关键词：电磁场与电磁波；类比法；循序渐进；讲义；习题
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0010-02
随着信息时代的到来，作为通信传输技术基础的电磁场理论得到越来越广泛和深入的研究与应用。“电磁场与电磁波”是电气、电子信息、通信等工科电子类专业的一门重要的技术基础课，它是在大学物理电磁学的基础上，进一步研究宏观电磁现象的基本规律和分析方法。这不但是为了后续课程的需要，也是深入理解和分析工程实际中的电磁问题所必需掌握的基本知识，而且电磁场理论也是微波通信、卫星通信、电磁兼容和生物电磁学等高新技术的理论基础及交叉领域新学科的生长点。[1，2]所以电类专业的学生，无论是从当前的学习出发，还是为了拓宽将来的专业面，都应该重视这门课程，学好这门课程，打好专业基础。此外，学好这门课，对培养学生树立严谨的科学思想、科学分析问题的方法、复杂抽象的思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。[3，4]另外由于独立学院学生普遍基础不是很好，并且对抽象的理论课程的学习兴趣不大，更加重了独立学院重“电磁场与电磁波”课程的教学工作。
一、“电磁场与电磁波”课程特点
1.基础知识要求多
“电磁场与电磁波”课程是以大学物理、高等数学、电路分析、数学物理方程、复变函数等为基础，所涉及的内容很广 。大学物理中，电磁学部分内容是“电磁场与电磁波”的物理基础，而矢量分析、特殊函数等内容是学好“电磁场与电磁波”课程必需的数学工具，由于涉及复杂偏微分和特殊函数的计算，难度不小。因此要学好这门课程，必须熟练掌握这些基础课程的相关概念、理论和运算等。同样对担任本课程教学的教师提出了较高的要求，即一方面需要有较好的物理、数学及电路知识；另一方面需要有比较全面的专业知识。同时，又需要对通信工程实际情况有较广泛的了解。因此本课程的教学相对而言比较不易。
2.数学推导计算多
课程涉及大量的物理知识以及各种数学方法，在学习过程中如何处理数学与物理的衔接，数学方法和物理概念的联系以及理论分析与工程应用的关系至关重要，这也是学生较难处理的问题。
3.抽象的概念多
“电磁场与电磁波”每章内容都会引入一些新的、较难理解的概念、定律。例如散度和旋度是两个比较抽象的数学概念，学生们甚至在课程结束之后仍感到这两个概念很抽象，不理解在电磁场与波学习中为什么始终与之打交道；静电场中的自分布电容、互分布电容、广义力、虚位移等；恒定磁场中的矢量磁位、标量磁位；边值问题求解中的镜像法、分离变量法等。这些新的概念及定律不仅抽象、难理解，而且所涉及的公式通常比较复杂，计算起来难度较大。基于以上特点，对于“电磁场与电磁波”这门课程，学生普遍认为“难学”，教师普遍感到“难教”。
二、“电磁场与电磁波”教学存在的问题
1.学习问题
由“电磁场与电磁波”课程的特点可知课程本身过于抽象，学生普遍反映难学难懂，表现为抽象的纯理论和概念多，复杂的偏微分公式多，计算求解难度大，而对老师来说教好这门课也具有相当的难度。另外，在学习“电磁场与电磁波”课程过程中，学生常常难以将已经学好的数学知识和电磁场内容很好地结合。在学习“电磁场与电磁波”之前，学生一般都具备矢量场论的基本知识，但是在学习“电磁场与电磁波”的过程中却难以将所学知识与电磁场理论融会贯通、学以致用。还有许多学生数学基础薄弱，学习起来备感吃力。
2.教材问题
目前绝大多数教材都只强调经典的理论知识，缺乏有应用背景和紧密跟踪最新前沿发展的内容，这样不但导致理论与实际应用脱节，也很难激发学生的学习热忱。特别是对基础知识差的学生来说，一看到大量的证明和数学推导问题就失去了信心。
3.缺少实验设备
由于资金和实验设备的匮乏，使得大部分高校在“电磁场与电磁波”教学中缺少实验设备，导致无法开展实验课程。这样原本就十分抽象的课程，完全变成了一门纯理论教学的课程，也导致了学生学习中理论与实践的脱节问题。
4.课时问题
随着这些年的教学改革，大学生要求的总学分略有下降，而开设课程又增多的趋势导致“电磁场理论”的教学课时被极大压缩，由以前的80学时被压缩到40学时，导致教学自由度受到了较大的限制。
