盛麗麗 李云

摘要：《電磁場與電磁波》是高等院校電氣信息類專業(yè)開設(shè)的一門重要的理論基礎(chǔ)課。該課程具有概念抽象、理論性強、公式繁多且復(fù)雜的特點，因此造成該課程教學難度大、學生難學的普遍現(xiàn)象。作為應(yīng)用型高校，應(yīng)注重課程與實際應(yīng)用相結(jié)合，針對這個問題，本文在結(jié)合教學實踐和目前我?！峨姶艌雠c電磁波》教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提出三種教學改革方法：調(diào)整教學內(nèi)容、微課案例教學法、與電磁仿真軟件結(jié)合。其目的在于首先使學生愿意學，然后在掌握理論的同時更加明確該課程理論知識的應(yīng)用場景，從而提高我?！峨姶艌雠c電磁波》課程的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：《電磁場與電磁波》；教學改革；應(yīng)用

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）23-0116-02

一、引言

麥克斯韋在理論上預(yù)言了電磁波的存在，這個偉大的預(yù)言其后由赫茲通過實驗得到了證實。經(jīng)過人們的不懈努力，電磁場與電磁波理論已經(jīng)形成為一套完整的經(jīng)典理論。當今社會，隨著科學技術(shù)的猛速發(fā)展，電磁場與電磁波理論的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，可以說，電磁場的應(yīng)用已經(jīng)深入幾乎所有信息類學科。目前，它在航天航空、生物醫(yī)學、能源開發(fā)、軍事技術(shù)、雷達通訊、氣象衛(wèi)星及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，并且它的應(yīng)用范圍還在不斷深入擴大[1]。為此，許多國家都把《電磁場與電磁波列》入高等院校電子信息工程類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程[2]。它具有理論體系結(jié)構(gòu)嚴謹、概念抽象、公式復(fù)雜、對矢量分析和數(shù)學物理方法的知識要求高，特別是電磁場與電磁波在空間上的分布和在時間上的變化難以想象的特點[3]。因此，在教學中，《電磁場與電磁波》被公認為是教學難度較大、學生興趣較低的課程。那么怎樣使教學簡單有效，學生學習起來有興趣，是《電磁場與電磁波》課程教學改革的一個重要課題。特別是在應(yīng)用型高校中，學生不僅需要掌握基礎(chǔ)理論，更要明確其應(yīng)用場景。本文就《電磁場與電磁波》的課程特點，結(jié)合教學實踐、教學內(nèi)容和教學方法進行研究，提出了三種較實用的方法。

二、課程特點及教學現(xiàn)狀

1.課程特點。《電磁場與電磁波》這門課程涉及的概念抽象難懂、公式多，學生易搞混淆，公式推導(dǎo)復(fù)雜煩瑣難于理解和記憶，容易導(dǎo)致學生厭學、怕學的情緒。另外，許多內(nèi)容與高數(shù)中的矢量運算、求導(dǎo)運算、積分運算聯(lián)系緊密，需要學生有較好的高數(shù)基礎(chǔ)。電磁學三大定律與大學物理中的電磁學聯(lián)系緊密，易使學生混淆概念，不明白其中的區(qū)別與聯(lián)系。

2.教學現(xiàn)狀。在教學過程中，教師在講解概念公式時需要進行大量的數(shù)學推導(dǎo)，應(yīng)用型高校的學生數(shù)學基礎(chǔ)不是很好，所以課堂上難以理解其推導(dǎo)過程。另外，電磁場和電磁波在空間上的分布和在時間上的變化比較抽象，難以想象。而教師講解理論多、應(yīng)用少，所以大多數(shù)學生對該課程的學習感到枯燥無味，無法跟上教師的教學進度，缺乏學習動力。

三、教學改革方法的探索

根據(jù)《電磁場與電磁波》的教學內(nèi)容，教學安排如下：矢量分析—麥克斯韋方程—靜態(tài)電磁場—時變電磁場—電磁波的傳播—電磁輻射。在電磁學基本規(guī)律的基礎(chǔ)上引出普遍規(guī)律即麥克斯韋方程組，然后討論時變電磁場，進而討論電磁波的傳播與輻射問題。這樣安排有如下優(yōu)點：較好的銜接了大學物理中的電磁學相關(guān)知識，避免了內(nèi)容上的重復(fù)，有效壓縮了靜態(tài)電磁場而增加了時變電磁場的內(nèi)容，有利于學生接受。在該課程作教學安排時需要壓縮理論推導(dǎo)的課時而增加應(yīng)用部分的講解。具體改革方法如下。

