创新实验班“工程电磁场”课程教学改革

论文导读：的《工程电磁场原理》（第2版）。该教材在教学内容上能够突出强电和弱电的结合，电磁理论与工程实践的结合，电磁理论与相关学科交叉、渗透的结合，在国内有较大影响。教学内容的改革结合选用教材的特点，在保持必需的理论系统性考虑下，力求避免与物理电磁学之间的重复性叙述，而是务实地在深化概念、具体化理论应用上下工夫，以体现
摘要：根据华北电力大学创新实验班学生的专业特长，并结合“工程电磁场”的课程特点，提出了一些探索和实践方法，目的在于引导学生主动学习、主动思考和主动实践，自主地发现问题、分析问题和解决问题，从而达到积累知识、培养能力和提高素质的教学目标。
关键词：工程电磁场；教学方法改革；创新实验班
作者简介：王平（1982-），女，四川乐山人，华北电力大源于：大学毕业论文范文www.7ctime.com
学电气与电子工程学院，讲师；李慧奇（1970-），男，河北邯郸人，华北电力大学电气与电子工程学院，副教授。（河北?保定?071003）
1007-0079（2012）27-0061-02
深化教学改革，培养创新人才，是时展对高等学校人才培养提出的新要求。华北电力大学（以下简称“我校）为加强学生创新能力培养，建立了本科创新人才培养实验班，积极进行课程体系、教学内容和教学方法的改革，开拓了多种形式的人才培养模式。本文就如何在创新实验班开展“工程电磁场”教学改革进行了研究与探索。

一、课程教学目标

“工程电磁场”课程是电气工程及其自动化专业的重要技术基础课。课程为学生专业课学习准备必要的基础知识，更为学生进一步展开电气工程领域的科学研究提供知识支撑。该课程的特点是理论性强、工程结合紧密、课程内容丰富，教师不仅要在有限的课堂教学时间内将知识传授给学生，更要注重培养学生研究型学习、自主学习、终生学习的能力，只有这样，学生在今后的学习工作中才能够适应技术的飞速发展。立足于新的时代要求，以“深化教学改革，培养创新人才”为目标导向，课程的主要教学目标为：在教学中借鉴国际优秀教材与教学体系，进一步完善课程体系内容，注重学生对电磁场基础理论的全面把握；改进教学模式与教学手段，结合现代电力技术的发展，增强学生的专业兴趣，提高学生主动研究型学习以及独立思考的能力。

二、课程教学改革的实施方案

1.教学内容改革方案

我校“工程电磁场”课程采用的核心教材为倪光正等编著的《工程电磁场原理》（第2版）。该教材在教学内容上能够突出强电和弱电的结合，电磁理论与工程实践的结合，电磁理论与相关学科交叉、渗透的结合，在国内有较大影响。教学内容的改革结合选用教材的特点，在保持必需的理论系统性考虑下，力求避免与物理电磁学之间的重复性叙述，而是务实地在深化概念、具体化理论应用上下工夫，以体现学生“温故而知新”，学以致用的学习成效。具体改革方案如下：
（1）加强矢量分析部分的复习。电磁场理论中标量的梯度、矢量的散度和旋度等概念非常重要，而大部分学生对于这三个概念的理解并不深刻。在高等数学中，对梯度进行了深入讨论，但对于矢量散度和旋度的学习，高等数学中只是给出了抽象的概念，并没有深入探讨散度和旋度的物理意义，学生掌握得并不好，所以在这里要先进行矢量复习，将矢量散度和旋度做进一步深入的讨论。教学过程中可将散度不为0的地方比做喷泉的泉眼，旋度比做流体力学中流体的旋涡，将散度和旋度理论配合多媒体教学课件制作动画显示哪些地方散度不为0，哪些地方旋度不为0，进而类比到电磁场中散度和旋度的概念。
（2）压缩静态电磁场学时。由于创新实验班学生的基础较好，为有效利用课程时间，我们在矢量复习的基础上适当压缩了静态电磁场的学时。因为静态电磁场的部分内容在大学物理电磁学中也有涉及，所以在电磁场课程中力求避免和电磁学的重复，减少安培环路定理、高斯定律的学时，重点讲述标量电位、矢量磁位引入后场的计算，结合边值问题，讲述电磁场的工程问题求解方法。
（3）增加准静态场的学时。由于在工频情况下，输电线路周围的电场可以等效为准静态电场，而变压器内部的涡流损耗可以等效为准静态磁场，而且在很多工程问题中，尤其在电气设备、电力传输等领域，时变电磁场的频率较低，因而在某些特定的情况下，可以忽略二次源或者的作用，使场有类似于静电场的性质。对学生加强准静态场的学习，有利于学生建立工程应用的思维方式，同时对于时谐电磁场的学习可以类比电路中的相量法和信号分析与处理中的傅里叶级数等知识，时谐电磁场就是将场源正弦变化的场量用复数形式表达，将对时间的微积分运算转换为代数运算，从而使计算得到了简化。
（4）增加数值计算方法的学习。电磁场数值分析方法正日渐渗入到许多交叉领域和新兴学科，然而经典的电磁场理论中并不包括这部分内容，一些教材也往往只作为备选内容。本文认为这部分知识应该有选择地给学生讲授，我校选择了有限差分和有限元两种方法，并结合例题介绍本部分知识，使学生了解这两种方法的基本思想、理论依据和求解过程，为进一步学习其他电磁场数值方法打下基础。