三、提高“电磁场与电磁波”教学质量的方法
1.制订教学大纲，确定教学内容
现有的“电磁场与电磁波”教学，大部分都是一些纯理论讲解的内容，而学生在学习的过程中经常问学这门课有什么用，学某一章节有什么用。看是一个简单的问题，但作为老师一定认真思考，给学生一个满意的答案。因为从这个问题上一方面反映了老师讲课不能只是大谈理论讲解，另一方面也反映了现有教材在实际应用方面的缺陷。对这个问题回答的好坏直接关系到同学们学习的效果和兴趣。基于以上原因和笔者多年的“电磁场与电磁波”的教学经验，自编内部教材讲义，此讲义最大的特点是以通俗的语言来讲解抽象的概念，以实际的例题来帮助理解重点理论，并且在每个知识点都有对应的应用实例。
由于“电磁场与电磁波”理论是人类在认识自然规律和生产实践活动中发展起来的，在日常生活、科学研究和军事等领域中的应用非常广泛，例如在微波炉、磁悬浮列车、隐形轰炸机、移动电话中的应用等。这些在此讲义的每一章的后面都是一个拓展知识的介绍，比如在第二章静态电磁场的最后一节中，就针对磁悬浮列车和卫星电推进器做了详细讲解，提高了同学们的学习兴趣。
2.循序渐进的教学方法
电磁场与电磁波是利用场的观点来研究空间某一物理量的确定值问题，而矢量分析正是研究此问题的重要教学工具。应用矢量分析的方法，可以使电磁场的基本定律、公式以简洁的形式表述出来，且与坐标的选择无关。所以先要学习一下矢量分析的内容，包括矢量运算、三种坐标系、矢量的散度和旋度等内容。以后每个章节的教学，采用从易到难、从静态场到时变场、从电场到磁场再到电磁场、从三维空间到四维空间的循序渐进的教学顺序。
首先，从较为容易掌握的静电磁场开始进行学习，此章节的教学应详细地分析各种情况，其中包含对基本方程、边值问题等理论的推导以及物理含义的分析，以及静电能量与力的分析等，而静磁场的讲解一定要和静电场的知识进行类比学习。这样就为时变电磁场、电磁场波的传播、波导等教学内容打下一个比较好的基础。后续各章节的教学，也应注意与静电磁场的理论进行比较。从静止电荷产生的静电场到研究运动的稳定电荷产生的恒定电场，然后研究电流引入的恒定磁场，随后进行电磁感应以及时变电磁场分析，并且在时变电磁场的分析中，推测电磁波的产生。之后讲解均匀平面电磁波在无界空间的传播、反射和透射，以及导行电磁波、电磁波辐射等知识，最后进行传输线理论的讲解。按照逐步深入方式，进行知识的扩充，使课程知识具有连贯性，学生也比较容易掌握。
3.巧妙使用类比方法
“电磁场与电磁波”课程体系中，小到一个公式，大到整个理论框架，都存在着对立统一的关系。通过这些知识点的类比，不仅使学生学到了“电磁场与电磁波”课程的精髓，也使他们体会到“电磁场与电磁波”课程体系中的对称美。类比包含两个方面的类比，一是课程、领域之间的横向类比，例如与“大学物理”相关知识点的类比，“电磁场”和“流体力场”、“电磁波”和“机械横波”的比较。由于电磁波与机械波都是横波，都具有横波的特性等方面的类比，水波的传播与电磁波能的传播的类比，电磁场与流体力场的类比等等，类比的教学策略进行更加形象直观的传授，启发创造性思维。另一个则是纵向类比，譬如该课程本身的静电场和静磁场、静电场和恒定电流场等的对比。这样，既拓宽了学生的知识面，也使学生通过类比对电磁场波动函数表达式有了深刻而又直观的理解。
4.仿真软件在教学中的应用
对于电子信息、通信专业的学生，基本上都会使用MATLAB软件，并且场与波的分析往往涉及复杂的绘图和大量的计算，将MATLAB仿真技术应用到“电磁场与电磁波”实验教学中，十分有助于将抽象的理论变成容易理解、接受的结论，这必将有助于“电磁场与电磁波”的课堂教学。[5]比如，利用MATLAB编写的程序可以绘制三维矢量的静态和动态分布图，给出了均匀平面波、矩形波导的传输模和截止模、电流元的电场和磁场的分布图，这将大大提高同学们的空间想象力和对这部分知识的理解能力。
5.适当的习题练习
对“电磁场与电磁波”课程的学习，不但要有正确的教和学的方法，还要有适当的习题练习。其实，习题都是针对某一知识点的实际应用而设计的，在同学们做习题的过程中一方面帮助他们理解知识点的应用，另一方面也巩固了课堂老师所讲内容。
