《电磁场与电磁波》教学思考

周建华+刘伟春+林铁军+李栋华+林峰

摘 要：《电磁场与电磁波》课程的理论性强、计算公式复杂，是一门教学难度较大的专业基础课程。随着电子通信技术的发展，电磁场与电磁波的教学也应随需求而变化。根据电磁场与电磁波课程的特点，对教学方式、教学内容、作业方式和考试模式提出了改进方法，提倡以幽默的方式授课，以活跃课堂气氛，将课堂交给学生，并阐述了如何提高学生的学习兴趣，从而达到了良好的教学效果。

关键词：电磁场；电磁波；教学改革；教学效果

中图分类号：O441 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.132

文章编号：2095-6835（2015）15-0132-02

《电磁场与电磁波》是一门理论性很强的专业基础课。以库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律和2个基本假说（有旋电场和位移电流）为基础，得出麦克斯韦方程，并讨论静态电磁场、时谐电磁场与电磁波的传播和辐射特性。该课程是电子类和电信类课程的基础，也是遥测的基础，更是通信专业基础课之一。电磁场与电磁波技术是一门非常重要的技术基础课程，涉及领域非常广泛，尺度从纳米到千米、电压从微伏到兆伏、功率从微瓦到亿瓦、频率从直流到光频等。由此可见，该课程在电类专业教育体系中的重要性。由于该课程理论性很强，对数学的要求较高，一些概念抽象不容易被理解，学生会感到烦琐、枯燥、难以理解，渐渐地对这门课程失去兴趣，每节课逐渐衍变成教师的复习而不是学生的学习。因此，《电磁场与电磁波》的教学也应随需求而产生变化，对该课程的教学进行改进迫在眉睫，从而激发学生的学习兴趣，激发学生的学习动力。

1 教学方式的改进

托尔斯泰曾说过：“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣。”由此可见，兴趣对学生学习好《电磁场与电磁波》这门课程有极大的导向作用。课堂上，教师应与学生多互动，活跃课堂气氛，使学生对这门课充满兴趣，以充分调动学生的学习积极性，从而由被动学习变为主动学习，获得较好的教学效果。心理学研究表明，人们在良好的情绪状态下思路开阔、思维敏捷、解决问题迅速；在情绪低迷和郁闷时思路阻塞、动作迟钝、无创造性。因此，教学技巧，特别是幽默技巧在课堂上的运用，将对学生产生极强的情绪感染力，在这种氛围中学生易接受知识。德国著名的演说家海因？雷曼麦也讲过，用幽默的方式说出严肃的真理，比直接了当地提出更能为之接受。因此，在课堂上适当的幽默是很有必要的。

虽然《电磁场与电磁波》课程的理论性很强，但在教学中通过引入故事来提高学生的兴趣，可收到很好的教学效果。有国外学者研究表明，如果在讲解抽象概念后举与此概念相关的幽默例子，然后再解释概念，学生的记忆会非常深刻。因此，当叙述公式或定理时，可先讲述与这个公式或定理有关的事例，也可以列举一些与此相关的前沿科技成果，使学生对此产生兴趣。比如，1784年，库仑提出了金属丝的扭力定律，给出了一种新的方法测量极小力。同年，他还设计出了一种新型测力工具——扭秤。在扭秤的帮助下，发现了电学中的库仑定律。1788

年，库仑将同样的结果应用到了两个磁极之间的相互作用中，这标志着电学和磁学研究从定性研究进入了定量研究，意义重大。用短短的几分钟讲述1个事例的课堂，远远比全程讲述公式、推理的教学效果要好很多，甚至可以使学生有所启发。

2 教学内容的改进

电磁场的基本理论由麦克斯韦建立，至今已有150多年，很多科学家，比如安培、比奥、欧姆和法拉弟等也作出了巨大的贡献，才完成了麦克斯韦方程组。在这150多年中，曾采用多种方法破解这个方程组。方程组本身没有大的改变，通过不断探索破解方程组的新方法和新途径，不断发现了该方程组新的应用场合，并基于该方程组发明设计了很多产品。随着科技的不断进步，新的电子产品不断出现，它们越来越需要考虑电磁干扰和兼容性等问题，因此，学生也要相应地掌握新的电磁知识和技能。要获得这些新的知识和技能，就必须对教材内容进行改革。随着科技的发展，可视化软件不断出现，使电磁场可直观表示，这有利于学生的理解，但同样需要对教材内容进行改革。因此，应编撰教材，有针对性地选取教学内容，从而提高学生的学习兴趣和学习效率。

