少學時情況下“工程電磁場”教學體系改革

摘要：在多年“工程電磁場”的教學過程中總結出兩點教學思路：注重引導學生進行科學的、工程的思維，使學生由被動變為主動；注重工程應用，提高學生學習工程電磁場的積極性。依據以上教學思路，針對“工程電磁場”難教難學的實際問題，圍繞嘉興學院高水平工程應用型人才目標，在已有的教學基礎上，探索出一條適合該校少學時的“工程電磁場”理論教學的方法。

關鍵詞：工程電磁場；少學時；教學改革

作者簡介：傅文珍（1984-），女，江西新干人，嘉興學院機電工程學院，講師。（浙江 嘉興 314000）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0066-02

“工程電磁場”是在“大學物理”電磁場理論的基礎上，進一步闡述宏觀電磁場基本性質、規律、分析與計算方法，旨在培養學生運用場的觀點對工程電磁問題進行分析與探討，鍛煉學生科學的思維方式。[1]

目前，“工程電磁場”是很多高等院校工科電類專業的一門專業基礎課，它所涉及的內容，是電類專業學生應具備知識結構的必要組成部分，同時又是新興邊緣學科和交叉學科發展的基礎。[2]特別是對電氣專業學生來說，“工程電磁場”是很多后續專業課的基礎，如電機拖動、電力工程基礎及電磁兼容等，可見它的重要性。[3]然而，在當代注重素質教育的大學教育中，大學生的課程豐富多彩，在有限的時間里面，很多邊緣交叉學科的教學課時都在不斷壓縮，尤其是“工程電磁場”教學，從原來的五六十個課時壓縮到三四十個課時不等。如何在有限的時間里上好“工程電磁場”這門課，是很多執教老師面臨的一個難題。

一、嘉興學院“工程電磁場”教學現狀

“工程電磁場”這門課的特點是：以大學物理、高等數學、復變函數等課程為基礎，知識面廣；理論性較強，概念抽象；課程教學過程中公式推導較多，計算復雜；要求學生有較好的空間想象能力、邏輯推理能力和抽象思維能力。[4]嘉興學院（以下簡稱“我?！保┫嚓P專業學生對本門課的普遍反應都是難學；另外，教師在課堂上一般從復雜的數學公式推導開始，公式繁瑣不說，很難吸引學生的注意力，最后只落得教學兩難的境地。正是由于這些特點，該課程被公認為教師最難教、學生最難學的課程。然而，為培養寬口徑人才，我校電氣專業該課程計劃教學學時定為32學時。在有限的教學時間里，要使學生對這門課產生興趣并學好這門課，尤其在教學過程中要與我校培養應用型人才、提高學生工程應該能力相符合。這無疑給教師教學過程中的教學方法和教學手段提出更高的要求。因此，對該課程的教學方法和教學手段的改革顯得尤為重要。在此狀況下，筆者根據幾年來對“工程電磁場”的執教經驗，提出在少學時情況下對工程電磁場的教學內容、教學方法進行改革。

二、少學時“工程電磁場”教學內容改革

1.改革目的

在教學內容改革上，注重理論與應用相結合，從實用性出發，激發學生學習的興趣。因電磁場中電場強度和磁感應強度具有不可見的特性，只能通過數學公式進行描述。因此，在講授電磁場理論時應與其實際應用相結合，巧用實例教學。如緒論中可以引用電磁場發展史的一些名人事跡；而在靜電場中的應用有：靜電分離、靜電噴涂、植物育種保鮮等；恒定電場主要應用有直流輸電等?！肮こ屉姶艌觥睉梅浅V泛，每一個章節都有典型應用，各章節的主要應用實例如表1所示。恰到好處應用這些工程實例能夠有效促進學生對知識點的掌握，從而激發學習的興趣。

2.改革內容

在少學時的情況下應適當調整教學內容，做到重點講，少講和不講。然而，也不能一味刪減教學內容，適當引導學生自學也是必要的。按照我校工程電磁場教學大綱要求，“工程電磁場”理論教學內容主要有以下幾部分：矢量分析、靜電場、恒定電場、恒定磁場、時變電磁場、準靜態電磁場、平面電磁波的傳播、均勻傳輸線的導行電磁波、波導與諧振腔等。其中矢量分析的講述主要是為后續公式推導做鋪墊，而從準靜態電磁場開始主要講述特殊形式下的電磁場問題，學生對后續知識點了解即可。因此，“工程電磁場”的教學重點應放在靜電場、恒定電場、恒定磁場及時變電磁場，這些既是基礎理論，又是電氣專業工程應用上接觸比較多的地方。

