电磁场与电磁波课程的教与学

汪青 王志 张丽华

【摘 要】“电磁场与电磁波”课程是针对我校电子信息、通信工程、电子科学与技术专业开设的一门专业基础课，内容的教与学需要较强的理论作为支撑。根据学生的实际情况和行业需求，笔者调整教学安排和教学内容，让学生也参与到教学当中来，从被动学习转为主动学习。实践表明，教与学融为一体的教学方法，有利于调动学生的积极性，也有利于对课程的掌握。

【关键词】电磁场与电磁波 教与学

0 引言

据调查显示，各大高校的电子通信类专业都开设电磁场与电磁波专业基础课程。电磁理论在现代信息社会中与我们的生活息息相关，如广播、电视、无线通信、雷达、导航、无线网络等领域都离不开电磁理论，其具有非常重要的理论意义与实际应用价值。但普遍反映的是教师难教、学生难学的状态。在教学的过程当中，会发现该课程概念抽象、内容枯燥，需要学生的数学基础扎实、空间想象力丰富。结合上述情况，在教学过程中，笔者尝试调整教学内容和教学安排，让学生也参与到教学当中来，从被动学习转为主动学习。

1 教学内容

教学内容包括教师对课程内容的了解也包括教学方法，因此要求教师既要了解其他课程与电磁场与电磁波课程的联系，也需要对本课程内容非常熟悉。

1.1 电磁场与电磁波与其他课程的关系

电磁场与电磁波课程本身理论体系严谨，要想掌握必须具有较强的数学功底。并且本课程内容是今后可能会遇到的各种射频、微波、电波传播、通信等问题的基础。下面通过图1来阐述电磁场与电磁波与其他课程的前后联系。

图1 电磁场与电磁波与其他课程的关系

1.2 电磁场与电磁波课程内容

在学习每一个细节之前，学生需要了解整本书的主要内容及思路。

2 教学方法

根据课程本身的特点，既要有理论分析也要联系实际，这样才能达到良好的教学效果。对于前面场的部分，就是需要数学公式的推导；对于波的部分可以联系实际，引发学生的兴趣，让所学的知识融会贯通。

2.1 举例

如电磁场的实验三大定律可以用故事的形式引入，解释电与磁的“第一次握手”、电与磁的“第二次握手”；如微波炉加热食物的工作原理来说明电磁波在导电媒质当中传播的性质；如为什么照相机镜头上有一层敷层来讲授电磁波的反射与透射；如中波广播天线架设为什么与地面垂直来分析电磁波极化的三种类型。

2.2 Flash播放

因此过去的板书情况再加上PPT的相结合比较合适，对于一些复杂公式则在黑板上板书推导，对于一些抽象的现象用Flash动画播放。仿真均匀平面波的入射和均匀平面波的反射如验证电磁波的存在可以通过实验分析获得。

3 电磁场与电磁波课程的学习的方式

3.1 学生“讲课”

很多情况下，教师在讲台上滔滔不绝，学生在底下昏昏欲睡，回去之后也不再复习。最后考试前突击，勉强及格。那么怎么才能让学生真正领悟书中表达式的物理含义，真正掌握定理的推导。必须让学生自己讲授出来，从而在教学的过程中，会抽出一些时间让学生自己走上讲台，把他理解的知识口述出来。这样不仅能让学生学会自学也能活跃课堂气氛，效果甚好。教师要对积极参与的学生给予表扬，并在实验考核成绩上有所体现。

3.2 实验课

本课程除了理论教学外，实际上与生活联系甚密。相关的实验我们都可以在实验室里完成，如载流导线周围的小磁针会发生偏转，法拉第电磁感应定律等。但由于受到实验室条件的限制，有很多实验都无法实现，因此需要注重电磁场仿真软件的应用。目前AnsoftHFSS和matlaB都可以进行仿真实验，如任意三维无源结构的高频电磁场，可天线方向图等结果。在教学实践中，教师可以通过引入该软件的应用内容，提高了学生的兴趣。

3.3 毕业设计

从提供综合能力来考虑，可以通过与毕业设计相结合，巩固和加强教学效果。如可以做一个有关电磁场与电磁波的开放式多媒体课件。首先，教师自己所做的PPT存在线性设计，缺少交互性，对学生的反应视而不见的现象。大部分的设计过分的强调了教师的主导作用，而忽视了学生的主体作用，忽视了学生的能动性和参与意识。其次，涉及的实验如果没有条件做，可以自学相应的仿真软件来实现。这个课件的完成还应该能够适应不断更新的教学内容，可移植性能好等特点。通过毕业设计的过程，学生不仅能够掌握电磁场的理论知识也能够学会更多的技能。

4 教师与学生的沟通

以上几点都是在课堂上可以完成的。针对内容抽象、枯燥，难以激发学生学习兴趣的课程特点，教师在课堂教学中引入了影像资料、多媒体动画和Matlab仿真软件等教学手段。但可能出现的情形是教师上完课就走，学生下课书就扔一边，教与学直接缺少交流，不知道学生的心理。这样无法让学生认识到该课程的有用性，也难以可以提高学生的学习兴趣。因此，课下的交流是十分必要的。

对电子通信专业的学生来说“电磁场与电磁波”课程十分重要。在理论教学中，做好课前准备，规划好每一节课。还应注意结合具体的应用问题讲述，不断探索新的教学方法，采用新的教学手段，为学生提供全面发展的空间。同时，鼓励学生主动学习，这样才能达到教与学的最终的目标。