“工程电磁场”教学研究

朱彦军 郑秀萍

【摘 要】“工程电磁场”是电气工程专业的一门专业基础课。教学中，由于课程内容多，授课时间短等原因，使得这门课程的教与学存在着一些问题。本文结合多年的教学经验和教学工作的实际，针对教学内容和学生特点对该课程的教学研究进行了有益的探讨与实践。就如何提高这门课程的学习质量提出了合理的建议和措施。

【关键词】工程电磁场;课堂教学;教学研究

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

“工程電磁场”这门专业基础课有着完善的理论基础，广泛的应用背景。既能对自然、生活现象做出合理解释亦能对复杂的电气工程问题提供科学依据、说明。课程要求学生掌握“工程电磁场”的基本概念、基本规律、基本的计算方法和基本的分析问题方法。能够运用理论知识解决一些关于工程电磁场的实际性工程问题。

作为电气工程专业的专业基础课，由于课程特点[1]和现阶段本科生自身的特性[2]，加深了这门课的教学难度。多年来该课被公认为难教、难学，而且很多学校在教改中对这门课程压缩课时严重，忽视了这门课在教学中专业基础的位置，甚至将其定性为考查课，导致课程受重视程度不够，没有达到这门课程的教学要求。

本文依据太原科技大学和华科学院的教学实践，结合教改的成果和课程发展的现状。谈谈我们教研室的教学经验和体会。

1 讲好绪论课，培养学习兴趣

好的绪论讲解能打消学生的学习顾虑，淡化学生基础差的心理阴影。树立克服学习困难的决心。在绪论讲解中可以介绍前人成果，总结学科现状，展望未来发展，和同学探讨学习方法，从而激起学习兴趣。教学中与学生聊一些生产生活中的电磁现象：人体静电、人体辉光、发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机、热核聚变装置等等。让学生在听故事中培养学习兴趣。同时引导、鼓励学生灵活运用学到的知识分析问题、解决问题。适当引入雷达、天线、电磁测量、磁力探伤、涡流探伤为后续课程做好铺垫。

好的课程讲解要求教师既要熟悉掌握教材的内容，又要阅读相关杂志、文献，了解最新的发展动态，收集整理相关资料，更新教学内容。此外教师还要锻炼表达能力，提升讲课艺术。这样才能多角度调动学生的求知欲，激发学生学习热情。

2 合理运用多媒体教学，[3]提高课堂教学质量

教学实践表明，多媒体教学是不能取代板书教学的，只有合理运用多媒体，注重两者优势互补，教师才能提高教学质量，活跃课堂气氛;学生才能紧跟教师思路，完成大容量课堂教学的任务。

“工程电磁场”这门课程的教学任务之一是培养学生的数学推导能力和空间思维能力。在教学中我们采用板书与多媒体配合;平面图形与立体三维图形与动画配合的教学方法，才能更好地完成这一任务。

如在讲解正弦均匀平面波的传播[4]时，正弦均匀平面波的传播方向与电场、磁场方向三者相互垂直且满足右手螺旋关系，有些学生很难想象波的空间传播，如图1。教师首先通过多媒体展示并讲解电场、磁场、传播方向三者相互垂直且满足右手螺旋关系的传播示意图。这样学生首先从视觉上有了一个正确的波的传播概念，同时也激发了学生的好奇心。教材中讲解波动方程推导步骤省略较多， 学生不易看懂。通过板书推导波动方程，学生思维活跃，课堂氛围较好，能够较好的掌握推到步骤。最后展示正弦均匀平面波传播的动画。这样的一堂课从讲课内容来说，讲课由简入难;从思维角度来说，立体——抽象——立体。最终达到了较好的教学效果。

图 1 正弦均匀平面波的传播

3 理论联系实际，开阔学习视野

“工程电磁场”这门课程理论性性强，抽象。在生产、生活中有着广泛的应用。在教学中应该强调理论的准确，思路的严紧，注重理论联系实际。讲课要贴近生活，贴近实践。教学中多运用“工程电磁场”的理论解释日常生活现象和工程实实例，鼓励学生将抽象的理论知识与生产实际相联系。