三、少學時“工程電磁場”教學方法改革

在教學方法的改革上主要采用啟發、引導、探討式的教學方法。在授課過程中，打破傳統的“老師講、學生聽”的被動教學模式，以學生為主體，圍繞教學內容，靈活運用討論法以及質疑等，進行啟發式教學。注意激發學生探索求知的欲望，提高其學習興趣，指導學生在發現問題、提出問題、分析問題以及解決問題過程中培養創新思維能力。根據我?，F狀及筆者的執教經驗，提出以下幾點教學方法：

1.采用對比的教學方法

采用對比的教學方法可以幫助學生溫故知新。電場和磁場是緊密聯系的兩種現象，電磁學中，某些電現象與磁現象，雖本質上相異，但宏觀現象上有很好的相似性，或在研究方法上十分相似。從教材內容的安排中不難發現，“工程電磁場”教材中每章的教學內容都是從場的性質、基本方程、邊值問題與銜接條件、場的應用及能量與力等4個方面去分別講述靜電場、恒定電場、恒定磁場和時變電磁場。于是，抓住各種場的對比關系在工程電磁理論教學中很關鍵。對比的方法不僅符合心理學中提到的“意識流”，[5]也符合古代溫故而知新的道理。如靜電場和恒定電場的場量關系對比見表2。

2.注重工程實例的引導性

根據我?！肮こ屉姶艌觥鄙賹W時的特點，在“工程電磁場”的教學內容上刪減了一些與前修課程相同的內容，同時增加工程實例的引入。工程實例的引入不僅豐富了課堂教學，還可以將理論直觀化，將高深理論與工程應用很好地結合在一起，激發學生學習興趣。[6]如：為講解在靜電場中靜電屏蔽的概念以及靜電屏蔽中電場分布和電荷分布的特點，可以先引入靜電分離的工程實例（靜電除塵、靜電噴涂、靜電紡紗等），再介紹靜電分離的方法和效果，然后讓學生去思考出現這種現象的原因。最后，再用理論分析的方法去講解出現這一現象的原因。同時借助一些圖片將這一現象直觀有效地展示在學生面前，如圖1所示。幫助學生掌握在靜電屏蔽情況下靜電場和電荷的分布情況，以及相應的理論。

3.注重課堂的互動性

“工程電磁場”這門課理論性較強，采用傳統的灌輸方式很難激發學生的學習興趣，因此在教學方法上采用互動式教學方式，主要以多媒體放映、MATLAB仿真軟件現場仿真各種場的波形圖為手段，增強學生的自學能力。工程電磁場知識點抽象，空間想象力差的學生很難接受，因此采用多媒體、仿真軟件可以將抽象公式圖像化，幫助學生對公式的理解，引起學生的學習興趣。

4.注重教師的教學地位

“工程電磁場”的教學內容比較多，我校課時只有32課時，時間非常緊，教師應該怎樣把教學內容講清楚？筆者認為應注重教師在本門課程中的教學地位。教師必須在有限的時間里組織好教學過程，選擇適當的題目課后留給學生思考，溫故已學相關知識，同時啟發新的教學內容。采用設疑引學的方式提高學生學習興趣。

四、總結

在我校少學時的情況下，通過對“工程電磁場”教學內容和教學方法的改革，使得該課程更加合理，內容更加豐富，在激發學生學習的興趣同時，解決了“工程電磁場”一直以來難教難學的狀況。

參考文獻：

[1]王平，李慧奇，安勃，等.創新實驗班“工程電磁場”課程教學改革[J].中國電力教育，2012，（27）：61-62.

[2]蘇利捷.《工程電磁場》課程體系的優化[J].教育教學論壇，

2012，（38）：139-140.

[3]吳明贊.《工程電磁場》課程研究式教學的實踐[J].電氣電子教學學報，2008，30（4）：65-68.

[4]靳宏，莫岳平.“工程電磁場”課程研究性教學探討[J].電氣電子教學學報，2011，33（3）：97-99.

[5]譚頂良.高等教育心理學[M].南京：河海大學出版社，2002.

[6]邵小桃，李一致.靜態場部分電容和互感的測量[J].電氣電子教學學報，2009，31（2）：83-85.

（責任編輯：劉輝）