“工程電磁場”教學研究

朱彥軍 鄭秀萍

【摘 要】“工程電磁場”是電氣工程專業的一門專業基礎課。教學中，由于課程內容多，授課時間短等原因，使得這門課程的教與學存在著一些問題。本文結合多年的教學經驗和教學工作的實際，針對教學內容和學生特點對該課程的教學研究進行了有益的探討與實踐。就如何提高這門課程的學習質量提出了合理的建議和措施。

【關鍵詞】工程電磁場;課堂教學;教學研究

Teaching Research on Electromagnetic Engineering

ZHU Yan-jun ZHENG Xiu-ping

（College of Electronics and Information Engineering， Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024，China）

【Abstract】Electromagnetic engineering is a fundamental and compulsory course for students who major in electrical engineering. The extensive content and short-term curriculum pose problems to teaching and learning. In many years course instruction， we have explored and revised the teaching approach with regard to the characteristics of the course and the students involved. Based on these practice， we put forward feasible suggestions and measures to improve the teaching quality.

【Key words】Electromagnetic engineering;Teaching method;Teaching content

“工程電磁場”這門專業基礎課有著完善的理論基礎，廣泛的應用背景。既能對自然、生活現象做出合理解釋亦能對復雜的電氣工程問題提供科學依據、說明。課程要求學生掌握“工程電磁場”的基本概念、基本規律、基本的計算方法和基本的分析問題方法。能夠運用理論知識解決一些關于工程電磁場的實際性工程問題。

作為電氣工程專業的專業基礎課，由于課程特點[1]和現階段本科生自身的特性[2]，加深了這門課的教學難度。多年來該課被公認為難教、難學，而且很多學校在教改中對這門課程壓縮課時嚴重，忽視了這門課在教學中專業基礎的位置，甚至將其定性為考查課，導致課程受重視程度不夠，沒有達到這門課程的教學要求。

本文依據太原科技大學和華科學院的教學實踐，結合教改的成果和課程發展的現狀。談談我們教研室的教學經驗和體會。

1 講好緒論課，培養學習興趣

好的緒論講解能打消學生的學習顧慮，淡化學生基礎差的心理陰影。樹立克服學習困難的決心。在緒論講解中可以介紹前人成果，總結學科現狀，展望未來發展，和同學探討學習方法，從而激起學習興趣。教學中與學生聊一些生產生活中的電磁現象：人體靜電、人體輝光、發電機、電動機、變壓器、電報、電話、收音機、熱核聚變裝置等等。讓學生在聽故事中培養學習興趣。同時引導、鼓勵學生靈活運用學到的知識分析問題、解決問題。適當引入雷達、天線、電磁測量、磁力探傷、渦流探傷為后續課程做好鋪墊。

好的課程講解要求教師既要熟悉掌握教材的內容，又要閱讀相關雜志、文獻，了解最新的發展動態，收集整理相關資料，更新教學內容。此外教師還要鍛煉表達能力，提升講課藝術。這樣才能多角度調動學生的求知欲，激發學生學習熱情。

2 合理運用多媒體教學，[3]提高課堂教學質量

教學實踐表明，多媒體教學是不能取代板書教學的，只有合理運用多媒體，注重兩者優勢互補，教師才能提高教學質量，活躍課堂氣氛;學生才能緊跟教師思路，完成大容量課堂教學的任務。

“工程電磁場”這門課程的教學任務之一是培養學生的數學推導能力和空間思維能力。在教學中我們采用板書與多媒體配合;平面圖形與立體三維圖形與動畫配合的教學方法，才能更好地完成這一任務。

如在講解正弦均勻平面波的傳播[4]時，正弦均勻平面波的傳播方向與電場、磁場方向三者相互垂直且滿足右手螺旋關系，有些學生很難想象波的空間傳播，如圖1。教師首先通過多媒體展示并講解電場、磁場、傳播方向三者相互垂直且滿足右手螺旋關系的傳播示意圖。這樣學生首先從視覺上有了一個正確的波的傳播概念，同時也激發了學生的好奇心。教材中講解波動方程推導步驟省略較多， 學生不易看懂。通過板書推導波動方程，學生思維活躍，課堂氛圍較好，能夠較好的掌握推到步驟。最后展示正弦均勻平面波傳播的動畫。這樣的一堂課從講課內容來說，講課由簡入難;從思維角度來說，立體——抽象——立體。最終達到了較好的教學效果。

