《电磁场与电磁波》课程教法初探

来源:用户上传      作者: 杨利霞

　　摘 要： 《电磁场与电磁波》是高校电子信息类专业的一门重要的专业基础课，根据该课程内容特点和本校学生的具体情况，实行教学模式的改革，加强创新思维，改革教学方法和手段，全面提高学生的综合素质。我们将激励式教学、计算机多媒体教学、实验教学等多种手段和方式相结合，进行《电磁场与电磁波》整体教学方案的教学探索，以期取得良好提高教学效果。
　　关键词： 《电磁场与电磁波》 教学方案 教学改革
　　
　　目前我国高校电子信息类专业的大部分都开设了《电磁场与电磁波》［１］课程，它是一门理论性很强的专业基础课，通过该课程的学习，可以为学生以后从事射频与微波技术技术、无线通信、天线理论与设计、电磁散射与逆散射、光通讯，以及微波通信、生物医学微波成像、微波遥感及电波传播等方面的相关工程研究打下基础。然而该课程复杂、物理概念抽象、理论性强，学生往往因缺乏感性认识，不易理解，感到难学，所以只靠课堂讲授很难收到预期的教学效果。
　　“深化教育教学改革，全面加强大学生素质和能力培养”［２］是21世纪人才培养的要求，也是教育系统适应我国现阶段的形势必须采用的方针战略。笔者根据目前江苏大学通信工程专业本科生教授介绍了《电磁场与电磁波》的研究对象及基本内容，通过实施电磁波理论的多方位、多层次的教学改革，将课堂激励式教学、计算机多媒体教学、实验室教学等多种手段和方式相结合，进行了《电磁场与电磁波》整体教学方案的多方位教学改革的尝试。
　　
　　一、《电磁场与电磁波》课程教学现状及目前存在的基本问题
　　
　　《电磁场与电磁波》课程是我校通信工程及其它电子信息类专业开设的一门重要的专业基础课，原来课时设置60学时，后来根据教学实际情况增加到75学时。但目前的课程内容没有大的改动。课程内容为：矢量分析，静态场，恒定电流场，恒定磁场，时变电磁场和平面电磁波。电磁场的物理概念抽象，难于理解。前期“电路”方面的课程基本上讲的是时间的一维函数，而电磁场中的场量都是时间、空间上的矢量函数，需要建立矢量场的概念。此外，微积分、矢量分析、数理方程等数学理论是研究电磁场的语言和工具，扎实的数学基础是学习电磁场的必备条件。
　　笔者在教学中发现目前存在以下方面的基本问题。1.在学习《电磁场与电磁波》课程过程中，学生常常难以将已经学好的数学知识和电磁场内容很好地结合。在学习《电磁场与电磁波》之前，学生一般都具备矢量场论的基本知识，但是在学习《电磁场与电磁波》的过程中却难以将所学知识与电磁场理论融会贯通、学以致用。还有许多学生数学基础薄弱，学习起来倍感吃力。2.在电磁场教学过程中，学生常常反映电磁场课程内容多、公式多、理论性强，很难理出头绪，或者课堂上听不明白，而且课后怕做习题，对课程学习没有兴趣。3.电磁场弥漫于空间，看不见摸不着，在理论教学过程中，学生常感到电磁场太抽象，没有实感，从心理上对这门课产生畏惧。4.在学习《电磁场与电磁波》课程中，学生时常会遇到一些似是而非的东西，产生大量的疑难问题。
　　
　　二、课程教学改革尝试
　　
　　为了提高教学效果，我们做了如下几方面的探索。
　　1.理论联系实际，提高学生的学习兴趣。
　　我们要结合实际应用，讲述该课程的重要性。在目前以信息科学为代表的新技术革命席卷全球，电磁场与微波作为信息载体，无疑处于这场革命的漩涡中心。例如，微波频段的移动通信的大力发展极大地改变了现代人类的生活，使手机成为人类生活的一部分。还有微波能的普及，极大地方便了人类的物质生活。另外，现代技术战争，已经是“陆、海、空、天、电磁”5位一体的联合作用。“制电磁权”成为继“制海权”、“制空权”之后战争双方极力争夺的新的制高点。通过这方面的介绍和学习，学生认识到这门课的重要性，并且认识到自身的历史使命感，从而增加了学习这门课的动力。
