面向卓越工程師培養的電磁場與電磁波課程教學研究

汪穎 熊美英

【摘要】《電磁場與電磁波》作為電子信息類專業的一門專業基礎課，在學科建設中發揮著承上啟下的作用，提高該課程的教學質量是非常必要的。通過實踐，探索該課程的教學方法和手段的改革，以適應卓越工程師的人才培養目標和滿足當前社會的人才需求。

【關鍵詞】電磁場與電磁波;卓越工程師;教學改革

一、引言

“卓越工程師教育培養計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。電子信息類專業是一門知識密集、發展和更新十分迅速，且具有很強的工程應用背景的技術學科，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力，這也是“卓越計劃”所要求的。可見，培養和提高學生的實踐創新能力是培養電子信息類卓越工程師的關鍵所在。電子信息類各種專業課程中，《電磁場與電磁波》是電子信息類的重要專業基礎課，它的前修課程是高等數學、工程數學、大學物理，是學生學習微波技術、天線、光技術、雷達技術、電氣技術的基礎。通過本課程的學習，使學生掌握電磁場與電磁波的基本屬性、分布參數系統的主要理論、分析方法等，并為以后從事微波電子應用技術、通信工程準備必要的理論基礎。但目前在該課程的實際教學過程中，偏重于教師的課堂講授，由于課程理論性強、概念抽象和缺少實驗，學生不僅分析電磁現象的能力和實踐動手能力較差，而且影響后續課程的學習，甚至使部分學生失去學習興趣。筆者從卓越工程師人才培養的角度出發，結合幾年的教學經驗從幾個方面去探討《電磁場與電磁波》教學改革，達到提高教學質量的目的，從而提高電子信息類學生的實踐能力和發展能力。

二、樹立先進的教學理念

《電磁場與電磁波》是一門理論性很強的專業基礎課程，涉及的數學推導繁瑣、公式繁多、理論性強、概念抽象，很多學生把這門課當作沉重的負擔，學起來易感到枯燥、乏味。這就要求教師采用一些先進的教學理念，對于學生必備的基礎理論部分，堅持嚴格把關，奠定堅實基礎;在理論教學時，適當增加近代分析工具的介紹，以激發學生的學習積極性，純粹的理論課程往往會使學生覺得枯燥乏味。雖然《電磁場與電磁波》具有較強的理論性，但電磁波的應用已廣泛深入到人們的日常生活。因此，在授課過程中多給學生講述一些身邊的電磁場應用的例子，會大大激發學生學習該課程的積極性，使其由被動接受變為主動學習，對掌握本課程有很大幫助。比如，可在緒論中講解電磁爐的原理，指出對應的理論部分。對學生感興趣的現象，比如手機短信的發送、傳播及接收，結合理論知識進行講解。大量運用生活中的實例進行教學，不僅可以很好的貫穿理論知識，還可讓學生切身感受學好本課程的必要性。

三、應用啟發式教學

高等數學是《電磁場與電磁波》的先修課程，尤其是矢量代數、矢量微積分、微分方程與特殊函數等是本課程必備的數學基礎。在課程教學中，結合數學知識設置一些開放性的問題，可以培養學生思考問題的習慣。例如，界面上自由電荷面密度為0時，靜電場電位的導數滿足，另外，電位是連續的，單從數學上看這兩個關系式似乎不能同時成立，引導學生從函數的角度認識電位，上述的邊界條件是成立的。再如關于電流環軸線上的磁場，通過計算得到其方向是沿著軸線方向，這里可以給學生設置問題：磁力線是閉合曲線，但電流環軸線上的磁場始終沿著軸線方向，怎么才能閉合呢。類似的問題都需要學生利用所學的數學、物理等知識進行解答，可以鍛煉學生獨立思考問題的能力。

四、運用現代化的教學方法

課程的一些內容包括介質的極化和磁化、電磁波的傳播、反射和透射等內容，對學生來說很抽象，很難理解，我們充分利用多媒體課件，用動畫和圖形的方式展示出來，讓學生有感性認識，提高他們的學習興趣。在引入多媒體技術授課的同時，不能完全放棄傳統的板書授課模式。在一些關鍵性的公式推導過程中，板書仍不失為一種有效的教學手段，這種授課方式相對來說速度較慢，可以讓學生繃得很緊的大腦神經得到適當的緩沖，也有適當的時間進行思考，有助于學生提高聽課效果。因此，要把多媒體課件和黑板板書相結合，調整好講課速度，重點難點體現在板書上，以引起學生注意，達到優勢互補的目的。這就要求教師取百家之精華，根據課程的特點和學生的具體情況，自行研制多媒體課件。課件中繪制的圖形和動畫要達到立體化、動態化、色彩化的效果，使授課內容豐富，緊密與現代科技發展相關聯，并根據課程特點、專業需求以及每屆學生的具體情況對電子教案進行實時修改。

五、加強實驗教學

電磁場電磁波實驗是理論課教學的一個重要組成部分，通過實驗教學學生不僅能更牢固地掌握理論知識，而且在實驗過程中，通過對理論知識的運用和實踐，上升到一個新的高度，從而提高他們的素質。為培養具有創新精神的高素質人才，適應電子信息技術飛躍發展對學生知識結構和能力的要求。（1）加強電磁場與電磁波課實踐課和理論課的結合與滲透，培養學生解決實際問題的綜合能力。理論教學與實踐教學密切相關，根據實驗教學的要求，保證理論教學為實踐教學打好堅實的理論基礎。讓理論課教師參加實驗教學，及時與學生溝通，了解學生掌握知識的情況與興趣所向。（2）試增加實驗教學，修訂實驗計劃和大綱，編寫實用的實驗指導書。為了保證工科學生工程能力的提高，實驗內容應不但具有基礎性、設計性和綜合性，還要具有研究創新性;不僅使學生能夠打下良好的基礎，還要激發學生的創造性思維。為了適應開放實驗室的要求，實驗教學既要有實驗理論教學，又有實踐部分，即包括基本部分實驗內容、設計性部分實驗內容和綜合性部分實驗內容以及研究創新部分內容。使實驗的教學層次分明，使學生的實驗興趣得到提高，達到最佳實驗效果。

六、總結

總之，筆者根據卓越工程師的培養理念，結合《電磁場與電磁波》課程的特點，改進教學理念與方法，靈活應用多種先進的教學手法與教學手段，保證學生理論與實踐緊密結合，提高分析問題和解決實際問題的能力，培養學生的創新意識和創造能力，為培養電子信息類專業學生的實踐動手能力、分析和解決實際問題的能力、創新意識和應用能力提供一個良好的平臺，為實現電子信息類專業卓越人才的培養奠定基礎。

參考文獻：

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基金項目：江西省教育廳教改課題：電子信息類卓越工程師下的《電磁場與電磁波》教學改革研究與實踐（課題編號：JXJG-13-17-23）