1.調(diào)整教學內(nèi)容安排。以應(yīng)用為根本，確定實際的教學內(nèi)容。對教學大綱和教學計劃進行適當?shù)卣{(diào)節(jié)和修訂，在課堂上弱化理論講解中的公式推導(dǎo)，而重點講解實際應(yīng)用，提高學生理論聯(lián)系實踐的能力。以“學以致用”為原則，將每個概念與常見的應(yīng)用進行結(jié)合講解，這樣既可以讓大部分學生掌握課程的主要內(nèi)容，又可以讓對該課程感興趣的學生得到深層次的學習和提高。相應(yīng)的調(diào)整該課程的考核方式，將平時的課后作業(yè)和期末考試的所占考核比例作適當調(diào)整，從而讓學生真正的學到知識，而不是為了考試才學習。

2.微課案例教學法。這種方法有兩個方面的含義：（1）用貼近生活的例子對概念進行通俗地講解，增進學生對概念的理解。比如，在講方向?qū)?shù)和梯度這兩個概念時可以用“沿不同路徑爬山時溫度的變化”進行講解；在講環(huán)流和旋度概念時可以用“放水時水池中的水流狀況”進行類比。（2）講解某個概念的實際應(yīng)用場景。比如，講解“靜電場”時，可選取靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等案例；講解“法拉第感應(yīng)定律”時，可選取的教學案例有電子感應(yīng)加速器、電動機、發(fā)電機、磁懸浮列車等應(yīng)用事例；講解“動態(tài)場”時，可講解沖擊脈沖雷達、電磁爐中的渦流現(xiàn)象等實際應(yīng)用場景；講解“電磁屏蔽”時，可講解電磁屏蔽在電磁兼容技術(shù)中的應(yīng)用；講解“電磁波的傳播”時，可結(jié)合隱身和反隱身技術(shù)、目標識別技術(shù)來進行講解；講解“電磁輻射問題”時，可結(jié)合相控陣雷達的發(fā)展歷程以及原理進行講解。

與微課結(jié)合的案例教學法是指教師利用視頻或音頻制作軟件將每一個案例錄下來，每節(jié)微課控制在10分鐘以內(nèi)。教師在課堂上將知識點及相關(guān)案例進行系統(tǒng)講解之后再將微課傳給學生，學生在課余時間可隨時通過手機等終端進行觀看。微課具有耗時短、隨時觀看的優(yōu)點。另外，鼓勵學生自己尋找生活中電磁場與電磁波的應(yīng)用案例，然后做成微課與同學分享。還可以將制作微課作為課后作業(yè)的一部分，一方面啟發(fā)學生去思考和回顧所學的理論知識；另一方面增強該課程的趣味性，提高大學生的自主學習能力。課上課下相結(jié)合，通過通俗易懂的概念解釋以及知識點的實際應(yīng)用，定會激發(fā)學生對該課程的興趣和熱情，從而改變學生厭學、怕學的情緒。

3.與電磁仿真軟件結(jié)合?！峨姶艌雠c電磁波》的教學任務(wù)之一是幫助學生建立場和波的思想，學會用場的方法分析、理解電磁場與電磁波。鑒于該課程大部分概念比較抽象、復(fù)雜，教師不僅需要借助板書和多媒體，通過文字、形象的圖片、動畫來幫助學生理解，還需要利用一些商業(yè)軟件來進行實例講解。例如采用HFSS、CST等電磁仿真軟件，通過建模仿真讓學生直觀地了解電磁場和電磁波的動態(tài)變化過程，使學生學會電磁場與電磁波的分析和應(yīng)用，同時還可以激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)學生的動手能力，為學生在后期的畢業(yè)設(shè)計提供方向。

四、結(jié)語

本文在分析《電磁場與電磁波》課程的特點及教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了三種有效的方法：調(diào)整教學內(nèi)容、微課案例教學法、與電磁仿真軟件結(jié)合，旨在幫助學生掌握這門課程的理論和應(yīng)用。通過這三種教學改革方法，首先能激發(fā)學生的學習興趣，然后幫助學生理解概念，充分了解所學知識的應(yīng)用。在應(yīng)用型高校中，教師更應(yīng)增加實例講解，使學生不僅能掌握理論知識，而且能了解所學知識的實用場景，為將來參加工作打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]侯慎勇，趙博.《電磁場與電磁波》教學改革新思考[J].阿壩師范高等?？茖W校學報，2015，（32）：2

[2]孫國安.電磁場與電磁波[M].第2版.南京：東南大學出版社，1999.

[3]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）.