在课堂教学中，不可能留出时间让学生来学习题，只能有针对性地来讲解有代表性的例题，做习题只让同学们在课下做，让同学把遇到的问题汇总起来，在集体答疑的时间来给同学们做详细的解答。在讲义中不但针对每一知识点精心设计应用实例，而且还设计了一定量的习题要求同学们完成。
此外，习题不仅仅是计算，在每一章结束后给学生出了一些思考题，让学生自己去查找资料来完成。比如假如存在磁单极子，麦克斯韦方程的形式是什么样的？
四、总结
本文是笔者多年来在“电磁场与电磁波”教学中的一点体会，本课程涉及的基础知识比较多，对教师的专业课程知识的要求较高，同时需要教师密切结合本校学生的基础、实验设备、课时、教学大纲的制订等实际情况进行分析。教学过程的每一个环节都需要周密思考、认真备课，注意平时在科研项目中随时积累，在教学中随时涉猎其他专业的知识。教师的视野开阔了，学生才能在电磁场领域的思维角度开阔一些，能够掌握宏观电磁场与电磁波的基本性质及基本规律，培养他们的抽象思维能力，分析解决实际问题的能力。
参考文献：
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[3]李波，豆根生，袁超.电磁场与电磁波课程的教学方法探索[J].河南机电高等专科学校学报，2007，15（6）：127-128.
关键词 电磁场与电磁波 电磁学 区别 教学衔接
中图分类号：G648.2 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）15-0004-02
一、引言
“大学物理”是我国高等院校理工科类非物理专业的必修基础课，其主要目的是为后续的专业课学习打下基础。“电磁场与电磁波” 是高等院校电子类和通信类专业的重要专业基础课程，主要学习电磁场与电磁波的基本属性、运动规律及相应工程应用等内容，但前期基础就是“大学物理.电磁学”（后简称“电磁学”）的核心内容，但在知识内容的深度、广度及实用性方面都有加深和拓展，同时也存在内容重叠的部分。为了避免“电磁场与电磁波”在教学过程中与“电磁学”中知识内容的重复，让学生更好地学好“电磁场与电磁波”课程的核心内容，应分析 “电磁学”与“电磁场与电磁波”的区别，并规划好二者的教学衔接问题，提高教学效率，保证教学质量。
二、教学衔接问题
“电磁场与电磁波”与“电磁学”这两门课程从内容上来看都会涉及到电磁运动基本理论和电磁波相关理论，从研究的对象来看，本质区别不大。但是由于它们在教学目标上的区别，导致教学内容上也存在很大的差异，因此我们应在教学方法、教学重点和教学思路上区别对待，并做好教学衔接，提高教学效率，改善教学效果。
1.教学目标的衔接。“电磁学”课程一般在大学一年级开设，其作为一门通识性基础课程，主要对电场、磁场、电磁波的基本概念、基本规律和基本方法进行学习和理解，为学生以后专业课程的学习打下坚实的基础。“电磁场与电磁波”是工科类高校电子工程、信息工程、通信工程等专业学生的必修课程，是信息技术的理论基础，是电子信息大类专业学生的基础知识部分。在课程定位上，其作为专业基础课，将为后续“微波技术”“射频通信电路”“电信传输理论”等专业课的学习奠定基础。因此，相对于“电磁学”这门公共基础课而言，其教学目标不同。通过该课程的学习，让学生建立电磁场的概念，认识电磁场的物质性，掌握电磁场运动的基本规律，理解麦克斯韦方程的表达形式及其物理意义，并让学生掌握一些典型电磁场问题的数学建模与求解，使学生能够用“场”的观点去思考、分析和计算一些简单的电磁场基本问题。这将对学生的数学功底、逻辑推理、理性思维能力有一定的拓展。可以说，两门课程在教学目标上是一个由低到高的层次递进关系。
