《工程電磁學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

閆淑霞 史偉光 徐微 丁麗婭 郭華

摘要：《工程電磁學(xué)》是通信工程等電子類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是電子領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)體系中的重要組成部分。本文結(jié)合作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)課程教學(xué)中存在的問題，并針對(duì)該課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出改革。

關(guān)鍵詞：工程電磁學(xué)；教學(xué)模式；教學(xué)改革

一、 引言

在現(xiàn)代生活中，電磁場(chǎng)與電磁波相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用無(wú)處不在?！豆こ屉姶艑W(xué)》是通信工程等電子類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是電子領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)體系中的重要組成部分。該課程是其他電子類專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)好該課程對(duì)學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)知識(shí)起到重要作用。因此，《工程電磁學(xué)》在通信工程專業(yè)教學(xué)體系中具有不可替代的重要地位。

《工程電磁學(xué)》課程內(nèi)容多、課時(shí)量有限、課容量大，如何提高學(xué)生課上和課下的學(xué)習(xí)質(zhì)量成為亟須解決的問題。我們不僅需要對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，還需要對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，由“單一理論講授”變?yōu)椤岸喾N方法綜合”，使得傳統(tǒng)的教學(xué)模式與新穎的現(xiàn)代教學(xué)模式相結(jié)合，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時(shí)，提高學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣。

二、 教學(xué)中存在的問題

與其他專業(yè)基礎(chǔ)課相比，《工程電磁學(xué)》具有數(shù)學(xué)公式多和概念抽象的特征，這導(dǎo)致提高教學(xué)質(zhì)量難度增大。首先，《工程電磁學(xué)》綜合性強(qiáng)，要求學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)過硬。該課程不僅僅介紹了一些概念定理，而是綜合了《矢量分析》《電路》《大學(xué)物理》等諸多學(xué)科知識(shí)，對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備要求較高。其次，本課程理論性強(qiáng)，概念高度抽象，現(xiàn)階段授課時(shí)主要依賴現(xiàn)有的數(shù)學(xué)工具來解釋某些物理現(xiàn)象，大量的公式推演運(yùn)算和抽象的語(yǔ)言描繪使學(xué)生感到枯燥厭倦，課堂顯得單調(diào)乏味，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，甚至導(dǎo)致部分學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理。再次，本課程重難點(diǎn)多，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的連貫性較強(qiáng)，一旦出現(xiàn)沒有理解的知識(shí)點(diǎn)，將會(huì)影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，久而久之影響了學(xué)生對(duì)整個(gè)課程的學(xué)習(xí)掌握。我院《工程電磁學(xué)》課程的教學(xué)班由4個(gè)自然班組成，人數(shù)多時(shí)可達(dá)100名以上，由于學(xué)生水平基礎(chǔ)不同，在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和自覺性方面有較大的差異，因材施教十分困難，教師與學(xué)生互動(dòng)較少，課堂氣氛沉悶，難免造成教與學(xué)的乏味。除此之外，由于課時(shí)數(shù)量的限制，本課程除了安排2～3次習(xí)題課外，其他時(shí)間都用于講課，基本上處于“滿堂灌”的狀態(tài)，使電磁場(chǎng)抽象的物理概念難于理解。

三、 課程教學(xué)探討和改革

針對(duì)《工程電磁學(xué)》理論性強(qiáng)、內(nèi)容枯燥、課時(shí)量有限的特點(diǎn)，本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法兩個(gè)方面對(duì)本課程進(jìn)行改革。

1. 在教學(xué)內(nèi)容方面，摒棄“照本宣科”，注重本課程與其他課程的聯(lián)系，并與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，幫助學(xué)生形成知識(shí)體系。

首先，本課程是以學(xué)習(xí)《高等數(shù)學(xué)》《大學(xué)物理》等課程為基礎(chǔ)，為后續(xù)專業(yè)課程（如《微波技術(shù)》《光纖通信》等）提供理論依據(jù)而開設(shè)的課程。在教學(xué)內(nèi)容上，要與已學(xué)知識(shí)做好聯(lián)系和區(qū)分，同時(shí)為后續(xù)課程做好理論鋪墊，鞏固并擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)體系，幫助學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整體把握。

其次，本課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，幫助學(xué)生理解課本中的抽象概念，并能用書本中的知識(shí)解釋實(shí)際中的應(yīng)用，達(dá)到學(xué)以致用的效果。

2. 在教學(xué)方法上，摒棄“單一理論講授”，提倡“多種方法綜合”的教學(xué)方法，增加教師與學(xué)生的課堂互動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

首先，多媒體課件與黑板板書相結(jié)合?！肮こ屉姶艑W(xué)”課程是一門數(shù)學(xué)推導(dǎo)和公式較多的課程。黑板板書的方法能將理論推導(dǎo)部分介紹清楚，但是不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體把握；而采用圖片、動(dòng)畫、視頻等多媒體形式教學(xué)能將抽象的理論直觀地表現(xiàn)出來，彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)的不足，但是不利于學(xué)生對(duì)公式概念細(xì)節(jié)的理解記憶。因此，需要多媒體課件與黑板板書合理結(jié)合，幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的深入理解和整體把握。

其次，利用Matlab等可視化軟件增強(qiáng)學(xué)生的空間感和形象思維能力。工程電磁學(xué)中介紹的電場(chǎng)磁場(chǎng)、電磁輻射等概念都具有復(fù)雜的空間分布，而且在現(xiàn)實(shí)生活中是不可見的。授課時(shí)若僅用語(yǔ)言描述或者板書展示，學(xué)生很難真正理解掌握，與無(wú)法用理論知識(shí)解決實(shí)際問題。借助Matlab等軟件強(qiáng)大的工程計(jì)算能力和圖形處理能力，能將理論公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)在空間的分布和規(guī)律直觀地描繪出來，幫助學(xué)生直觀地理解和分析問題。

再次，開展學(xué)生講課活動(dòng)。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下通過搜集、分析資料和課堂分享的方式參與課堂教學(xué)。該方式不僅能加深學(xué)生對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，也便于緩解理論課堂教學(xué)的乏味，提升課堂教與學(xué)的效果。

四、 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)《工程電磁學(xué)》課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進(jìn)，使得傳統(tǒng)的教學(xué)模式與新穎的現(xiàn)代教學(xué)模式相結(jié)合，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，提高學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主研究、協(xié)作交流，培養(yǎng)實(shí)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

閆淑霞，講師，天津市，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院；

史偉光，講師，天津市，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院；

徐微，副教授，天津市，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院；

丁麗婭，講師，天津市，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院；

郭華，講師，天津市，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院。