基于创新实验班的电磁场与电磁波课程双语教学的探索与实践

靳贵平，崔悦慧

摘要：本文结合作者的教学实践和华南理工大学电子与信息学院创新实验班的情况，主要从英文教材的选择、课程内容的组织、教学形式的多样化和经典文献的研读四个方面对《电磁场与电磁波》进行了双语教学的探索与实践。

关键词：电磁场与电磁波；双语教学；经典阅读

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）46-0145-02

一、引言

以习近平总书记关于教育的系列重要讲话为指导思想，按照人才成长的基本规律、教育发展的自身规律和经济社会发展的客观要求，华南理工大学电子与信息学院在原有创新人才培养模式基础上进行冯秉铨实验班改革，探索注重知识、能力、素质“三位一体”的整体性人才培养模式。“电磁场与电磁波”是工科电类专业的一门必修的专业基础课程，课程的基本理论是从事电类专业领域工作的科技工作者应必备的知识。本课程内容对微波技术、天线原理、电磁兼容原理与技术、生物电磁学和射频电路等后续课程的学习至关重要，对学生基本素质的培养也极其重要，在教学计划中占有重要地位。本文基于创新实验班的“电磁场与电磁波”课程进行了双语教学的探索与实践。

二、开展双语教学的时机与条件

针对“电磁场与电磁波”课程的特点和创新实验班学生的自身条件及创新实验班的人才培养目标，在创新实验班开展双语教学具有得天独厚的优势，也十分必要。创新实验班学生是通过高考选拔出来的优秀学生，高考成绩普遍优于普通班学生。这些学生学习自觉性高，自学能力强，已具备良好的英语运用能力，在他们当中进行双语教学，语言的障碍相比普通班要小得多。本课程概念抽象、公式多、理论性强，是一门具有浓厚高等数学与物理学色彩的课程，也是工科学生公认的本科最难学的课程之一。本课程专业词汇多，很多专业词汇源自英语，用英语名称和解释更容易理解和接受。双语教学的基本目标是教授学生专业英语知识和技能，使学生能够胜任国际化的工作。更高层次的目标是通过双语教学，使学生具备国际化思维，提升自我学习国内外专业知识、内化吸收专业技术和管理理念的能力。这正符合创新实验班的培养目标——培养具有创新能力和国际视野、能适应电子信息产业迅猛发展变化的高层次拔尖创新人才。任课教师是有十多年英国、美国工作经历的且从事天线理论与技术研究的教授，语言方面没有任何障碍，对课程内容的理解和把握具有相当的高度。基于以上几点，在创新实验班开展电磁场与电磁波课程的双语教学时机和条件都已成熟。

三、电磁场与电磁波双语教学的探索与实践

1.英文教材的选择。对于创新实验班的电磁场与电磁波课程我们采用由David K.Cheng编著的《Field and Wave Electromagnetics》，是清华大学出版的影印版。这本关于电磁场与电磁波的教材很有特色，取材新颖、笔法灵活、逻辑性强。教材从矢量分析和场论入手，以简洁清晰的方式建立了电磁模型。然后，全面地阐述了电磁场与电磁波的基础理论。全书内容安排具有完整的模块性，方便灵活取舍。书中配有大量插图，有利于学生理解电磁场与电磁波的过程，有利于学生建立起电磁场和电磁波的形象化的概念。

2.课程内容的组织。打破传统的从实验定理推出场，再由场结合散度、旋度的定义推出电场和磁场的旋度和散度，进而得出电场和磁场的性质，逐步推广，最后将它们归纳为麦克斯韦方程的形式。针对创新实验班的课程采用演绎法，首先定义与所研究的学科密切相关的一些基本量，如场、源等；然后学习运算规则——运用矢量分析；设定场与源之间的关系，也即麦克斯韦方程组；利用合适的实验定律去证明每一个方程。这种课程内容组织方式简要明确，使得电磁学的论述更加井然有序、符合逻辑，且不同于学生较早接触的大学物理，有助于学生更好地理解两门课的不同之处。同时，进一步强调麦克斯韦方程在本领域的重要地位。

3.教学形式多样化。在电磁场与电磁波的双语教学活动中，重点利用多媒体课件进行讲授，同时结合相应的板书、动画等教学手段。对于难懂的公式，基本采用板书的形式详细推导，加深学生对公式的理解，以便更好地掌握。与此同时，拓展创新实验班学生的学习空间和时间，在正常的教学基础上，合理地引入MOOC。近年来，很多世界名校如耶鲁大学、麻省理工学院等都在网络上共享了公开课程，包括电磁场理论课程。推荐麻省理工学院的Hermann A.Haus等讲授的公开课electromagnetic fields and energy，建议学生课余学习chapter1 Maxwell's integral laws in free space和chapter 2Maxwell's differential laws in free space；其中chapter1中的庫伦定律、线电流的磁场有demo可观看。

4.经典文献研读。在教学过程中，实时穿插进该领域的研究热点及应用领域，可以激发学生的学习兴趣，提高学生主动研究型学习以及独立思考的能力。同时推荐学生研读和欣赏电磁场与电磁波领域的经典文献，通过领略论文科学思想的产生来体会原创。对于初学者而言，学习经典文献，主要是学习本领域学术思想的起源和其原创性贡献的产生，正确理解本学科的原始动机，感受杰出学者的科研思路。通过阅读这些经典文献，给予创新实验班学生科学研究的启发，启迪他们对于科学研究的好奇心。推荐创新实验班学生阅读P.J.吉布森发表在1979年欧洲微波会议上的The Vivaldi Aerial（1979 9th Euro.Microwave Conference，Brighton：101-105）文献，这是超宽带天线的一篇主要文献，这种天线成为目前宽带天线的最重要的形式，在电子对抗、侦查等领域应用广泛。通过这篇文献的阅读，一方面让学生对于这门课程的应用有更具体的认识，同时激发学生对课程内容更深层次的认识与理解。

四、结束语

电磁场与电磁波课程是电类专业的一门必修课，通过它培养学生用场的观点分析问题，并学会结合数学工具来处理电磁场问题。对于创新实验班学生，不仅要使他们掌握基本的专业知识，更要使其具备国际化思维，同时激发他们对电磁场与电磁波方向更深层次探索的求知欲望。本文以此为出发点，进行了双语教学的探索与实践。

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