圖 1 正弦均勻平面波的傳播

3 理論聯系實際，開闊學習視野

“工程電磁場”這門課程理論性性強，抽象。在生產、生活中有著廣泛的應用。在教學中應該強調理論的準確，思路的嚴緊，注重理論聯系實際。講課要貼近生活，貼近實踐。教學中多運用“工程電磁場”的理論解釋日常生活現象和工程實實例，鼓勵學生將抽象的理論知識與生產實際相聯系。

比如靜電場中可以講雷陣雨天氣的閃電現象，恒定電場中電焊拉弧現象，恒定磁場中電磁閥的原理，在講準靜態電磁場中的渦流時可以加入電磁爐的原理，講平面電磁波時可以講收音機、電視機的信號發射、接收原理等等。通過現實生活中的實例，學生加深了對“工程電磁場”的理論認識，培養了用“工程電磁場”的理論分析實際問題的能力。教師講課要理論聯系實際，學生學習要注意學以致用。

4 綜合創新型實驗教學模式，培養學以致用

課程實驗是教師引導學生理解課程內容，培養動手能力的教學單元。是學生接觸生產生活和工程應用的手段。針對“工程電磁場”課程專業基礎性強，應用廣泛的特點，以往的理論性實驗，應用性實驗完全是教材提供教學大綱，提供實驗步驟。學生只要按部就班就能做出實驗結果。這種固定的實驗一做就是好多年，已經談不上時代背景，學科發展了。

這種教材提供的實驗已經不能完全滿足現在教學的需求。為了培養獨立、創新型學生，現代教學推薦學校開設綜合性創新實驗。實驗內容的編寫應根據本校電氣工程類專業的教學特點及實驗室設備情況。合理開發綜合創新型實驗，編寫實驗大綱。

綜合創新型實驗教學模式是一種模擬科學研究的新型教學模式，實驗與實踐有機的結合，在教學中以學生為主體，教師引導學生利用已學的課程知識，自學部分后續課程，自己搭建實驗平臺，驗證基礎理論，提高對知識的綜合運用能力與實踐能力。

例如：以30人的班為例，開發位置傳感器的綜合性創新實驗。我們提供了5種位置傳感器如圖2，學生按興趣分組，可以看出每組6人進行接近式位置傳感器性能測試。

圖2 5種傳感器

要求：學生根據提供的5類傳感器運用相應的電磁學原理，自學相關的傳感器知識。利用數電、模電知識設計外圍電路，檢測傳感器位置，書寫實驗報告，進行實驗答辯。

實驗過程中有參加過電子設計大賽的學生，把傳感器整合到電動汽車上;參加機器人大賽的把傳感器整合到機器人上;喜歡航模的把傳感器整合到飛機上測量螺旋槳轉速;喜歡無線電的把傳感器測得信號以短信形式傳到手機上。這樣的實驗形式多樣，結果各異，達到了教學實驗的目的。

在這樣的課題學習中學生們一起探討問題，集思廣益。最終鞏固了電路、模電、數電的知識;同時發現了電磁場在工作、生活中的應用前景;也為學生學習傳感器技術打開了一扇新門。這樣的項目實驗充分調動了學生的學習興趣，激發了學生的探索、求知的欲望。學生在項目中鍛煉了發現問題、提出問題、解決問題的能力。他們把自己當成科研人員，查資料、做實驗、編寫實驗報告，每個人的學習興趣都被最大限度調動。

5 結語

基于“工程電磁場”的教學特點，任課教師要不斷總結自己的教學心得，參考其他教師的成功經驗，研究教學方法，改進教學手段，提高講課藝術來吸引學生，培養學生的學習興趣，提高學生分析問題解決問題的能力。教師要跟上專業發展的形勢，認真學習專業知識，提高自身素質，引導學生分析工程實例，鼓勵學生自學相關課程，激發學生的學習熱情。合理運用多媒體和仿真工具輔助教學，積極引導學生獨立完成課程實驗。做到以課本教學為主，課程實驗為輔，培養能獨立分析問題、解決問題，有動手能力的大學生。

【參考文獻】

[1]田雨波，張貞凱.電磁場理論教學改革初探[J].電氣電子教學學報，2008（1）：11-12

[2]程婧.改革開放以來大學生思想政治教育若干問題研究[J].學術論壇，2010（3）：181-185

[3]孔德音，黃麗明.課堂教學中“多媒體教學法”的合理使用[J].中國輕工教育，2009（3）：63-64.

[4]馮慈璋.馬西奎工程電磁場導論[M].高等教育出版社，2003，2：220-222.

[責任編輯：薛俊歌]