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4.展望
在电磁场类课程的探索与改革中,必须充分关注下列问题:
(1)是把电磁场理论作为教学重点,还是把电磁场仿真软件包作为教学重点?应该认识到,数学方法仍然是学习电磁场理论的基本方法,学生需要深入地理解电磁场理论。因此,只是对电磁场进行描述而不给出严密的数学推导的方法是不可行的。但是,也必须考虑目前计算机仿真软件在实际工程中使用越来越广泛的现象,在电磁场问题的求解中起到越来越重要的作用,所以在现有技术条件下也不应该过多地强调解析方法,解析方法只要能够起到理解电磁场方程和边值问题,并能够求解简单电磁场问题就可以了。
(2)是将教学内容的重点继续延伸到梯度、散度和旋度等数学问题进而深入讲解麦克斯韦方程组,还是仅限于描述电磁现象和电磁场分布?应该指出,梯度、散度和旋度等数学方法依然是揭示电磁场本质和基本规律的数学方法,绕开这些数学方法而通过其他方法是难以全面准确理解电磁场的基本规律的。因此,在教学中仍然需要用梯度、散度、旋度等数学方法描述电磁场的基本规律。
(3)是否能够通过电磁场建模和借助电磁场仿真软件包解决问题,同时又不失对电磁场基本理论的理解?在教学中必须意识到,教学过程不是讲授如何使用电磁场仿真软件包,但电磁场仿真软件包可以很好地用于促进学生理解电磁场理论。
(4)教学过程中有必要引入更多的工程实例,以增加学生对电磁场课程的学习兴趣。
(5)通过演示实验、物理实验和仿真实验等动手实践环节,加深学生对电磁场的认识,使电磁场类课程变得更加有趣。
在电磁场类课程的发展中,同样也有几个问题值得我们注意:
首先,必须提高授课教师的整体水平。第一,需要他们具备良好的数学和物理基础,熟悉电磁场理论体系;第二,要求他们了解电气与电子工程专业的学科体系,熟悉电磁场理论的发展史;第三,要求他们掌握电磁场的主要数值计算方法,能够熟练使用主要的电磁场仿真软件包,有电磁场科研或工程研究、设计经历等。
其次,教学内容要更注重电磁场的基本概念、基本方程、边值问题,淡化电磁场方程的解析方法,而电磁场数值计算方法的内容将有所增加。"电磁场数值计算方法"课程将会被越来越多的大学作为一门独立的选修课程,并成为电磁场类课程与工程实践的接口课程。
再次,实验环节除了物理模型实验外,仿真实验特别是具有虚拟现实的三维电磁场高展示度和动画效果的仿真实验将越来越受到重视。
最后,电磁场类课程的网络教学资源将越来越丰富,可以预计今后将出现一批具有互动性、三维动画、视觉效果良好的电磁场类课程教学软件,以及可以支持教师与学生互动的教学系统和考试系统。
在我国大众化教育的前提下,在高生师比的情况下,如何开展师生互动的课堂教学,进一步提高学生的学习效果,不仅是电磁场类课程面临的问题,也是其他课程面临的问题。
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