電磁場與電磁波課程教學(xué)方法論文

　　摘要：電磁場與電磁波是一門難度較大的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。在教學(xué)過程中，可以根據(jù)學(xué)科特點，綜合利用各種教學(xué)資源，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對知識的深入理解，以達到更好的教學(xué)效果。

　　關(guān)鍵詞：電磁場與電磁波;教學(xué)方法;學(xué)習(xí)興趣

　　根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，電磁場與電磁波[1-2]課程是該專業(yè)的基礎(chǔ)必修課。該課程要求學(xué)生掌握電磁場的有關(guān)定理、定律、麥克斯韋方程等的物理意義及數(shù)學(xué)內(nèi)涵，并用所學(xué)的知識理解電磁場與電磁波的相關(guān)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方式和分析問題的能力，為后續(xù)課程打下堅實的理論基礎(chǔ)。該課程課時少，任務(wù)重，概念抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣，是一門難教、難學(xué)的課程。然而學(xué)生在瀏覽課本目錄時往往覺得知識點很熟悉而掉以輕心，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)看似簡單卻無從下手的窘境。該課程需要較好的高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理知識，又是后續(xù)課程如應(yīng)用光學(xué)、光電信息物理基礎(chǔ)、物理光學(xué)、激光原理與技術(shù)、光電子學(xué)、信息光學(xué)等課程的重要理論基礎(chǔ)，是一門承上啟下的關(guān)鍵課程。因此如何把握課堂教學(xué)，使學(xué)生在課堂上對知識體系建立深刻而又良好的印象，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力至關(guān)重要。本文從以下幾方面著手以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

　　一、對比已經(jīng)學(xué)過的知識，掌握新內(nèi)容的核心要點

　　電磁場與電磁波教學(xué)內(nèi)容豐富而抽象，是大學(xué)物理部分電磁學(xué)內(nèi)容的升華，并且使用高等數(shù)學(xué)工具多，方法靈活。學(xué)生在初學(xué)時往往停留在舊的認識處理水平而不能深入理解。因此在教學(xué)過程中需借鑒已經(jīng)學(xué)過的知識，進行對比分析，找出異同，重點突破，才能提高效率。例如矢量分析部分，有的同學(xué)就誤以為只是高中的向量運算和高數(shù)中的多重積分相關(guān)知識。教學(xué)時可以通過對比找出該課程中的新知識，溫習(xí)舊知識，拓展新內(nèi)容，重點深入理解剖析、加強物理內(nèi)涵知識的練習(xí)。電磁場部分也是深入學(xué)習(xí)的重點，通過對比高中物理、大學(xué)物理和本課程中對同一定律研究手段的深入可以發(fā)現(xiàn)，從結(jié)合微積分手段到充分利用矢量分析，可以解決的問題更加豐富全面，要求也更高。學(xué)習(xí)中也可以對電場和磁場部分進行對比分析學(xué)習(xí)[3]，既能方便地記憶眾多基本公式，又能體會科學(xué)理論中的對稱美，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。由于學(xué)生已有一定的大學(xué)物理基礎(chǔ)，教師可以在講授新知識時對比回顧已學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對相應(yīng)知識的理解深度，也讓學(xué)生明白該課程的學(xué)習(xí)要求。如在學(xué)習(xí)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象、電介質(zhì)的電極化過程、磁介質(zhì)的磁極化過程中可以發(fā)現(xiàn)，對比學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生更好地理解各個過程進而對相應(yīng)的類似公式有了深入理解，也就不易記錯內(nèi)容。學(xué)習(xí)中新舊知識相結(jié)合，溫故知新，舉一反三，既能降低學(xué)習(xí)入門難度，還可以明確課程核心內(nèi)容，避免學(xué)生產(chǎn)生自己全會的錯覺。此外還可以充分利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的其他知識來深入理解探討學(xué)習(xí)中的疑問。例如學(xué)生在大學(xué)物理中重點學(xué)習(xí)了動生電動勢，然而在麥克斯韋方程的推導(dǎo)過程中卻只考慮了感生電動勢因素。如果學(xué)生的疑問得不到解惑可能會讓他失去對科學(xué)嚴謹性的信任。然而關(guān)于麥克斯韋方程組的相對論變換內(nèi)容不在該課程的教學(xué)大綱中，可以誘導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)習(xí)過的狹義相對論知識進行探索，甚至可以嘗試推導(dǎo)低速情況下的近似表達式，這樣即使不能完全理解也能消除心中疑惑，又加深了對已學(xué)知識的認識，激發(fā)了對科學(xué)的興趣。

