汪青 王志 張麗華

【摘 要】“電磁場與電磁波”課程是針對我校電子信息、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容的教與學(xué)需要較強(qiáng)的理論作為支撐。根據(jù)學(xué)生的實際情況和行業(yè)需求，筆者調(diào)整教學(xué)安排和教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生也參與到教學(xué)當(dāng)中來，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)。實踐表明，教與學(xué)融為一體的教學(xué)方法，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性，也有利于對課程的掌握。

【關(guān)鍵詞】電磁場與電磁波 教與學(xué)

0 引言

據(jù)調(diào)查顯示，各大高校的電子通信類專業(yè)都開設(shè)電磁場與電磁波專業(yè)基礎(chǔ)課程。電磁理論在現(xiàn)代信息社會中與我們的生活息息相關(guān)，如廣播、電視、無線通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、無線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域都離不開電磁理論，其具有非常重要的理論意義與實際應(yīng)用價值。但普遍反映的是教師難教、學(xué)生難學(xué)的狀態(tài)。在教學(xué)的過程當(dāng)中，會發(fā)現(xiàn)該課程概念抽象、內(nèi)容枯燥，需要學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)扎實、空間想象力豐富。結(jié)合上述情況，在教學(xué)過程中，筆者嘗試調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)安排，讓學(xué)生也參與到教學(xué)當(dāng)中來，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)。

1 教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容包括教師對課程內(nèi)容的了解也包括教學(xué)方法，因此要求教師既要了解其他課程與電磁場與電磁波課程的聯(lián)系，也需要對本課程內(nèi)容非常熟悉。

1.1 電磁場與電磁波與其他課程的關(guān)系

電磁場與電磁波課程本身理論體系嚴(yán)謹(jǐn)，要想掌握必須具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底。并且本課程內(nèi)容是今后可能會遇到的各種射頻、微波、電波傳播、通信等問題的基礎(chǔ)。下面通過圖1來闡述電磁場與電磁波與其他課程的前后聯(lián)系。

圖1 電磁場與電磁波與其他課程的關(guān)系

1.2 電磁場與電磁波課程內(nèi)容

在學(xué)習(xí)每一個細(xì)節(jié)之前，學(xué)生需要了解整本書的主要內(nèi)容及思路。

2 教學(xué)方法

根據(jù)課程本身的特點，既要有理論分析也要聯(lián)系實際，這樣才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。對于前面場的部分，就是需要數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)；對于波的部分可以聯(lián)系實際，引發(fā)學(xué)生的興趣，讓所學(xué)的知識融會貫通。

2.1 舉例

如電磁場的實驗三大定律可以用故事的形式引入，解釋電與磁的“第一次握手”、電與磁的“第二次握手”；如微波爐加熱食物的工作原理來說明電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)當(dāng)中傳播的性質(zhì)；如為什么照相機(jī)鏡頭上有一層敷層來講授電磁波的反射與透射；如中波廣播天線架設(shè)為什么與地面垂直來分析電磁波極化的三種類型。

2.2 Flash播放

因此過去的板書情況再加上PPT的相結(jié)合比較合適，對于一些復(fù)雜公式則在黑板上板書推導(dǎo)，對于一些抽象的現(xiàn)象用Flash動畫播放。仿真均勻平面波的入射和均勻平面波的反射如驗證電磁波的存在可以通過實驗分析獲得。

3 電磁場與電磁波課程的學(xué)習(xí)的方式

3.1 學(xué)生“講課”

很多情況下，教師在講臺上滔滔不絕，學(xué)生在底下昏昏欲睡，回去之后也不再復(fù)習(xí)。最后考試前突擊，勉強(qiáng)及格。那么怎么才能讓學(xué)生真正領(lǐng)悟書中表達(dá)式的物理含義，真正掌握定理的推導(dǎo)。必須讓學(xué)生自己講授出來，從而在教學(xué)的過程中，會抽出一些時間讓學(xué)生自己走上講臺，把他理解的知識口述出來。這樣不僅能讓學(xué)生學(xué)會自學(xué)也能活躍課堂氣氛，效果甚好。教師要對積極參與的學(xué)生給予表揚，并在實驗考核成績上有所體現(xiàn)。

3.2 實驗課

本課程除了理論教學(xué)外，實際上與生活聯(lián)系甚密。相關(guān)的實驗我們都可以在實驗室里完成，如載流導(dǎo)線周圍的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，法拉第電磁感應(yīng)定律等。但由于受到實驗室條件的限制，有很多實驗都無法實現(xiàn)，因此需要注重電磁場仿真軟件的應(yīng)用。目前AnsoftHFSS和matlaB都可以進(jìn)行仿真實驗，如任意三維無源結(jié)構(gòu)的高頻電磁場，可天線方向圖等結(jié)果。在教學(xué)實踐中，教師可以通過引入該軟件的應(yīng)用內(nèi)容，提高了學(xué)生的興趣。

3.3 畢業(yè)設(shè)計

從提供綜合能力來考慮，可以通過與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，鞏固和加強(qiáng)教學(xué)效果。如可以做一個有關(guān)電磁場與電磁波的開放式多媒體課件。首先，教師自己所做的PPT存在線性設(shè)計，缺少交互性，對學(xué)生的反應(yīng)視而不見的現(xiàn)象。大部分的設(shè)計過分的強(qiáng)調(diào)了教師的主導(dǎo)作用，而忽視了學(xué)生的主體作用，忽視了學(xué)生的能動性和參與意識。其次，涉及的實驗如果沒有條件做，可以自學(xué)相應(yīng)的仿真軟件來實現(xiàn)。這個課件的完成還應(yīng)該能夠適應(yīng)不斷更新的教學(xué)內(nèi)容，可移植性能好等特點。通過畢業(yè)設(shè)計的過程，學(xué)生不僅能夠掌握電磁場的理論知識也能夠?qū)W會更多的技能。

4 教師與學(xué)生的溝通

以上幾點都是在課堂上可以完成的。針對內(nèi)容抽象、枯燥，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的課程特點，教師在課堂教學(xué)中引入了影像資料、多媒體動畫和Matlab仿真軟件等教學(xué)手段。但可能出現(xiàn)的情形是教師上完課就走，學(xué)生下課書就扔一邊，教與學(xué)直接缺少交流，不知道學(xué)生的心理。這樣無法讓學(xué)生認(rèn)識到該課程的有用性，也難以可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，課下的交流是十分必要的。

對電子通信專業(yè)的學(xué)生來說“電磁場與電磁波”課程十分重要。在理論教學(xué)中，做好課前準(zhǔn)備，規(guī)劃好每一節(jié)課。還應(yīng)注意結(jié)合具體的應(yīng)用問題講述，不斷探索新的教學(xué)方法，采用新的教學(xué)手段，為學(xué)生提供全面發(fā)展的空間。同時，鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)，這樣才能達(dá)到教與學(xué)的最終的目標(biāo)。