面向卓越工程师培养的电磁场与电磁波课程教学研究

汪颖 熊美英

【摘要】《电磁场与电磁波》作为电子信息类专业的一门专业基础课，在学科建设中发挥着承上启下的作用，提高该课程的教学质量是非常必要的。通过实践，探索该课程的教学方法和手段的改革，以适应卓越工程师的人才培养目标和满足当前社会的人才需求。

【关键词】电磁场与电磁波;卓越工程师;教学改革

一、引言

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。电子信息类专业是一门知识密集、发展和更新十分迅速，且具有很强的工程应用背景的技术学科，既强调知识的综合性、实用性，又强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力，这也是“卓越计划”所要求的。可见，培养和提高学生的实践创新能力是培养电子信息类卓越工程师的关键所在。电子信息类各种专业课程中，《电磁场与电磁波》是电子信息类的重要专业基础课，它的前修课程是高等数学、工程数学、大学物理，是学生学习微波技术、天线、光技术、雷达技术、电气技术的基础。通过本课程的学习，使学生掌握电磁场与电磁波的基本属性、分布参数系统的主要理论、分析方法等，并为以后从事微波电子应用技术、通信工程准备必要的理论基础。但目前在该课程的实际教学过程中，偏重于教师的课堂讲授，由于课程理论性强、概念抽象和缺少实验，学生不仅分析电磁现象的能力和实践动手能力较差，而且影响后续课程的学习，甚至使部分学生失去学习兴趣。笔者从卓越工程师人才培养的角度出发，结合几年的教学经验从几个方面去探讨《电磁场与电磁波》教学改革，达到提高教学质量的目的，从而提高电子信息类学生的实践能力和发展能力。

二、树立先进的教学理念

《电磁场与电磁波》是一门理论性很强的专业基础课程，涉及的数学推导繁琐、公式繁多、理论性强、概念抽象，很多学生把这门课当作沉重的负担，学起来易感到枯燥、乏味。这就要求教师采用一些先进的教学理念，对于学生必备的基础理论部分，坚持严格把关，奠定坚实基础;在理论教学时，适当增加近代分析工具的介绍，以激发学生的学习积极性，纯粹的理论课程往往会使学生觉得枯燥乏味。虽然《电磁场与电磁波》具有较强的理论性，但电磁波的应用已广泛深入到人们的日常生活。因此，在授课过程中多给学生讲述一些身边的电磁场应用的例子，会大大激发学生学习该课程的积极性，使其由被动接受变为主动学习，对掌握本课程有很大帮助。比如，可在绪论中讲解电磁炉的原理，指出对应的理论部分。对学生感兴趣的现象，比如手机短信的发送、传播及接收，结合理论知识进行讲解。大量运用生活中的实例进行教学，不仅可以很好的贯穿理论知识，还可让学生切身感受学好本课程的必要性。

三、应用启发式教学

高等数学是《电磁场与电磁波》的先修课程，尤其是矢量代数、矢量微积分、微分方程与特殊函数等是本课程必备的数学基础。在课程教学中，结合数学知识设置一些开放性的问题，可以培养学生思考问题的习惯。例如，界面上自由电荷面密度为0时，静电场电位的导数满足，另外，电位是连续的，单从数学上看这两个关系式似乎不能同时成立，引导学生从函数的角度认识电位，上述的边界条件是成立的。再如关于电流环轴线上的磁场，通过计算得到其方向是沿着轴线方向，这里可以给学生设置问题：磁力线是闭合曲线，但电流环轴线上的磁场始终沿着轴线方向，怎么才能闭合呢。类似的问题都需要学生利用所学的数学、物理等知识进行解答，可以锻炼学生独立思考问题的能力。

四、运用现代化的教学方法

课程的一些内容包括介质的极化和磁化、电磁波的传播、反射和透射等内容，对学生来说很抽象，很难理解，我们充分利用多媒体课件，用动画和图形的方式展示出来，让学生有感性认识，提高他们的学习兴趣。在引入多媒体技术授课的同时，不能完全放弃传统的板书授课模式。在一些关键性的公式推导过程中，板书仍不失为一种有效的教学手段，这种授课方式相对来说速度较慢，可以让学生绷得很紧的大脑神经得到适当的缓冲，也有适当的时间进行思考，有助于学生提高听课效果。因此，要把多媒体课件和黑板板书相结合，调整好讲课速度，重点难点体现在板书上，以引起学生注意，达到优势互补的目的。这就要求教师取百家之精华，根据课程的特点和学生的具体情况，自行研制多媒体课件。课件中绘制的图形和动画要达到立体化、动态化、色彩化的效果，使授课内容丰富，紧密与现代科技发展相关联，并根据课程特点、专业需求以及每届学生的具体情况对电子教案进行实时修改。

五、加强实验教学

电磁场电磁波实验是理论课教学的一个重要组成部分，通过实验教学学生不仅能更牢固地掌握理论知识，而且在实验过程中，通过对理论知识的运用和实践，上升到一个新的高度，从而提高他们的素质。为培养具有创新精神的高素质人才，适应电子信息技术飞跃发展对学生知识结构和能力的要求。（1）加强电磁场与电磁波课实践课和理论课的结合与渗透，培养学生解决实际问题的综合能力。理论教学与实践教学密切相关，根据实验教学的要求，保证理论教学为实践教学打好坚实的理论基础。让理论课教师参加实验教学，及时与学生沟通，了解学生掌握知识的情况与兴趣所向。（2）试增加实验教学，修订实验计划和大纲，编写实用的实验指导书。为了保证工科学生工程能力的提高，实验内容应不但具有基础性、设计性和综合性，还要具有研究创新性;不仅使学生能够打下良好的基础，还要激发学生的创造性思维。为了适应开放实验室的要求，实验教学既要有实验理论教学，又有实践部分，即包括基本部分实验内容、设计性部分实验内容和综合性部分实验内容以及研究创新部分内容。使实验的教学层次分明，使学生的实验兴趣得到提高，达到最佳实验效果。

六、总结

总之，笔者根据卓越工程师的培养理念，结合《电磁场与电磁波》课程的特点，改进教学理念与方法，灵活应用多种先进的教学手法与教学手段，保证学生理论与实践紧密结合，提高分析问题和解决实际问题的能力，培养学生的创新意识和创造能力，为培养电子信息类专业学生的实践动手能力、分析和解决实际问题的能力、创新意识和应用能力提供一个良好的平台，为实现电子信息类专业卓越人才的培养奠定基础。

参考文献：

[1]王宝玺.关于实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高校教育管理，2012，6（1）：15-19.

[2]吴朝建.基于“卓越工程师教育培养计划”的全开放实验教学探析[J].湖南工程学院学报，201l，2l（1）：108一111.

[3]饶黄云“电磁场与电磁波”课程的教学研究[J].东华理工大学学报（社会科学版），2010，29（1）：71-73.

基金项目：江西省教育厅教改课题：电子信息类卓越工程师下的《电磁场与电磁波》教学改革研究与实践（课题编号：JXJG-13-17-23）