《電磁場(chǎng)與電磁波C》教學(xué)大綱

《電磁場(chǎng)與電磁波C》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06131471課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（理論52學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)）先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等后續(xù)課程：醫(yī)用傳感器原理及應(yīng)用、數(shù)字信號(hào)處理B等適用專業(yè)：醫(yī)學(xué)信息工程本科開課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《電磁場(chǎng)與電磁波C》是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課，本課程主要講解電磁基本理論以及電磁波在空間傳播的基本規(guī)律，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及研究與解決各類電磁場(chǎng)與電磁波的實(shí)際工程問(wèn)題奠定理論基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，兼顧新技術(shù)及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)能夠適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握電場(chǎng)與磁場(chǎng)的基本定律以及電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)和理論，熟練掌握麥克斯韋方程組及其應(yīng)用，掌握均勻平面電磁波的基本理論，具有應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決基本工程問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過(guò)數(shù)學(xué)方法分析一些基本和實(shí)際問(wèn)題，對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行抽象建模，應(yīng)用數(shù)學(xué)、電磁場(chǎng)和電磁波知識(shí)分析實(shí)際的工程問(wèn)題并提出相應(yīng)解決方案，提高分析和解決光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域工程問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)3：運(yùn)用電磁場(chǎng)中的基本原理和專業(yè)知識(shí)，能夠分析和解釋工程中的實(shí)際問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析能夠得到有效的問(wèn)題解決方案，培養(yǎng)學(xué)生分析研究問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科技發(fā)展歷程，樹立科技強(qiáng)國(guó)觀念，感受中國(guó)在醫(yī)學(xué)信息工程領(lǐng)域的先進(jìn)成果，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的思想品德、道德修養(yǎng)及敬業(yè)愛(ài)崗、熱愛(ài)勞動(dòng)的品質(zhì)，激勵(lì)學(xué)生自覺(jué)融入到實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)進(jìn)程中。

三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電磁場(chǎng)與電磁波C》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.3掌握醫(yī)學(xué)信息工程所需的專業(yè)知識(shí)，并能將其綜合應(yīng)用于解決復(fù)雜醫(yī)學(xué)信息工程問(wèn)題。課程目標(biāo)1：掌握電場(chǎng)與磁場(chǎng)的基本定律以及電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)和理論，熟練掌握麥克斯韋方程組及其應(yīng)用，掌握均勻平面電磁波的基本理論，具有應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決基本工程問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科技發(fā)展歷程，樹立科技強(qiáng)國(guó)觀念，感受中國(guó)在電子領(lǐng)域的先進(jìn)成果，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的思想品德、道德修養(yǎng)及敬業(yè)愛(ài)崗、熱愛(ài)勞動(dòng)的品質(zhì)，激勵(lì)學(xué)生自覺(jué)融入到實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)進(jìn)程中。H2.問(wèn)題分析2.3能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，并通過(guò)文獻(xiàn)研究，證實(shí)問(wèn)題分析的合理性。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過(guò)數(shù)學(xué)方法分析一些基本和實(shí)際問(wèn)題，對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行抽象建模，應(yīng)用數(shù)學(xué)、電磁場(chǎng)和電磁波知識(shí)分析實(shí)際的工程問(wèn)題并提出相應(yīng)解決方案，提高分析和解決光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域工程問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科技發(fā)展歷程，樹立科技強(qiáng)國(guó)觀念，感受中國(guó)在電子領(lǐng)域的先進(jìn)成果，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的思想品德、道德修養(yǎng)及敬業(yè)愛(ài)崗、熱愛(ài)勞動(dòng)的品質(zhì)，激勵(lì)學(xué)生自覺(jué)融入到實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)進(jìn)程中。