2.教学内容的衔接。从教学内容上看，“电磁学”课程介绍了静电场的基本性质、稳恒磁场的基本规律、电磁感应的基本规律，并简单地引出麦克斯韦方程组，至于时变电磁场、平面电磁波、传输线、波导、天线等问题均未涉及。故它只是从“静态”的观点对电磁场的基本问题进行讲解，使学生从整体上对电磁场有一个初步认识。而“电磁场与电磁波”作为电子信息大类专业不可或缺的专业基础课，内容丰富的同时，难度也有所增加。它包括“电磁场”与“电磁波”两大部分的核心内容。“电磁场”部分是在“电磁学”课程的基础上，运用矢量分析描述静电场、恒定电流场和静磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出时变电磁场的基本规律，引出边界条件，学习静电场问题的求解方法，如镜像法、分离变量法等。“电磁波”部分主要介绍电磁波在真空和介质中的传播规律以及天线的基本理论。具体内容包括平面电磁波、传输线理论、导行电磁波以及电磁波辐射等部分。即这部分内容主要从“动态”角度描述和分析电磁波。可见，在教学内容上，“电磁场与电磁波”课程相对于“电磁学”课程不是简单的重复，而是知识体系的递进关系。
3.教学方法的衔接。“电磁学”课程的知识相对简单，很多概念和规律都是在实验基础上，通过学生的感性认识后抽象出物理模型而建立起来的。而“电磁场与电磁波”课程却侧重于利用矢量分析和场论等数学工具，对物理模型所满足的物理规律进行严格的理论推导，得出合理的结论，形成完整的理论知识体系。因此，在教学中我们应该有意识地引导学生从“形象思维”向“抽象思维”转变与过渡，引导他们通过理性的思考、严密的分析、逻辑的推理来学习和理解电磁波传播的内在规律。在理论学习的同时，辅助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示验证性实验，加强对电磁波现象和规律的理解。这样才能在教学方法上对两门课程进行良好的衔接，改善教学效果。
三、结语
本文从教学目标、教学内容、教学方法上分析“电磁场与电磁波”与“电磁学”两门课程的区别，找出它们之间的切入点，在教学过程中对两门课程进行良好的衔接、承前启后，使学生在知识上自然过渡，树立学习的信心，提高“电磁场与电磁波”课程的教学效率， 保证课程的教学质量，具有一定的参考价值。
参考文献：
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关键词：电磁场；教学内容；教学方法
作者简介：朱安福（1972-），男，河南永城人，华北水利水电大学电力学院，讲师。（河南 郑州 450011）
基金项目：本文系河南省教育厅项目（项目编号：12A510017）、华北水利水电大学项目（项目编号：201027）的研究成果。
中图分类号：642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）26-0045-01
“电磁场与电磁波”是电子科学与技术专业必修的一门专业基础课程。随着电子技术飞速发展，特别是电力电子设备密度不断增加，数据通信传输速率和信道带宽的提高，要求电子科学与技术专业学生和电气工程师必须具备“电磁场与电磁波”方面的知识储备。由于“电磁场与电磁波”理论性强，场与波的概念比较抽象，课程涉及公式的数学推导较多，课程难度较大。所以，“电磁场与电磁波”课程无论对教师的教学，还是对学生的理解掌握都有较大的难度。另外，本课程教学效果又直接影响后续专业课程的学习如微波技术、光电子技术等。[1]因此，“电磁场与电磁波”课程对于电子科学与技术专业学生是十分重要的。综合教学内容和教学方法改革，加强理论联系实践，避免了简单的理论教育，在“电磁场与电磁波”理论与实验教学方面进行了有益的探索，近年来取得了一定的教学效果。
一、“电磁场与电磁波”课程内容研究
1.完整的内容体系
“电磁场与电磁波”教学内容必须和专业培养方案保持一致。华北水利水电大学使用的教材是西安交通大学冯恩信老师的《电磁场与电磁波》。该教材是部级规划教材，依据培养方案学时数由62学时调整到48学时。课程要求学生熟练掌握基本理论和基本分析方法，重点是理论基础和知识体系的完整性，同时尽量避开繁杂的数学推导。“电磁场与电磁波”从科学实验基础出发，总结出电磁规律，根据电磁规律，针对不同的实际情况，采取相应的求解方法来解决不同的实际工程问题。课程涉及的大多数物理量是矢量场，分布是时间的函数，而且还是空间分布函数，概念比较抽象，而电磁场与电磁波又是看不见、摸不着的。此外，课程对学生的数学知识及其应用能力要求比较高，数学知识多要用到偏微分、多重积分、矢量分析和场论等。教学内容应该根据学时进行取舍：
（1）首先补充介绍矢量分析和场论内容，使学生更容易学习电磁场，有利于学生学习矢量场的分析方法，更好地建立电磁场的概念。
