緒論課在《工程電磁場》教學中的重要性

蘇利捷

蘭州交通大學自動化與電氣工程學院，甘肅 蘭州 730070

緒論課在《工程電磁場》教學中的重要性

蘇利捷

蘭州交通大學自動化與電氣工程學院，甘肅 蘭州 730070

為了提高工程電磁場課程的教學質量，提高學生的學習興趣，以緒論教學為導向，闡明其與電氣工程專業的關系。以工程電磁場的進展、動態及前人的孜孜不倦的探索、發現的研究精神，激發學生的學習興趣。

工程電磁場；緒論；重要性

上好第一堂課即緒論至為關鍵、重要，緒論課是每門課的導言和概述，在短的時間內掌握工程電磁場的定義、概念、研究對象、發展歷史及對最新研究成果和前沿動態，以激發學生學習本專業的興趣，為學習其他專業打下堅實的基礎。

電磁場理論是高等學校工科電類專業的一門技術基礎課。它所涉及的內容是電類專業學生應具備的知識結構的必要組成部分，同時又是一些交叉領域的學科生長點和新型邊緣學科發展的基礎。學好這門課程將增強學生的適應能力與創造能力[1]。我們在講授工程電磁場中，以緒論為導向，激發學生學習興趣。

1 工程電磁場的緒論是拓寬學生視野的專業導向

該課程體系主要涉及宏觀電磁場的基本性質和基本規律；對電氣類專業中的電磁現象和電磁過程，能用場的觀點進行初步分析；對一些簡單的問題能進行計算；為學習專業或進一步研究電磁場問題，準備必要的理論基礎[2]。同時，該課程也是電氣工程、微波技術、天線、電磁干擾與電磁兼容、射頻電路設計、高速電路設計與開發、無線通信技術、光纖通信、衛星通信等后續課程的理論基礎。

工程電磁場是現代工程科學中一門前沿科學，它是研究電磁基本理論及電磁工程兩個方面，電磁基本理論主要研究電磁場的源與場的關系以及電磁波在空間傳播的基本規律，電磁工程主要討論電磁波的產生、輻射、傳播、電磁干擾、電磁兼容及電磁理論在各方面的應用等的基本規律。在緒論的講授中，以其工程電磁場的定義、概念、研究對象、內容及發展簡史、新成就和發展動態為中心，總結書中的精華。首先論及電現象和磁現象的認識過程，隨后講庫倫（Coulomb）定律、安培（Appere）環路定律及法拉第（Faraday）電磁感應定律的發現，不僅標志著人類對電磁現象的認識和研究發展到了新的階段，由此誕生了電力工業。因此工程電磁場與電氣工程專業有密切關系，為了激發學生學習興趣和熱情，講好緒論課至關重要，緒論對工程電磁場來說是“排頭兵”，對學生來說是激發學生興趣的“動員會”“誓師詞”，對教師來說是發揮廣博深厚知識，善于總括的教學藝術的時機，使學生有一種學習沖動感，撞擊學生學習電磁理論知識內在動力，變被動為主動學習。

2 工程電磁場與學科專業的關系，是緒論內容導向的實質

2.1 了解電磁理論的基本規律及對人類社會生活產生的巨大的指導意義

在電磁理論形成以前，人類的活動中沒有電報、電燈、電話、收音機、雷達、電視機，更沒有發電機、電動機、變壓器，等等。而這一切都是電磁理論與實踐的產物，是人類智慧的結晶。可以說，電磁場理論的形成和應用是科學時代到來的標志。電力的應用是繼機械力之后最偉大的動力革命，其對社會經濟和人們日常生活的影響更遠遠超出了機械力。20世紀計算機的發展也依賴于電磁場理論的建立。而21世紀，電磁波已經成為了信息時代最基本的物質載體[3]。對宇宙、航天事業的發展空間技術的應用起到難以估量的重要作用。

