電磁場與電磁波課程的教與學

汪青 王志 張麗華

【摘 要】“電磁場與電磁波”課程是針對我校電子信息、通信工程、電子科學與技術專業開設的一門專業基礎課，內容的教與學需要較強的理論作為支撐。根據學生的實際情況和行業需求，筆者調整教學安排和教學內容，讓學生也參與到教學當中來，從被動學習轉為主動學習。實踐表明，教與學融為一體的教學方法，有利于調動學生的積極性，也有利于對課程的掌握。

【關鍵詞】電磁場與電磁波 教與學

0 引言

據調查顯示，各大高校的電子通信類專業都開設電磁場與電磁波專業基礎課程。電磁理論在現代信息社會中與我們的生活息息相關，如廣播、電視、無線通信、雷達、導航、無線網絡等領域都離不開電磁理論，其具有非常重要的理論意義與實際應用價值。但普遍反映的是教師難教、學生難學的狀態。在教學的過程當中，會發現該課程概念抽象、內容枯燥，需要學生的數學基礎扎實、空間想象力豐富。結合上述情況，在教學過程中，筆者嘗試調整教學內容和教學安排，讓學生也參與到教學當中來，從被動學習轉為主動學習。

1 教學內容

教學內容包括教師對課程內容的了解也包括教學方法，因此要求教師既要了解其他課程與電磁場與電磁波課程的聯系，也需要對本課程內容非常熟悉。

1.1 電磁場與電磁波與其他課程的關系

電磁場與電磁波課程本身理論體系嚴謹，要想掌握必須具有較強的數學功底。并且本課程內容是今后可能會遇到的各種射頻、微波、電波傳播、通信等問題的基礎。下面通過圖1來闡述電磁場與電磁波與其他課程的前后聯系。

圖1 電磁場與電磁波與其他課程的關系

1.2 電磁場與電磁波課程內容

在學習每一個細節之前，學生需要了解整本書的主要內容及思路。

2 教學方法

根據課程本身的特點，既要有理論分析也要聯系實際，這樣才能達到良好的教學效果。對于前面場的部分，就是需要數學公式的推導；對于波的部分可以聯系實際，引發學生的興趣，讓所學的知識融會貫通。

2.1 舉例

如電磁場的實驗三大定律可以用故事的形式引入，解釋電與磁的“第一次握手”、電與磁的“第二次握手”；如微波爐加熱食物的工作原理來說明電磁波在導電媒質當中傳播的性質；如為什么照相機鏡頭上有一層敷層來講授電磁波的反射與透射；如中波廣播天線架設為什么與地面垂直來分析電磁波極化的三種類型。

2.2 Flash播放

因此過去的板書情況再加上PPT的相結合比較合適，對于一些復雜公式則在黑板上板書推導，對于一些抽象的現象用Flash動畫播放。仿真均勻平面波的入射和均勻平面波的反射如驗證電磁波的存在可以通過實驗分析獲得。

3 電磁場與電磁波課程的學習的方式

3.1 學生“講課”

很多情況下，教師在講臺上滔滔不絕，學生在底下昏昏欲睡，回去之后也不再復習。最后考試前突擊，勉強及格。那么怎么才能讓學生真正領悟書中表達式的物理含義，真正掌握定理的推導。必須讓學生自己講授出來，從而在教學的過程中，會抽出一些時間讓學生自己走上講臺，把他理解的知識口述出來。這樣不僅能讓學生學會自學也能活躍課堂氣氛，效果甚好。教師要對積極參與的學生給予表揚，并在實驗考核成績上有所體現。

3.2 實驗課

本課程除了理論教學外，實際上與生活聯系甚密。相關的實驗我們都可以在實驗室里完成，如載流導線周圍的小磁針會發生偏轉，法拉第電磁感應定律等。但由于受到實驗室條件的限制，有很多實驗都無法實現，因此需要注重電磁場仿真軟件的應用。目前AnsoftHFSS和matlaB都可以進行仿真實驗，如任意三維無源結構的高頻電磁場，可天線方向圖等結果。在教學實踐中，教師可以通過引入該軟件的應用內容，提高了學生的興趣。

3.3 畢業設計

從提供綜合能力來考慮，可以通過與畢業設計相結合，鞏固和加強教學效果。如可以做一個有關電磁場與電磁波的開放式多媒體課件。首先，教師自己所做的PPT存在線性設計，缺少交互性，對學生的反應視而不見的現象。大部分的設計過分的強調了教師的主導作用，而忽視了學生的主體作用，忽視了學生的能動性和參與意識。其次，涉及的實驗如果沒有條件做，可以自學相應的仿真軟件來實現。這個課件的完成還應該能夠適應不斷更新的教學內容，可移植性能好等特點。通過畢業設計的過程，學生不僅能夠掌握電磁場的理論知識也能夠學會更多的技能。

4 教師與學生的溝通

以上幾點都是在課堂上可以完成的。針對內容抽象、枯燥，難以激發學生學習興趣的課程特點，教師在課堂教學中引入了影像資料、多媒體動畫和Matlab仿真軟件等教學手段。但可能出現的情形是教師上完課就走，學生下課書就扔一邊，教與學直接缺少交流，不知道學生的心理。這樣無法讓學生認識到該課程的有用性，也難以可以提高學生的學習興趣。因此，課下的交流是十分必要的。

對電子通信專業的學生來說“電磁場與電磁波”課程十分重要。在理論教學中，做好課前準備，規劃好每一節課。還應注意結合具體的應用問題講述，不斷探索新的教學方法，采用新的教學手段，為學生提供全面發展的空間。同時，鼓勵學生主動學習，這樣才能達到教與學的最終的目標。