电气工程及其自动化专业《电磁场》课程教学内容整合及教学方法研究.doc
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1、电气工程及其自动化专业电磁场课程教学内容整合及教学方法研究 依据电磁场课程在电气工程及其自动化(简称电自化)专业中的地位,分析了该课程现使用教材知识体系,结合青岛农业大学电自化专业的培养计划及学生的实际情况,就该课程教学内容安排、教学方法等环节进行了探索与实践。 一、引言 电磁场课程是电自化本科专业的一门重要的专业基础课。该课程的理论性和逻辑推理性强,向来被公认为是教师难教、学生难学的课程。笔者在该课程的教学实践中,获得了一些浅显的心得,希望与同行交流。 二、明确课程教学地位 电磁场作为一门课程,要想教师教好、学生学好首先就要明确该课程的教学地位及教学目的,以引起师生双方的重视。钟启泉先生将课
2、程定义为课程是指在遵照教育目的指导学生的学习活动,由学校有计划、有组织地编制的教育内容。从课程定义可见课程编制的立足点就在于对学生的“教育目的”,让学生明确所学课程的教学地位。 电磁场课程是青岛农业大学电自化本科专业的一门必修课程,是电工基本理论的主要组成部分之一。该课程旨在在大学物理电磁学的基础上进一步阐述宏观电磁现象的基本规律,介绍其在工程应用方面的基本知识,培养学生能应用场的观点和方法对电工领域中的电磁现象、电磁过程进行定性、定量分析和判断,为学生学习自动控制系统、电动机、接触器、继电器等电磁设备和器件的分析与设计及今后解决工程实际问题打下坚实基础。 三、分析教材体系 作为教师选择合适的
3、教材是提高教学质量的重要要素。目前的教材在电磁场理论教学体系的组织上主要有两种一种是先静态场后交变场体系,如高等教育冯慈璋、马西奎先生主编的工程电磁场导论教材,该教材从库仑定律、毕奥萨伐尔定律及法拉第电磁感应定律出发,逐一介绍静电场、恒定电场、恒定磁场、时变电磁场。这是一种传统的电磁理论体系,体现了从特殊到一般的认知规律,其特点是起点低、易接受,但与普通物理学中电磁学部分内容相似,教学过程中学生易产生厌烦情绪。另一种是先交变场后静态场,从麦克斯韦方程组出发,先论述时变电磁场,后把静态场理解为其特殊情况。这种体系体现的是从一般到特殊的认知规律,其特点是压缩了静态场,充实了时变场,但起点高,不易接
4、受。无论选用哪种体系的教材,对教师来说,至关重要的是如何整合教学内容,如何组织教学。 四、整合课程教学内容 (一)补充矢量分析与场论知识的讲解 矢量分析与场论是用来研究电磁场的重要工具。学生在本课程之前所学过的关于矢量分析、场论及其电磁场所用到的一些特殊函数等知识已忘得差不多。所以要想学好这门课程,笔者认为是必须要先打好矢量分析与场论知识基础的,否则,在后续解析电磁场问题时学生会一头雾水。 (二)压缩静态场学时 以往电磁场理论教学中静态场学时比例偏大,其基本概念学生在电磁学知识中已学过,所以这部分中我们以压缩形式介绍重点知识,以免学生产生厌烦情绪。 (三)加强时变场教学 学习该课程前学生对时变
5、场知识仅限于简单的电磁感应现象,我们压缩静态场学时后时变场教学得以充实,内容从电磁感应、麦克斯韦方程组、波动方程直到平面波和辐射,使学生较全面地了解了电磁场理论体系,掌握了时变场的分析计算方法。 (四)加强数值计算方法内容讲解 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,例入的一些教材也往往只作为备选内容。笔者认为这部分知识应该有选择的给学生讲授,我们选择了有限差分和有限元两种方法,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,为进一步学习其它电磁场数值方法打下基础。 (五)加强电磁辐射与天线基本理论知识讲授
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