苑東偉，李慧奇

(華北電力大學　電氣與電子工程學院，河北　保定　071003)

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工程電磁場課程綜合教學改革實踐

苑東偉，李慧奇

(華北電力大學電氣與電子工程學院，河北保定071003)

在工程電磁場課程綜合教學改革實踐中，針對電磁場課程概念性強、內容抽象等特點，在課程內容上進行模塊化、系統(tǒng)化設計，在實驗環(huán)節(jié)、大學生創(chuàng)新實踐項目、課堂綜合作業(yè)布置，授課教師隊伍建設等方面進行了改革和實踐，改善了學生的課堂學習效果，提高了學生的創(chuàng)造能力、綜合分析和解決問題的能力，加強了青年教師隊伍建設，改革效果良好。

工程電磁場課程；教學改革；綜合實驗；工程實踐

工程電磁場課程是電氣及電子工程類專業(yè)及相關專業(yè)本科階段一門重要的基礎課程，在高等數學、大學物理、電路理論等課程之后開設。電磁場理論是電學相關專業(yè)學生必備知識結構中的重要組成部分，與電路理論一起構成了電氣類專業(yè)的兩大基礎理論：“場”與“路”；同時它又是相關交叉領域學科的重要生長點。電磁場課程的教學實踐直接影響到學生的專業(yè)培養(yǎng)基礎，是否能夠真正教會學生將場的觀念與思想深入到對專業(yè)的認識中，并幫助其從事今后的學習與工程實踐，是檢驗我們教學效果的重要標準[1-3]。

電磁場課程由于其本身的概念抽象、計算分析復雜等特點，對師生而言，教與學都是很艱難的過程；所以本課程的教學實踐改革應是長期深入的，應結合先進的技術手段及學生的具體情況，不斷研究探索，設計更為適當的教學內容和方法。

1　授課內容系統(tǒng)化、模塊化和結構化

通過對學生情況及物理課程的調研，我們發(fā)現電磁場課程內容與學生在“大學物理”電磁學所學內容上有一定的重復，電磁場課程在大學物理課程之后開設， 在具體教學改革中，電磁場教師應注意授課時與物理電磁學的區(qū)分，在物理電磁學基礎之上，對電磁場內容進行模塊化、系統(tǒng)化、結構化整合，避免不必要的內容重復，將電磁場的基本理論麥克斯韋方程組在各種具體場中的不同情況講清楚。教學中貫徹將場的思想作為指導，結合電氣工程電力系統(tǒng)中的具體電磁現象及實際工程問題，使學生真正建立場的觀念，做到理論聯系實際工程，學以致用[4-6]。

通過授課內容的改革，將電磁場和前期專業(yè)基礎課——電路，進行有機結合和前后呼應，使學生能夠從場的角度對電路概念和現象加深理解，并更好地掌握；為后續(xù)的電機學、電力系統(tǒng)分析基礎、高電壓技術及發(fā)電廠電氣部分等課程的學習奠定堅實基礎，幫助學生對電力系統(tǒng)的電磁現象、工程分析方法及相關領域發(fā)展前沿和動向，樹立系統(tǒng)和清晰的概念；同時培養(yǎng)學生提煉電力系統(tǒng)深層次電磁問題的能力[7-9]。

2　授課手段多樣化和形象化

電磁場課程內容非常抽象，內在邏輯性很強，對數學知識要求很高，特別是空間分布及時空動態(tài)效應，學生理解以及實際計算分析起來困難很大。在教學中不斷改進講解方式及手段，結合最新的軟件及硬件設備，對教師原有的教案及教學課件進行修改和升級，利用Flash、Matlab等仿真計算軟件開發(fā)出了能夠充分反映知識體系的形象化的動態(tài)演示及結果仿真，特別是對內容抽象的概念、定理，以及具體的場分布形式。借助Flash動畫，可以為學生做出形象的演示，增強了在教學中對具體內容的針對性和與學生的互動性。

3　課程配套實驗實踐化

在實驗環(huán)節(jié)，對原有課程配套實驗進行整合調整，結合電磁兼容重點實驗室，將原有的兩個小型場線實驗——靜電場電力線與等位線和靜磁場磁感應強度線的繪制合并為一個，并增加新的工程類實驗：1)球形載流線圈的場分布與自感；2)磁懸浮；3)靜電除塵。利用實驗室3米法電波暗室環(huán)境、電磁場發(fā)射接收設備和測量儀表設備，開設綜合演示實驗，在暗室環(huán)境中演示電磁波的發(fā)射、接收與測量。隨著教改項目的深入，根據技術設備的發(fā)展情況，將繼續(xù)設計新的實驗及演示實驗，真正使學生認識并了解具體典型電磁問題及相關現象，幫助其深化對電磁場實際情況的認識與理解。

