绪论课在《工程电磁场》教学中的重要性

苏利捷

兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃 兰州 730070

绪论课在《工程电磁场》教学中的重要性

苏利捷

兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃 兰州 730070

为了提高工程电磁场课程的教学质量，提高学生的学习兴趣，以绪论教学为导向，阐明其与电气工程专业的关系。以工程电磁场的进展、动态及前人的孜孜不倦的探索、发现的研究精神，激发学生的学习兴趣。

工程电磁场；绪论；重要性

上好第一堂课即绪论至为关键、重要，绪论课是每门课的导言和概述，在短的时间内掌握工程电磁场的定义、概念、研究对象、发展历史及对最新研究成果和前沿动态，以激发学生学习本专业的兴趣，为学习其他专业打下坚实的基础。

电磁场理论是高等学校工科电类专业的一门技术基础课。它所涉及的内容是电类专业学生应具备的知识结构的必要组成部分，同时又是一些交叉领域的学科生长点和新型边缘学科发展的基础。学好这门课程将增强学生的适应能力与创造能力[1]。我们在讲授工程电磁场中，以绪论为导向，激发学生学习兴趣。

1 工程电磁场的绪论是拓宽学生视野的专业导向

该课程体系主要涉及宏观电磁场的基本性质和基本规律；对电气类专业中的电磁现象和电磁过程，能用场的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问题，准备必要的理论基础[2]。同时，该课程也是电气工程、微波技术、天线、电磁干扰与电磁兼容、射频电路设计、高速电路设计与开发、无线通信技术、光纤通信、卫星通信等后续课程的理论基础。

工程电磁场是现代工程科学中一门前沿科学，它是研究电磁基本理论及电磁工程两个方面，电磁基本理论主要研究电磁场的源与场的关系以及电磁波在空间传播的基本规律，电磁工程主要讨论电磁波的产生、辐射、传播、电磁干扰、电磁兼容及电磁理论在各方面的应用等的基本规律。在绪论的讲授中，以其工程电磁场的定义、概念、研究对象、内容及发展简史、新成就和发展动态为中心，总结书中的精华。首先论及电现象和磁现象的认识过程，随后讲库伦（Coulomb）定律、安培（Appere）环路定律及法拉第（Faraday）电磁感应定律的发现，不仅标志着人类对电磁现象的认识和研究发展到了新的阶段，由此诞生了电力工业。因此工程电磁场与电气工程专业有密切关系，为了激发学生学习兴趣和热情，讲好绪论课至关重要，绪论对工程电磁场来说是“排头兵”，对学生来说是激发学生兴趣的“动员会”“誓师词”，对教师来说是发挥广博深厚知识，善于总括的教学艺术的时机，使学生有一种学习冲动感，撞击学生学习电磁理论知识内在动力，变被动为主动学习。

2 工程电磁场与学科专业的关系，是绪论内容导向的实质

2.1 了解电磁理论的基本规律及对人类社会生活产生的巨大的指导意义

在电磁理论形成以前，人类的活动中没有电报、电灯、电话、收音机、雷达、电视机，更没有发电机、电动机、变压器，等等。而这一切都是电磁理论与实践的产物，是人类智慧的结晶。可以说，电磁场理论的形成和应用是科学时代到来的标志。电力的应用是继机械力之后最伟大的动力革命，其对社会经济和人们日常生活的影响更远远超出了机械力。20世纪计算机的发展也依赖于电磁场理论的建立。而21世纪，电磁波已经成为了信息时代最基本的物质载体[3]。对宇宙、航天事业的发展空间技术的应用起到难以估量的重要作用。

2.2 了解中华民族对电磁场理论发展的贡献，弘扬爱国主义教育是绪论必讲授的内容

中国是世界上发现磁现象最早的国家。在磁学方面，积累了丰富的知识和经验，而且有许多远远超过同时期世界水平的发明创造。当时的成就不仅对中国古代的军事、工业、商业、航海及医药都起过重要作用，而且对世界文明的发展做出了不可磨灭的贡献。这其中包括：（1）公元前4世纪发现磁石；（2）公元前3世纪发现磁力；（3）指南针的发明和磁极的发现；（4）发现了磁偏角和磁倾角；（5）发现了磁屏蔽等等。更促进学生学习的“三知”（知之、好知、乐知）及追求“四个有所”（有所发现、有所发明、有所创造、有所前进）学习的动力。