（2）以科学实验的结果引出库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律，运用场论的数学工具归纳出电磁场方程，利用位移电流假设建立了麦克斯韦方程组。
（3）依次讨论静态场、时变电磁场以及电磁波的传播与辐射特性。时变电磁场是重点，归纳了麦克斯韦方程组和物理理论基础，需要掌握电磁波的数学描述、传播特性。
（4）为了保证教学知识体系的完整性，同时为后续课程微波技术打好基础，应该讲解平面电磁波、电磁波的辐射和天线。[2]
2.理论联系实际
在“电磁场与电磁波”课程教学过程中，为了提高学生的学习积极性，改善“电磁场与电磁波”的课堂教学效果，在授课内容中增加与实际生活以及电力工程相联系的工程实例。通过了解生活中应用电磁场或者电磁波知识的实际例子，使学生掌握利用电磁理论原理分析解决实际工程问题。例如利用电磁理论分析微波炉与电磁炉的原理不同之处，微波炉加热是利用微波煮饭烧菜的，这种电磁波可以穿过玻璃、塑料或陶瓷，碰到金属就会发生反射，不会消耗能量。但是微波不能透过含有水分的食物，其能量反而被吸收，转化为热量加热食物；电磁炉工作原理有所不同，电磁炉采用磁场感应的涡流加热，首先控制振荡电路产生高频交流电，变化的电流通过线圈就会产生交变磁场，交变磁场感应在金属锅底产生无数小涡流，这些涡流的热效应会使锅体发热，再加热锅中的食物，达到煮熟食物的目的。
3.实验教学环节
“电磁场与电磁波”实验教学环节是验证电磁理论、增强理解电磁理论的重要手段，由于电磁场与微波实验测试设备比较昂贵，建立实验室需要很大的投入，电磁场与微波实验课程主要通过电磁软件完成仿真实验，利用仿真软件完成相关实验是一个低成本的选择，可以做演示性的基础实验，也可以进行创新研究性的实验。使用Ansoft公司的HFSS（High Frequency Simulation Software）是利用windows图形用户界面的一款高性能的全波电磁场模拟仿真软件，它易于学习，具有仿真、可视化、立体建模、自动控制的功能，使“电磁场与电磁波”问题能快速而准确地求解。仿真实验教学内容可以根据学生的实际情况选择合适的实验项目，实验项目不受固定实验台的功能限制。这种方式适应了目前高等教育提倡的增加研究性实验的要求，特别是对于成绩较好的同学，效果较好。软件应用难度有点大，不能尽如人意，从长期来看应该建立电磁场与微波实验室。
二、“电磁场与电磁波”教学方法研究
1.启发式教学
在教学过程中采用实验启发式教学法，以实际工程问题为例启发学生思考。在教学过程中以教师讲授为主，多媒体授课并适当结合板书。对重要定理和公式，应该详细推导，用黑板手写进行讲解，这样能加深学生对知识的理解。对一些复杂繁琐的公式不做过多推导，把课程讲授重点放在物理概念、物理模型和基本分析方法上。整体教学思路在科学实验的基础上，启发学生运用电磁场理论推导，利用数学工具分析讨论，最后归纳概括电磁理论，然后介绍利用电磁理论解决实际工程问题。[3]在课程中讲一些电磁科学发展的名人轶事，如麦克斯韦在总结前人的理论基础上提出位移电流假说，预言电磁波的存在，后来赫兹怎样用实验验证了电磁波的存在。
2.培养学生的科学方法和思想
在教学过程中，不仅要学习前人的科学成果，还要引导学生学习前辈进行科学研究的方法，注重培养学生的研究科学方法和思想，如对称性与不对称性的科学思想。在很长一段时间里电学和磁学的研究是两个独立的分支，丹麦学者奥斯特真正把电和磁联系起来，他首先发现在电流线周围的小磁针发生了偏转，也就是说电能产生磁。法拉第遵循对称性的科学思想设想磁应该能产生电，拉第发现电磁感应定律。看起来，电与磁的相互联系已经相当完善，然而麦克斯韦发现磁的时间变化可以产生电，依据对称性的科学思想得出电的时间变化可以产生磁，提出了位移电流思想的假设。麦克斯韦采用了分析流速场的环量、通量、散度、旋度来描述电磁场，用精确的数学语言建立了麦克斯韦方程组，预言电磁波的存在，这正是对称性思想在电磁理论发展史上所起的作用。[4]另外也让学生认识到数学工具在科学研究中的重要地位，要求学生加强数学学习和工程应用。
3.综合利用多媒体
