电工基础课程总结范例(3篇)
电工基础课程总结范文
为了构建工程教育质量监控体系和工程教育与工程界的联系机制,实现我国工程教育的国际互认,提升我国高等工程教育的国际竞争力[1],教育部于2006年3月正式启动了工程教育专业认证试点工作。作为四个试点认证专业之一,电气工程专业的认证筹备会议于2006年4月5日在北京召开,着手起草相关文件和认证标准等;随后的会议又进一步修改与完善了相关文件等[2]。
电气工程专业认证首要的关键问题是判断培养目标、课程设置及教学内容等是否符合专业认证通用标准[3]和补充标准[4]。为此,对照上述标准的要求,我校电气工程及其自动化专业进行了课程设置方面的相应改革,为顺利通过专业认证[5]奠定了基础。
一、学分规定与毕业要求学分
我校按照理论课程16学时对应1学分、独立设置的实验课程30学时对应1学分进行学分设置。根据培养计划,电气工程及其自动化专业学生必须修满168个学分方可毕业,包括理论教学学分和集中实践环节学分。理论教学占132学分、集中实践环节占36学分;其中,理论教学中的必修课为98学分,人文及社会科学选修课为6学分,其它选修课为28学分。
为了全面推进素质教育,激励学生树立创新意识,培养学生的实践能力和创新能力,提高学生综合素质,学校鼓励学生积极参加第二课堂活动,制定了《长沙理工大学第二课堂学分认定暂行办法》。第二课堂活动主要包括:各级各类竞赛,论文和科技成果,科研活动,各类过级考试和职业技能考核,社会实践活动,公益劳动等,“大学生素质拓展中心”或“阳光艺术团”组织的各类培训班,学生会或学生社团联合会组织的活动,各学院根据自身特点确定的活动或项目。学生参加上述各类活动并至少获得10学分方可毕业(第二课堂学分不包含在毕业总学分之中)。
二、教学计划的修订
我校对于教学计划修订有较为完善的制度,一般每隔4年左右就对培养方案进行一次修订,教学计划的修改随同进行。培养方案和教学计划一经确定,将保持一定的稳定性;其修订原则上根据国家或社会发展的要求进行。教学计划批准后,教学组织和实施严格按照教学计划表执行。
根据电力行业的发展需求,近年来,电气工程及其自动化专业分别于2006年、2008年、2010年和2013年对教学计划进行了修订,由专业负责人带头、骨干教师参与,广泛征询学生和相关行业的企事业单位意见,并经学校组织的校内外专家评审通过后才确定。2013年在遵循学校指导原则的大前提下,结合学院培养目标,尤其是在听取校外的企业专家对培养方案审核意见的基础上,为了更好的彰显专业特色,增强本专业人才培养的工程适应性与工程应用性,同时为了使课程之间的衔接更为合理,针对本专业培养方案细节进行了相应调整。例如,增加了本专业直接与工程应用紧密相关的几门最重要的专业课和专业平台课的学时:“发电厂电气部分”、“继电保护原理”、“电力系统暂态分析”三门课程的课时由原方案的56学时增加为64学时,“高电压技术”课程由原方案的40学时上升为48学时;另外,适当加强了与本专业工程应用联系较为紧密的基础课与专业基础课:“线性代数”由32学时调整为40学时,“电路理论A(上)”与“电机学A(上)”皆由48学时增加为56学时,并新增了一门选修课“工程力学”;为了使课程安排与衔接更为合理,将“线性代数”提前到第一学年的秋季学期,以便与课程“电路理论A”更好的衔接,将“发电厂动力部分”提前到第二学年春季学期,使其与“认识实习”更好的配合,将比较重要的专业限选课“电力系统自动控制技术”提前到第三学年春季学期,以加强其教学效果;将限选课“电力电子技术A”提前到第三学年秋季学期,以便与“电力系统自动控制技术”更合理的衔接;另外考虑到原方案中所设置的高电压专业方向的应用面较窄,往届学生选择该专业方向的很少,甚至无法开班,因此,本次方案中取消了高电压专业方向,但为了适当加强高电压技术方面的内容,增加了“高电压技术综合应用”这门选修课。
三、课程开设体系
