电磁场与波课程体系教学的探索与实践

摘 要：电磁场与波课程是自然科学和技术科学的重要基础，也是通信工程与电子信息工程专业的重要专业基础课程之一。由于该课程数学基础要求高，要求学生掌握微积分、向量分析、场论等相关数学知识的基础，物理基础要求高，概念性强、内容抽象，难学、难记、难理解，我们提出从五个方面改进教学方法和教学手段，并建设电磁场电磁波实训系统，通过一系列的实验和实训课程，实现形象化教学，把抽象的电磁现象，用实验呈现在学生面前，让学生真实感受到电磁场电磁波的存在，从而产生学习研究的兴趣，提高教学效果。

关键词： 电磁场与波 通信工程 电子信息工程 教学方法 教学手段

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0188-02

《电磁场与波》是通信工程专业，电子信息工程专业的重要专业基础课程之一。它所涵盖的内容是通信工程专业和电子信息工程专业学生应具备的专业基础知识，同时又是许多交叉领域研究突破点和一些边缘学科发展的基础[1-3]。电磁场与波是在《大学物理》课程的基础上深入研究电、磁和电磁相互作用现象及其规律和应用的学科。目前，国内外几乎所有大学的电气与电子类、通信和电子科学与技术等专业的本科生都开设电磁场与波课程[4-6]。而且是相关专业本科生的主要专业必修课。电磁场与波已经成为自然科学和技术科学的重要基础，在广播、雷达、通信、导航、遥感、测控、电子对抗、电子仪器、环境监测、天气与灾害预报等领域电磁场与电磁波理论得到广泛的应用和发展。该课程是后续课程诸如微波技术基础、天线、光纤通信、电磁测量、电磁兼容、电机学、高电压技术、电力系统分析、电气设备等课程的理论基础，也为本科生毕业后从事科学研究和技术创新提供理论支撑。

1 本课程的培养目标

我校培养符合国家需要的，具有“上手快、留得住、后劲足” 特点的高层次工程技术人才。通过该课程教学，使学生初步掌握电磁场与电磁波的基本概念、基本规律和基本分析计算方法，重视工程问题的电磁场数学模型的建立和分析，培养学生提出问题与解决问题的能力，增强学生的适应能力和创新能力，满足高等教育改革对注重综合素质培养、能力培养、加强基础、拓宽专业的需要。

然而电子信息类课程难度较大，电磁场与波是电子信息类课程中难度最大的课程之一[7]。为了解决电磁场难教、难学、难记、难理解的问题，我们需要在多年的教学积累中，不断优化课程理论体系和实践教学体系，抓住课程内容主线，深入浅出的教学，使得学生掌握电磁场相关知识的能力有很大程度的提高。

2 课程体系改革的手段

电磁场与波课程数学基础要求高，要求学生掌握微积分、向量分析、场论等相关数学知识的基础，物理基础要求高，概念性强、内容抽象，要求具有较强的事物抽象理解能力：因此，需要教师在进行授课时，根据学生对前修课程知识的掌握和理解情况进行有针对性的、适当的复习。教学中由浅入深，按部就班，学会利用电磁场的基础理论和方法去解决电磁场的实际工程问题，这样有助于调动学生的兴趣，也有助于学生的理解。

积极探索该课程新的教学方法和教学手段；充实教材内容、改进教学方法，丰富教学手段，提高教学质量，培养教师梯队，实现网上教学，理论联系实践。具体内容如下：

（1）持续建设素质优良的教学团队，注重教师队伍的梯队化和素质的提高：培养年龄、学历和知识结构合理的教学梯队。

（2）抓好教学内容与课程体系教学改革，根据信息技术的发展对人才的培养要求充实修订教学大纲，保持大纲和教学内容的先进性。

（3）加快网络教学综合平台建设，完善功能，丰富资源。

（4）探索该课程新的教学方法、教学手段和考核方法。

（5）优化电子课件，补充新的内容。

3 建设电磁场电磁波实训系统

电磁场电磁波看不见摸不到，《电磁场理论》相关课程的教学一直以来都是采用理论分析和数学推导的方式在课堂上进行讲授，学生往住感觉概念抽象、枯燥无味、难懂难记，教学效果不佳。然而随着科学技术的发展和社会信息化程度的提高，人们越来越离不开电磁场，听广播、看电视、手机通信、无线上网、汽车导航定位等等电磁场的身影无处不在，现代人的生产、工作、学习、生活处处置身于各式各样的电磁场之中。实现形象化教学，提高教学效果一直是许多从事电磁场课程教学的老师和求知学子们的期盼。建设电磁场电磁波实训系统能把抽象的电磁现象，用实验呈现在学生面前，让学生真实感受到电磁场电磁波的存在，从而产生学习研究的兴趣，提高教学效果。

实训系统它由电磁场电磁波实训系统、检波器、发送天线、接收天线、反射板、带刻度滑轨、滑块、天线支架、反射板支架、射频电缆和各式接头等组成。电磁场电磁波实训系统机箱内装有电磁场电磁波信号发生器、PN调制器、频率计、电磁强度计及小型显示器等。

电磁场电磁波实训系统可开出电磁场电磁波信号发生器测试实验、电磁场分布模拟测量实验、位移电流测量及电磁场与电磁波的存在实验、电磁波场强空间的分布实验、电磁波屏蔽、穿透和绕射实验、电磁波反射实验、迈克尔逊干涉实验、电磁波波长测试实验、电磁波的极化实验、空间电磁波天线的设计与制作、天线方向图测量实验、各种天线增益测量实验、电磁波的PIN调制与检波特性实验、电磁场电磁波在同轴中传播实验。可以涵盖大部分晦涩难懂的理论，让学生在动手实验中理解关键性的理论知识。

4 结语

该研究探索了电磁场与波课程的教学方法和教学手段。并建设电磁场电磁波实训系统，通过围绕该系统设计一系列的实验和实训课程，实现形象化教学，把抽象的电磁现象，用实验呈现在学生面前，让学生真实感受到电磁场电磁波的存在，从而产生学习研究的兴趣，提高教学效果，也为后续微波技术、天线技术等课程进行实验与实训奠定了基础。

参考文献

[1]王仲根，聂文艳.通信工程专业“电磁场与电磁波”课程教学方法研究[J].科技视界，2014（26）：177，209.

[2]姜宇，刘鲁涛，杨晓冬，等.电磁场与电磁波精品课程教学模式的构建与实现[J].高等理科教育，2009（1）：34-36.

[3]安爱民，张爱华，黄玲，等.可视化数字模拟创新教学在《电磁场与电磁波》中的探索与实践[J].电工技术学报，2013（S2）：204-208.

[4]杜永兴.电磁场与波课程的教学改革实践[J].科技资讯，2010（29）：204.

[5]丁兰，陆建隆.电子信息专业《电磁场与电磁波》教学内容体系结构改革的探索[J].菏泽学院学报，2010（5）：116-119.

[6]管爱红.《电磁场与电磁波》课程教学思考[J].教育教学论坛，2015（14）：227-228.

[7]黄麟舒，柳超.疑难课程“电磁场与电磁波”中类比教学方法的探索[J].中国电力教育，2013（23）：68-69，77.