間的傳播、多層媒介傳播、導(dǎo)波系統(tǒng)傳播與天線向空間的電磁波傳播）。這樣一來，學(xué)習(xí)中綱目非常清晰，哪些部分已掌握，哪些部分還需要重點(diǎn)攻關(guān)能心中有數(shù)。

（三）精選例題，輔助理解

在教學(xué)中，通過一系列典型題目將復(fù)雜的問題簡化。如在介紹梯度的概念時(shí)，以地面上的溫度場(chǎng)為標(biāo)量場(chǎng)引入，溫度隨高度變化，山高已知，溫差已定，三人登山，路徑不同，運(yùn)動(dòng)中的溫度變化率也不同，這樣引入梯度概念學(xué)生感覺非常自然。再如介紹趨膚深度概念，通過引入海水的媒質(zhì)參數(shù)和選用發(fā)射頻率，代入?yún)?shù)運(yùn)算，電磁波衰減一目了然。這樣的例題還有好多?？傊?，講例題，必須精挑細(xì)選。

（四）結(jié)合應(yīng)用，設(shè)置疑問

電磁場(chǎng)課程為什么重要？原因之一就是在工程上獲得廣泛的應(yīng)用。單講理論，務(wù)必枯燥，思維起于疑問，舉一些實(shí)際例子，使學(xué)生急于了解緣由并引入新的知識(shí)。金屬外殼的汽車為什么能夠防止雷擊？可結(jié)合靜電場(chǎng)的概念解釋。屏蔽室金屬厚度如何設(shè)計(jì)？良導(dǎo)體中的波傳播常數(shù)可以計(jì)算得到。天線為什么有直線有螺旋？因?yàn)榕c電場(chǎng)傳播的極化有關(guān)。類似的應(yīng)用還有很多，需要我們?nèi)粘７e累、學(xué)習(xí)和搜集，在此不再贅述。

（五）組織小結(jié)，類比歸納

電磁場(chǎng)圍繞著電磁波的量度、傳播、輻射展開討論。各章節(jié)之間既有聯(lián)系又相互獨(dú)立，在授課中，我認(rèn)為章節(jié)小結(jié)比平常的講課更重要。比如講矢量分析時(shí)，標(biāo)量和矢量的對(duì)比、梯度和散度的不同、高斯定理與斯托克斯定理的公式等這些教材上沒有去歸納的內(nèi)容，通過組織比較和對(duì)照，學(xué)生感覺容易理解多了。

總之，電磁場(chǎng)的教學(xué)是電類基礎(chǔ)課的復(fù)雜系統(tǒng)工程之一。多媒體形象化教學(xué)、編寫較為簡單的Matlab程序、改革考核方法和開設(shè)實(shí)驗(yàn)課等也是教學(xué)必不可少的內(nèi)容。我們還要對(duì)應(yīng)用型本科教育進(jìn)行不斷的探索、創(chuàng)新，在教會(huì)學(xué)生知識(shí)的基礎(chǔ)上，鍛煉他們的分析和解決問題的能力，使其真正成為社會(huì)的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝處方，饒克謹(jǐn).電磁場(chǎng)與電磁波（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]孔令榮，朱霞，黃敏，等.“電磁場(chǎng)與電磁波”教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2015（8）：172-173.