根据专业认证通用标准[3]和补充标准[4],在电气工程及其自动化特色专业课程体系的基础上,根据本专业培养目标定位,其培养规格、培养途径和培养质量都以培养目标达成为导向,课程的开设也紧紧契合培养目标和毕业生能力要求。本专业课程体系称为“6+1”结构:由人文及社会科学类、数学与自然科学类、工程基础类、专业基础类、专业类、工程实践与毕业设计(论文)6个模块和课外教育活动模块组成,课程结构比例为:人文及社会科学类课程(含外语)占总学分的21.1%,数学与自然科学类课程占总学分的15.5%,工程基础类课程、学科专业基础类课程与专业类课程占总学分的43.2%,工程实践与毕业设计(论文)占总学分的20.2%;具体课程开设情况见表1,主要课程的先修关系如图1所示。课外教育活动主要考虑学生综合素质及个性化能力培养,在课堂之外可获得的创新学分(我校普教本科生第二课堂活动学分折算表见表2)。
四、课程体系的特点分析
通过对表1、表2和图1所示课程体系的分析,可以发现以下特点:
(1)通过人文及社会科学类课程,培养学生人文科学素养、社会责任感和职业道德,使之具备一定的经济和管理知识;并具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力;
(2)通过数学与自然科学类课程的学习,培养学生应用数学与自然科学知识解决本专业中工程问题的能力;
(3)通过工程基础类课程的学习,培养学生掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关国内外最新科技文献的能力;
(4)通过专业基础类课程的学习,掌握学科基础知识和专业基本理论知识,培养学生不断学习和适应发展的能力;
(5)通过专业类课程的学习,了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发,能正确认识电力技术对于国民经济和社会发展的影响;了解本专业的前沿发展现状和趋势;
(6)通过工程实践与毕业设计(论文)等工程实践环节,提高学生综合运用理论和技术手段解决实际问题的能力和追求创新的态度和意识;培养学生的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力。
显然,上述课程体系满足了《工程教育专业认证通用标准》[3]中培养学生“十大”能力的要求,同时通过专业基础、专业课的学习,满足《电子信息与电气工程类专业认证补充标准》[4]中知识要求、能力要求、工程要求和特别要求条款。通过选修课的设置,学生可根据自身实际及职业规划的需要有选择性的学习。
电工基础课程总结范文篇2
[摘要]针对应用型二本高校的特点对“电磁场与电磁波”课程进行教学研究。从教学内容上进行分层次教学,突出重点、弱化难点;在教学方式上采用形象化、系统化教学,并利用实践教学的方式,通过HFSS软件仿真激发学生的学习兴趣,从而提高教学效果。
[关键词]电磁场与电磁波;教学研究;HFSS;实践教学
“电磁场与电磁波”主要研究电磁场和电磁波的基本概念、基本理论与应用。该课程主要从矢量分析入手,介绍电磁场中的静态场、时变场和电磁波的基本理论与特点,为“微波技术基础”、“天线与电波传播”、“射频电路”等后继课程的学习奠定必要的理论基础。但是由于该课程数学要求高、公式多、物理概念抽象、理论难以掌握,使学生在学习过程中力不从心,往往有畏难情绪在里面。特别是对合肥师范学院这种应用型二本高校来说,学生的基础相对重点院校的学生而言要差点,而且学习的自主性也欠缺,因此学习效果不是很理想,可能会有个别学生到学期结束都达不到这门课程学习的基本要求。如何做好应用型高校电磁场与电磁波课程的教学工作是比较紧迫的问题,需要花更多的心思和精力来探讨研究。笔者结合多年电磁场与电磁波课程的教学经验,有针对性的对课程进行改革,通过课堂上学生实时反馈情况对教学方式进行调整,结合应用型高校的实际情况探索该课程的教学。
1教学内容研究
本课程包括电磁场和电磁波两大部分。电磁场部分是在高等数学的基础上,运用矢量分析的方法,描述静电场和恒定磁场的基本物理概念、研究静态场的解题方法、以及在总结基本实验定律的基础上给出时变电磁场的基本规律。电磁波部分主要是介绍平面电磁波传输特性、电磁波在导行系统的传播规律及天线的基本理论。由于本校电磁场与电磁波课程只有48学时,需要针对应用型高校学生的特点分层次讲解课程内容,对理论性、逻辑性较强的知识点做选修处理,既满足大部分学生对基本知识点掌握的要求,又满足部分学生向重点高校考研的需求。将课程的必修知识点按照掌握、理解、了解三个层次具体划分为:掌握矢量运算,梯度、散度和旋度,高斯公式和斯托克斯公式,时变电磁场的麦克斯韦方程组、电磁波的波动方程等;理解电磁场的矢量位势和标量位、泊松方程、时谐平面电磁波、截止频率和谐振频率等概念;了解分离变量法、库仑规范、洛仑兹规范、滞后位等。而对镜像法、有界空间中电磁波的求解方法、电磁辐射等作为选修内容。做出以上的安排主要考虑下面两个因素:
