《電磁場與電磁波》課程教法初探

摘 要： 《電磁場與電磁波》是高校電子信息類專業的一門重要的專業基礎課，根據該課程內容特點和本校學生的具體情況，實行教學模式的改革，加強創新思維，改革教學方法和手段，全面提高學生的綜合素質。我們將激勵式教學、計算機多媒體教學、實驗教學等多種手段和方式相結合，進行《電磁場與電磁波》整體教學方案的教學探索，以期取得良好提高教學效果。

關鍵詞： 《電磁場與電磁波》 教學方案 教學改革

目前我國高校電子信息類專業的大部分都開設了《電磁場與電磁波》［１］課程，它是一門理論性很強的專業基礎課，通過該課程的學習，可以為學生以后從事射頻與微波技術技術、無線通信、天線理論與設計、電磁散射與逆散射、光通訊，以及微波通信、生物醫學微波成像、微波遙感及電波傳播等方面的相關工程研究打下基礎。然而該課程復雜、物理概念抽象、理論性強，學生往往因缺乏感性認識，不易理解，感到難學，所以只靠課堂講授很難收到預期的教學效果。

“深化教育教學改革，全面加強大學生素質和能力培養”［２］是21世紀人才培養的要求，也是教育系統適應我國現階段的形勢必須采用的方針戰略。筆者根據目前江蘇大學通信工程專業本科生教授介紹了《電磁場與電磁波》的研究對象及基本內容，通過實施電磁波理論的多方位、多層次的教學改革，將課堂激勵式教學、計算機多媒體教學、實驗室教學等多種手段和方式相結合，進行了《電磁場與電磁波》整體教學方案的多方位教學改革的嘗試。

一、《電磁場與電磁波》課程教學現狀及目前存在的基本問題

《電磁場與電磁波》課程是我校通信工程及其它電子信息類專業開設的一門重要的專業基礎課，原來課時設置60學時，后來根據教學實際情況增加到75學時。但目前的課程內容沒有大的改動。課程內容為：矢量分析，靜態場，恒定電流場，恒定磁場，時變電磁場和平面電磁波。電磁場的物理概念抽象，難于理解。前期“電路”方面的課程基本上講的是時間的一維函數，而電磁場中的場量都是時間、空間上的矢量函數，需要建立矢量場的概念。此外，微積分、矢量分析、數理方程等數學理論是研究電磁場的語言和工具，扎實的數學基礎是學習電磁場的必備條件。

筆者在教學中發現目前存在以下方面的基本問題。1.在學習《電磁場與電磁波》課程過程中，學生常常難以將已經學好的數學知識和電磁場內容很好地結合。在學習《電磁場與電磁波》之前，學生一般都具備矢量場論的基本知識，但是在學習《電磁場與電磁波》的過程中卻難以將所學知識與電磁場理論融會貫通、學以致用。還有許多學生數學基礎薄弱，學習起來倍感吃力。2.在電磁場教學過程中，學生常常反映電磁場課程內容多、公式多、理論性強，很難理出頭緒，或者課堂上聽不明白，而且課后怕做習題，對課程學習沒有興趣。3.電磁場彌漫于空間，看不見摸不著，在理論教學過程中，學生常感到電磁場太抽象，沒有實感，從心理上對這門課產生畏懼。4.在學習《電磁場與電磁波》課程中，學生時常會遇到一些似是而非的東西，產生大量的疑難問題。

二、課程教學改革嘗試

為了提高教學效果，我們做了如下幾方面的探索。

1.理論聯系實際，提高學生的學習興趣。

我們要結合實際應用，講述該課程的重要性。在目前以信息科學為代表的新技術革命席卷全球，電磁場與微波作為信息載體，無疑處于這場革命的漩渦中心。例如，微波頻段的移動通信的大力發展極大地改變了現代人類的生活，使手機成為人類生活的一部分。還有微波能的普及，極大地方便了人類的物質生活。另外，現代技術戰爭，已經是“陸、海、空、天、電磁”5位一體的聯合作用。“制電磁權”成為繼“制海權”、“制空權”之后戰爭雙方極力爭奪的新的制高點。通過這方面的介紹和學習，學生認識到這門課的重要性，并且認識到自身的歷史使命感，從而增加了學習這門課的動力。

