論電磁場(chǎng)教學(xué)方法論文

1、論電磁場(chǎng)教學(xué)方法論文一、引言“電磁場(chǎng)”是電子 / 通信 / 電氣工程專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程。設(shè)置本課程的目的是讓學(xué)生從整體上掌握電磁場(chǎng)的基本理論和基本分析方法，了解電磁場(chǎng)的理論在電氣信息類的應(yīng)用，是通往后續(xù)專業(yè)課的橋梁 , 也是電類學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新的理論基石。但“電磁場(chǎng)”課程理論強(qiáng)、公式多 , 要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象力、抽象思維能力和邏輯推理能力，歷來被電類專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為是“天書”, 導(dǎo)致還未開課就已經(jīng)產(chǎn)生了懼怕情緒。近年來, 我國(guó)高校綜合素質(zhì)教育要求的不斷提高，專業(yè)基礎(chǔ)課程普遍存在學(xué)時(shí)壓縮的情況，隨之出現(xiàn)了“電磁場(chǎng)”教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)數(shù)少的矛盾。對(duì)教師來講，如何在短學(xué)時(shí)里使教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)

2、清晰、能突出復(fù)雜工程問題中的理論基礎(chǔ), 如何在短學(xué)時(shí)內(nèi)的理論教學(xué)過程中， 激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力極其關(guān)鍵。二、建立立體化教材面對(duì)學(xué)時(shí)壓縮的壓力，課時(shí)量和教學(xué)內(nèi)容的矛盾是首先要解決的矛盾，而教材的選取顯得尤為重要。在教材的選取過程中， “電磁場(chǎng)”課程組在研讀經(jīng)典的電磁場(chǎng)理論方面的教材電磁場(chǎng)與電磁波( 謝處方 / 饒克謹(jǐn)著 )B 、工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論 ( 馮慈璋 / 馬西奎著 )H、工程電磁場(chǎng) ( 英文職 (HaytW.H 著 0 的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合本校電類專業(yè)的特點(diǎn) , 對(duì)“電磁場(chǎng)” 課程的教材資源進(jìn)行整合 , 配合武漢大學(xué)出版了工程電磁場(chǎng) ( 第頗 ,xx 。隨后, 又出版了工程電磁場(chǎng) (

3、第二頗,xx 3, 此教材以充分結(jié)合工程應(yīng)用為主， 教材結(jié)構(gòu)安排和知識(shí)點(diǎn)闡述清晰簡(jiǎn)潔便于學(xué)生自學(xué) , 教材中重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置完整，與授課學(xué)時(shí)匹配。隨后課程組提供了的工程電磁場(chǎng)立體化教材，包括光盤、課程網(wǎng)站等 , 列出每節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方法，提供教學(xué)大綱及授課教案、指導(dǎo)教材及電子課件、疑難解答、主講教師的授課錄像等。近兩年，在立體化教材基礎(chǔ)上，著重進(jìn)行“電磁場(chǎng)”資料庫(kù)的建設(shè)，包括電磁場(chǎng)的發(fā)展歷史、對(duì)電磁學(xué)發(fā)展有突出貢獻(xiàn)的人物傳記 ( 例如：麥克斯韋：改變一切的人、法拉第 ( 科學(xué)家傳記 ) 等、當(dāng)前的電磁學(xué)的研究熱點(diǎn)期刊 / 著作 / 視頻、利用電磁學(xué)理論的手工制作

4、( 例如：萊頓瓶、電磁炮、特斯拉線圈等 ) ，擬建成一個(gè)以學(xué)生為中心 , 豐富多彩的教學(xué)資源為基礎(chǔ)的開放型網(wǎng)絡(luò)資源共享平臺(tái)。三、以學(xué)生為主的教學(xué)方法的探討(一) 第一堂課的重要性文獻(xiàn) M中提到“每門功課都應(yīng)該這樣開始。使它能引起學(xué)生的真正愛好，向他們證明它是如何美好、有用、快意、是如何需要”，第一堂課的重要性不言而喻。在“電磁場(chǎng)”的教學(xué)中我們從以下幾個(gè)方面，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為目的開展第一堂課：從大家熟知的生活用品， 到國(guó)防領(lǐng)域 , 到各種炫酷的高科技產(chǎn)品或體驗(yàn) , 讓學(xué)生切身感受到電磁場(chǎng)理論在生活中的無處不在。拿出初高中乃至小學(xué)就涉及到的簡(jiǎn)單的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn) , 讓大家各抒己見談?wù)剬?duì)電磁學(xué)的認(rèn)

