《电磁场与电磁波》课程教学大纲

PAGEPAGE340《电磁场与电磁波》教学大纲课程名称：电磁场与电磁波（ElectromagneticFieldandWave）课程编码：1501ZY019 课程类别：工程基础-必学 分：3分4848先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、电路分析、信号与系统一、课程性质二、课程目标（一）育人目标从培养学生的辩证思维方式，爱国教育、社会责任、人生领悟、民族自信等方面入手，（二）知识和能力目标1、掌握电场、磁场、电磁波的基本概念、基本理论等基础知识，将其应用于通信工程1.2）；2、掌握电磁现象的基本原理，以及平面电磁波的传播特性；能够对实际简单电磁工程问题进行准确识别、表达、建模与分析（毕业要求2.1）；35G移动通信中题，能够理解和评价通信系统复杂问题的工程实践对社会的发展和影响（7.2）。课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点课程目标11.2合理建模和求解。课程目标22.1能运用相关科学原理对通信系统复杂工程问题的关键模块进行准确识别、表达与分析。课程目标37.2能够思考通信专业工程实践的可持续性，评价产品周期中对人类和环境造成的不利影响，并能给出合理化建议和改进措施。三、基本要求四、教学内容分章节说明教学内容，课时安排，并说明教学重点、主要教学模式（包括授课、自学、实验、课堂讨论、作业等）。章节教学内容授课学时思政元素教学模式对应课程目标1矢量分析8分析电磁场与电磁波中的数学工具时，通过数学建模和分析，使学生建立数学现象和物理本质的联系，培养学生将工程问题抽象成数学模型的能力。课堂授课，课后练习8题课程目标12电磁场的基本规律10引导学生分析电磁场发展及面临挑战的深层次原因，并思考自己未来职业规划。10题课程目标13静态电磁场及边值问题的解14讲述电磁场理论与实际应用相结合的特点、发展现状和中国面临的挑战，培养学生家国情怀、职业认同感和责任担当14题课程目标1/24时变电磁场4统设计”这一系统设计的基本思想。课堂授课，课堂讨论、课后练习4题课程目标15均匀平面波在无界空间中的传播6可引入对5G移动通信的关键技术和中国5G移动通信的发展的介绍，拓宽学生的行业视野，增加学生的专业认同感，培育学生“爱国、敬业”的社会主义核心价值观。课堂授课，课堂讨论、课后练习6题课程目标1/26均匀平面波的反射与透射6可通过不同应用场景下电磁波传播这一现象，引导学生在解决复杂工程问题过程中充分考虑各种影响因素和各项边界条件，建立全面思考、系统均衡的全局性的工程思维。课堂授课，课堂讨论、课后练习6题课程目标1/2第一章矢量分析1、矢量代数2、三种常用的正交坐标系3、标量场的梯度4、矢量场的通量与散度5、矢量场的环流与旋度6、无旋场与无散场7、拉普拉斯运算与格林定理8、亥姆霍兹定理本章重点：理解直角坐标系、椭圆坐标系、球坐标系的基本性质掌握散度定理、斯托克斯定理、格林定理、亥姆霍兹定理掌握梯度、散度、旋度、拉普拉斯算子的计算能力：能够应用三种坐标系推导标量场梯度、矢量场散度与旋度公式，且熟练应用行列式进行计算。第二章电磁场的基本规律1、电荷守恒定律2、真空中静电场的基本规律3、真空中恒定磁场的基本规律4、媒质的电磁特性5、电磁感应定律和位移电流6、麦克斯韦方程7、电磁场的边界条件本章重点：理解电场、磁场的散度特性和旋度特性理解介质的极化、磁化、传导特性掌握电场强度、磁感应强度的计算掌握麦克斯韦方程组的微分、积分形式及其应用能力：能够应用高斯定理计算静电场电场强度、安培环路定理计算恒定磁场的磁感应强度，且能够应用麦克斯韦方程组进行电磁场的分析和计算。第三章静态电磁场及边值问题的解1、静电场分析2、导电媒质中的恒定电场分析3、恒定磁场分析4、静态场的边值问题及解的唯一性定理5、镜像法6、分离变量法本章重点：理解静态场边值问题及唯一性定理掌握静电场、恒定电场、恒定磁场基本方程和边界条件的计算掌握接地导体、导体球面、导体圆柱面、介质平面的镜像法计算掌握直角坐标系分离变量法的计算了解圆柱坐标系、球坐标系分离变量法的原理能力：能够应用麦克斯韦方程组结合实际工程问题进行电磁场的分析和计算，且应用镜像法对不同导体进行表达。第四章时变电磁场1、波动方程2、电磁场的位函数3、电磁能量守恒定律4、唯一性定理5、时谐电磁场本章重点：理解电磁场的波动方程、达朗贝尔方程的特性理解电磁能量守恒定律及能流密度的概念掌握平均坡印廷和复坡印廷矢量的计算掌握时谐电磁场麦克斯韦方程组形式及计算能力：能够应用电磁能量守恒定律对坡印廷矢量进行分析和表达，对时谐电磁场的复数形式和瞬时形式进行相互转换。第五章均匀平面波在无界空间中的传播1、理想介质中的均匀平面波的传播2、电磁波的极化3、均匀平面波在导电媒质中的传播4、色散与群速本章重点：理解弱电媒质、导电媒质均匀平面波的传播特性理解色散与群速的性质掌握均匀平面波的传播特性及计算掌握直线极化波、圆极化波、椭圆极化波的性质及计算能力：能够应用均匀平面波在不同媒质的传播特点进行电场强度、磁场强度、坡印廷矢量等物理量的分析和计算，能够进行椭圆极化波、圆极化波、线极化波的计算。