一、有限的课时要优先考虑重点内容,对电磁场和电磁波涉及的核心知识点必须要详细讲解,比如散度、旋度、梯度、麦克斯韦方程组、波动方程、平面电磁波等,至少要花三分之一的课时结合多种教学手段让学生在理解物理概念的基础上掌握基本公式及应用。而对一些比较复杂的问题,如分离变量法、镜像法等知识点,通过弱化在总学时的比例或用选修的方式做简化处理;
二、由于我校电子信息工程、通信工程专业有电磁场与电磁波方面的后继课程----专业必修课“微波技术”、专业方向课程“天线与电波传播”和“射频电路”,这些课程覆盖了“电磁场与电磁波”课程的不足,如有界空间中电磁波的求解方法、电磁辐射等知识点完全可以在后继课程中系统学习。
2教学方法研究
通过多年课堂教学的探索和总结,针对二本高校学生数理基础较薄弱的特点,同时为适应应用型高校的办学需求,为该课程制定一套教学方法,使抽象的概念形象化,难懂的公式物理化,知识掌握的系统化,最终将理论基础与实际应用密切联系,激发学生兴趣,培养学生探索性学习素养,启迪学生创新思想,促进学生知识拓展应用能力的提高。
2.1知识点形象化、系统化
在形象化讲解抽象概念的基础上,将相近或易混淆的内容做比较,通过列表的方式从物理概念、数学公式、适用条件等方面将概念进行区分,使分散的问题系统化,加深学生的理解和记忆。下面以三个度(梯度、散度、旋度)的讲解为例,说明该过程的具体实施。如何将概念形象化?例如在讲解梯度时,以温度场为例,介绍温度沿不同方向的变化率。该问题针对某一温度场中的山峰,甲、乙、丙三人分别从三个不同的方向由山脚爬到山顶,行程L分别是120km、100km、80km,其中丙是垂直路径,可以很容易算出三种不同方向的温度平均变化率ΔTL,其中丙方向的变化率最大。然后引导学生思考,如果是对温度场的某点A来说,平均变化率就变为温度沿三种方向在A点的变化率,表述为TL沿不同方向,自然引出方向性导数的概念。进一步提示学生,在所有方向的变化率中,总有一个方向变化率是最大的,这个值就是梯度的大小,这个方向就是梯度的方向,最终将针对标量场的梯度概念给完整引出。在系统讲解完梯度、散度、旋度后,用列表的方式对问题进行区分,找到三者之间的异同。
2.2HFSS软件实践教学
为改善比较死板的教学现状,同时贴合应用型办学思想,对该课程的一些知识点在理论推导的基础上用软件仿真的形式将无形的场结构有形化,加深学生对知识点的把握程度。工程上常用的HFSS有限元分析软件,对于一些典型的电磁场问题,如电场分布、磁场分布、电感、电容等,可以提供直观的场结构显示。下面就以半波偶极子为例,利用HF-SS软件建模仿真其空间辐射场结构。例:设计一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线,计算其空间电场分布。传统教学过程是首先分析电偶极子的远区电场分布,通过在球坐标系中将电位函数高阶近似的方式推出电偶极子的远区场电场E=-"φ=p4πε0r3(2cosθer+sinθeθ),其中p为电偶极矩;然后根据偶极子天线的对称性计算对称天线的辐射电场;最后计算3GHz下天线的辐射场分布和方向性函数。实践教学过程则是依托HFSS软件,通过建模仿真的方式直观的得到半偶极子场结构。设置扫频范围2.5GHz-3.5GHz,S11参数、方向图,以及电场分布。相比繁琐的理论公式的推导计算,HFSS软件实践教学方式更容易被学生接受,在掌握电场结构的基础上提高了学习兴趣,为以后的工程应用奠定基础。
3总结
“电磁场与电磁波”做为电子信息类、通信工程类本科专业的一门专业基础课,具有十分重要的核心地位。针对应用型高校如何实施教学过程是值得研究和探索的问题。本文从教学内容和教学方式两个方面,围绕教学做了初步探讨。经过实际教学检验,取得了令人满意的教学效果。
[参考文献]
[1]王士彬,张莲,万沛霖,包明.“电磁场”课程教学内容改革的实践[J].电气电子教学学报,2006,28(5):8-11.
