《電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱

《電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06140361課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32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：電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通信電纜設(shè)計(jì)與制造等適用專業(yè)：電纜工程本科開課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說明《電磁場(chǎng)》是電纜工程本科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，課程內(nèi)容涉及電磁?；纠碚摚饕芯繄?chǎng)論和電磁場(chǎng)的源與場(chǎng)的關(guān)系。電磁場(chǎng)理論是一些交叉領(lǐng)域的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，學(xué)好電磁場(chǎng)理論將增強(qiáng)學(xué)生的適應(yīng)能力和創(chuàng)造能力。本課程的作用不僅是為進(jìn)一步學(xué)習(xí)準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)，更為深遠(yuǎn)的是關(guān)系到所培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟練掌握標(biāo)量場(chǎng)與矢量場(chǎng)中梯度、散度、旋度的物理意義與計(jì)算方法、矢量場(chǎng)的散度定理與斯托克斯定理、拉普拉斯運(yùn)算與亥姆霍茲定理；掌握真空中靜電場(chǎng)的基本規(guī)律、真空中恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律、媒質(zhì)的電磁特性、電磁感應(yīng)定律的微分與積分表示形式，理解位移電流的物理意義與修正的安培環(huán)路定律，掌握電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容：麥克斯韋方程組和邊界條件，并能熟練運(yùn)用麥克斯韋方程組和邊界條件求解電磁場(chǎng)；掌握三種靜態(tài)場(chǎng)的基本方程和性質(zhì)，掌握標(biāo)量位和矢量位的含義與表達(dá)式，理解電容、電感、電磁能量的計(jì)算方法，理解靜態(tài)場(chǎng)的邊值問題及唯一性定理，理解鏡像法的原理和應(yīng)用；掌握時(shí)變電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程、位函數(shù)、達(dá)朗貝爾方程、電磁能量守恒定律，及時(shí)諧電磁場(chǎng)的概念和相關(guān)計(jì)算方法。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過數(shù)學(xué)方法分析一些基本的實(shí)際問題，對(duì)實(shí)際工程問題進(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)際的工程問題并提出相應(yīng)解決方案，培養(yǎng)學(xué)生解決和研究問題的能力，并具有較好的溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課程目標(biāo)3：具有與電纜工程實(shí)踐相關(guān)的人文、歷史、環(huán)境、法律、安全、倫理等知識(shí)，能夠在電纜工程領(lǐng)域的工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。具有良好的專業(yè)素質(zhì)，掌握科學(xué)的思維方法和科學(xué)研究方法，恪守并踐行實(shí)事求是、開拓創(chuàng)新、勤奮敬業(yè)的科學(xué)精神。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電磁場(chǎng)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電纜工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表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能夠?qū)㈦娎|工程基礎(chǔ)知識(shí)用于分析智能制造相關(guān)復(fù)雜工程問題并提出解決方案。課程目標(biāo)1：熟練掌握標(biāo)量場(chǎng)與矢量場(chǎng)中梯度、散度、旋度的物理意義與計(jì)算方法、矢量場(chǎng)的散度定理與斯托克斯定理、拉普拉斯運(yùn)算與亥姆霍茲定理；掌握真空中靜電場(chǎng)的基本規(guī)律、真空中恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律、媒質(zhì)的電磁特性、電磁感應(yīng)定律的微分與積分表示形式，理解位移電流的物理意義與修正的安培環(huán)路定律，掌握電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容：麥克斯韋方程組和邊界條件，并能熟練運(yùn)用麥克斯韋方程組和邊界條件求解電磁場(chǎng)；掌握三種靜態(tài)場(chǎng)的基本方程和性質(zhì)，掌握標(biāo)量位和矢量位的含義與表達(dá)式，理解電容、電感、電磁能量的計(jì)算方法，理解靜態(tài)場(chǎng)的邊值問題及唯一性定理，理解鏡像法的原理和應(yīng)用；掌握時(shí)變電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程、位函數(shù)、達(dá)朗貝爾方程、電磁能量守恒定律，及時(shí)諧電磁場(chǎng)的概念和相關(guān)計(jì)算方法。H2．問題分析2.1能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，識(shí)別與表達(dá)電纜工程相關(guān)的復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)2：使學(xué)生能夠通過數(shù)學(xué)方法分析一些基本的實(shí)際問題，對(duì)實(shí)際工程問題進(jìn)行抽象建模，應(yīng)用數(shù)學(xué)、電磁場(chǎng)知識(shí)分析實(shí)際的工程問題并提出相應(yīng)解決方案，培養(yǎng)學(xué)生解決和研究問題的能力，并具有較好的溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課程目標(biāo)3：具有與電纜工程實(shí)踐相關(guān)的人文、歷史、環(huán)境、法律、安全、倫理等知識(shí)，能夠在電纜工程領(lǐng)域的工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。具有良好的專業(yè)素質(zhì)，掌握科學(xué)的思維方法和科學(xué)研究方法，恪守并踐行實(shí)事求是、開拓創(chuàng)新、勤奮敬業(yè)的科學(xué)精神。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)分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表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)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)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)的方向倒數(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。81、2、3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。81、2、3、4靜態(tài)電磁場(chǎng)及其邊值問題的解1.靜電場(chǎng)及恒定電場(chǎng)分析2.恒定磁場(chǎng)分析3.惟一性定理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)生理解邊值問題解答的唯一性；掌握鏡像法，能計(jì)算簡(jiǎn)單的場(chǎng)問題。重點(diǎn)：拉普拉斯方程，唯一性定理。難點(diǎn)：邊值問題的求解。81、2、3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。81、2、3合計(jì)32五、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)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；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)。六、課程資源1.教材謝處方等.《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?Society.IEEE?Antennas?&?Propagation，the?Institute?of?Electrical?and?Electronics?Engineers'.?(IEEE)?Antennas?and?Propagation?Society.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）電磁場(chǎng)與電磁波，/course/NJTU-1002535019.（2）電磁場(chǎng)與電磁波，/course/NWPU-1002531018.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(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)系見表3。表3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)123過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(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)?！獭獭?064線上成績(jī)20（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)。√√√1064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)?！獭獭?23期末考核50（1）期末考核成績(jī)100分，以考核成績(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)。（2）采用隨堂測(cè)驗(yàn)、大作業(yè)、課程論文等形式考核?！獭獭?01515合計(jì)：100分452926八、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)、作業(yè)、期末考核等方式進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末考核成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、線上成績(jī)、作業(yè)等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(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)40筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。線上成績(jī)40按時(shí)參與線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等內(nèi)容及時(shí)完成，準(zhǔn)確率大于90%。按時(shí)參與線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)試、線上討論等內(nèi)容及時(shí)完成，準(zhǔn)確率大于80%。按時(shí)參與線上任務(wù)，考勤、章節(jié)學(xué)