“电磁场与电磁波”课程教学探讨

摘要：“电磁场与电磁波”是通信工程专业的重要基础课程。在分析课程特点的基础上，从围绕一条线展开教学、教学中结合实际应用、多媒体与板书相结合、健全考核机制等方面对“电磁场与电磁波课程”教学进行讨论，通过实践证明这些方法可以有效地提高教学质量。

关键词：电磁场与电磁波；教学内容；教学方法

作者简介：刘鑫（1980-），女，黑龙江佳木斯人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，讲师；

赵志信（1979-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，讲师，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院博士研究生。

基金项目：本文系黑龙江省教育厅“十二五”规划课题“EIP-CDIO在电磁场与微波技术类课程教学中的应用”（课题编号：GBD1212069）、黑龙江省高教学会十二五规划课题“EIP-CDIO 模式下电磁场与微波技术类课程教学改革探讨”（课题编号：HGJXH C110902）、黑龙江科技大学教研项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0073-02

“电磁场与电磁波”课程是通信工程专业的一门专业基础课。它是在“大学物理”（电磁学）课程的基础上进一步研究电磁场与电磁波的基本属性、描述方法、运动规律、与物质的相互作用及其应用。“电磁场与电磁波”是“微波技术”、“移动通信”、“光纤通信”等相关课程的前续课程，可见该课程在通信工程专业课程体系中的重要性。学生在学习本门课程时普遍反映难度很大。以下针对本课程的特点，就教学内容和方法进行探讨。

一、“电磁场与电磁波”课程特点

1.所需基础知识面广

“电磁场与电磁波”课程是以高等数学、大学物理、复变函数等课程为基础，所涉及的内容很广。因此要想学好这门课，必须有很好的数学和物理基础。

2.推导多、计算难

“电磁场与电磁波”课程中所涉及的公式和推导很多且计算难度大，许多结论是由推导总结而得到的。推导中需要用到大量的矢量运算、微分方程、积分方程等，过程非常复杂。

3.课时少、内容多

由于教学大纲的重新修订，“电磁场与电磁波”课程的学时由54学时调整为45学时，但教学内容并没有做大的调整，主要包括静电场、恒定电场、恒定磁场、静态场边值问题、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波等。[1]

二、教学内容和方法的研究

1.针对不同的学生讲授不同的内容

笔者所在高校通信工程专业学生分为二本生和三本生，二者在教学计划中的差别之一是三本生在“电磁场与电磁波”课程后没有“微波技术”课程。这就要求针对二者在教学内容上有区分。导行电磁波在“微波技术”课程中会有深入的讲解，因此针对二本生可以不讲授这部分内容，针对三本生则需要讲授。

2.理清思路，围绕“一条线”展开电磁场理论教学

学生在学习“电磁场与电磁波”课程时感觉内容多且条理性差，在课上对于讲授内容不知如何定位，不了解各个章节之间的关联，这就导致学生思路不清晰，进而产生厌学情绪。针对这一情况，在上课时要给学生理清思路。

针对《电磁场与电磁波》教材，[2]说明其章节安排。教材分为数学和物理基础部分（第1章）、电磁场部分（第2-5章）和电磁波部分（第6-8章）。电磁场根据时间变化特性可分为静态场（第2-4章）和时变场（第5章）。静态场包括静电场、恒定电场和恒定磁场。电磁场部分围绕亥姆霍兹定理展开研究，亥姆霍兹定理讲述的是在空间有限区域的任一矢量场由它的散度、旋度和边界条件唯一确定。[2]亥姆霍兹定理说明研究一个矢量场必须要研究该场的散度、旋度和边界条件，而场的散度、旋度又构成场的基本方程。此外，研究场时还可以借助辅助量，辅助量一般为位函数和场能量。因此，电磁场理论的“一条线”可以归纳为“基本方程（散度、旋度）—边界条件—位函数—场能量”。表1以边莉编著的《电磁场与电磁波》教材中静电场、恒定磁场和时变电磁场为例说明“一条线”对应的内容。由于恒定电场与静电场有可比拟性，因此对于恒定电场可以采取与静电场相比较的方法来教学。学生通过表1对电磁场理论部分的主要内容能够产生较有条理性的认识，在上课时知道所学知识在整个电磁场知识体系中的位置，学习时不会抓不到头绪。

3.教学中结合实际应用，培养学生初步的科研能力

由于电磁场与电磁波理论性强，在教学中要结合实际讲解理论，例如讲授电磁波在介质中透射时，解释日常用到的微波炉工作原理。微波在穿过有耗介质（含水分子的食物）时，使水分子产生“共振”现象，水分子之间发生激烈的摩擦和碰撞，进而产生热量，加热含水的食物。在学生的学习过程中教师不断地解答现实中的各类现象，可以促使学生激发更强的求知欲，从而使学生能够主动地学习。