　　二、綜合運用各種多媒體、互聯(lián)網(wǎng)資源，豐富教學(xué)手段

　　電磁場與電磁波內(nèi)容抽象、公式繁多，通常我們運用多種現(xiàn)代多媒體資源組成的幻燈片進行教學(xué)，既可以使課堂形象生動又能節(jié)約時間提高教學(xué)效率。在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)多媒體資源在喚起學(xué)生的關(guān)注度方面，文字的不如圖片的，黑白的不如彩色的，靜態(tài)的不如動態(tài)的，無聲的不如有聲的，嚴肅的不如詼諧的。我們可以選用多種相關(guān)的軟件繪制生動的演示文件，例如使用數(shù)學(xué)軟件Matlab、Mathematica等繪制場的傳播曲線，使用VB等軟件編寫可視化、可調(diào)的程序，可使諸如不同偏振與傳播方向之間的特點等抽象的內(nèi)容清晰明了。如今信息傳播方便快捷的時代，想要課堂教學(xué)的精彩度超過學(xué)生手中手機游戲的吸引力，光靠教師一個人的力量是不夠的，可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)上其他教師分享的教學(xué)課件等資源。網(wǎng)絡(luò)上存在的一些有關(guān)知識的flash動畫、gif動圖等言簡意賅、詼諧生動，可降低學(xué)生對該課程枯燥乏味的感受。強大便捷的移動互聯(lián)網(wǎng)也可以加強師生互動，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。多數(shù)學(xué)生比較羞澀不敢積極回答課堂提問，可以鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)交流QQ群內(nèi)匿名探討學(xué)習(xí)，以便形成良好的學(xué)習(xí)交流氣氛。還可積極鼓勵學(xué)生對心中疑問進行及時網(wǎng)絡(luò)搜索解疑，當(dāng)形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣后就會把手機作為可以解決疑問的工具，降低手機游戲的誘惑。學(xué)習(xí)中的疑問及時解答則提高學(xué)習(xí)興趣，越積越多則產(chǎn)生厭學(xué)心理，網(wǎng)絡(luò)化的及時溝通可以非�？焖俚亟鉀Q這一難題。此外，教學(xué)過程中不能忽視傳統(tǒng)板書現(xiàn)場書寫的重要作用，尤其是教師熟練的公式推導(dǎo)過程不僅不會使學(xué)生對公式感到厭煩，還可深入地認識理清公式推導(dǎo)過程中的細節(jié)，加深對相應(yīng)知識的理解。

　　三、緊密結(jié)合現(xiàn)實生活，與高科技接軌，調(diào)動學(xué)習(xí)興趣

　　電磁場與電磁波課程與我們?nèi)粘Ｉ�活的諸多方面息息相關(guān)，眾多高科技應(yīng)用均涉及相關(guān)理論。講課的時候，可以從現(xiàn)實生活的角度出發(fā)，挑選生活中、新聞里大家普遍關(guān)注的科技背景，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。例如在講解導(dǎo)體對電磁波的反射問題時，可以結(jié)合日常生活中大家熟悉的手機信號屏蔽問題，通過演示或者布置任務(wù)的方式讓學(xué)生體會在不同大小孔洞的金屬罩下手機信號的屏蔽情況，進而引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進行思考，體會2G、4G模式下不同波長電磁波的傳播特性。在學(xué)習(xí)菲涅耳公式時，淺析隱形轟炸機的原理，讓學(xué)生感受知識的重要應(yīng)用價值，也可引起軍迷愛好者的共鳴。又如在講解電磁場的能量這一抽象概念時，利用微波爐的生活常識可以降低對這一概念的陌生感;在學(xué)習(xí)電磁波全反射知識時，結(jié)合光纖的工作原理進行討論，可達到學(xué)以致用的效果，并能體會使用相關(guān)儀器時的注意事項�？傊�，教學(xué)時要緊密結(jié)合現(xiàn)實生活，與熱點科技應(yīng)用接軌，培養(yǎng)學(xué)生好學(xué)、創(chuàng)新和解決實際問題的能力。