在教学过程中采用多媒体结合板书进行教学，一些难理解的电磁波等理论通过电子教案、录像的演示更为直观，可以利用仿真软件演示，天线的实物照片让学生容易掌握电磁理论的工程应用。授课过程中始终坚持互动教学，结合复杂背景中红外与雷达数据融合的目标识别研究项目，介绍雷达的目标识别的原理，使学生对电磁波有了感性的认识，这充分激发了学生的求知欲。多种媒体扩大了涵盖的内容，达到图文并茂，提高了学生学习的效果，提高了学生的观察能力、分析推理能力、归纳应用能力。
4.研究性学习能力的培养
授课教师结合科研工程项目给学生布置有关大作业，例如目前研究热点——物联网中关键技术射频识别技术RFID，[5]利用RFID技术完成智能停车场管理系统的汽车定位设计，安排学生查阅文献掌握RFID系统的原理和主要涉及的电磁理论知识，要求学生完成学习目标后提交一份报告，该环节还可以为毕业设计或继续深造打好基础。
三、结束语
“电磁场与电磁波”理论发展迅速，“电磁场与电磁波”课程教学方法和教学内容必须与时俱进，力求教材新颖，内容充实，还要选择合理的教学方法才能取得较好的教学效果。需要每一个教师认真探讨与研究，更需要多总结和广泛交流。电磁理论研究特别关注科学方法和科学思想，通过课程与实验内容的改进，电子课件的合理运用、因材施教，最终使学生积极主动地参与到教学活动中来，从而提高学习效果。结合课程大纲要求，引入先进的教学理念，合理选择教学模式，灵活运用各种新的教学手段，最终目标在于提高课程教学质量，使学生具备扎实的电磁理论基础知识，掌握基本分析方法，从而提高学生利用电磁理论解决实际问题的工程技能。
参考文献：
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[4]梁昌洪.关于电磁理论的若干思考[J].电气电子教学学报，2004，
关键词：电磁场与电磁波；电磁特性；均匀平面波
作者简介：张清河（1969-），男，湖北当阳人，三峡大学理学院，副教授。
基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：61179025）、三峡大学教学研究项目共同资助的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0071-02
鉴于“电磁场与电磁波”在电子与通信技术领域的重要性，各国高校的电子与信息技术类专业一直将其作为一门必修的基础课程。[1-3]对于电子与信息技术类大学本科专业学生而言，“电磁场与电磁波”无疑是理论性最强、逻辑性最严密、数学工具应用最多、概念最抽象、涉及应用领域最广的课程之一。学好这门课，对培养学生严谨的科学思想、科学分析问题的能力、复杂抽象的逻辑思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。笔者在三峡大学（以下简称“我校”）电子信息科学与技术、光信息科学与技术两个本科专业讲授“电磁场与电磁波”课程多年，根据该课程的特点和知识体系，结合学生实际，采用多样化教学方法、新颖独特的教学内容，强化理论与实际应用相结合，激发了学生的学习兴趣，有效地改善了教学效果。
一、教材内容灵活处理
我校选用文献[4]作为电磁场与电磁波课程教材，它同时也是国内多所高校选用的教材。在多年讲授的基础上，对教材中的一些内容进行了灵活处理，取得了良好的效果。
在“媒质的电磁特性”一节中，教材直接给出了介质表面极化电荷面密度、磁化电流面密度的表达式，没有具体的推导过程，学生理解不了。事实上，这一结论的前提应该是自由空间中单一均匀介质表面，而教材中没有明确这一前提。在讲授这一部分内容时，先推导出任意两种不同均匀介质形成的交界面上极化电荷、磁化电流面密度，然后再退化到自由空间中单一均匀介质表面，下面仅以极化电荷为例。如图1，由于两者介质的极化强度不同，极化迁出与迁入的电荷不相等，导致在交界面的薄层内存在极化面电荷分布。
二、注重课程在新技术领域中的应用
在教学过程中，在阐述基本理论和基本概念的同时，积极引导学生去寻找电磁场与电磁波的应用，特别是在若干新技术领域中的应用，让学生了解电磁场与电磁波在科学技术进步中的作用，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果。
