电磁场理论教学改革的探索
姜宇驰
【摘 要】摘要：电磁场理论是电子通信专业本科生的专业基础课程，根据该课程的特点，提出多种改善课堂授课效果的方法，包括补充“场”的知识和应用背景，比拟法的引入、和媒体的有效结合以及多种教材的整合等，有效地提高了学生学习效率，改善了课堂授课效果。 【期刊名称】常熟理工学院学报 【年(卷),期】2016(000)006 【总页数】3
【关键词】电磁波理论；比拟法；课堂教学 【文献来源】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_journal-changshu-institute-
technology_thesis/0201249004067.html
《电磁场与电磁波》这门课程是高校电子科学与技术、通信与系统等专业学生必修的专业基础课，由于该门课程的内容建立在数学矢量分析基础上，围绕麦克斯韦方程的求解，使学生熟悉电磁场问题的数学模型的建立，并掌握波动方程和拉氏方程的分析方法。另外，电磁场理论也是电子通信专业学生进行后续微波理论、天线设计以及电磁兼容等研究领域的前提。因此，《电磁场与电磁波》这门课程在整个教学培养方案中起着承上启下的作用。《电磁场与电磁波》这门课程与大部分基础课程相比，其涉及到的基本概念和思想方法较多，公式多而复杂，推导过程繁琐，如何改进教学方法，提高学生的学习兴趣成了该门课程教学的当务之急。
一、激发学生的学习兴趣
学生的学习兴趣源于学生对该门课程意义的总体把握，教学的目的就是使学生认识到“学以致用”，不切实际的纯粹空洞的理论往往使学生难以掌握该门课程的精髓，因此，要将课堂的理论学习和实际结合起来，将枯燥的公式融进工程实践中并用以指导实践，这必将极大地激发学生的学习兴趣。具体表现在以下几个方面：
（一）给学生适当补充与电磁场理论相关的“场”的概念和相关领域的工程背景知识
著名认知教学心理学家诺曼和鲁墨哈特根据图式理论，提出知识的掌握需经过生长、重构和协调三个阶段，学生通过接触各种形式的知识，包括术语、事件、理论解释等等，力图把这些“外来的”知识与自己原有的知识联系起来［1］。而电磁场理论与《数理方法》、《普通物理学》、《新型代数》、《场论》等课程有着紧密的关系，所以在绪论中要像学生普及“场”的基本概念。同时，在还要重点介绍电磁场理论在工程中的实际应用，比如微波技术，对天线设计的指导以及当下比较感兴趣的热门领域：电磁兼容，电磁屏蔽（如防辐射服的原理）等等，从而激发学生对该门课程的期待和憧憬。另外，在平时的课堂教学中，可以适时播放收集的视频动画等，精心组织材料，让学生感受到《电磁场与电磁波》这门课程的有趣性和重要性，形成对电磁场整体的认识和了解。 （二）始终牢记公式推导的目的和意义
关于电磁场理论中繁琐的公式推导，注意应尽量避免课堂上学生对细节部分的过多纠结，从而使他们的思想禁锢在各种枯燥的符号中，如同“井底之蛙”，只看到其中的极小极小部分，而错过了整个内容体系的完美表达。本人曾经给很多届电子科学与技术专业的本科生讲授过该门课程，发现很多学生对公式的
推导毫无兴趣，但如果在板书推导之前，明确地告诉学生下一步要做什么，采取什么方法，将会得到什么样的结论，再给学生普及最后推导出的公式在什么情况下能体现它的用武之地，使学生有意识的，带有目的地听课，此时再增加师生互动环节，极大地提高了教师的课堂教学效果和学生的学习效率。例如，在求解真空中一个点电荷Q位于接地导体球附近时电荷所受的电场力。首先，要引导学生明白求电场力本质上就是求该电荷处的电场强度，显然接地导体球电位为零，计算方法采用镜像法，问题等效为空间只存在Q和镜像电荷Q'，再进一步将问题拓展为非接地导体球的情况，组织学生在课堂上进行讨论。类似的，将该方法应用到静电场、恒定电场和恒定磁场等情况的基本公式和边界条件推导上，做到在公式推导之前，让学生有目的地听课，课堂氛围更加活跃，考试中同样难度的题，学生的得分明显提高。
（三）适当运用“反转课堂”，提高学生的学习能动性和学习的主体地位 “翻转课堂”起源于美国［2］，相对于传统的课堂教学而言，翻转课堂把知识的获取和掌握放在课外，学生通过课外阅读和教学视频等途径学习知识，而在课堂上通过作业或讨论达到知识的进一步吸收和拓展。目前，关于翻转课堂被广泛认可的策略是将教学组织形式从传统式的“课堂授课+课后作业”转变为“课前学习+课上探究”的方式，使师生身份有所转移【3】。在国外，迈阿密大学的“微观经济学”翻转课堂得到了教育界普遍的关注，国内清华大学的部分课程和清华附中的相关教育实验也得到了同行的认可。考虑到电子通信专业学生较为繁重的课程学习任务，没有足够的时间和精力独自实现课外对该门课程所有知识的获取。我们在一个学期中抽出8-12个课时实行“反转课堂”的教学。在电磁场课程体系中，静电场，恒定电场以及恒定磁场三个章节的内容
电磁场理论教学改革的探索
