“電磁場(chǎng)與電磁波”與“電磁學(xué)”的區(qū)別與銜接

王斌　郝宏剛　阮巍　譚菲

摘 要 “電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理·電磁學(xué)”是高校電子類專業(yè)所開(kāi)設(shè)的兩門(mén)重要課程，前者是專業(yè)基礎(chǔ)課，后者是公共基礎(chǔ)，但由于二者課程定位不同，存在較大差異。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)銜接等方面分析了它們的區(qū)別與聯(lián)系，討論了教學(xué)中的銜接問(wèn)題，對(duì)提高教學(xué)效率、保證教學(xué)質(zhì)量具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 電磁場(chǎng)與電磁波 電磁學(xué) 區(qū)別 教學(xué)銜接

中圖分類號(hào)：G648.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2016）15-0004-02

一、引言

“大學(xué)物理”是我國(guó)高等院校理工科類非物理專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，其主要目的是為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！半姶艌?chǎng)與電磁波” 是高等院校電子類和通信類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波的基本屬性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相應(yīng)工程應(yīng)用等內(nèi)容，但前期基礎(chǔ)就是“大學(xué)物理.電磁學(xué)”（后簡(jiǎn)稱“電磁學(xué)”）的核心內(nèi)容，但在知識(shí)內(nèi)容的深度、廣度及實(shí)用性方面都有加深和拓展，同時(shí)也存在內(nèi)容重疊的部分。為了避免“電磁場(chǎng)與電磁波”在教學(xué)過(guò)程中與“電磁學(xué)”中知識(shí)內(nèi)容的重復(fù)，讓學(xué)生更好地學(xué)好“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的核心內(nèi)容，應(yīng)分析 “電磁學(xué)”與“電磁場(chǎng)與電磁波”的區(qū)別，并規(guī)劃好二者的教學(xué)銜接問(wèn)題，提高教學(xué)效率，保證教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)銜接問(wèn)題

“電磁場(chǎng)與電磁波”與“電磁學(xué)”這兩門(mén)課程從內(nèi)容上來(lái)看都會(huì)涉及到電磁運(yùn)動(dòng)基本理論和電磁波相關(guān)理論，從研究的對(duì)象來(lái)看，本質(zhì)區(qū)別不大。但是由于它們?cè)诮虒W(xué)目標(biāo)上的區(qū)別，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容上也存在很大的差異，因此我們應(yīng)在教學(xué)方法、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)思路上區(qū)別對(duì)待，并做好教學(xué)銜接，提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

1.教學(xué)目標(biāo)的銜接?！半姶艑W(xué)”課程一般在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)，其作為一門(mén)通識(shí)性基礎(chǔ)課程，主要對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波的基本概念、基本規(guī)律和基本方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解，為學(xué)生以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！半姶艌?chǎng)與電磁波”是工科類高校電子工程、信息工程、通信工程等專業(yè)學(xué)生的必修課程，是信息技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是電子信息大類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)部分。在課程定位上，其作為專業(yè)基礎(chǔ)課，將為后續(xù)“微波技術(shù)”“射頻通信電路”“電信傳輸理論”等專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，相對(duì)于“電磁學(xué)”這門(mén)公共基礎(chǔ)課而言，其教學(xué)目標(biāo)不同。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生建立電磁場(chǎng)的概念，認(rèn)識(shí)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性，掌握電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，理解麥克斯韋方程的表達(dá)形式及其物理意義，并讓學(xué)生掌握一些典型電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模與求解，使學(xué)生能夠用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)去思考、分析和計(jì)算一些簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)基本問(wèn)題。這將對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底、邏輯推理、理性思維能力有一定的拓展?？梢哉f(shuō)，兩門(mén)課程在教學(xué)目標(biāo)上是一個(gè)由低到高的層次遞進(jìn)關(guān)系。

2.教學(xué)內(nèi)容的銜接。從教學(xué)內(nèi)容上看，“電磁學(xué)”課程介紹了靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，并簡(jiǎn)單地引出麥克斯韋方程組，至于時(shí)變電磁場(chǎng)、平面電磁波、傳輸線、波導(dǎo)、天線等問(wèn)題均未涉及。故它只是從“靜態(tài)”的觀點(diǎn)對(duì)電磁場(chǎng)的基本問(wèn)題進(jìn)行講解，使學(xué)生從整體上對(duì)電磁場(chǎng)有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。而“電磁場(chǎng)與電磁波”作為電子信息大類專業(yè)不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容豐富的同時(shí)，難度也有所增加。它包括“電磁場(chǎng)”與“電磁波”兩大部分的核心內(nèi)容?！半姶艌?chǎng)”部分是在“電磁學(xué)”課程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用矢量分析描述靜電場(chǎng)、恒定電流場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的基本物理概念，在總結(jié)基本實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上給出時(shí)變電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，引出邊界條件，學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)問(wèn)題的求解方法，如鏡像法、分離變量法等?！半姶挪ā辈糠种饕榻B電磁波在真空和介質(zhì)中的傳播規(guī)律以及天線的基本理論。具體內(nèi)容包括平面電磁波、傳輸線理論、導(dǎo)行電磁波以及電磁波輻射等部分。即這部分內(nèi)容主要從“動(dòng)態(tài)”角度描述和分析電磁波?？梢?jiàn)，在教學(xué)內(nèi)容上，“電磁場(chǎng)與電磁波”課程相對(duì)于“電磁學(xué)”課程不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是知識(shí)體系的遞進(jìn)關(guān)系。

3.教學(xué)方法的銜接。“電磁學(xué)”課程的知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，很多概念和規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)后抽象出物理模型而建立起來(lái)的。而“電磁場(chǎng)與電磁波”課程卻側(cè)重于利用矢量分析和場(chǎng)論等數(shù)學(xué)工具，對(duì)物理模型所滿足的物理規(guī)律進(jìn)行嚴(yán)格的理論推導(dǎo)，得出合理的結(jié)論，形成完整的理論知識(shí)體系。因此，在教學(xué)中我們應(yīng)該有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從“形象思維”向“抽象思維”轉(zhuǎn)變與過(guò)渡，引導(dǎo)他們通過(guò)理性的思考、嚴(yán)密的分析、邏輯的推理來(lái)學(xué)習(xí)和理解電磁波傳播的內(nèi)在規(guī)律。在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，輔助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)電磁波現(xiàn)象和規(guī)律的理解。這樣才能在教學(xué)方法上對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行良好的銜接，改善教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

本文從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上分析“電磁場(chǎng)與電磁波”與“電磁學(xué)”兩門(mén)課程的區(qū)別，找出它們之間的切入點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行良好的銜接、承前啟后，使學(xué)生在知識(shí)上自然過(guò)渡，樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心，提高“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的教學(xué)效率， 保證課程的教學(xué)質(zhì)量，具有一定的參考價(jià)值。

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基金項(xiàng)目：重慶郵電大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目 （XWTJG1401）。

（責(zé)任編輯 曾 卉）