2.2 了解中華民族對電磁場理論發展的貢獻，弘揚愛國主義教育是緒論必講授的內容

中國是世界上發現磁現象最早的國家。在磁學方面，積累了豐富的知識和經驗，而且有許多遠遠超過同時期世界水平的發明創造。當時的成就不僅對中國古代的軍事、工業、商業、航海及醫藥都起過重要作用，而且對世界文明的發展做出了不可磨滅的貢獻。這其中包括：（1）公元前4世紀發現磁石；（2）公元前3世紀發現磁力；（3）指南針的發明和磁極的發現；（4）發現了磁偏角和磁傾角；（5）發現了磁屏蔽等等。更促進學生學習的“三知”（知之、好知、樂知）及追求“四個有所”（有所發現、有所發明、有所創造、有所前進）學習的動力。

3 講好緒論中的電磁場理論發展簡史是培養學生興趣的關鍵

講解庫倫（Coulomb，1736-1806）是法國物理學家，科學院院士，生于昂古萊姆。他是18世紀學識淵博額的學者之一，是與英國大學者卡文迪什（Cavendish，1731-1810）齊名的物理學家。庫倫早年從事摩擦和扭力的研究，知道用金屬的扭轉能夠測量微小的力，其精度高達10-8牛頓。他利用這一特性，在1784年制造了一架非常靈敏的扭力電秤，測量出兩個同性電荷之間的斥力與它們之間的距離的平方成反比。從而建立了著名的庫侖定律。盡管如此，庫侖定律是電磁學歷史上第一個定量的定律，是整個電磁學的基礎。從此以后，電磁學有定性觀察階段，走向定量研究的科學道路。奧斯特（Oersted，1777-1852）發現的電流磁效應，把長期以來被認為是彼此孤立的電現象和磁現象聯系起來，標志著電磁學時代的到來，使電磁學進入了一個嶄新的發展時期，大大推動了電磁學的發展。安培（Appere，1755-1836）進一步探索了磁的本質，提出了分子電流假說，分子電流假說為正確認識物質磁性指明了方向，在此基礎上，總結了電磁現象的研究成果，首先提出了研究電動理論《電動力學》。用數學理論描述和總結了電磁現象，得出了著名的安培環路定理。在講到被稱為自牛頓以來最偉大的理論物理學家麥克斯韋（Maxwell，1831-1879）生前他的電磁理論學說為什么沒有得到理解？為什么沒有得到應有的重視？使學生產生瞬間追溯中學物理學的往事，引起學生的共鳴。

4 講述工程電磁場的進展動態是緒論導向學生求知欲和好奇心的心理要求

電磁場理論應用的發展方向是緒論講授的新內容。由于電磁理論建立一百多年以來，對電磁現象的應用都局限在單色和較窄的頻率范圍內，相應建立了連續波的電磁理論和實驗技術；而電磁理論的另一個側面，在時域內直接研究電磁現象比較少。因此時域電磁場的研究，是科學和技術發展的需要。因此科學家正在研究一種超寬帶技術（ultra-wideband）。這種技術每秒鐘發出百萬次窄脈沖，能夠準確讀取位置和距離等信息，為雷達追蹤、準確定位和無線通信開啟了一扇新的大門。其一優點就是幾乎不會釋放電磁波，不干擾電視信號，能使無線電資源得到有效利用。寬帶指的是將因特網、有線電視和電話等融合在一起的技術，能夠在同一條光纜上提供超快速、高容量的視頻、音頻和數據信號傳輸。超寬帶技術將帶來一個全新的產業。另外像生物電磁場也是電磁場理論應用和研究的新方向，給學生拓寬視野，為未來研究的前景提供動力[3]。

5 講好緒論課是考察教師教學素質的知識面，試金石

教師除熟悉掌握教學的內容外，特別是閱讀有關雜志、文獻，了解最新的學科發展動態，收集大量資料，善于整理、善于表達、善于應變，發揮講授藝術充實內心世界，武裝自身，熱愛專業，熱愛學生，做到誨人不倦、學而不厭的園丁，使學生有親切感、能激發學生學習熱情、滿足求知欲要求、對工程電磁場的學習產生學又不及猶恐失之的求知欲。

[1]馮慈章，馬西奎主編.工程電磁場導論[M].北京：高等教育出版社 ,2000 ：1-3

[2]畢德顯主編.電磁場理論[M].北京：電子工業出版社,1985：7-10

[3]王月清，吳桂生等主編.工程電磁場導論[M].北京：電子工業出版社, 2005：1-88

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.152