苑東偉，李慧奇

(華北電力大學(xué)　電氣與電子工程學(xué)院，河北　保定　071003)

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工程電磁場(chǎng)課程綜合教學(xué)改革實(shí)踐

苑東偉，李慧奇

(華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北保定071003)

在工程電磁場(chǎng)課程綜合教學(xué)改革實(shí)踐中，針對(duì)電磁場(chǎng)課程概念性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，在課程內(nèi)容上進(jìn)行模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、課堂綜合作業(yè)布置，授課教師隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了改革和實(shí)踐，改善了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果，提高了學(xué)生的創(chuàng)造能力、綜合分析和解決問(wèn)題的能力，加強(qiáng)了青年教師隊(duì)伍建設(shè)，改革效果良好。

工程電磁場(chǎng)課程；教學(xué)改革；綜合實(shí)驗(yàn)；工程實(shí)踐

工程電磁場(chǎng)課程是電氣及電子工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科階段一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路理論等課程之后開(kāi)設(shè)。電磁場(chǎng)理論是電學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備知識(shí)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，與電路理論一起構(gòu)成了電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的兩大基礎(chǔ)理論：“場(chǎng)”與“路”；同時(shí)它又是相關(guān)交叉領(lǐng)域?qū)W科的重要生長(zhǎng)點(diǎn)。電磁場(chǎng)課程的教學(xué)實(shí)踐直接影響到學(xué)生的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)基礎(chǔ)，是否能夠真正教會(huì)學(xué)生將場(chǎng)的觀念與思想深入到對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)中，并幫助其從事今后的學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐，是檢驗(yàn)我們教學(xué)效果的重要標(biāo)準(zhǔn)[1-3]。

電磁場(chǎng)課程由于其本身的概念抽象、計(jì)算分析復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)師生而言，教與學(xué)都是很艱難的過(guò)程；所以本課程的教學(xué)實(shí)踐改革應(yīng)是長(zhǎng)期深入的，應(yīng)結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段及學(xué)生的具體情況，不斷研究探索，設(shè)計(jì)更為適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和方法。

1　授課內(nèi)容系統(tǒng)化、模塊化和結(jié)構(gòu)化

通過(guò)對(duì)學(xué)生情況及物理課程的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)課程內(nèi)容與學(xué)生在“大學(xué)物理”電磁學(xué)所學(xué)內(nèi)容上有一定的重復(fù)，電磁場(chǎng)課程在大學(xué)物理課程之后開(kāi)設(shè)， 在具體教學(xué)改革中，電磁場(chǎng)教師應(yīng)注意授課時(shí)與物理電磁學(xué)的區(qū)分，在物理電磁學(xué)基礎(chǔ)之上，對(duì)電磁場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行模塊化、系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化整合，避免不必要的內(nèi)容重復(fù)，將電磁場(chǎng)的基本理論麥克斯韋方程組在各種具體場(chǎng)中的不同情況講清楚。教學(xué)中貫徹將場(chǎng)的思想作為指導(dǎo)，結(jié)合電氣工程電力系統(tǒng)中的具體電磁現(xiàn)象及實(shí)際工程問(wèn)題，使學(xué)生真正建立場(chǎng)的觀念，做到理論聯(lián)系實(shí)際工程，學(xué)以致用[4-6]。

通過(guò)授課內(nèi)容的改革，將電磁場(chǎng)和前期專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課——電路，進(jìn)行有機(jī)結(jié)合和前后呼應(yīng)，使學(xué)生能夠從場(chǎng)的角度對(duì)電路概念和現(xiàn)象加深理解，并更好地掌握；為后續(xù)的電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)、高電壓技術(shù)及發(fā)電廠電氣部分等課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，幫助學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的電磁現(xiàn)象、工程分析方法及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展前沿和動(dòng)向，樹(shù)立系統(tǒng)和清晰的概念；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生提煉電力系統(tǒng)深層次電磁問(wèn)題的能力[7-9]。

2　授課手段多樣化和形象化

電磁場(chǎng)課程內(nèi)容非常抽象，內(nèi)在邏輯性很強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求很高，特別是空間分布及時(shí)空動(dòng)態(tài)效應(yīng)，學(xué)生理解以及實(shí)際計(jì)算分析起來(lái)困難很大。在教學(xué)中不斷改進(jìn)講解方式及手段，結(jié)合最新的軟件及硬件設(shè)備，對(duì)教師原有的教案及教學(xué)課件進(jìn)行修改和升級(jí)，利用Flash、Matlab等仿真計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)出了能夠充分反映知識(shí)體系的形象化的動(dòng)態(tài)演示及結(jié)果仿真，特別是對(duì)內(nèi)容抽象的概念、定理，以及具體的場(chǎng)分布形式。借助Flash動(dòng)畫(huà)，可以為學(xué)生做出形象的演示，增強(qiáng)了在教學(xué)中對(duì)具體內(nèi)容的針對(duì)性和與學(xué)生的互動(dòng)性。