5、識(shí)以及對(duì)生活中的其他電磁現(xiàn)象進(jìn)行舉例 , 讓學(xué)生對(duì)這門課感到熟悉。提出問題，讓學(xué)生總結(jié)一些這些基本的實(shí)驗(yàn)與之前生活中的各種應(yīng)用之間到底具有怎樣的相同點(diǎn) ?是什么樣的東西存在 , 使得所有的這些看似不掛鉤的應(yīng)用卻具有相同的本質(zhì) ?給出解釋 , 現(xiàn)象與理論之間是靠建立物理模型建立起聯(lián)系。 而如何將這些應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砟Ｐ捅闶潜菊n程的主要研究的內(nèi)容。 隨后引出學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)理論所需要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) ( 場(chǎng)論，適量分析 ) 以及學(xué)習(xí)方法 ( 類比法 , 舉例法等 ), 最后列出本課程的總體框架圖 ( 場(chǎng)和源的關(guān)系，時(shí)變與時(shí)不變的聯(lián)系 ) 。(二) 強(qiáng)調(diào)本課程與其他課程的聯(lián)系“電磁場(chǎng)”與“數(shù)學(xué)”的聯(lián)系。 “電磁場(chǎng)

6、”之所以難學(xué) , 很大程度上是因?yàn)閿?shù)學(xué)占了很大的比例。 例如在講解矢量場(chǎng)的散度和旋度時(shí)，如果只講數(shù)學(xué)概念， 學(xué)生會(huì)覺得很枯燥。 若將這些數(shù)學(xué)概念有機(jī)地與物理模型相結(jié)合 , 例如在講解散度時(shí)提出散度是描述一個(gè)場(chǎng)中的實(shí)驗(yàn)電荷是否會(huì)受到源電荷對(duì)它的排斥或吸引作用， 而旋度則是描述實(shí)驗(yàn)電荷是否會(huì)圍繞源進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 深挖數(shù)學(xué)和“電磁場(chǎng)”概念之間內(nèi)在邏輯關(guān)系 , 使之從繁雜的數(shù)學(xué)公式中明確主要的物理概念?！半姶艌?chǎng)”與“電路”的聯(lián)系?！半姶艌?chǎng)”是研究微觀電荷的作用?！半娐贰眲t強(qiáng)調(diào)路中電流、電壓, 是一種宏觀的描述。雖然表現(xiàn)形式不同，實(shí)質(zhì)上相互補(bǔ)充相互聯(lián)系。例如在講解恒定電場(chǎng)中，從兩個(gè)基本方程可以推導(dǎo)出

7、電路中的基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律。而時(shí)變場(chǎng)中的坡印廷定理, 很好的解釋了電路中的能量傳輸問題。(三) 激發(fā)學(xué)生總結(jié)歸納的能力大學(xué)前的教育學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)的接收知識(shí)，這就導(dǎo)致學(xué)生缺乏總結(jié)歸納的能力，而這種總結(jié)歸納能力怡巧能體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。 而電磁場(chǎng)課程概念、 公式多，如果學(xué)生能理解課程中的知識(shí)脈絡(luò)結(jié)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)之間的因果關(guān)系 , 對(duì)于后續(xù)概念的吸收以及公式的推導(dǎo)會(huì)起到有事半功倍的效果。在本課程的教學(xué)過程 , 應(yīng)該有意的激發(fā)大家的這種歸納總結(jié)的能力。例如，在第一堂課最后 , 對(duì)整個(gè)電磁場(chǎng)的理論用個(gè)框架進(jìn)行描述 , 如圖 1 所示，圖中通過用直線和虛線代表時(shí)不變和時(shí)變，用箭頭表示相互之間的生成關(guān)系。在后續(xù)每章的教學(xué)過程中，為了加強(qiáng)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系， 也可以充分利用框圖來表示知識(shí)之間的銜接關(guān)系， 如圖 2 所示的第一章靜電場(chǎng)的框架圖， 清晰的列出了本章知識(shí)點(diǎn)之間的銜接關(guān)系 , 體現(xiàn)了教學(xué)過程中從理論到工程實(shí)踐的過渡。由于場(chǎng)分析的相似性， 在后續(xù)的幾章中鼓勵(lì)學(xué)生自己畫出類似的框圖 , 對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納。四、結(jié)束