電磁場與電磁波課程教學方法探索

魏純　劉雅嫻　李明

摘要 電磁場與電磁波是電子、信息類專業(yè)的重要技術基礎課程。其概念抽象，理論性強，涉及的知識面較寬，一直以來是一門難學難教的課程。本文總結分析該課程的特點及在教學中存在的問題，并提出相應的教學方法，以改進教學質量。

關鍵詞 電磁場 電磁波 教學方法

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0 引言

電磁場與電磁波是電子類、通信等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，以Maxwell方程組為基礎，利用矢量和場論的數(shù)學工具來研究電磁場與電磁波的運動、與物質的相互作用規(guī)律及其應用等。①②該課程是微波原理與技術、移動通信技術、光纖通信、天線原理與設計等相關課程的基礎課程，可見其在電子類專業(yè)教育體系中的重要性。但是電磁場理論內容多，概念抽象，學生普遍感覺難學難懂，部分學生容易產(chǎn)生畏懼心理，缺乏學習興趣，平時在課堂上表現(xiàn)很消極，課后沒有及時、積極學習，最終形成為應付考試而學習的境況。如何提高學生的學習興趣，結合電磁場理論的特點，改進教學方法顯得尤為重要。

1 電磁場與電磁波課程的特點及在教學中存在的問題

1.1 課程特點

電磁場與電磁波這門課，與大學物理、高等數(shù)學、矢量分析、場論等都有關聯(lián)，內容涉及很廣，要學好這門課，必須熟練掌握以上工具課程中相關的概念、理論、運算和應用。本課程理論性強，概念多且抽象，并常伴有復雜的計算公式，不管是記憶、理解、掌握，還是具體運用，都有一定的難度。課程中涉及的公式，不僅復雜不易記憶，推導還很復雜，計算難度大，數(shù)學功底不好的學生，學起來很不容易。

此外，本課程中涉及到大量的隨時間和空間變化的場分布圖，包括電場、磁場、等位線、電流線、梯度等，這些圖形對應的函數(shù)表達式非常復雜，很多情況下在平面上畫出場的圖形非常困難，一般來說只有通過編程或專門的仿真軟件才能得到。③

1.2 教學中存在的問題

本課程理論性強、概念抽象、公式多、推導復雜，歷來被認為是難教、難學的課程。在教學過程中，教師主要講解數(shù)學公式的推導和物理意義，而電磁場看不見摸不著，計算上常用的坐標變換，微積分，邊界條件的應用等，學生感到枯燥無味，④理不出頭緒，對學習沒有興趣，理論公式等難以理解、掌握。此外，電磁場和電磁波的某些特性的內容很抽象，對學生在空間想象、抽象思維和邏輯推理等方面的能力有較高的要求，但在教學過程中由于傳統(tǒng)教學手段方式有限，使教師無法生動、形象地展示給學生，這些都使得許多學生無法深入理解從這些模型中建立起來的許多概念，從而影響整個課程的學習。

本課程的特點決定了在教與學的過程中，會有一定難度，而另一方面，隨著教學改革的不斷深入和發(fā)展，要求學習的課程門數(shù)不斷增加，同時還要提高實踐學時量，而總學時不變，必然導致每門課程的平均學時量減少，尤其是理論課學時。在這么少的學時里，在教學內容不變的情況下，只有增加每堂課的教學內容，精簡習題課，同時只深入講解某些重點章節(jié)。如此這般，加重了學習負擔，增加了教學難度。

2 教學方法的探討

在課程教學過程中，經(jīng)常會有學生提出一些問題：學習這門課有什么用；做作業(yè)的時候，明明習題聽明白了，怎么自己動手又不會了；習題都是特定條件下的問題，實際的問題也是如此嗎，等等。這些問題產(chǎn)生的原因有一部分是課程本身的特點決定的，另一部分與學生的學習能力有關。因此，針對學生的情況，選擇合適的教材，因材施教顯得十分必要，在教學過程中更需要針對課程特點進行施教，使教學更加形象化、通俗化、趣味化，讓學生學習起來更加輕松、有趣味。

2.1 挑選合適的教材，精選教材內容

根據(jù)不同專業(yè)的課程要求，挑選合適的教材，有針對性地選擇，便于教師指導及學生學習。比如電子信息工程專業(yè)宜選擇理論較簡單偏應用的教材，而通信工程專業(yè)則宜選擇理論性較強的教材。由于課時少，應結合專業(yè)特點根據(jù)課程在課程體系中的地位、作用和任務來精選教材內容，少講或是不講與本專業(yè)相關性不大的內容。此外，要注意補充教材的不足，適時更新教學內容，與時代緊密結合，增加本學科的最新進展與應用，以提高學生的學習興趣。⑤

2.2 板書與多媒體教學相結合

電磁場與電磁波的某些問題涉及大量的數(shù)學推導和復雜的計算，如果只在幻燈片上播放，學生不容易跟上思路，師生之間沒有交流，但是通過板書教學，可以很好地實現(xiàn)師生間的思路同步，課堂互動性好。雖然教學進度慢一點，但是能讓學生更好地參與進來，提高學生學習的積極性，加深學生對知識點的掌握，課堂氣氛活躍。