　　2.教学与科研结合，拓宽学生的知识视野，提高教学效果。
　　教学过程中，让学生了解最新前沿研究课题，了解最近科研动态，使学生明确当前及今后一段时间电子信息的研究热点与方向。如讲解“分层介质中的电磁波的反射及透射”时，可以结合当前电磁隐身与反隐身的科学研究进行课程的讲授，使学生领会得更加透彻。另外，我们还可以结合科研工作的一些积累，讲解电磁波的极化特性，使学生深刻领悟极化的物理概念。改变传统的教学思想，具体而言就是要改变“大而全”和“满堂灌”的教学思想，在掌握好基本知识的基础上，引导学生从被动学习向主动学习转变。我们适时地向学生提出一些综合性和灵活性的问题，使课堂生动活泼，吸引学生的注意力。有意义的启发性的问题可使学生聚拢目光，积极思考，达到新的层次。
　　3.采用形式多样的教学手段，实现教学方法的优化结构。
　　我们利用计算机多媒体辅助教学，增加直观的课堂演示。通过直观演示，很容易引发学生的兴趣，目的在于使学生对所学知识加深理解和巩固，并能得以运用和发展，使知识、技能转化为能力，同时也可得到信息反馈，发现不足及时补救。比如“平面电磁波”等章节内容，是本课程的重点及难点，通过制作一维电磁波的动画效果进行课堂演示，使学生可以清晰地看到平面电磁波在一维空间中的传播情况，以及当遇到理想导体情形时的电磁波的反射情形，从而深刻理解驻波、半波损失等基本的物理理论；另外，还可以模拟电磁波在遇到多层介质时电磁波传输问题，让学生形象地理解电磁波行为。这些难点内容常会在学生脑海中萦绕，产生了很直观的认识，有助于进一步理解。
　　同时，在课堂教学外，还要结合实验室中的实验教学，让学生从实验的角度深刻理解电磁场与电磁波的理论，提高学生的动手能力。在实验中学生要养成认真细致的工作作风，训练敏锐入微的观察能力，结合理论基础分析实验现象能力，以及锻炼实际操作能力。
　　4.采取激励式教学方法，结合课外兴趣学习活动小组，提高教学效果。
　　利用教学评价机制，在学生的考核成绩中，按一定的比例，比如30%作为平时成绩。学生在课堂上主动积极地回答次数作为考核的机制，每次2分至5分。这样可以鼓励学生积极踊跃发言，活跃课堂气氛，提高学生学习的积极性和主动性；还可以吸引学生的注意力，提高课堂上的学习效率。
　　另外，我们还可以在课外组织学有余力的学生成立兴趣小组；引导他们利用课余时间去实验室，和研究生一起参加课题的研究，从中学习到课内没有的知识，从而不断地提高他们运用知识分析问题、解决问题的能力。
　　
　　三、结语
　　
　　《电磁场与电磁波》课程教学实践表明，课堂教学不但需要教师有渊博的理论知识及理论修养，还需要教师精心组织教学，激发学生的学习热情，提高教和学的质量，从而收到培养面向新世纪的合格人才的目的。通过这门课程的教改尝试，达到了激发学生的创新意识，促进学生对知识的理解和掌握，培养学生的创新意识的预期效果。总之，本课程是一门理论性很强的专业基础学科，如何搞好本课程的教学，还有待于进一步地探索及改革。
　　
　　参考文献：
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　　［5］何继爱.“信号与系统”课程教学改革与实践［J］.高等理科教育，2007，（1）：106-108.

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