郝宏剛等

【摘要】《電磁場與電磁波》應(yīng)為電子信息類專業(yè)的一門必修課，通過這門課的學習，使學生對場與波有一個全面的認識、掌握處理場與波問題的一些方法，為后續(xù)課程的學習奠定基礎(chǔ)。本文就我?！峨姶艌雠c電磁波》的教與學現(xiàn)狀進行了分析，并對這門課程的教學內(nèi)容安排進行了深入的探討。

【關(guān)鍵詞】電磁場與電磁波 教學內(nèi)容 教與學

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）14-0079-01

1 引言

《電磁場與電磁波》是電子信息類及電氣工程類專業(yè)學習內(nèi)容中最為重要的基礎(chǔ)課之一。隨著無線通信、雷達、遠程監(jiān)控、衛(wèi)星定位、導航、遙測遙感、能源、國防兵器等技術(shù)的不斷快速發(fā)展和運用，具有堅實電磁場理論基礎(chǔ)和良好專業(yè)素質(zhì)的人才無疑將倍受青睞。同時，在電路集成度提高、信號傳輸速率顯著加快、工作頻率不斷提高、以及器件的尺寸精細到材料的微觀結(jié)構(gòu)情況下，電路運作中的電磁傳輸或輻射等核心問題，也是相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者和工程技術(shù)人員無法回避的研究課題。因此，本門課程的教與學對通信與信息、電子工程、電氣工程等大類高素質(zhì)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。

2 當前《電磁場與電磁波》教與學現(xiàn)狀

2.1 教學內(nèi)容方面

通過《電磁場與電磁波》課程的學習，主要使學生掌握電磁場的基本規(guī)律，深刻理解麥克斯韋方程組和電磁場、電磁波的性質(zhì)；熟悉一些重要的電磁場問題的數(shù)學模型（如波動方程、拉氏方程等）的建立過程以及分析方法；培養(yǎng)學生正確的思維方法和分析問題的能力，使學生對“場”與“路”這兩種既密切相關(guān)又相距甚遠的理論有深刻的認識，并學會用“場”的觀點去觀察、分析和計算一些簡單、典型的場的問題。目前來看，本課程內(nèi)容較為抽象、數(shù)學較為繁瑣且與《大學物理》、《高等數(shù)學》《數(shù)學物理方程》等課程相關(guān)性較大，不利于課程授課學期的靈活安排[1]。同時，現(xiàn)有教材基本按照矢量分析、靜態(tài)場、時變場、平面電磁波、導行電磁波、電磁輻射的順序安排教學內(nèi)容，這樣的內(nèi)容安排對物理數(shù)學知識儲備不夠的學生頗感困難，造成課程的教與學十分困難[2，3]。

2.2 學生方面

由于招生規(guī)模的擴大，學生入學水平基礎(chǔ)不同，在數(shù)學基礎(chǔ)、學習能力和自覺性方面有較大的差異。具體表現(xiàn)為：①學習態(tài)度不端正。一些學生認為進入大學后，只要考試能及格就行。另外，有些學生認為理論學習不重要，更多的精力放在了科技競賽、社團活動、兼職鍛煉等方面，嚴重忽略基礎(chǔ)理論的學習，對電磁場與電磁波課程毫無興趣。②學習方法不當。一些學生仍不能適應(yīng)大學的學習，仍然在等待授課老師把每個問題都講清楚，寄希望于老師幫助他們解決每一個問題，缺乏主動、積極完成課前預(yù)習、課后復(fù)習和課后作業(yè)等，更談不上去利用知識解決實際問題了。

2.3 課程授課方面

由于專業(yè)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化，我?！峨姶艌雠c電磁波》課程目前有56、48學時兩種安排，周學時為3或4學時，教學時數(shù)不足。基于本課程的基礎(chǔ)性，一方面試圖把大量的基礎(chǔ)知識介紹給學生，教給學生解決實際問題的能力；另一方面受課時較少的限制必須精簡內(nèi)容，于是對一些定律定理缺乏證明，重知識的傳授不重思想的講授方法，對于導行電磁波、電磁輻射等部分的內(nèi)容大大縮減，造成了學生很難把握課程的知識結(jié)構(gòu)體系，造成對該課程學習產(chǎn)生畏難情緒。在授課方法方面，多數(shù)老師采用的仍然是“填鴨式”、“灌輸式”等傳統(tǒng)教學方式，限于教學內(nèi)容與學生互動較少，課堂氣氛沉悶，造成教與學的乏味，不易喚起學生的學習興趣。