[2]彭麟.中美高校电磁场教学比较研究[J].中国电力教育,2014,312(17):73-74.
[3]谢处方.电磁场与电磁波[M].北京:高等教育出版社,2010.
[4]孙玉发.电磁场与电磁波[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.
[5]刘德国.“电磁场”课程中梯度、散度、旋度教学方法探讨[J].科技信息,2014,15:51-52.
电工基础课程总结范文
关键词:电磁场;以学生为主;教学方法
中图分类号:G642.4文献标志码:A文章编号:1674-9324(2016)21-0212-02
一、引言
“电磁场”是电子/通信/电气工程专业的一门必修专业基础课程。设置本课程的目的是让学生从整体上掌握电磁场的基本理论和基本分析方法,了解电磁场的理论在电气信息类的应用,是通往后续专业课的桥梁,也是电类学生进行科技创新的理论基石。但“电磁场”课程理论强、公式多,要求学生具有较强的空间想象力、抽象思维能力和逻辑推理能力,历来被电类专业的学生认为是“天书”,导致还未开课就已经产生了惧怕情绪。近年来,我国高校综合素质教育要求的不断提高,专业基础课程普遍存在学时压缩的情况,随之出现了“电磁场”教学内容多而课时数少的矛盾。对教师来讲,如何在短学时里使教学内容要点清晰、能突出复杂工程问题中的理论基础,如何在短学时内的理论教学过程中,激发学生的主动学习和动手能力极其关键。
二、建立立体化教材
面对学时压缩的压力,课时量和教学内容的矛盾是首先要解决的矛盾,而教材的选取显得尤为重要。在教材的选取过程中,“电磁场”课程组在研读经典的电磁场理论方面的教材《电磁场与电磁波》(谢处方/饶克谨著)[1]、《工程电磁场导论》(冯慈璋/马西奎著)[2]、《工程电磁场(英文版)》(Hayt,W.H著)[3]的基础上,充分结合本校电类专业的特点,对“电磁场”课程的教材资源进行整合,配合武汉大学出版了《工程电磁场(第一版),2007》。随后,又出版了《工程电磁场(第二版),2011》[3],此教材以充分结合工程应用为主,教材结构安排和知识点阐述清晰简洁便于学生自学,教材中重点内容设置完整,与授课学时匹配。随后课程组提供了的《工程电磁场》立体化教材,包括光盘、课程网站等,列出每节课的教学重点和难点并根据教学内容设计相应的教学方法,提供教学大纲及授课教案、指导教材及电子课件、疑难解答、主讲教师的授课录像等。近两年,在立体化教材基础上,着重进行“电磁场”资料库的建设,包括电磁场的发展历史、对电磁学发展有突出贡献的人物传记(例如:《麦克斯韦:改变一切的人》、法拉第(科学家传记)等)、当前的电磁学的研究热点期刊/著作/视频、利用电磁学理论的手工制作(例如:莱顿瓶、电磁炮、特斯拉线圈等),拟建成一个以学生为中心,丰富多彩的教学资源为基础的开放型网络资源共享平台。
三、以学生为主的教学方法的探讨
(一)第一堂课的重要性
文献[4]中提到“每门功课都应该这样开始。使它能引起学生的真正爱好,向他们证明它是如何美好、有用、快意、是如何需要”,第一堂课的重要性不言而喻。在“电磁场”的教学中我们从以下几个方面,以激发学生的学习兴趣为目的开展第一堂课:
1.从大家熟知的生活用品,到国防领域,到各种炫酷的高科技产品或体验,让学生切身感受到电磁场理论在生活中的无处不在。
2.拿出初高中乃至小学就涉及到的简单的电磁学实验,让大家各抒己见谈谈对电磁学的认识以及对生活中的其他电磁现象进行举例,让学生对这门课感到熟悉。
3.提出问题,让学生总结一些这些基本的实验与之前生活中的各种应用之间到底具有怎样的相同点?是什么样的东西存在,使得所有的这些看似不挂钩的应用却具有相同的本质?