3　課程配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐化

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)原有課程配套實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合調(diào)整，結(jié)合電磁兼容重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，將原有的兩個(gè)小型場(chǎng)線實(shí)驗(yàn)——靜電場(chǎng)電力線與等位線和靜磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度線的繪制合并為一個(gè)，并增加新的工程類(lèi)實(shí)驗(yàn)：1)球形載流線圈的場(chǎng)分布與自感；2)磁懸??；3)靜電除塵。利用實(shí)驗(yàn)室3米法電波暗室環(huán)境、電磁場(chǎng)發(fā)射接收設(shè)備和測(cè)量?jī)x表設(shè)備，開(kāi)設(shè)綜合演示實(shí)驗(yàn)，在暗室環(huán)境中演示電磁波的發(fā)射、接收與測(cè)量。隨著教改項(xiàng)目的深入，根據(jù)技術(shù)設(shè)備的發(fā)展情況，將繼續(xù)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)及演示實(shí)驗(yàn)，真正使學(xué)生認(rèn)識(shí)并了解具體典型電磁問(wèn)題及相關(guān)現(xiàn)象，幫助其深化對(duì)電磁場(chǎng)實(shí)際情況的認(rèn)識(shí)與理解。

4　課程作業(yè)綜合化和工程實(shí)踐化

課程教材為倪光正主編的《工程電磁場(chǎng)原理》(第二版)，教材中配套有大量的例題及作業(yè)題，題目本身設(shè)計(jì)較好，知識(shí)點(diǎn)覆蓋較為完整[10]。但在實(shí)際教學(xué)中，這些題目與物理電磁學(xué)中一些題目非常類(lèi)似，如果重復(fù)布置，對(duì)學(xué)生而言只是重復(fù)練習(xí)，并沒(méi)有在內(nèi)容上有更多的更新。根據(jù)這種情況，教師在授課過(guò)程中，在例題和作業(yè)題的選擇上經(jīng)過(guò)重新篩選，將結(jié)合典型場(chǎng)思想的題目加以強(qiáng)化講授和課后布置，并適當(dāng)增加學(xué)時(shí)講授一些具有工程背景的應(yīng)用類(lèi)題目，包括數(shù)值計(jì)算類(lèi)例題。教師根據(jù)學(xué)生素質(zhì)情況增加課程綜合類(lèi)作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合電氣工程實(shí)際工況、最新技術(shù)等開(kāi)展調(diào)研，如查閱相關(guān)課題文獻(xiàn)，并撰寫(xiě)調(diào)研報(bào)告；布置電磁場(chǎng)數(shù)值方法分析類(lèi)簡(jiǎn)單題目，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)典型算法如FDTD和有限元等方法進(jìn)行簡(jiǎn)單算法編程計(jì)算；要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，完成實(shí)際電磁類(lèi)問(wèn)題的相關(guān)調(diào)研類(lèi)、實(shí)際工程類(lèi)綜合性作業(yè)。在課余實(shí)踐環(huán)節(jié)中，結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等活動(dòng)，組織創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組，結(jié)合電磁工程問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在最近幾年中，指導(dǎo)學(xué)生完成了國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目《基于渦流效應(yīng)的溶液直接加熱技術(shù)研究》；依據(jù)磁動(dòng)力及電磁諧振類(lèi)無(wú)線充電技術(shù)，指導(dǎo)學(xué)生正在進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目?jī)身?xiàng)。通過(guò)這些教學(xué)實(shí)踐，彌補(bǔ)原有教材習(xí)題的不足，擴(kuò)展了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)眼界，幫助學(xué)生理解實(shí)際工程中的電磁場(chǎng)問(wèn)題并加以應(yīng)用。