4　課程作業(yè)綜合化和工程實踐化

課程教材為倪光正主編的《工程電磁場原理》(第二版)，教材中配套有大量的例題及作業(yè)題，題目本身設計較好，知識點覆蓋較為完整[10]。但在實際教學中，這些題目與物理電磁學中一些題目非常類似，如果重復布置，對學生而言只是重復練習，并沒有在內容上有更多的更新。根據這種情況，教師在授課過程中，在例題和作業(yè)題的選擇上經過重新篩選，將結合典型場思想的題目加以強化講授和課后布置，并適當增加學時講授一些具有工程背景的應用類題目，包括數值計算類例題。教師根據學生素質情況增加課程綜合類作業(yè)，鼓勵學生結合電氣工程實際工況、最新技術等開展調研，如查閱相關課題文獻，并撰寫調研報告；布置電磁場數值方法分析類簡單題目，指導學生根據典型算法如FDTD和有限元等方法進行簡單算法編程計算；要求學生根據所學知識，完成實際電磁類問題的相關調研類、實際工程類綜合性作業(yè)。在課余實踐環(huán)節(jié)中，結合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實驗項目等活動，組織創(chuàng)新實驗小組，結合電磁工程問題開展創(chuàng)新設計。在最近幾年中，指導學生完成了國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目《基于渦流效應的溶液直接加熱技術研究》；依據磁動力及電磁諧振類無線充電技術，指導學生正在進行創(chuàng)新項目兩項。通過這些教學實踐，彌補原有教材習題的不足，擴展了學生的專業(yè)眼界，幫助學生理解實際工程中的電磁場問題并加以應用。

5　教師隊伍建設方案

課程教師的專業(yè)水平及教學態(tài)度也是影響課程教學水平的一個重要方面。電磁場課程的教師隊伍也需要不斷地建設和鍛煉，才能夠更好地完成教學任務。積極開展電磁場課程教師隊伍建設，通過現場實踐、參與科研、對外交流等，團隊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工作。在隊伍建設中所做工作具體為以下3個方面：

1)安排教研室年輕的骨干教師到“985”高校和國家精品課堂高校參觀、學習和培訓，開闊青年教師的眼界，提升教師授課水平和經驗；

2)充分利用國內同行的良好交流平臺——全國教學會議，鼓勵教師走出去，多和同行交流，借鑒其他高校有益的思路、方法和經驗，最終形成華北電力大學的獨有特色；

3)幫助青年教師積累現場經驗和熟知工程背景，鼓勵青年教師參與科研項目，教學團隊內部展開定期交流和討論，合理解決教學中遇到的困難與問題。

6　結束語

通過上述相關措施的開展和實施，工程電磁場課程在課堂教學、課下實踐及教師培養(yǎng)上都收到了很好的效果。

課程教學學生評價分值均在95分以上，在院系專業(yè)課程評分結果中成績領先；學生課程考試成績提高，課堂平均分在80分以上；指導學生完成創(chuàng)新項目若干，進展順利；教師授課水平不斷提升，好評率逐年提高。

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

[2]劉學觀，郭輝萍，李富華.電磁場與電磁波課程體系規(guī)劃研究[J].電氣電子教學學報，2006，28(6)：1-2.

[3] 夏祖學，李少甫，胥磊.《電磁場與電磁波》課程教改實踐探討[J].實驗科學與技術， 2012，10(3)：77-78

[4] 田雨波，張貞凱.“電磁場理論”教學改革初探[J].電氣電子教學學報，2008，30(1)：11-13.

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

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

[7]林相波，劉軍民.“電磁場與電磁波”課程教學中的幾點思考[J].電氣電子教學學報，2009，31(2)：95-96.

[8]谷宇，錢倩.“電磁場與波”課程的教學改革研究[J].電氣電子教學學報，2014(3)：28-29

[9]管愛紅.《電磁場與電磁波》課程教學思考[J].教育教學論壇，2015(14)：227-228

[10]倪光正.工程電磁場原理[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

教育部高等學校專業(yè)綜合改革試點及國家大學生校外實踐教育基地建設工作項目(13011201)。

苑東偉(1980-),女,碩士,講師,主要從事電磁場數值計算、電磁兼容方面的研究。

G642.0；O441

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.044