1 电磁场与波课程的教学状况及存在的问题
“电磁场与波”是通信工程与电子信息类各专业本科生继“电路”之后必修的专业基础课程。本课程介绍电子信号的获取、传输和处理以及电子电路和设备的电磁兼容分析和设计等工程科学技术中所需要的宏观电磁场与电磁波理论知识, 即宏观电磁场与电磁波的基本性质和基本规律及其工程应用的基本分析计算方法。
电磁场的应用及其广泛。现代电子技术如通信、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器和测量系统, 都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收;从家用电器、工业自动化到地质勘探, 从工业、农业到医疗卫生等国民经济领域, 几乎全部设计电磁场理论的应用。学好本门课程是通信工程与电子信息类各专业本科生必要的, 也是必须的。
但是本门课程内容丰富而抽象, 使用数学工具繁多, 方法灵活而难以掌握, 需要有较深厚的高等数学与物理学的基础, 要求学生的空间想象能力, 抽象思维能力, 逻辑推理能力较强。所以在讲授本门课程的过程中, 让学生抓住对基本概念的理解, 而不是死记硬背。善于总结和归纳, 前后贯穿, 这样才能使学生进一步加深对概念的理解和对解题方法的掌握。
2 选择适合本校实际情况的教材
目前国内教材繁多, 其中不乏优秀的教材, 但是有些教材深度较深, 适合重点院校的学生学习, 而有些教材又较浅, 符合专科学生的学习范围。针对本校学生的实际能力, 我们联合与我校同一水平的院校, 研究了学生的实际学习能力和学习情况, 以及衔接课程如《大学物理》、《高等数学》、《微波技术》、《天线》等的实际教学情况, 撰写了符合他们学习的《电磁场与电磁波》教材。主要介绍电磁场与电磁波的基本特性和规律, 以M A X W E L L方程组为主线阐述及其基本规律。从麦克斯韦方程出发, 先论述时变电磁场, 而将其他静态场作为时变电磁场的特例来处理, 由一般到特殊, 更易于理解。这样可以压缩静态场, 充实时变场的内容, 也避免了大学物理课程的许多重复, 节省了学时。注重理论与实际相融合, 以增加学生的学习兴趣。为了培养学生分析与解决问题的能力, 加深所述内容的理解, 在书中给出了一些例题, 一定数量的思考题和习题, 结合电磁场的基本物理概念讲解矢量的分析方法, 有的放矢。省略了一些复杂概念或者衔接课程中要重点讲述的理论的推倒, 不至于过多的重复。
3 多种方式结合, 编写讲义
在学习电磁场与波这门课程的过程中, 学生的空间想象能力受到了严峻的考验, 当然对于平时空间想象能力较强的学生而言相对比较轻松, 但是对于空间想象能力较弱的学生来说, 我们必须善于引导学生去提高这种能力, 否则学习本门课程就十分吃力。现代的教学方式有很多种, 主要有板书教学和多媒体教学, 这两种教学方式的结合, 会对提高本门课程的教学效果有明显的作用。对于属于空间想象的概念或者题目, 使用多媒体, 制作三维影像或者动画, 配合板书讲解, 可以使学生更形象的认识问题和解决问题。例如:在讲解球坐标和直角坐标的单位向量的互换时, 可以使用flash制作球体旋转和单位向量投影的动画, 用三维的动画展示两个坐标系中单位向量的互换, 这样即使学生的空间想象能力较弱, 由于切切实实的影像摆到学生面前, 他们也会很容易接受。
由于电磁场与实际工程联系十分紧密, 可以说几乎介绍的所有概念在实际中都能找到应用, 如果能将这些实际的工程讲述给学生, 最好是有现场的录像播放给学生看, 让学生有身历其境的感觉, 对学生掌握此概念, 增加学生的学习兴趣会有很大的帮助。例如:在讲述平面波的极化时, 就可以在讲课之前给学生播放一段我们日常见到的接收天线有的是垂直地面安装, 有的是平行地面安装的录像, 问他们这到底是为什么。学生会努力去思考。此时开始讲授电磁波的线极化这一节内容, 讲完线极化后就可以将答案告诉学生, 是由于调幅电台辐射电磁波的电场形态所决定的, 播放一些这方面内容的录像。进而讲解圆极化和椭圆极化。再介绍雷达采用圆极化波工作将具有抑制大雨干扰的能力。而使用正交极化能使通常单极化的系统增加一倍的容量的原因。使学生既学到了概念也提高了学习兴趣。
4 经典的理论推倒, 还是采用传统的板书教学方式
在教学方式上应采用多媒体和板书教学相结合的方式, 不能一味都采用多媒体教学。虽然多媒体教学也可以象板书教学方式一样, 对经典的概念和理论进行一步一步的推倒, 但是由于学生对推倒公式来说, 多年来已形成了固定思维:老师板书推倒, 学生跟着老师的思维模式进行一步一步的逻辑推理。而使用多媒体容易将推倒速度变快, 学生的思维速度跟不上多媒体演示速度, 导致学生在公式推倒上没有完全领会细节, 给以后的内容讲述埋下了麻烦。
5 习题多布置多讲解
电磁场与波这门课程, 由于基本概念繁多, 不经过一定的习题训练, 是不能将概念完全领会的。所以对于习题多布置并且多讲解就显得尤为重要。首先习题的选择方面要多下功夫, 第一要和课上所讲授的内容非常符合, 选择一两个简单的题目来巩固课上的内容。第二要加一些有深度的题目, 最好是和以前的知识点能连接上的题目, 这样能让学生融会贯通。第三要选择一些具有实际意义的题目, 使学生学有所用, 知道自己所学知识能解决实际问题, 哪怕这些问题很简单, 这样可以使学生对所学知识产生浓厚兴趣, 在解答这类题目的时候, 除了解出题目的答案, 还应该给出这样的实际问题的应用场合和范围。当然讲解习题的时间一定要跟的上, 一般在布置完习题后的一两节课之内, 要将习题给学生讲解清楚。另外由于现在课时紧张, 要多利用课下时间, 进行集体或个别答疑, 对学生的提高也有很大帮助。
6 一些教学手段的引入
在讲授课程内容当中, 可以引入一些常用的教学手段, 例如:启发式教学、提问式教学、表扬式教学、互动式教学。这些教学方式恰当的引入到课堂中来, 都会有很好的效果。
7 结语
电磁场与波这门课程对于通信工程与电子信息类各专业来说是特点鲜明的核心课程, 专业基础课程, 具有重要的学科地位, 也是一个重要的研究方向。学好讲好这门课程勿庸置疑。如何讲授这门课程是非常值得研究和实践的。本文从五个方面围绕对电磁场与波课程的教学改革进行了探讨, 并经过实际教学的检验, 取得了比较好的教学效果。
摘要：《电磁场与波》有着重要的学科地位和鲜明的课程特点, 本文从五个方面对本课程进行了系统的教学改革, 从选择教材入手, 多种方式结合, 编写讲义, 采取多媒体和板书相结合的教学方式, 对习题多布置多讲解, 并引入一些教学手段, 提高了本门课程的教学效果。
关键词：电磁场与波,教学改革,教学方式,教学手段
参考文献
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[2] 吕芳, 杜永兴, 辛莉.电磁场与电磁波[M].南京:东南大学出版社, 2009.
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