M4.研究4.2能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)器件、電路、功能模塊、軟件系統(tǒng)制定實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施。課程目標(biāo)3：運(yùn)用電磁場(chǎng)中的基本原理和專業(yè)知識(shí)，能夠分析和解釋工程中的實(shí)際問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析能夠得到有效的問(wèn)題解決方案，培養(yǎng)學(xué)生分析研究問(wèn)題的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1矢量運(yùn)算1.矢量代數(shù)2.三種正交坐標(biāo)系3.標(biāo)量場(chǎng)的方向?qū)?shù)和梯度4.矢量場(chǎng)的散度和旋度5.亥姆霍茲定理教學(xué)要求：使學(xué)生掌握標(biāo)量、矢量以及標(biāo)量場(chǎng)、矢量場(chǎng)的概念，掌握矢量運(yùn)算、矢量線、散度、旋度、梯度的求解；了解直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系與球坐標(biāo)系的建立和轉(zhuǎn)換；理解亥姆霍茲定理的物理意義。重點(diǎn)：散度、旋度、梯度的求解。難點(diǎn)：圓柱坐標(biāo)系與球坐標(biāo)系。101、2、32電磁場(chǎng)的基本規(guī)律1.靜電場(chǎng)的基本規(guī)律2.恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律3.媒質(zhì)的電磁特性4.電磁感應(yīng)定律和位移電流5.麥克斯韋方程組6.電磁場(chǎng)的邊界條件教學(xué)要求：使學(xué)生掌握真空中靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律；了解介質(zhì)的極化與磁化特性；掌握電磁感應(yīng)定律和位移電流；能夠熟練應(yīng)用麥克斯韋方程；掌握邊界條件。重點(diǎn)：麥克斯韋方程組。難點(diǎn)：極化特性，邊界條件。1041、2、3、43靜態(tài)電磁場(chǎng)及其邊值問(wèn)題的解1.靜電場(chǎng)及恒定電場(chǎng)分析2.恒定磁場(chǎng)分析3.唯一性定理4.鏡像法教學(xué)要求：掌握靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)的基本方程，使學(xué)生理解邊值問(wèn)題解答的唯一性；掌握鏡像法，能計(jì)算簡(jiǎn)單的場(chǎng)問(wèn)題。重點(diǎn)：拉普拉斯方程，唯一性定理。難點(diǎn)：邊值問(wèn)題的求解。821、2、34時(shí)變電磁場(chǎng)1.波動(dòng)方程2.電磁場(chǎng)的位函數(shù)3.電磁場(chǎng)能量守恒定律4.時(shí)諧電磁場(chǎng)教學(xué)要求：使學(xué)生了解電磁波的波動(dòng)方程的物理意義；理解電磁場(chǎng)的位函數(shù)及滿足的方程；掌握坡印廷定律；掌握時(shí)諧電磁場(chǎng)瞬時(shí)狀態(tài)與復(fù)矢量狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。重點(diǎn)：坡印廷定理，復(fù)矢量的表示。難點(diǎn)：波動(dòng)方程的物理意義。821、2、35均勻平面波傳播特性1.理想介質(zhì)中均勻平面波2.導(dǎo)電媒質(zhì)中均勻平面波3.電磁波的極化教學(xué)要求：使學(xué)生了解均勻平面波的概念；掌握均勻平面波在各種媒質(zhì)中的傳播特性；學(xué)會(huì)電磁波極化方式的判斷；了解相速、群速與色散等概念。重點(diǎn)：均勻平面波傳播特性，電磁波極化。難點(diǎn)：電磁波極化方式的判斷。1041、2、3、46均勻平面波的反射和透射1.均勻平面波對(duì)理想導(dǎo)體的垂直入射2.均勻平面波對(duì)理想介質(zhì)的垂直入射3.均勻平面波的反射和折射規(guī)律教學(xué)要求：使學(xué)生理解均勻平面波垂直入射的傳播特性；理解均勻平面波的反射和折射規(guī)律；掌握均勻平面波垂直入射問(wèn)題的分析方法。重點(diǎn)：均勻平面波垂直入射的規(guī)律。難點(diǎn)：反射波和透射波的計(jì)算。61、2、3、4合計(jì)52122.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.靜電場(chǎng)的模擬測(cè)繪實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)量靜電場(chǎng)場(chǎng)量及分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)要求：掌握恒定電流法描繪等勢(shì)線，模擬靜電場(chǎng)的方法。22、3、42.位移電流的仿真、測(cè)試及計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：位移電流的仿真、測(cè)試及計(jì)算。實(shí)驗(yàn)要求：了解位移電流的定義，建立仿真模型，掌握位移電流在電介質(zhì)中的分布特性，定性體驗(yàn)電磁場(chǎng)中感應(yīng)電流的存在，定量測(cè)試感應(yīng)電流的大小。41、2、3、43.電磁波在不同媒質(zhì)中傳播仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電磁波在理想媒質(zhì)和導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播仿真。實(shí)驗(yàn)要求：了解電磁波傳播特點(diǎn)，分別繪制在理想媒質(zhì)和導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播波形，分析媒質(zhì)對(duì)電磁波傳播的影響。