3 讲好绪论中的电磁场理论发展简史是培养学生兴趣的关键

讲解库伦（Coulomb，1736-1806）是法国物理学家，科学院院士，生于昂古莱姆。他是18世纪学识渊博额的学者之一，是与英国大学者卡文迪什（Cavendish，1731-1810）齐名的物理学家。库伦早年从事摩擦和扭力的研究，知道用金属的扭转能够测量微小的力，其精度高达10-8牛顿。他利用这一特性，在1784年制造了一架非常灵敏的扭力电秤，测量出两个同性电荷之间的斥力与它们之间的距离的平方成反比。从而建立了著名的库仑定律。尽管如此，库仑定律是电磁学历史上第一个定量的定律，是整个电磁学的基础。从此以后，电磁学有定性观察阶段，走向定量研究的科学道路。奥斯特（Oersted，1777-1852）发现的电流磁效应，把长期以来被认为是彼此孤立的电现象和磁现象联系起来，标志着电磁学时代的到来，使电磁学进入了一个崭新的发展时期，大大推动了电磁学的发展。安培（Appere，1755-1836）进一步探索了磁的本质，提出了分子电流假说，分子电流假说为正确认识物质磁性指明了方向，在此基础上，总结了电磁现象的研究成果，首先提出了研究电动理论《电动力学》。用数学理论描述和总结了电磁现象，得出了著名的安培环路定理。在讲到被称为自牛顿以来最伟大的理论物理学家麦克斯韦（Maxwell，1831-1879）生前他的电磁理论学说为什么没有得到理解？为什么没有得到应有的重视？使学生产生瞬间追溯中学物理学的往事，引起学生的共鸣。

4 讲述工程电磁场的进展动态是绪论导向学生求知欲和好奇心的心理要求

电磁场理论应用的发展方向是绪论讲授的新内容。由于电磁理论建立一百多年以来，对电磁现象的应用都局限在单色和较窄的频率范围内，相应建立了连续波的电磁理论和实验技术；而电磁理论的另一个侧面，在时域内直接研究电磁现象比较少。因此时域电磁场的研究，是科学和技术发展的需要。因此科学家正在研究一种超宽带技术（ultra-wideband）。这种技术每秒钟发出百万次窄脉冲，能够准确读取位置和距离等信息，为雷达追踪、准确定位和无线通信开启了一扇新的大门。其一优点就是几乎不会释放电磁波，不干扰电视信号，能使无线电资源得到有效利用。宽带指的是将因特网、有线电视和电话等融合在一起的技术，能够在同一条光缆上提供超快速、高容量的视频、音频和数据信号传输。超宽带技术将带来一个全新的产业。另外像生物电磁场也是电磁场理论应用和研究的新方向，给学生拓宽视野，为未来研究的前景提供动力[3]。

5 讲好绪论课是考察教师教学素质的知识面，试金石

教师除熟悉掌握教学的内容外，特别是阅读有关杂志、文献，了解最新的学科发展动态，收集大量资料，善于整理、善于表达、善于应变，发挥讲授艺术充实内心世界，武装自身，热爱专业，热爱学生，做到诲人不倦、学而不厌的园丁，使学生有亲切感、能激发学生学习热情、满足求知欲要求、对工程电磁场的学习产生学又不及犹恐失之的求知欲。

[1]冯慈章，马西奎主编.工程电磁场导论[M].北京：高等教育出版社 ,2000 ：1-3

[2]毕德显主编.电磁场理论[M].北京：电子工业出版社,1985：7-10

[3]王月清，吴桂生等主编.工程电磁场导论[M].北京：电子工业出版社, 2005：1-88

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.152