4.给出解释,现象与理论之间是靠建立物理模型建立起联系。而如何将这些应用转变为物理模型便是本课程的主要研究的内容。随后引出学习电磁场理论所需要的数学基础(场论,适量分析)以及学习方法(类比法,举例法等),最后列出本课程的总体框架图(场和源的关系,时变与时不变的联系)。
(二)强调本课程与其他课程的联系
“电磁场”与“数学”的联系。“电磁场”之所以难学,很大程度上是因为数学占了很大的比例。例如在讲解矢量场的散度和旋度时,如果只讲数学概念,学生会觉得很枯燥。若将这些数学概念有机地与物理模型相结合,例如在讲解散度时提出散度是描述一个场中的实验电荷是否会受到源电荷对它的排斥或吸引作用,而旋度则是描述实验电荷是否会围绕源进行的旋转运动,深挖数学和“电磁场”概念之间内在逻辑关系,使之从繁杂的数学公式中明确主要的物理概念。
“电磁场”与“电路”的联系。“电磁场”是研究微观电荷的作用。“电路”则强调路中电流、电压,是一种宏观的描述。虽然表现形式不同,实质上相互补充相互联系。例如在讲解恒定电场中,从两个基本方程可以推导出电路中的基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。而时变场中的坡印廷定理,很好的解释了电路中的能量传输问题。
(三)激发学生总结归纳的能力
大学前的教育,学生习惯于被动的接收知识,这就导致学生缺乏总结归纳的能力,而这种总结归纳能力恰巧能体现学生对知识点的掌握情况。而电磁场课程概念、公式多,如果学生能理解课程中的知识脉络结构和知识点之间的因果关系,对于后续概念的吸收以及公式的推导会起到有事半功倍的效果。在本课程的教学过程,应该有意的激发大家的这种归纳总结的能力。例如,在第一堂课最后,对整个电磁场的理论用一个框架进行描述,如图1所示,图中通过用直线和虚线代表时不变和时变,用箭头表示相互之间的生成关系。在后续每章的教学过程中,为了加强有关知识点之间的相互联系,也可以充分利用框图来表示知识之间的衔接关系,如图2所示的第一章静电场的框架图,清晰的列出了本章知识点之间的衔接关系,体现了教学过程中从理论到工程实践的过渡。由于场分析的相似性,在后续的几章中鼓励学生自己画出类似的框图,对所学习的知识点进行归纳整理。
四、结束语
本文以“电磁场”立体化教材为基础,探讨了“电磁场”理论与先修和后续课程的联系。在具体的教学方法中,引导和鼓励学生自己进行知识总结,目的在于激发学生主动学习性。但电磁场理论博大精深,我们还需不断努力以实现培养创新人才的艰巨任务。
参考文献:
[1]谢处方,饶克谨.电磁场与电磁波[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]冯慈璋,马西奎.工程电磁场导论[M].北京:高等教育出版社,2000.
[3]WilliamH.Hayt.工程电磁场(英文版)[M].北京:清华大学出版社,2014.