第六章均匀平面波的反射与透射1、均匀平面波对分界平面的垂直入射2、均匀平面波对多层介质分界平面的垂直入射3、均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射4、均匀平面波对理想导体平面的斜入射本章重点：理解均匀平面波对多层介质分界平面垂直入射的传播特性掌握均匀平面波对理想导体、理想介质、导电媒质垂直入射的传播特性及计算掌握反射定律及折射定理的性质及计算了解垂直极化波、平行极化波对理想导体斜入射的传播特性能力：能够应用斯奈尔反射定律进行反射系数、透射系数的分析和计算，并对均匀平面波在异性媒质的传播特点进行电场强度、磁场强度的综合表达和计算。五、教学方法OBE培养目标”为教学理念。为了提高教学质量，增强学生综合分析能力，采用理论教学、课堂、课后习题与课堂研讨等相结合的教学方式方法，课堂教学课堂、课后习题和自学针对课本知识点主要针对课后习课堂研讨随着教学改革的深入，本课程开始研究型教学的探索，授课过程中采用学生课前自学、课堂讨论、教师总结、课后答疑的双向教学方式。六、考核与成绩评定方式及标准考核内容与成绩评定课程考核包括平时成绩、期末考试两个部分。平时成绩(百分制)，包括小作业、大作业等。平时成绩评价标准基本要求评价标准比例（%）优秀（0.9-1）（07089）（06069（0059）目标1算方法；概念清晰，分析得当。能够解决问题，思路清晰，计算正确。独立完成作业，书写工整、清晰，符号、单位等符合规范。主要概念清晰，误。主要思路、过程和计算过程正确。独立完成主要符号、单位等符合规范。基本概念基本清晰，符号、单位等基本规范。握，作业不完整或未交。35目标2掌握电磁场与电磁波基本性质的分析方法；掌握恒定电磁场及时变电磁场的基本计算方法；概念清晰，分析得当。能够解决问题，思路清晰，计算正确。独立完成作业，书写工整、清晰，符号、单位等符合规范。主要概念清晰，误。主要思路、过程和计算过程正确。独立完成主要符号、单位等符合规范。基本概念基本清晰，符号、单位等基本规范。握，作业不完整或未交。35目标3认识并理解电磁场与电磁波与实际工程应索和总结电磁场与电磁波的相关工程应用和发展趋势。熟悉电磁场与电磁波理论体系、公式模型；熟练掌握电磁场与电磁波物理本质、基本规律和基本分析方法，具有较强的电磁问题分析能力。报告书写工整、清晰。基本掌握电磁场与电磁波的物理本质、基本规律法，能够简单利用电磁场与电磁波基本概念、原理和方法分析简单工程问题。报告书写清晰、符合规范。电磁场与电磁波基本概念较解大部分电磁场与电磁波理论体系和公式查阅电磁场与电磁波的工程应用情况。电磁场与电磁波物理本质、基本规律和基本分析糊，报告不完整或未交。30课程考试考核内容与评价标准基本要求评价标准比例）（%）优秀（0.9-1）（07089）（06069）（0059目标1掌握电场、磁场、电磁波的基本原理，尤其是静电场、恒定磁场及时变电磁场的基本特性；电磁场与电磁波基本概念回答、判断问题正确，电磁场与电磁波基本原理、基本分析方法正确。电磁场与电磁波基本概念回答、确，电磁场与电理、基本分析方法较正确。电磁场与电磁波基本概念回答、判断问题基本正确，电磁场与电理、基本分析方法基本正确。电磁场与电磁波基本概念回与电磁波的基析方法不正确。52目标2掌握静态电磁场与边值问题的求解方法，电磁波传播特性的计算及应用，能够对电磁工程问题进行推理和分析。语言简练，图形规范。对实际电磁问题能够正确建模和分析。图形较规范，对实际电磁问题进行建模和分析较为正确。图形基本规范，对实际电磁问题进行建模和分析基本准确。实际电磁问题进行建模和分析错误较多。48成绩评定为：考试成绩*70%+平时成绩*30%。课程目标达成评价《电磁场与电磁波》课程目标达成评价分析一、课程基本信息课程名称电磁场与电磁波课程性质学科通识，必修学时学分48/3开课学期专业班级考核方式考试，闭卷任课教师：评价人员：课程组长，命题教师，阅卷教师二、课程目标达成评估课程目标支撑指标点课程目标评价数据源评价依据分值平均分达成度值i评价方式1.2与通信的基础知识，对通信系统的电子线路、信号与传输工程问题进行合理建模和求解。电磁现象基本原理和平面电磁波传播特性对电磁工程问题进行准确识别、表达、建模与分析期末考试T10=52T1=421*0.7+1*0.310 10=0.81平时作业。A10=100A1=812.1科学原理对通信系统复杂工程问题的关键模块进行准确识别、表达与分析。本原理及平面电磁波传工程问题进行准确建模和分析。期末考试T20=48T2=312*0.7+2*0.3平时作业A20=100A2=8120 20=0.707.2信专业工程实践的可持续性，评价产品周期中对人类和环境造成的不利影响，并能给出合理化建议和改进措施。电磁场与电磁波与实际用