简述电磁场“电磁场与电磁波”课程教学

更新时间:2024-01-25 点赞:6516 浏览:21530 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘要:“电磁场与电磁波”是通信工程专业的重要基础课程。在分析课程特点的基础上,从围绕一条线展开教学、教学中结合实际应用、多媒体与板书相结合、健全考核机制等方面对“电磁场与电磁波课程”教学进行讨论,通过实践证明这些方法可以有效地提高教学质量。
关键词:电磁场与电磁波;教学内容;教学方法
作者简介:刘鑫(1980-),女,黑龙江佳木斯人,黑龙江科技大学电气与信息工程学院,讲师;
赵志信(1979-),男,黑龙江哈尔滨人,黑龙江科技大学电气与信息工程学院,讲师,哈尔滨工业大学电子与信息工程学院博士研究生。
基金项目:本文系黑龙江省教育厅“十二五”规划课题“EIP-CDIO在电磁场与微波技术类课程教学中的应用”(课题编号:GBD1212069)、黑龙江省高教学会十二五规划课题“EIP-CDIO 模式下电磁场与微波技术类课程教学改革探讨”(课题编号:HGJXH C110902)、黑龙江科技大学教研项目的研究成果。
1007-0079(2013)14-0073-02
“电磁场与电磁波”课程是通信工程专业的一门专业基础课。它是在“大学物理”(电磁学)课程的基础上进一步研究电磁场与电磁波的基本属性、描述方法、运动规律、与物质的相互作用及其应用。“电磁场与电磁波”是“微波技术”、“移动通信”、“光纤通信”等相关课程的前续课程,可见该课程在通信工程专业课程体系中的重要性。学生在学习本门课程时普遍反映难度很大。以下针对本课程的特点,就教学内容和方法进行探讨。

一、“电磁场与电磁波”课程特点

1.所需基础知识面广

“电磁场与电磁波”课程是以高等数学、大学物理、复变函数等课程为基础,所涉及的内容很广。因此要想学好这门课,必须有很好的数学和物理基础。

2.推导多、计算难

“电磁场与电磁波”课程中所涉及的公式和推导很多且计算难度大,许多结论是由推导总结而得到的。推导中需要用到大量的矢量运算、微分方程、积分方程等,过程非常复杂。

3.课时少、内容多

由于教学大纲的重新修订,“电磁场与电磁波”课程的学时由54学时调整为45学时,但教学内容并没有做大的调整,主要包括静电场、恒定电场、恒定磁场、静态场边值问题、时变电磁场、平面电磁波、导摘自:本科论文www.618jyw.com
行电磁波等。

二、教学内容和方法的研究

1.针对不同的学生讲授不同的内容

笔者所在高校通信工程专业学生分为二本生和三本生,二者在教学计划中的差别之一是三本生在“电磁场与电磁波”课程后没有“微波技术”课程。这就要求针对二者在教学内容上有区分。导行电磁波在“微波技术”课程中会有深入的讲解,因此针对二本生可以不讲授这部分内容,针对三本生则需要讲授。

2.理清思路,围绕“一条线”展开电磁场理论教学

学生在学习“电磁场与电磁波”课程时感觉内容多且条理性差,在课上对于讲授内容不知如何定位,不了解各个章节之间的关联,这就导致学生思路不清晰,进而产生厌学情绪。针对这一情况,在上课时要给学生理清思路。
针对《电磁场与电磁波》教材,说明其章节安排。教材分为数学和物理基础部分(第1章)、电磁场部分(第2-5章)和电磁波部分(第6-8章)。电磁场根据时间变化特性可分为静态场(第2-4章)和时变场(第5章)。静态场包括静电场、恒定电场和恒定磁场。电磁场部分围绕亥姆霍兹定理展开研究,亥姆霍兹定理讲述的是在空间有限区域的任一矢量场由它的散度、旋度和边界条件唯一确定。亥姆霍兹定理说明研究一个矢量场必须要研究该场的散度、旋度和边界条件,而场的散度、旋度又构成场的基本方程。此外,研究场时还可以借助辅助量,辅助量一般为位函数和场能量。因此,电磁场理论的“一条线”可以归纳为“基本方程(散度、旋度)—边界条件—位函数—场能量”。表1以边莉编著的《电磁场与电磁波》教材中静电场、恒定磁场和时变电磁场为例说明“一条线”对应的内容。由于恒定电场与静电场有可比拟性,因此对于恒定电场可以采取与静电场相比较的方法来教学。学生通过表1对电磁场理论部分的主要内容能够产生较有条理性的认识,在上课时知道所学知识在整个电磁场知识体系中的位置,学习时不会抓不到头绪。

3.教学中结合实际应用,培养学生初步的科研能力

由于电磁场与电磁波理论性强,在教学中要结合实际讲解理论,例如讲授电磁波在介质中透射时,解释日常用到的微波炉工作原理。微波在穿过有耗介质(含水分子的食物)时,使水分子产生“共振”现象,水分子之间发生激烈的摩擦和碰撞,进而产生热量,加热含水的食物。在学生的学习过程中教师不断地解答现实中的各类现象,可以促使学生激发更强的求知欲,从而使学生能够主动地学习。
除了课堂上的教学要结合实际应用外,还应鼓励学生课后以课程中的某一个知识点为出发点,查阅相关科研文章。例如,讲到电磁波在介质中传播特性时,结合黑龙江科技学院矿业特色,要求学生下载并阅读文章《“电磁场理论”课程教学中两个实例的应用》,[3]并要求学生回答手机能否应用于煤矿井上与井下的透地通信。学生通过对文章的查找、自学,对知识点做进一步的掌握,可以从中获得成就感,同时有益于培养学生初步的科研能力。

4.多媒体教学与板书相结合

传统的黑板板书教学的优点是教学速度较慢,留给学生思考的时间较多,使其能跟上教学进度,学生注意力容易集中。它的缺点是耗时多,且不容易展示图片,对动态显示更是无能为力。多媒体教学的出现弥补了板书教学的缺点,例如法拉第电磁感应定律、均匀平面波极化和传播等等通过多媒体可以动态地演示给学生,增强学生的理解能力,加深学生的印象,提高教学效果。
多媒体教学方法虽然优点多,但不能一味使用而放弃板书。多媒体反映的信息量大,教学速度快,如果大量使用多媒体会使学生跟不上教师的节奏。一旦听不懂,学生会厌倦学习,形成恶性循环。因此,采用多媒体与板书相结合的教学方式更适宜。对于重点内容还是使用板书比较好,过于烦琐且只需了解的推导过程、例题题目、图片、动态演示等采用多媒体比较适合。源于:标准论文格式范例www.618jyw.com
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