　　四、加強實際演示觀摩學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力

　　在教學(xué)過程中，單純的口述講解不足以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。電磁場與電磁波課程也是理論分析與實驗現(xiàn)象緊密結(jié)合的課程，實驗現(xiàn)象的演示觀摩有助于學(xué)生對相關(guān)理論的深刻理解。然而出于總體培養(yǎng)方案的要求，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)側(cè)重于光電信息方面課程的學(xué)習(xí)，沒有足夠的時間再開設(shè)與本課程直接相關(guān)的實驗內(nèi)容。雖然其他光電類實驗都或多或少地使用到本課程的相關(guān)內(nèi)容，但是課時有一定滯后，對本課程的提升有限。例如在學(xué)習(xí)電磁波波包概念時，雖然可以使用多媒體課件進行演示，但是學(xué)生總感覺是數(shù)學(xué)仿真，體會不夠深刻。我們可以引用學(xué)生在大學(xué)物理實驗課程中都學(xué)習(xí)過的示波器，在課堂上直接演示兩個不同頻率的交流信號經(jīng)過示波器的疊加顯示結(jié)果，這樣通過使用熟悉的儀器展示波的疊加、波包的傳播特性等概念，可使學(xué)生得到真實深刻的`體會。在引入新知識時，還可以利用一些饒有樂趣的現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生探索欲望。如在講解電磁波的知識時，我們知道電磁波波段是很寬泛的，而我們?nèi)粘Ｉ�活中�?20V交流電也是一種50Hz的低頻電磁波，可以使用示波器調(diào)節(jié)同步觸發(fā)信號來進行探索。操作中我們會發(fā)現(xiàn)該微弱信號在用人體充當(dāng)天線功能后瞬間放大，這些有趣現(xiàn)象的直觀感受將刺激學(xué)生的求知欲。在實驗過程中可以嘗試用不同的方法調(diào)試各種情況，將抽象的理論轉(zhuǎn)化為切身感受，從而達到較好的教學(xué)效果。此外還可以利用所學(xué)的知識分析以前實驗中未深入理解的部分。還是熟悉的示波器，在觀測李薩茹圖像時，好多同學(xué)好奇為什么圖像經(jīng)常處于動態(tài)變化狀態(tài)。利用學(xué)習(xí)到的波的疊加知識可以知道，我們可以把兩疊加波頻率差與時間因子的乘積作為整體相位差的一部分，即總的相位差在慢變，那么李薩茹圖像也會隨之同步變化，變化越慢也就意味著二者頻率越接近。課堂上選用一些學(xué)生熟悉的儀器演示一些小知識，雖然不能做到每個學(xué)生都親自操作學(xué)習(xí)，但也能達到活學(xué)活用、印象深刻的效果，也可以鼓勵感興趣的學(xué)生提出自己的新認識或者對其他疑問進行操作驗證，提高學(xué)習(xí)樂趣。

　　五、提高作業(yè)學(xué)習(xí)質(zhì)量，從練習(xí)中鞏固引申知識點

　　由于題海戰(zhàn)術(shù)等不良方法的長期熏陶，很多學(xué)生對課本內(nèi)容、課堂知識講解的重視度不足，而將例題、作業(yè)題當(dāng)作應(yīng)付考試的法寶。這樣主次顛倒的做法不利于學(xué)生對知識的真正掌握。我們可以做出主動改變，讓講義與習(xí)題融為一體來提高學(xué)生的重視度。課堂知識點的講解、證明等過程可以設(shè)置調(diào)整為例題的形式，并暗示學(xué)生可能為考題，或者要求學(xué)生將知識點自設(shè)題目進行考察復(fù)習(xí);而對于習(xí)題的選取可以采用具有明確物理內(nèi)涵、帶有一定知識結(jié)論的習(xí)題，在理解中思考探索與鞏固知識，練習(xí)中獲得新知識。例如在練習(xí)電磁場波動方程知識時，引入熟悉的縱波概念，可以在練習(xí)中加深對縱波不滿足波動方程知識的理解。又如在計算電磁波群速度的習(xí)題中可明確告知所練習(xí)的表達式是諸如駐波、波導(dǎo)等實際情況，得出的結(jié)論也即收獲的知識點。講解習(xí)題時告誡學(xué)生考題可能會對練習(xí)題目進行變動而非原題，要求學(xué)生一定要熟讀課本，理解知識，不能存在靠背答案過關(guān)的僥幸心理。此外，可以安排學(xué)生結(jié)合自己的愛好及所長查閱資料，對某一感興趣的問題進行研究，拓展知識涵蓋面，寫出自己的思考與收獲，作為平時考核成績的一部分。課堂教學(xué)不僅是傳授知識的主要方式，更是師生思想與情感的交流平臺。只有秉持理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用的教學(xué)理念，循循善誘激發(fā)學(xué)生興趣，才能讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，進而靈活應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，獲得分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。

　　參考文獻：

　　[1]謝處方，饒克謹.電磁場與電磁波[M].北京：高等教育出版社，2006.

　　[2]郭輝萍，劉學(xué)觀.電磁場與電磁波[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2016.

　　[3]郭業(yè)才.通信工程專業(yè)《電磁場與電磁波》教學(xué)實踐[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006(6)：247-248.

【電磁場與電磁波課程教學(xué)方法論文】相關(guān)文章：

中職PhotoShop課程教學(xué)方法初探論文07-06

高中物理《電磁場和電磁波》教學(xué)設(shè)計08-17

《程序設(shè)計》課程教學(xué)方法的研究論文07-05

數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)方法探索論文07-06

傳統(tǒng)動畫原理課程教學(xué)方法研究論文06-26

院校設(shè)計素描課程教學(xué)方法研究論文11-28

環(huán)境設(shè)計課程教學(xué)方法探究的論文11-29

織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計課程教學(xué)方法論文01-10

電磁波測量技術(shù)論文03-29