以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)的電磁場(chǎng)理論教學(xué)改革探討

本文得到了天津理工大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（編號(hào)：YB11-32）及天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：D03-0807）的共同資助

【摘 要】電磁場(chǎng)理論作為電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果將直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。為了培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，本文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面對(duì)該課程進(jìn)行探索與改革，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新能力的目的，適應(yīng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)定位及滿足信息產(chǎn)業(yè)對(duì)工程技術(shù)人才的需求。

【關(guān)鍵詞】電磁場(chǎng)理論 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2013）20-0017-02

一 引言

隨著中國(guó)信息科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)對(duì)電子信息工程技術(shù)人才的需求大量增加。2012年，教育部頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》（以下簡(jiǎn)稱新目錄），對(duì)學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。隨著教育部新目錄的頒布，我校為進(jìn)一步優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，進(jìn)行了各專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的修訂。電磁場(chǎng)理論課程作為電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在通信工程及電子信息工程等專業(yè)人才的培養(yǎng)過(guò)程中占據(jù)著重要位置。要做到培養(yǎng)一批適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、教育與行業(yè)同步發(fā)展的電子信息工程技術(shù)人才，需要及時(shí)在電磁場(chǎng)理論課程的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行教學(xué)改革，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。

二 教學(xué)內(nèi)容及方法改革

電磁場(chǎng)理論課程是電子信息類專業(yè)本科生必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。課程以大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)及工程數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，主要介紹電磁場(chǎng)與電磁波的基本特性及規(guī)律，其教學(xué)效果的好壞將直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。因此，對(duì)電磁場(chǎng)理論課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法開展研究在通信工程及電子信息專業(yè)建設(shè)中有著重要的意義。

為了培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，特別是強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，將

電磁場(chǎng)理論課程的培養(yǎng)目標(biāo)定位為既要使學(xué)生理解和掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本特性及規(guī)律，更要注重學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了達(dá)到上述培養(yǎng)目標(biāo)，本文結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)模式的特點(diǎn)和學(xué)校實(shí)際情況，對(duì)電磁場(chǎng)理論課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進(jìn)行了改革與探索。

1.教學(xué)內(nèi)容改革

電磁場(chǎng)理論課程主要內(nèi)容包括矢量分析、電磁場(chǎng)的基本規(guī)律、靜態(tài)電磁場(chǎng)、時(shí)變電磁場(chǎng)和均勻平面波。為了避免與大學(xué)物理部分內(nèi)容重復(fù)，本課程從場(chǎng)論出發(fā)，以電磁場(chǎng)的散度和旋度為主線介紹電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，得到涵蓋電磁場(chǎng)普遍規(guī)律的麥克斯韋方程。然后從麥克斯韋方程出發(fā)，介紹最簡(jiǎn)單的一種電磁波——均勻平面波在不同媒質(zhì)中的傳播規(guī)律及在不同媒質(zhì)分界面的反射與折射。通過(guò)對(duì)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面理解電磁場(chǎng)的散度、旋度及梯度等基本概念，掌握電磁場(chǎng)的有關(guān)定理、定律、麥克斯韋方程的物理意義及數(shù)學(xué)表達(dá)式，掌握時(shí)變電磁場(chǎng)的特點(diǎn)及其傳播規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)分析工程中的電磁現(xiàn)象和電磁過(guò)程，對(duì)一些典型的場(chǎng)的問(wèn)題能進(jìn)行計(jì)算。為學(xué)習(xí)專業(yè)課程或進(jìn)一步研究電磁場(chǎng)問(wèn)題，準(zhǔn)備必要的理論基礎(chǔ)。

為了適應(yīng)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)的需要，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上充分注重分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法及手段的訓(xùn)練。在原有的內(nèi)容基礎(chǔ)上增加電磁場(chǎng)的規(guī)律在工程實(shí)踐中的實(shí)際應(yīng)用知識(shí)、典型例題和解題思路。如在時(shí)變電磁場(chǎng)介紹微波爐加熱食物的原理，電磁波極化在雷達(dá)天線中應(yīng)用，在均勻平面波的反射與折射部分介紹光纖通信中光纖的導(dǎo)光機(jī)理等。通過(guò)每章節(jié)中實(shí)際應(yīng)用例子及例題的講解，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.教學(xué)方法與手段改革

針對(duì)電磁場(chǎng)理論課程較難掌握的特點(diǎn)，從如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量和如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力出發(fā)，在教學(xué)中逐步形成多樣化教學(xué)方法與教學(xué)手段，強(qiáng)化場(chǎng)與波的基本概念及其在工程中的應(yīng)用，并充分注重分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法及手段的訓(xùn)練，達(dá)到創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

