《电磁场与电磁波》课程教学探讨

张鑫，郑文

（滨州学院光电工程系，滨州 256603）

《电磁场与电磁波》课程教学探讨

张鑫，郑文

（滨州学院光电工程系，滨州 256603）

针对《电磁场与电磁波》课程理论性强、概念抽象的特点，学生普遍反映难学的问题，分别从教学内容、教学方法、教学考核方式等几个方面进行一系列改进，注重学生对于知识的理解和应用，激发学生的学习兴趣，提高学习效果，取得良好的效果。

电磁波；麦克斯韦理论；实践教学；考核成绩

0 引言

《电磁场与电磁波》是以麦克斯韦方程组为核心，分别讨论各种不同媒质、不同状态下电磁场的基本属性、运动规律及其与带电物质之间相互作用的一门课程．通过该课程的学习，学生可以掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解，掌握用微积分理论和比较复杂的数学推导分析和处理基本问题的能力，深刻体会电磁场的物质性，为后续学好专业课程打好基础。但是由于《电磁场与电磁波》理论性较强、概念抽象和数学能力要求高，学生普遍反映不能很好地掌握并应用所学知识去解决实际电磁场问题。根据教学实践，我们初步计划在教学内容、教学方法、教学考核等几个方面就如何提高课程的授课效果进行一些改进和建议。本文以电磁场与电磁波教学过程中的具体问题为例，给出以下具体的实施办法。

1 教学内容

1.1 充分的数学准备

《电磁场与电磁波》课程中数学应用占了很大的比例，因此要重视数学基础知识的准备，主要是矢量运算部分。例如拉普拉斯运算、矢量场的散度和旋度，等等，这些运算抽象难懂，但是可以用电磁学中所学过的点电荷的电场和恒定电流的磁场为例说明散度和旋度的物理意义，例如，在电磁场的讨论过程中，矢量场的散度和旋度是非常重要的内容，分别表示了矢量场的流散和涡旋状况。图1（a）表示场中某一点处，▽·=0，▽×=0，说明该点既无源也无旋；图1（b）表示在场中某一点处，▽·≠0，▽×=0，则该点有源但是无旋；图1（c）表示在场中某一点处，▽·=0，▽×≠0，则该点无源但有旋；图1（d）表示在场中某一点处，▽·≠0，▽×≠0，则该点既有源又有旋。

图1 矢量场散度旋度的意义

1.2 重视核心内容麦克斯韦理论的理解

Maxwell理论是《电磁场与电磁波》的核心内容与基础，也是后续处理电磁波的传播和辐射问题的理论基础。为了能够更好地学好本门课程，在学习过程中主要从以下几个方面进行强调。

（1）麦克斯韦理论的内容

通过对于真空中、介质中的静态场以及电磁感应定律和位移电流内容的学习讨论，总结出麦克斯韦理论由四个方程构成，下面分别给出了积分形式和微分形式。

（2）麦克斯韦理论的物理意义

图2 麦克斯韦方程组的适用范围

2 教学方法

2.1 注重传统板书和现代教育技术的结合应用

教学过程中，板书是必不可少的重要环节，通过板书的应用能够引导学生的思路，增加互动环节，从而加深学生对知识的理解，达到较好的教学目的，例如本门课程中重要的核心内容麦克斯韦方程组的建立和边界条件的推导等。同时由于电磁场与电磁波课程中许多概念抽象，推导过程繁琐复杂，为了在有限的课时量安排下完成更好的教学效果，要尽量结合多媒体利用现代教育技术，以便达到节约课时的目的。通过多媒体播放课件、视频等方法可以更加系统地传授知识，加深学生对电磁场与电磁波内容的理解。另外我们还利用Mathematic、MATLAB等软件进行数值计算或者电磁场仿真，使场的图像和波的传播图像更加直观形象。让学生更加直观地认识到电磁波的特性，从而激发学习兴趣，提高学习效率。

2.2 注重实践环节的教学

电磁场与电磁波课程的应用很广，具有较强的工科背景，实际上课过程中，为了激发学生的学习兴趣，要注重实践环节的教学，一方面在理论课时中加强电磁波内容实际应用的讲解，另一方面向实践课程要效率。例如实验课程上，对于每个实验项目都要求学生提前预习，通过实验原理的学习准备，消化课堂上所学对应知识并且和实际相联系。实验过程中，要求学生认真操作，扩展思维，在现有实验仪器条件下进行实验研究，通过实验数据的测量、数据的分析处理、总结，进一步地了解电磁波的传播和辐射特性以及生活中的应用小常识。

3 教学考核

本门课程期末考试采用闭卷考试的方式，但是由于部分学生考试前突击复习，并且学生中存在死记硬背公式和定理，知识点之间的联系理解不够深刻，因此单纯的期末考试无法体现整体的学习效果。为此我们采用了多种考核方式相结合，各种考核方式以一定的百分比结合，最后得出学生的总学习成绩。首先是期末考试采用了“一页开卷”，即在考试时允许学生带一张统一的一页纸，学生可以在这张纸上书写自己认为本课程需要的知识，通过这种方式可以引导学生积极主动地学习，促使学生加深对所学知识的理解，同时对教师的命题质量也是一个考验，既要保证试题难度适中，又要恰到好处地考查学生对于知识的分析、利用。其次在平时上课过程中，针对每个学生的实际表现和课堂讨论中的表现给出一个分数，占到总成绩的20%，促使学生在日常上课过程中好好听课，认真思考，做到对知识的融会贯通。最后，实验课最终进行一次操作考试，根据每节实验课以及最后完成实验报告成绩和操作考试的情况给出一个分数，占到总成绩的20%。

通过几年的教学实践，我们在注重培养学生的学习兴趣的基础上，在教学内容、教学方法、教学考核等几个方面就如何提高课程的授课效果做了一些改进，着重培养学生的学习能力，提高了教学质量，取得了良好效果。

[1] 谢处方，饶克谨.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2006

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Research on the Teaching of Electromagnetic Field and Electro-Magneticwave Curriculum

ZHANG Xin，ZHENG Wen
(Department of Optical Engineering,Binzhou University,Binzhou 256603)

According to the characteristics of Electromagnetic Field and Electro-Magneticwave curriculum with strong theory and abstract concept, students generally reflect the difficulties.Improves it from several aspects separately which are the teaching content,teaching methods, teaching assessment and so on,pays attention to the students'understanding and application of knowledge,stimulates students'interest in learning,improves the learning effect,achieves a good effect.

Electromagnetic Wave;Maxwell Theory;Practice Teaching;Examination Results

1007-1423（2015）04-0019-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.04.005

张鑫（1982-），女，山东滨州人，讲师，硕士研究生，研究方向为统计物理

郑文（1982-），女，山东滕州人，讲师，研究方向为移动通信与信号处理

2014-11-27

2015-01-07

滨州学院实验技术研究项目（No.BZXYSYXM201405）