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【摘 要】电磁场理论基础是高等工科院校电子与通信类各专业本科生的必修基础课,在整体教学计划中占有重要位置。针对本课程由于理论较多,抽象化思维要求较高,从而导致学生学习积极性不高的问题,我在本课程中引入课前复习、每周答疑提高和学生的互动,积极发现学习过程中的问题,同时,借助电磁场仿真软件,形象化电场和磁场。通过设计合理的电磁场实验,让学生将理论与实际中的物理现象相结合,加深认识。
【关键词】电磁场理论基础 课程改革 高等教育
《電磁场理论基础》是高等工科院校电子与通信类各专业本科生的必修基础课。本课程在普通物理电磁学定性介绍的基础之上,利用完备的数学手段对宏观电磁规律进行定量的分析与描述。教学内容着重于电磁场基本理论体系的完整性与严密性,注重基本概念的建立和基本推导计算能力的培养,同时也介绍一些电磁理论的实际应用。本课程内容是形成学生专业知识结构的重要组成部分和学习后续专业技术课程的必备基础,在整体教学计划中占有重要地位。
一、电磁场理论基础课程的现状
北京理工大学的电磁场理论基础课程的现状为:(1)本课程针对信息与电子学院大三学生开设,其前提是学生已经学习了普通物理学电磁学和高等数学的相关内容,具备了一定的基础,可以对宏观电磁场的规律进行分析研究;(2)本课程现在分为两大类,即中文班和英文班。中文班采用的是和早期物理学课程初步探讨的概念相衔接,逐步导出场的理论,因此先讨论静态场,然后再分析时变电磁场,并得出麦克斯韦方程组;英文班目前采用的是首先以麦克斯韦方程的描述作为一组公设,然后概括多年实验观测电磁效果的结果。(3)本课程对于电子系的后续课程,如微波技术导论、微波网络等都是必要的基础,因此,作为信息与电子学院的必修课程。(4)由于本课程的理论性较强,很多关于电磁场的讨论都是很抽象,需要学生具有一定的抽象思维能力。在学习过程中,学生普遍反映:在一开始介绍和大学物理相衔接的概念部分还能理解,到后面时变场的讨论在理解上就很困难了。
二、课程改革中教学内容和方法的研究
(一)增加师生互动
教学是一种师生教与学的互动活动,这就要求除了教师要认真备课,充满激情地讲课之外,作为受教者的学生要有一些主动的活力。多年来的应试教育让很多学生认为课堂学习是一件完全被动的事情,相比教师起码要花时间和力气讲授,学生可以只是被动地接收。实际上,如果完全被动地听课,就无法真正的吸收要掌握的知识,因为只有自己主动地去听去思考,才能“捕获”更多知识。而且,学习越是具有主动性,效果越好。
(二)教学手段多样化
近几年来,《电磁场理论基础》的学时数不断减少,当学时比较充足时,教师有充分的时间将相应的理论推导、例题、应用一一展开,而近年来,这门课被压缩成了60学时加4学时实验的课程。随着学时数的不断减少,为了让学生在有限的时间内掌握课程的内容,必须借助现代化的教学手段,提高教学效率;同时将电子课件下发给学委,让大家课后复习消化,同时设立每周答疑时间,改进和学生的沟通。
(三)理论和实践相结合
电磁场问题在近几年越来越受到工程界的重视。除了在射频微波领域的一直以来的重视之外,随着高速电路设计技术的发展,电子产品向着更小、更快、研发周期更短的方向发展,而信号完整性的问题也愈发突出。很多属于“路”的问题已经演变成了“场”的问题,因此必须了解电磁场的知识,采用新的设计方法学才能解决。结合工程实践,会让抽象的电磁场理论更形象化,也提高了学习的目标性和动力。
三、具体实施方法
(一)多种教学方法相结合,加强课堂上互动,改善教学效果
在课堂的前5分钟,通过提问上次课程的知识要点,让学生迅速整理自己的思路,并集中到本课程的学习上;在课堂期间,提出一些思考题,或是随机让学生到讲台前解题,发现问题及时分析。对课下的作业进行认真点评,并整理出多数人容易出现的错误,并及时反馈指导。每周设立固定的答疑地点和答疑时间,让学生有问题可以和老师沟通。
(二)进一步完善实验教学
目前的实验是在理论课的60学时结束之后,有4个学时的实验,学生普遍反映做实验时其对应的理论有些淡忘,因此结合得不紧密。参照其他学校的一些经验,将一部分较简单的演示实验放在每次课程的理论讲述之后,结合本堂课的内容进行演示,这将有利于学生对知识的吸收;此外,基于电磁场软件的商业化开发已经很成熟,考虑加入合适的电磁场数值仿真实验。
(三)教学与科研相结合
首先,教师自身要将教学与科研结合起来。一方面,青年教师利用各种平台和培训机会深造,提高自身语言素质和理论水平;另一方面,青年教师自己要利用网络和各种资源,学习电磁领域中的一些新进展,与讲授的基础理论相结合,提高学生的兴趣。其次,学校提供交流平台,定期邀请国外知名专家教授讲学,可以进一步拓展学生的知识面。
四、结论
从学生上课时的反映以及教学中的调查问卷,都可以看出,这些实践方法受到了学生的欢迎,提高了他们上课的积极性,改进了教学效果。电磁场理论是电子学的入门课程,这门课的教学改革也是一个不断探索的过程,我们将会继续结合教学中遇到的实际问题,借助现代化的教学手段,不断完善教学理论和教学方法,改进课程的教学效果。
【参考文献】
[1]田秀荣,桂志国. 电磁场与电磁波课程教学改革探索[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2010(1).