第一，學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。在教學(xué)中通過(guò)各種方法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)課程的重要性，把學(xué)生的主觀能動(dòng)性發(fā)揮出來(lái)。由于電磁場(chǎng)理論課程理論深?yuàn)W，因此調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣非常重要。在教學(xué)開始的緒論課上介紹電磁場(chǎng)理論的重要性和廣泛的應(yīng)用，如電磁場(chǎng)（或波）作為當(dāng)今世界最重要的能量形式，是人們?nèi)粘Ｉ钣玫降闹饕茉础ｋ姶挪ㄗ鳛樾畔⒌妮d體，更是當(dāng)今社會(huì)傳播信息和獲取信息的主要手段。電磁波在軍事上也有重要的應(yīng)用，如雷達(dá)、電磁干擾等。

第二，可視化手段的應(yīng)用。在教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)一步豐富完善多媒體課件，對(duì)疑難知識(shí)點(diǎn)采用多種方式、多種媒體、從多個(gè)不同角度進(jìn)行講解，使學(xué)生理解透徹。在教學(xué)手段上，注重傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合。利用多媒體課件和Flash對(duì)電磁場(chǎng)理論課程的重難點(diǎn)內(nèi)容采用直觀、生動(dòng)和形象的多媒體動(dòng)畫進(jìn)行演示，把抽象的概念形象化，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念的理解與掌握。如在介紹電磁波的極化時(shí)，可以通過(guò)Flash將電磁波的不同極化狀態(tài)進(jìn)行立體演示，方便學(xué)生理解和掌握。

第三，對(duì)比式教學(xué)的應(yīng)用。根據(jù)電磁場(chǎng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相似性和對(duì)偶性，在教學(xué)過(guò)程中注重啟發(fā)學(xué)生對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的概念、規(guī)律及分析方法等進(jìn)行對(duì)比分析，使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)和理解電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，同時(shí)掌握電磁場(chǎng)問(wèn)題的分析方法。如靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng)的對(duì)比、靜電場(chǎng)與恒定磁場(chǎng)的對(duì)比、電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)與非導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播特性的對(duì)比，平行極化波與垂直極化波對(duì)介質(zhì)分界面斜入射時(shí)的對(duì)比等。

第四，互動(dòng)式教學(xué)的應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程中采用回憶式提問(wèn)、理解式提問(wèn)、應(yīng)用式提問(wèn)等互動(dòng)方式，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)思考，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，適時(shí)組織一些討論、思考活動(dòng)，教師針對(duì)學(xué)生在討論中反映出的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和講解。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生分析、思考、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中注重采用課堂提問(wèn)、課堂小練習(xí)等方法對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固。

第五，創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用介紹電磁場(chǎng)的基本概念和規(guī)律，注重創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如在教學(xué)過(guò)程中提出一些問(wèn)題，讓學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊思考，如在講到不同介質(zhì)的邊界條件時(shí)，讓學(xué)生思考如何利用電磁參數(shù)不同的介質(zhì)層，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電磁波吸收材料，使其能用于軍用隱形飛機(jī)涂層。在講解均勻平面波的全反射時(shí)，讓學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)兩種介質(zhì)的電磁參數(shù)，使電磁波能被約束在其中一種介質(zhì)中傳播等。

第六，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，逐步建立較完善的網(wǎng)絡(luò)課堂，為學(xué)生創(chuàng)建自主學(xué)習(xí)的環(huán)境。學(xué)生可通過(guò)多媒體網(wǎng)絡(luò)課件進(jìn)行自學(xué)和通過(guò)習(xí)題庫(kù)進(jìn)行自測(cè)，達(dá)到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的目的。借助多媒體網(wǎng)絡(luò)課件，學(xué)生的自學(xué)、自測(cè)基本不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，方便了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，利用仿真軟件將很多抽象、難以理解的問(wèn)題直觀地表現(xiàn)出來(lái)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

第七，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。結(jié)合本課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)本課程基本理論和基本方法的理解，使學(xué)生了解常用儀器設(shè)備的使用和操作方法，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和基本操作技能，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)理論課程興趣的同時(shí)，有效培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力和理論知識(shí)的工程應(yīng)用能力。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的科研工作，通過(guò)科研促進(jìn)教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

三 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上實(shí)踐探索，筆者認(rèn)為在教學(xué)中采用多樣化的教學(xué)方法與教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。工程實(shí)例在教學(xué)中的引入，培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。通過(guò)科研促進(jìn)教學(xué)，提升學(xué)生的綜合能力。已有多名學(xué)生申請(qǐng)并成功獲得教育部大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