22、34.電磁波的傳播特性測(cè)試及分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)試電磁波的傳播特性。實(shí)驗(yàn)要求：了解極化的定義，通過(guò)改變天線的極化方式，掌握天線的極化特性；掌握電磁波波節(jié)、波腹、駐波的測(cè)試方法。41、2、3、4合計(jì)12五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；本課程為省級(jí)精品在線開放課程，為學(xué)生提供靈活的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，結(jié)合信息化的教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維意識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)著重講授如何用科學(xué)的手段來(lái)完成理論的驗(yàn)證；如何組織實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材（1）謝處方等.《電磁場(chǎng)與電磁波》（第5版）.2020年.2.參考書（1）郭輝萍.《電磁場(chǎng)與電磁波》（第4版）.西安電子科技大學(xué)出版社.2019年.（2）王家禮.《電磁場(chǎng)與電磁波》.西安電子科技大學(xué)出版社.2018年.（3）路宏敏.《電磁場(chǎng)與電磁波基礎(chǔ)》.科學(xué)出版社.2016年.3.期刊（1）電波科學(xué)學(xué)報(bào)，中國(guó)電子學(xué)會(huì)（2）電子學(xué)報(bào)，中國(guó)電子學(xué)會(huì)（3）遙感學(xué)報(bào)，中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所（4）IEEE?Microwave?and?Guided?Wave?Letters，the?Institute?of?Electrical?and?Electronics?Engineers?Inc.'s?(IEEE)?Microwave?Theory?and?Techniques?SocietyIEEE?Antennas?&?Propagation，the?Institute?of?Electrical?and?Electronics?Engineers'?(IEEE)?Antennas?and?Propagation?Society4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）電磁場(chǎng)與電磁波，/course/NJTU-1002535019.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)1234過(guò)過(guò)程性考核課課堂表現(xiàn)15（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√√6324線線上成績(jī)15（1）按要求及時(shí)完成線上每個(gè)章節(jié)的任務(wù)點(diǎn)，滿分100分；（2）線上任務(wù)點(diǎn)主要包括：考勤、章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)、線上討論、線上測(cè)試等。（3）以線上成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?326實(shí)實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?124作作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√√3214期末考核期末考核50（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核矢量運(yùn)算、靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律、邊值問(wèn)題的解、麥克斯韋方程組的應(yīng)用、時(shí)變電磁場(chǎng)中坡印廷矢量、均勻平面波的傳播規(guī)律、電磁波的極化、反射與透射規(guī)律等內(nèi)容。（3）考試題型為：選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、判斷題和分析計(jì)算題等?！獭獭獭?841018合計(jì)：100分34131736八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、線上成績(jī)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題和分析計(jì)算題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、線上成績(jī)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過(guò)程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。線上成績(jī)30按時(shí)參與完成各項(xiàng)任務(wù)包括線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等，準(zhǔn)確率大于90%。按時(shí)參與完成各項(xiàng)任務(wù)包括線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等，準(zhǔn)確率大于80%。按時(shí)參與完成各項(xiàng)任務(wù)包括線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等，準(zhǔn)確率大于70%。未按時(shí)參與完成各項(xiàng)任務(wù)包括線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等，準(zhǔn)確率大于90%?；静粎⑴c完成各項(xiàng)任務(wù)包括線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等，準(zhǔn)確率大于90%。實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳實(shí)、結(jié)論清晰、討論合理。實(shí)驗(yàn)前