3 對《電磁場與電磁波》課程教學內(nèi)容安排的思考

在我?！峨姶艌雠c電磁波》是通信與信息大類、電子工程大類、集成電路工程大類等多個專業(yè)和實驗班的專業(yè)必修/限選基礎(chǔ)課程。通過幾年的建設(shè)，該課程已經(jīng)成為重慶市雙語教學示范課程。然而，學生對此課程也存有非常大的學習恐懼，教師也往往不能順利完成教學任務(wù)，該課程的掛科率、重修率一直較高。特別是部分專業(yè)該課程的學期安排由第5學期調(diào)整到第4學期，有的實驗班甚至安排在第2學期，面臨小班教學、無足夠物理數(shù)學知識的基礎(chǔ)和優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，改變課程的教學體系與內(nèi)容、減小課程對《大學物理》和《高等數(shù)學》等課程的依賴，可靈活的安排學期迫在眉睫。

3.1 結(jié)合人才培養(yǎng)需要，根據(jù)課程目標，對課程內(nèi)容進行調(diào)整

結(jié)合我校開設(shè)《電磁場與電磁波》的專業(yè)人才培養(yǎng)目標，確定靜電場、靜磁場、穩(wěn)恒電流場、時變電磁場、平面電磁波、導行電磁波、電磁輻射以及電磁工程應(yīng)用等幾個部分。與傳統(tǒng)的電磁場與電磁波課程內(nèi)容比較，增加了電磁工程應(yīng)用的內(nèi)容，重點介紹與電磁工程有關(guān)的仿真軟件及測試設(shè)備，開拓學生視野，增加學生解決實際問題的能力，比如天線設(shè)計與分析。

3.2 分模塊重新構(gòu)建教學內(nèi)容體系

在簡單介紹矢量基本運算的基礎(chǔ)上，從激發(fā)學生學習興趣出發(fā)，重新整合教學內(nèi)容，構(gòu)建以電磁現(xiàn)象及規(guī)律、電磁理論構(gòu)架和電磁工程應(yīng)用三大模塊內(nèi)容構(gòu)成的全新課程體系，由現(xiàn)象到理論再到應(yīng)用的層次顯明的教學內(nèi)容，提高學生的學習興趣。電磁現(xiàn)象與規(guī)律方面，以電磁實驗引入電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和定理，講授涉及的場量及解決問題的方法。比如，將庫倫定律、磁場中的受力實驗、電池原理、奧斯特電生磁實驗、電磁感應(yīng)實驗等實驗整合在一起，通過實驗現(xiàn)象，充分喚起學生的學習興趣，然后講解這些現(xiàn)象背后的規(guī)律及數(shù)學描述，同時結(jié)合實例分析知識的運用方法。電磁理論構(gòu)架方面，重點講授高斯定理、安培環(huán)路定理、電流連續(xù)性原理、電磁感應(yīng)定律和麥克斯韋方程組，結(jié)合第一模塊的實驗現(xiàn)象，按照理論體系，由簡入繁，由部分到整體，分層講授電磁理論。電磁工程應(yīng)用方面，以電磁工程仿真軟件介紹學習為主線，結(jié)合天線、射頻器件等測試方法與設(shè)備使用學習，提高學生解決實際電磁問題的能力。

3.3 配套實驗教學，激發(fā)學生學習興趣

如何調(diào)動學生的學習興趣是改善《電磁場與電磁波》課程教與學的關(guān)鍵點，因此，配合教學內(nèi)容的調(diào)整，配套實驗教學的安排尤為重要[4，5]。根據(jù)課程學時安排，該課程可配套16學時的實驗，主要內(nèi)容包括：庫倫定律、磁場中的受力實驗、奧斯特實驗、電磁感應(yīng)實驗和HFSS軟件仿真介紹及天線性能測試方法學習等。根據(jù)不同專業(yè)要求，可適當調(diào)整實驗教學內(nèi)容。實驗配合理論教學，提高學生學習的動力，改善教與學的效果。

4 結(jié)束語

面對當前《電磁場與電磁波》課程教與學的困境，教學內(nèi)容的改革與調(diào)整勢在必行。我們必須在不斷總結(jié)的基礎(chǔ)上，按照電磁現(xiàn)象及規(guī)律、電磁理論構(gòu)架和電磁工程應(yīng)用三模塊重新構(gòu)建新的教學內(nèi)容體系，并配合實驗教學內(nèi)容的調(diào)整，積極改革教學方法，必將為本門課程教與學效果的改善帶來積極作用。

參考文獻：

[1]潘長寧，何軍，周昕，“電磁場與電磁波”與“大學物理·電磁學”教學銜接問題的探討[J]，教育教學論壇，2015，3：159-160.

[2]范懿，基于大工程觀的《電磁場與電磁波》課程教學改革的探索[J]，武漢大學學報（理學版），2012，5（S2）：236-238.

[3]管愛紅，《電磁場與電磁波》課程教學思考[J]，教育教學論壇，2015，14：227-228.

[4]代秋芳，王衛(wèi)星，劉洪山，等，“電磁場與電磁波”實驗課程建設(shè)與實踐[J]，電氣電子教學學報，2014，36（2）：94-95.

[5]柯友剛，羊富貴，喬亮，仿真項目引入電磁場與電磁波課程的探討[J]，大學教育，2013，9：49-51.