《电磁场与电磁波》的授课内容中，不同专业的教学要求是不一样的，通信工程专业的侧重点是电磁波的传播；电子信息和电子科学专业的重点是电磁兼容、电磁干扰和电磁辐射等。一般而言，各高校中此课程的课时数普遍偏少，但内容很多，因此，应根据本专业自身的特点和要求选取合适的教学内容。与本专业关联性不强的内容，可根据课时的安排，有选择性地讲解、介绍或让学生自学。在课堂教学时，尽可能地结合生活和工作中电磁波的具体例子讲解，从而加深学生的学习印象，使抽象的、看不见的、摸不着的的电磁波具体化，从而促进学习效果，提高学生对抽象理论知识的掌握程度。比如，在讲授“平面电磁波的极化”、各种极化平面波的特性时，可举例水平极化天线的应用。如果电视机的收视效果较差时，则可调整天线与地面水平的吻合情况；当垂直极化时，与收音机的收听效果、天线是否垂直地面有关。通过实例的讲述，可使学生对这些理论的理解更加深刻。

3 作业方式的改进

作业环节不容忽视，做好该环节学习可收到意想不到的效果。从认知规律上看，知识的学习要经历新知识的获得、知识的转化和评价。作业的目的是进一步消化、理解课堂上所学的知识，从而达到巩固课堂知识的目的。因此，写作业是学习过程中不可缺少的重要环节。在布置作业方面，可一分为二：①作业题目要“少而精”。因材施教是关键，对于学习这门课程比较吃力的学生，可以降低题目难度。②将课堂交给学生。可提前2 d给定章节，并以2或3个学生为一组查阅资料；多人协调后选1个学生上讲台，在一堂课的前20 min讲授这一章节的主要内容；讲授完后，由听课的学生或教师向讲述该章节的团队提问；最后20 min交给教师。在前面的25 min内，教师要起到引导的作用。学生上讲台讲课，这本身需要学生对该章节有关知识的全面了解，同时，是对学生能力的一种锻炼。在完成该课程的课时中，争取使每一个学生都有上讲台的机会，并根据他们在讲台上的表现评定，以此作为评价该课程成绩的依据之一。

完成论文重要的前提是学生必须阅读大量的相关书籍。对于学习课程还有余力的学生，教师可推荐一些文章，指导他们写论文。对于写得好的学生，可适当加分。

4 课程考试的改进

为了评估、检测和督促学生的学习，考察学生对知识的理解程度，必须举行考试，考试是课程建设和教学管理的重要环节之一，也是测量和评价教学效果的主要方法和手段。但考试的方式有很多种，考试内容也有重点。对于《电磁场与电磁波》这门理论性很强的课程而言，检验其应用能力显然是不切实际的。因此，检验学生正确理解这门课程内容和掌握课程的重点才是关键，而不列颠哥伦比亚理工学院对电磁场与电磁涌的考试方式值得借鉴：学生考试时可携带1张纸进入考场，纸上可书写任何文字、公式或画图，由于只有1张纸，且只能在单面上书写，所以，必须有效地利用这张纸，这就要求学生在平时的课堂中要认真听讲，积极、主动地学习，才能正确理解所学内容，掌握课程的重点和难点。因此，应结合实际情况，提出相应的考试方式，包括课程分数的构成和比例。学生们的科研论文和学习心得等都应纳入考试方式中。

5 结束语

《电磁场与电磁波》在电子信息专业和通信工程专业中占有非常重要的地位。掌握本课程的理论知识，对电子信息和通信工程专业的学生而言非常重要。因此，组织好该课程的教学十分关键。在教学改进中，兴趣的培养至关重要，有了兴趣后才能谈如何学习，才能寻求学习的方法和技巧；在教学内容上，应针对不同专业的要求精选教材内容；在教学方式上，应做到适当的幽默；在作业方式上，应做到“一分为二”；在考试模式上，应根据该课程的特点转变方式，注重学生正确理解课程内容的方法。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