5　教師隊(duì)伍建設(shè)方案

課程教師的專(zhuān)業(yè)水平及教學(xué)態(tài)度也是影響課程教學(xué)水平的一個(gè)重要方面。電磁場(chǎng)課程的教師隊(duì)伍也需要不斷地建設(shè)和鍛煉，才能夠更好地完成教學(xué)任務(wù)。積極開(kāi)展電磁場(chǎng)課程教師隊(duì)伍建設(shè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、參與科研、對(duì)外交流等，團(tuán)隊(duì)中教師特別是青年教師得到了鍛煉與提高，能夠更好地從事一線課程教學(xué)工作。在隊(duì)伍建設(shè)中所做工作具體為以下3個(gè)方面：

1)安排教研室年輕的骨干教師到“985”高校和國(guó)家精品課堂高校參觀、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，開(kāi)闊青年教師的眼界，提升教師授課水平和經(jīng)驗(yàn)；

2)充分利用國(guó)內(nèi)同行的良好交流平臺(tái)——全國(guó)教學(xué)會(huì)議，鼓勵(lì)教師走出去，多和同行交流，借鑒其他高校有益的思路、方法和經(jīng)驗(yàn)，最終形成華北電力大學(xué)的獨(dú)有特色；

3)幫助青年教師積累現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和熟知工程背景，鼓勵(lì)青年教師參與科研項(xiàng)目，教學(xué)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部展開(kāi)定期交流和討論，合理解決教學(xué)中遇到的困難與問(wèn)題。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述相關(guān)措施的開(kāi)展和實(shí)施，工程電磁場(chǎng)課程在課堂教學(xué)、課下實(shí)踐及教師培養(yǎng)上都收到了很好的效果。

課程教學(xué)學(xué)生評(píng)價(jià)分值均在95分以上，在院系專(zhuān)業(yè)課程評(píng)分結(jié)果中成績(jī)領(lǐng)先；學(xué)生課程考試成績(jī)提高，課堂平均分在80分以上；指導(dǎo)學(xué)生完成創(chuàng)新項(xiàng)目若干，進(jìn)展順利；教師授課水平不斷提升，好評(píng)率逐年提高。

[1]姚文俊，程衍富，戴同慶，等.電磁系列課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2011(18)：159-160.

[2]劉學(xué)觀，郭輝萍，李富華.電磁場(chǎng)與電磁波課程體系規(guī)劃研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(6)：1-2.

[3] 夏祖學(xué)，李少甫，胥磊.《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教改實(shí)踐探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)， 2012，10(3)：77-78

[4] 田雨波，張貞凱.“電磁場(chǎng)理論”教學(xué)改革初探[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(1)：11-13.

[5] 魯改鳳.“電磁場(chǎng)理論”課程教學(xué)方法的探討[J].中國(guó)電力教育，2010(22)：103-104.

[6]張群，侯健敏，楊麗.“電磁場(chǎng)理論”課程改革探討[J].中國(guó)電力教育，2009(19)：115-116

[7]林相波，劉軍民.“電磁場(chǎng)與電磁波”課程教學(xué)中的幾點(diǎn)思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(2)：95-96.

[8]谷宇，錢(qián)倩.“電磁場(chǎng)與波”課程的教學(xué)改革研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014(3)：28-29

[9]管愛(ài)紅.《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)思考[J].教育教學(xué)論壇，2015(14)：227-228

[10]倪光正.工程電磁場(chǎng)原理[M].北京：高等教育出版社，2009.

Practice of Teaching Reform Practice in Engineering Electromagnetic Field Course

YUAN Dongwei，LI Huiqi

(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)

Intheengineeringfieldofcomprehensiveteachingreformpractice，combiningtheimportanceofthebasictheoryofelectromagneticfieldcourse，courseconceptualstrong，contentisabstract，etc，wecarriedoutaseriesofreformmeasures.Thesemeasuresinclude：modularandsystematicdesignofcoursecontents，experimentlink，innovativepracticeprojects，classroomcomprehensivetask-assignment，facultytroopconstruction，andsoon.Thepracticeshowsthatthesemeasuresimprovestudents’learningeffect，enhancestudents’creativeability，comprehensivelyanalyzingandsolvingproblems，andstrengthenyoungteachersteamconstruction.Finally，weachievedgoodreformeffect.

engineeringelectromagneticfieldcourse；teachingreform；comprehensiveexperiment；engineeringpractice

2015-05-27；修改日期: 2015-06-27

教育部高等學(xué)校專(zhuān)業(yè)綜合改革試點(diǎn)及國(guó)家大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地建設(shè)工作項(xiàng)目(13011201)。

苑東偉(1980-),女,碩士,講師,主要從事電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算、電磁兼容方面的研究。

G642.0；O441

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.044