[2]郑娟. 《电磁场与电磁波》教学改革研究[J]. 中国科技信息,2009(16).
[3]陈帝伊,刘淑琴,许景辉,马孝义.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J]. 电气电子教学学报,2009(04).
【关键词】电磁场理论基础 课程改革 高等教育
《電磁场理论基础》是高等工科院校电子与通信类各专业本科生的必修基础课。本课程在普通物理电磁学定性介绍的基础之上,利用完备的数学手段对宏观电磁规律进行定量的分析与描述。教学内容着重于电磁场基本理论体系的完整性与严密性,注重基本概念的建立和基本推导计算能力的培养,同时也介绍一些电磁理论的实际应用。本课程内容是形成学生专业知识结构的重要组成部分和学习后续专业技术课程的必备基础,在整体教学计划中占有重要地位。
一、电磁场理论基础课程的现状
北京理工大学的电磁场理论基础课程的现状为:(1)本课程针对信息与电子学院大三学生开设,其前提是学生已经学习了普通物理学电磁学和高等数学的相关内容,具备了一定的基础,可以对宏观电磁场的规律进行分析研究;(2)本课程现在分为两大类,即中文班和英文班。中文班采用的是和早期物理学课程初步探讨的概念相衔接,逐步导出场的理论,因此先讨论静态场,然后再分析时变电磁场,并得出麦克斯韦方程组;英文班目前采用的是首先以麦克斯韦方程的描述作为一组公设,然后概括多年实验观测电磁效果的结果。(3)本课程对于电子系的后续课程,如微波技术导论、微波网络等都是必要的基础,因此,作为信息与电子学院的必修课程。(4)由于本课程的理论性较强,很多关于电磁场的讨论都是很抽象,需要学生具有一定的抽象思维能力。在学习过程中,学生普遍反映:在一开始介绍和大学物理相衔接的概念部分还能理解,到后面时变场的讨论在理解上就很困难了。
二、课程改革中教学内容和方法的研究
(一)增加师生互动
教学是一种师生教与学的互动活动,这就要求除了教师要认真备课,充满激情地讲课之外,作为受教者的学生要有一些主动的活力。多年来的应试教育让很多学生认为课堂学习是一件完全被动的事情,相比教师起码要花时间和力气讲授,学生可以只是被动地接收。实际上,如果完全被动地听课,就无法真正的吸收要掌握的知识,因为只有自己主动地去听去思考,才能“捕获”更多知识。而且,学习越是具有主动性,效果越好。
(二)教学手段多样化
近几年来,《电磁场理论基础》的学时数不断减少,当学时比较充足时,教师有充分的时间将相应的理论推导、例题、应用一一展开,而近年来,这门课被压缩成了60学时加4学时实验的课程。随着学时数的不断减少,为了让学生在有限的时间内掌握课程的内容,必须借助现代化的教学手段,提高教学效率;同时将电子课件下发给学委,让大家课后复习消化,同时设立每周答疑时间,改进和学生的沟通。
(三)理论和实践相结合
电磁场问题在近几年越来越受到工程界的重视。除了在射频微波领域的一直以来的重视之外,随着高速电路设计技术的发展,电子产品向着更小、更快、研发周期更短的方向发展,而信号完整性的问题也愈发突出。很多属于“路”的问题已经演变成了“场”的问题,因此必须了解电磁场的知识,采用新的设计方法学才能解决。结合工程实践,会让抽象的电磁场理论更形象化,也提高了学习的目标性和动力。
三、具体实施方法
(一)多种教学方法相结合,加强课堂上互动,改善教学效果
在课堂的前5分钟,通过提问上次课程的知识要点,让学生迅速整理自己的思路,并集中到本课程的学习上;在课堂期间,提出一些思考题,或是随机让学生到讲台前解题,发现问题及时分析。对课下的作业进行认真点评,并整理出多数人容易出现的错误,并及时反馈指导。每周设立固定的答疑地点和答疑时间,让学生有问题可以和老师沟通。
(二)进一步完善实验教学
目前的实验是在理论课的60学时结束之后,有4个学时的实验,学生普遍反映做实验时其对应的理论有些淡忘,因此结合得不紧密。参照其他学校的一些经验,将一部分较简单的演示实验放在每次课程的理论讲述之后,结合本堂课的内容进行演示,这将有利于学生对知识的吸收;此外,基于电磁场软件的商业化开发已经很成熟,考虑加入合适的电磁场数值仿真实验。
(三)教学与科研相结合
首先,教师自身要将教学与科研结合起来。一方面,青年教师利用各种平台和培训机会深造,提高自身语言素质和理论水平;另一方面,青年教师自己要利用网络和各种资源,学习电磁领域中的一些新进展,与讲授的基础理论相结合,提高学生的兴趣。其次,学校提供交流平台,定期邀请国外知名专家教授讲学,可以进一步拓展学生的知识面。
四、结论
从学生上课时的反映以及教学中的调查问卷,都可以看出,这些实践方法受到了学生的欢迎,提高了他们上课的积极性,改进了教学效果。电磁场理论是电子学的入门课程,这门课的教学改革也是一个不断探索的过程,我们将会继续结合教学中遇到的实际问题,借助现代化的教学手段,不断完善教学理论和教学方法,改进课程的教学效果。
【参考文献】
[1]田秀荣,桂志国. 电磁场与电磁波课程教学改革探索[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2010(1).
[2]郑娟. 《电磁场与电磁波》教学改革研究[J]. 中国科技信息,2009(16).
[3]陈帝伊,刘淑琴,许景辉,马孝义.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J]. 电气电子教学学报,2009(04).