但是僅靠板書的語言教學是不夠的，因為書中涉及到許多的抽象圖形，這些圖形無法用語言來表達清楚它本身的含義，如果結合多媒體手段，可以很輕松地表現(xiàn)出來，使學生感興趣，提高學生的學習效率。而且使用多媒體教學，可以增加每節(jié)課的信息量，很好地解決學時量減少的問題，同時可以提供大量的課外材料供學生分析，讓學生了解除理論知識以外的，實踐方面的應用知識。

2.3 采用實例教學，激發(fā)學習興趣

電磁場與電磁波是一門基礎課程，理論性強，在應用方面講解不多，學生在學習的過程中，覺得課程不重要，沒有學習興趣。因此，教師在教學時，可以列舉一些實例，將電磁理論在工程實踐和日常生活等領域的應用引入課堂的理論教學中，讓學生從中受到啟迪，能夠舉一反三，從煩瑣的記憶中擺脫出來，培養(yǎng)邏輯思維與創(chuàng)新思維能力。在課堂上，要適時適度地提出實例，不可一味地為增加趣味性而只講實例，列舉的實例要有一定的理論深度，能夠激發(fā)學生的學習興趣，同時又可以調動學生的學習積極性，讓學生對這些問題進行自由討論。通過討論和教師適當?shù)奶崾?，學生理解了相關的知識，教師再進一步總結歸納相關理論，可以達到較好的教學效果。⑥

2.4 采用啟發(fā)式教學，增加交流互動

電磁場看不見摸不著，概念抽象，在教學的過程中，可以盡可能多地向學生提出問題，引導學生主動思考，分析問題，加深對知識的理解，發(fā)揮學生的主動性，使課堂生動活潑。教師在運用啟發(fā)式教學時，要針對學生的學習情況，教學的具體內容，提前進行合理的教學設計。在設計問題時，要多設計一些讓學生能思考的問題，而不是簡單的是非判斷。另外，講解某些與實際聯(lián)系比較緊密的問題時，可以提出一些實例，引起學生的求知欲，通過對相關知識的學習，明白了原理，也提高了學習興趣。同時，在教師提問的過程中，與學生之間的互動更頻繁了，更容易把握學生的學習情況，從而改善教學方法，提高教學質量。

2.5 提高教師素養(yǎng)，提升教師魅力

同一門課程，同樣的教學內容，教師不同，學生的喜好程度也有明顯的區(qū)別。無論是初中，高中還是大學，學生都會因為喜歡一個老師而喜歡一門課程，因此，教師應該對癥下藥，從知識素養(yǎng)等各方面提高自己，授課過程切忌千篇一律，背書式教學更是糟糕。在枯燥的課程中，加入一些幽默的話語，或是幽默的音調，也可以改善課堂氣氛。教師要在教學中不斷提高自己的業(yè)務能力，可以通過教學與科研結合的方式，提升自己的認識水平和綜合素質，從而提高教學質量。

2.6 靈活運用網(wǎng)絡，做好課后輔導工作

為了讓學生更好地吸收新的知識，鞏固學習內容，可以在傳統(tǒng)的固定時間地點面授習題、面對面答疑的輔導方式上，利用網(wǎng)絡采用QQ群、微博和郵件等多種交流方式，來為學生提供即時的輔導。學生可以將問題上傳至群共享中讓同學或者老師幫助解決，或者發(fā)郵件與老師進行溝通。另外，借助微博，可以將師生之間、學生之間的交互空間從課上拓展到課下，有效地整合現(xiàn)實的交互空間與虛擬的交互空間，實現(xiàn)師生之間的實時性交互。實踐證明學生利用QQ群交流的頻率高，作業(yè)質量也有顯著提高。

3 結束語

總之，在電磁場與電磁波課程的教學中，一定要根據(jù)課程本身的特點及學生的學習能力，緊扣大綱，把握主線，使學生系統(tǒng)地掌握課程內容，要盡可能地把理論和實際應用結合起來，提高學生的學習興趣，提高教學質量。一年的教學實踐表明，學生的學習興趣明顯提高，課堂表現(xiàn)活躍，考試成績也有所提高。

注釋

① 謝處方，饒克謹.電磁場與電磁波.第四版[M].北京：高等教育出版社，2008.

② 王家禮，朱滿座，路洪敏編著.電磁場與電磁波[M].西安：西安電子科技大學出版社，2003.

③ 伍剛，張小平.基于電磁場與電磁波的教學研究[J].攀枝花學院學報，2007.24（6）：117—121.

④ 劉建霞.改進教學方法 提高教學質量——《電磁場與電磁波》課堂教學體會[J].太原理工大學學報：社會科學版，2003.12（21）：90—91.

⑤ 楊紅軍，運高謙.“電磁場與電磁波”課程教學改革的探索[J].中國電力教育，2010（16）：72—73.

⑥ 劉國慶.“電磁場與電磁波”課程教學研究[J].中國電力教育，2008（12）：74—75.