2.教學與科研結合，拓寬學生的知識視野，提高教學效果。

教學過程中，讓學生了解最新前沿研究課題，了解最近科研動態，使學生明確當前及今后一段時間電子信息的研究熱點與方向。如講解“分層介質中的電磁波的反射及透射”時，可以結合當前電磁隱身與反隱身的科學研究進行課程的講授，使學生領會得更加透徹。另外，我們還可以結合科研工作的一些積累，講解電磁波的極化特性，使學生深刻領悟極化的物理概念。改變傳統的教學思想，具體而言就是要改變“大而全”和“滿堂灌”的教學思想，在掌握好基本知識的基礎上，引導學生從被動學習向主動學習轉變。我們適時地向學生提出一些綜合性和靈活性的問題，使課堂生動活潑，吸引學生的注意力。有意義的啟發性的問題可使學生聚攏目光，積極思考，達到新的層次。

3.采用形式多樣的教學手段，實現教學方法的優化結構。

我們利用計算機多媒體輔助教學，增加直觀的課堂演示。通過直觀演示，很容易引發學生的興趣，目的在于使學生對所學知識加深理解和鞏固，并能得以運用和發展，使知識、技能轉化為能力，同時也可得到信息反饋，發現不足及時補救。比如“平面電磁波”等章節內容，是本課程的重點及難點，通過制作一維電磁波的動畫效果進行課堂演示，使學生可以清晰地看到平面電磁波在一維空間中的傳播情況，以及當遇到理想導體情形時的電磁波的反射情形，從而深刻理解駐波、半波損失等基本的物理理論；另外，還可以模擬電磁波在遇到多層介質時電磁波傳輸問題，讓學生形象地理解電磁波行為。這些難點內容常會在學生腦海中縈繞，產生了很直觀的認識，有助于進一步理解。

同時，在課堂教學外，還要結合實驗室中的實驗教學，讓學生從實驗的角度深刻理解電磁場與電磁波的理論，提高學生的動手能力。在實驗中學生要養成認真細致的工作作風，訓練敏銳入微的觀察能力，結合理論基礎分析實驗現象能力，以及鍛煉實際操作能力。

4.采取激勵式教學方法，結合課外興趣學習活動小組，提高教學效果。

利用教學評價機制，在學生的考核成績中，按一定的比例，比如30%作為平時成績。學生在課堂上主動積極地回答次數作為考核的機制，每次2分至5分。這樣可以鼓勵學生積極踴躍發言，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性；還可以吸引學生的注意力，提高課堂上的學習效率。

另外，我們還可以在課外組織學有余力的學生成立興趣小組；引導他們利用課余時間去實驗室，和研究生一起參加課題的研究，從中學習到課內沒有的知識，從而不斷地提高他們運用知識分析問題、解決問題的能力。

三、結語

《電磁場與電磁波》課程教學實踐表明，課堂教學不但需要教師有淵博的理論知識及理論修養，還需要教師精心組織教學，激發學生的學習熱情，提高教和學的質量，從而收到培養面向新世紀的合格人才的目的。通過這門課程的教改嘗試，達到了激發學生的創新意識，促進學生對知識的理解和掌握，培養學生的創新意識的預期效果。總之，本課程是一門理論性很強的專業基礎學科，如何搞好本課程的教學，還有待于進一步地探索及改革。

參考文獻：

［1］馮恩信.電磁場與電磁波［M］.西安：西安交通大學出版社，2005.

［2］孫卉.試論啟發式教學與創新教育［J］.徐州教育學院學報，2006，（4）：25-26.

［3］姚華楨，李小敏.電磁場與電磁波課程的教學研究［J］.中國現代教育裝備，2007，（7）：50-51.

［4］李文翔，熊慶國.“電磁場與電磁波”課程教學方法改革研究［J］.中國冶金教育，2007，（6）：26-28.

［5］何繼愛.“信號與系統”課程教學改革與實踐［J］.高等理科教育，2007，（1）：106-108.