除了课堂上的教学要结合实际应用外，还应鼓励学生课后以课程中的某一个知识点为出发点，查阅相关科研文章。例如，讲到电磁波在介质中传播特性时，结合黑龙江科技学院矿业特色，要求学生下载并阅读文章《“电磁场理论”课程教学中两个实例的应用》，[3]并要求学生回答手机能否应用于煤矿井上与井下的透地通信。学生通过对文章的查找、自学，对知识点做进一步的掌握，可以从中获得成就感，同时有益于培养学生初步的科研能力。

4.多媒体教学与板书相结合

传统的黑板板书教学的优点是教学速度较慢，留给学生思考的时间较多，使其能跟上教学进度，学生注意力容易集中。它的缺点是耗时多，且不容易展示图片，对动态显示更是无能为力。多媒体教学的出现弥补了板书教学的缺点，例如法拉第电磁感应定律、均匀平面波极化和传播等等通过多媒体可以动态地演示给学生，增强学生的理解能力，加深学生的印象，提高教学效果。

多媒体教学方法虽然优点多，但不能一味使用而放弃板书。多媒体反映的信息量大，教学速度快，如果大量使用多媒体会使学生跟不上教师的节奏。一旦听不懂，学生会厌倦学习，形成恶性循环。因此，采用多媒体与板书相结合的教学方式更适宜。对于重点内容还是使用板书比较好，过于烦琐且只需了解的推导过程、例题题目、图片、动态演示等采用多媒体比较适合。

5.教与练并重，认真批改作业

在“电磁场与电磁波”的教学中，有必要给学生留一些课后的作业，从而巩固课堂上的学习。学生在课堂上听懂教师的讲解，通过课后的练习将课堂上知识的掌握情况反馈给教师，使得教师更好地掌握学生的薄弱环节，在课堂上予以重点讲解。从作业情况看，部分学生学习态度不端正，抄袭他人作业，这样会导致教师对学生掌握情况的判断出现错误。针对这种情况，有必要在第一次作业中找出作业雷同的学生进行谈话，必须在抄袭刚一出现时就将其遏制在萌芽状态。笔者在教学中针对作业抄袭情况采取过上述办法，个别抄袭情况还存在，但总体上明显下降。

6.健全考核机制

为了加强对教学过程的监管，采用8+2的考核机制，即总成绩中期末考试占80%，平时成绩占20%。平时成绩包括课堂表现（出勤、课堂回答问题等）、作业和期中考试。平时成绩的考核可以使学生提高对课程的重视程度，必要时可以采取一些压制手段。例如课堂提问回答错误的学生扣1分，回答正确加1分。这样教师可以向不认真听课的学生提问，提醒其集中注意力。而回答问题的正确与否关系到期末成绩，所以回答错误的学生会期望在下一次被提问时能够回答正确而补得1分。通过这种方式可以有效地管理表现不理想的学生。

期末考试采取闭卷考试方式，而期中考试采取“一张纸开卷”的考试方式。所谓“一张纸开卷”是指在考试时学生可以参考自己带的一张A4纸进行答题，考试前学生可以在纸的正反面手写与课程相关的任何内容。“一张纸开卷”，有效地督促学生对上半学期所学知识进行归纳和总结，教师通过一张纸的书写内容以及答题情况对学生上半学期的学习情况有所掌握，考试过后可以针对学生普遍没有掌握好的知识点重新讲解。教师针对这些内容可以反思教学方法的不足之处，以便在新一轮上课时有所改进。此外，通过期中考试教师可以在下半学期对成绩不好的学生加强管理。考试题目题型应该多样化，包括是非判断题、选择题、填空题、计算题、证明题等题型，从多方面考核学生。

三、结束语

“电磁场与电磁波”课程理论性很强，存在着教师难教、学生难学的情况。我们在注重培养学生的学习兴趣的基础上，把教学内容归纳成一条主线，教学中结合实际应用，培养学生初步的科研能力，多方面对学生进行考核。从学生的反馈情况来看，这些做法取得了一定的成绩。

参考文献：

[1]张昕.电磁场与电磁波[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2008.

[2]边莉，周喜权.电磁场与电磁波[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.

[3]张剑英，郭秀兰，李诗华.“电磁场理论”课程教学中两个实例的应用[J].电气电子教学学报，2005，27（2）.