比如静电场中可以讲雷阵雨天气的闪电现象，恒定电场中电焊拉弧现象，恒定磁场中电磁阀的原理，在讲准静态电磁场中的涡流时可以加入电磁炉的原理，讲平面电磁波时可以讲收音机、电视机的信号发射、接收原理等等。通过现实生活中的实例，学生加深了对“工程电磁场”的理论认识，培养了用“工程电磁场”的理论分析实际问题的能力。教师讲课要理论联系实际，学生学习要注意学以致用。

4 综合创新型实验教学模式，培养学以致用

课程实验是教师引导学生理解课程内容，培养动手能力的教学单元。是学生接触生产生活和工程应用的手段。针对“工程电磁场”课程专业基础性强，应用广泛的特点，以往的理论性实验，应用性实验完全是教材提供教学大纲，提供实验步骤。学生只要按部就班就能做出实验结果。这种固定的实验一做就是好多年，已经谈不上时代背景，学科发展了。

这种教材提供的实验已经不能完全满足现在教学的需求。为了培养独立、创新型学生，现代教学推荐学校开设综合性创新实验。实验内容的编写应根据本校电气工程类专业的教学特点及实验室设备情况。合理开发综合创新型实验，编写实验大纲。

综合创新型实验教学模式是一种模拟科学研究的新型教学模式，实验与实践有机的结合，在教学中以学生为主体，教师引导学生利用已学的课程知识，自学部分后续课程，自己搭建实验平台，验证基础理论，提高对知识的综合运用能力与实践能力。

例如：以30人的班为例，开发位置传感器的综合性创新实验。我们提供了5种位置传感器如图2，学生按兴趣分组，可以看出每组6人进行接近式位置传感器性能测试。

图2 5种传感器

要求：学生根据提供的5类传感器运用相应的电磁学原理，自学相关的传感器知识。利用数电、模电知识设计外围电路，检测传感器位置，书写实验报告，进行实验答辩。

实验过程中有参加过电子设计大赛的学生，把传感器整合到电动汽车上;参加机器人大赛的把传感器整合到机器人上;喜欢航模的把传感器整合到飞机上测量螺旋桨转速;喜欢无线电的把传感器测得信号以短信形式传到手机上。这样的实验形式多样，结果各异，达到了教学实验的目的。

在這样的课题学习中学生们一起探讨问题，集思广益。最终巩固了电路、模电、数电的知识;同时发现了电磁场在工作、生活中的应用前景;也为学生学习传感器技术打开了一扇新门。这样的项目实验充分调动了学生的学习兴趣，激发了学生的探索、求知的欲望。学生在项目中锻炼了发现问题、提出问题、解决问题的能力。他们把自己当成科研人员，查资料、做实验、编写实验报告，每个人的学习兴趣都被最大限度调动。

5 结语

基于“工程电磁场”的教学特点，任课教师要不断总结自己的教学心得，参考其他教师的成功经验，研究教学方法，改进教学手段，提高讲课艺术来吸引学生，培养学生的学习兴趣，提高学生分析问题解决问题的能力。教师要跟上专业发展的形势，认真学习专业知识，提高自身素质，引导学生分析工程实例，鼓励学生自学相关课程，激发学生的学习热情。合理运用多媒体和仿真工具辅助教学，积极引导学生独立完成课程实验。做到以课本教学为主，课程实验为辅，培养能独立分析问题、解决问题，有动手能力的大学生。

【参考文献】

[1]田雨波，张贞凯.电磁场理论教学改革初探[J].电气电子教学学报，2008（1）：11-12

[2]程婧.改革开放以来大学生思想政治教育若干问题研究[J].学术论坛，2010（3）：181-185

[3]孔德音，黄丽明.课堂教学中“多媒体教学法”的合理使用[J].中国轻工教育，2009（3）：63-64.

[4]冯慈璋.马西奎工程电磁场导论[M].高等教育出版社，2003，2：220-222.

[责任编辑：薛俊歌]