電磁場與電磁波教學改革探索

孔祥倩

【摘要】電磁場與電磁波是電子信息科學與技術、通信工程專業(yè)必修課，該課程涉及多學科交叉領域的知識，理論要求高。面對一些專業(yè)知識基礎差的同學該如何進行教學是本次研究重點。針對這些問題，以及2020年新冠肺炎影響導致的大批量線上學習過程，為培養(yǎng)與時俱進的應用型本科人才，論文在講授方法上結合互聯(lián)網(wǎng)在線平臺技術，授課前講授部分基礎知識以及分享與應用有緊密關系的技術，提高了學生的學習效果。

【關鍵詞】電磁場與電磁波;教學內容;在線教學;教學改革

電磁場與電磁波課程的定位

自然界中，電磁現(xiàn)象十分常見，從很早以前就是被科學家關心和研究的物理現(xiàn)象。電磁場理論應用領域十分寬廣且研究內容極其豐富。它的誕生也標志著一個嶄新的時代：信息時代的到來。無線電報、廣播、電視、雷達、衛(wèi)星通信導航定位等高科技產品就是以此為基礎發(fā)展而來。該課程以高等數(shù)學、大學物理等課程為基礎理論，涉及到光、電、信號傳輸?shù)燃夹g?！峨姶艌雠c電磁波》具有非常重要的專業(yè)基礎課程公共平臺作用和地位。

1電磁場與電磁波課程教學中的問題

“電磁場與電磁波”是電子與信息技術類專業(yè)的必修課程，是理工科專業(yè)課程的橋梁。其教學目的是掌握宏觀電磁場與電磁波的基本屬性、運動規(guī)律和基本分析方法;了解宏觀電磁場與電磁波的主要應用領域及其工作原理。目前，我校開設的《電磁場與電磁波》課程總學時為48學時，全部為理論學時。所用教材為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《電磁場與電磁波》（第四版）。

由于本文課程用到很多高等數(shù)學及大學物理等方面的知識，概念抽象、公式多且復雜，所以只靠教師講授使很難收到較好的效果，必須過行多方位、多層次的教學方式。另外，還存在這些問題：1）由于我校學生基礎知識薄弱，教師在講課過程中需要一步一步做公式推導，耗費大量時間;2）電磁場與電磁波屬于抽象物質，學生對于一些抽象概念很難理解，易失去興趣。3）由于本身的學時有限導致本門課程未開設實驗，讓學生對課程內容理解少了最重要最關鍵的一個方面。

2課程教學改革探索

為了提高教學效果，從一下幾個方面改進。

2.1提前準備

電磁場與電磁波這門課程，本身就是概念抽象公式復雜不易理解，因此講授前應該向學生講清本課程的特點及難點。如果發(fā)現(xiàn)學生基礎確實較差，那么第一章矢量分析作為工具也要重點講解。

2.2化抽象為具象，提高學習興趣

在第一堂課上課時，要將電磁場與電磁波聯(lián)系實際生活，手機、電腦、微波爐、廣播、電視、雷達圍繞在各位同學身邊的全部都是電磁場與電磁波的影子。以及微波爐到底對人體有沒有輻射，孕婦是不是不能用手機，是不是會受到輻射等問題，另外可以讓學生查一下最新的領域技術動態(tài)和前沿應用，引發(fā)學生對電磁場電磁波的興趣及思考。

2.3采用多種教學方式

在黑板與板書的教學方式下，現(xiàn)代教學加入多媒體、幻燈片的方式，幻燈片展示課程內容是當前主要的教學手段。在講完重點公式后盡量跟上相關習題，掌握公式的運用。新課程講授前，需要向同學回顧上節(jié)課重點內容，非常重要的公式，例如麥克斯韋方程組等等可以讓學生默寫加深記憶。還用一些圖片或者動畫輔助，比如矢量場的通量與散度、環(huán)流與旋度等用圖讓學生理解抽象概念，利用動畫向大家展示出電磁波的傳播方式及特點。在2020年，由于新冠肺炎疫情影響，響應國家號召，各大高校開展線上教學，也對教學方式有了一定的改進。如何進行線上教學，尤其是電磁場電磁波這樣概念性強的課程。首先，要選擇適當?shù)氖谡n平臺，因為像電磁場電磁波這樣的課程讓學生網(wǎng)上自主學習基本上是效果不佳的，因此需要選擇一些延遲少，能連麥，無滯后，操作簡單，無需審核實現(xiàn)快速上課的平臺。還需要一些輔助工具，課前預習資料下達、上課簽到、隨堂小測試（選擇/簡答/填空）、隨機點名、等等達到把控學生進度，保證每一步學生都是緊跟教師思路，每個公式推導都是理解的。

2.4軟件輔助

在教學過程中，利用一些基本的學科軟件作輔助，及仿真平臺。例如matlab，通過matlab軟件繪制電磁場三維方向軌跡，繪制電磁波傳播形式，了解波的傳播方向及出傳播特點。

2.5實驗改革

目前，因為學時有限，但是教學理論內容較多，我校暫時沒有開設電磁場電磁波實驗。但是正是因為理論太過抽象復雜才需要實驗加以輔助理解。實驗部分可以做以下實驗：電磁波反射實驗來了解電磁波反射原理及現(xiàn)象，自由空間中電磁波參量的測量，了解干涉原理。像單縫衍射實驗這些在大學物理實驗中都做過的可以讓大家重做以加深理解。在完成基礎性及綜合性實驗的基礎上，學生還可申請開展科學研究性比較強，難度比較大的設計性實驗。

3結論

電磁場與電磁波是一門理論概念抽象，推導過程復雜的學科，但是作為電子信息與科學技術、通信工程等專業(yè)的必修課，同學們必須學會這門課程。在本次研究中，結合學生知識儲備情況，化抽象為具象，改革教學手段，輔助教學軟件及實驗使同學們對這門課程達到更好理解與掌握。隨著創(chuàng)新時代的到來，在教學方面，以及學生對學科知識應用方面有了更高的要求，電磁場與電磁波這門課程改革將繼續(xù)不斷深入下去。

參考文獻：

[1]馬昱春，鮑麗薇，武永衛(wèi).互聯(lián)網(wǎng)思維下的 MOOC 課程涉及—以組合數(shù)學課程為例[J].計算機教育，2016.（11）：76-78.

[2]靳艷輝.電磁場與電磁波教學改革探討[J].中國學術期刊電子出版社，1994-2013.

本文由內蒙古大學創(chuàng)業(yè)學院科研基金資助。