2.教学手段多样化

为了保证良好的教学质量，教学手段是需要着力改良的重点。因此，要注意教学手段的多样化，充分融合各种教学手段的优势。比如传统的板书授课有利于进行详细过程的推导、求解，易于调整讲解思路和讲解速度。多媒体教学信息量大，节省了大量板书的时间，适合表达一些不利于口头描述的图例、结果等。配合多媒体教学，引入仿真软件的使用，在课堂上进行简单的仿真，可以使概念和结论更直观地展现在学生眼前，加深学生的印象。
要改变传统的单向传输型课堂教学模式，在课堂教学中创设一种科学研究的教学环境和教学氛围，引导学生主动学习、主动思考和主动实践，自主地发现问题、分析问题和解决问题，从而达到积累知识、培养能力和提高素质的教学目标。

3.实践教学改革

实验是对理论教学的复习和补充，通过实验可以使学生对课堂上所学的知识进行复习，同时也可以检验学生对所学知识的掌握程度。根据我校“工程电磁场”实验课程的教学实际情况，提出实验按级划分、逐级进行的方式。工程电磁场实验分为：初级实验——简单的验证性实验；中级实验——根据实验目的和要求，学生独自进行实验的设计与验证；高级实验——结合课程所学的知识，由教师提出一些与工程实际相联系的简单项目要求，学生根据要求进行小系统的设计，课外完成。初级实验可以通过简单的实验电路系统来完成，实验简单、所需学时较少，可以一次验证几个，如静电场电力线论文导读：生可自愿结为一组，自主选择一项具体的实验合作完成；高级实验需要学生利用电磁场数值分析软件计算具体电磁场模型的场分布特性，如长接地金属槽的电位分布等，利用软件仿真求解过程中学生可以复习边值问题的求解方法，掌握电磁场的数值计算方法。通过这种分级的实验方式，既解决了实验课时少的问题，又激励了学生创造能力的发挥，使
的绘制和恒定磁场磁力线的绘制；中级实验为利用我校的电磁兼容国家重点实验室向学生展示3米法紧凑型电波暗室和辐射电磁场干扰和抗扰度测试系统等试验仪器，每4～5名学生可自愿结为一组，自主选择一项具体的实验合作完成；高级实验需要学生利用电磁场数值分析软件计算具体电磁场模型的场分布特性，如长接地金属槽的电位分布等，利用软件仿真求解过程中学生可以复习边值问题的求解方法，掌握电磁场的数值计算方法。通过这种分级的实验方式，既解决了实验课时少的问题，又激励了学生创造能力的发挥，使学生能开阔思路，大胆创新，提高了其解决实际问题的能力和团结合作的精神。

4.考核模式的改革

考试具有指挥棒作用，考核模式改革是教学改革的重要一环。传统的教学考核方式主要是通过考试来进行。考试的内容、方法和手段对学生的学习有引导作用：大部分学生会根据考试内容来选择课程的学习内容，一般是什么内容考试就学什么内容，而其他课程内容往往就被忽视，容易让学生形成考试的功利心，淡化了考试的评价作用；学生的学习方法受到考试内容和形式的影响，如果采用闭卷考试形式，以考查学生理论知识的掌握情况为主，那么，大部分学生将会采用死记硬背的方式来应付考试，使考试失去应有的作用。如果考试内容是以实验设计、操作技能、综合分析为主，就能促使学生真正理解所学知识，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。
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程的考核采用实践操作与理论闭卷考试相结合的考试方式。学生完成理论考试后要进行综合实验测试，最后按理论占70%、实验测试占20%、平时成绩占10%的评分标准进行评分。设定平时成绩是为了督促学生的平时学习，避免出现“平时应付，考前磨，考后忘光”现象，主要考核学生的作业完成情况和平时听课情况，同时也促进了互动式教学法的开展。卷面成绩主要考核学生对基础理论与知识的学习情况，同时也考查教学方法及手段改革的效果。实验成绩结合实践教学改革的方案，初级实验、中级试验和高级实验分别打分，再加权平均，通过设置与工程背景相关的试验学习，引导学生通过实践教学环节，真正理解所学内容，使学生既巩固理论知识又训练动手能力；同时也强调了重视实践、提高应用能力和设计能力、提高分析问题、解决问题的能力的重要性，提高了学生学习的自觉性、积极性和独立性，达到了懂理论、会设计、能动手的教学目的和教学效果。
三、结论
通过对“工程电磁场”课程教学体系、教学内容、教学方法及实验教学的改革使该课程的设置更加合理，内容更加丰富、新颖；教学方法和手段更加先进、多样化，能切实做到理论联系实际，有利于学生实践能力和创新精神的培养。
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（责任编辑：王祝萍）