在讲授“均匀平面波在各向异性媒质中的传播”一节时，重点放在均匀平面波在磁化等离子体中的传播。首先介绍了电离层依据电子浓度的不同，具有层状结构的分布特点，如D层、E层、F层等，在地磁场的作用下，电离层具有两个特性角频率，即电子的回旋角频率和等离子体临界频率。并指出电磁波在电离层中的传播特性与这两个频率紧密相关。当电磁波频率接近电子的回旋角频率时，将发生磁共振现象，导致电磁波能量损耗极大，电离层对电磁波的吸收最大，这是短波通信应该尽量回避使用的频率。为了实现卫星通信，电磁波频率必须高于等离子体临界频率，否则信号将不能穿过电离层。另一方面，频率小于临界频率的电磁波不能穿透电离层而被反射，利用电离层对电磁波的反射原理，可以实现短波远距离的通信和远距离目标的探测，这正是天波雷达的基本原理。在讲述“天线阵”一节时，结合现代军事尖端武器装备，讲解了相控阵雷达及相控阵天线的概念，并简要介绍了其工作原理，即通过控制相邻天线之间的相位差，就能够改变天线阵波束最大值的指向，实现主波束在全空间的扫描。讲解电磁波在导电介质中的传播时，结合海水的导电特性，向学生解释了为什么对潜通信要用长波通信。在讲解电磁波的极化概念时，引导学生分析为什么收音机和电视的天线架设不同，并简要介绍了电磁波的极化在微波遥感、光学工程、分析化学等应用领域中的广泛应用。通过理论知识与实际应用相结合，学生对这些问题有了较深的认识，开阔了视野，对本课程的学习兴趣也越来越浓厚。
三、结语
“电磁场与电磁波”课程难学难教，而掌握本课程的理论基础知识，对电子信息类专业的学生来说又非常重要。我们在教学过程中进行了一些有益的探索，通过对教材内容的灵活处理、大量穿插理论知识在高新技术领域中的应用实例等，激发了学生对该课程的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
参考文献：
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[2]柯亨玉.电磁场理论[M].北京：人民邮电出版社，2004.
【关键词】电磁场与电磁波 小班教学 教学方法
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）18-0040-01
1.引言
《电磁场与电磁波》是电磁场与无线技术、电波传播与天线、广播电视工程、通信工程等电子信息类专业的必修基础课程，该课程的教与学对于专业人才培养十分重要。《电磁场与电磁波》课程内容主要包括静态场、时变电磁场、平行电磁波、导行电磁波和电磁辐射等5部分，涉及矢量分析、微积分、微分方程等数学知识，与大学物理课程中的电磁学部分紧密相关，内容繁多而复杂。面对数学知识基础薄弱、大学物理知识不牢固的学生，采取规模较大的教学班组织教与学的效果十分不理想。在各类实验班教学模式改革的基础上，我校尝试着在小班教学中对《电磁场与电磁波》课程的教学模式和方法进行新的探索，对改善本课程的教与学效果具有重要意义。
2.《电磁场与电磁波》小班教学的探索
2.1 调整教学内容安排，灵活安排授课学期
由于《电磁场与电磁波》课程内容对《大学物理》、《高等数学》等课程的依赖性较大，课程的学习需要大学物理知识和数学知识的支撑[1]。因此，很多高校该课程的授课学期安排在第4或第5学期（大二下或大三上）。但是，一般说来，在整个大学四年的学习中，第4、5学期是学业任务最重的2个学期，难教难学的课程很多，客观造成了学生投入到《电磁场与电磁波》课程上的精力相对减少，学习效果不好。为了改变这一现状，在简单介绍矢量基本运算的基础上，重新整合教学内容，构建从现象到理论再到应用的层次显明的教学内容，形成以电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三大模块构成的课程体系，降低课程学习对《大学物理》、《高等数学》等课程的依赖，将《电磁场与电磁波》课程安排学期提前在第2学期（大一下学期），将极大的保证学生学习该课程的时间，为该课程学习效果的提高奠定基础。
2.2 小班教学，活跃课堂学习气氛
由于招生规模的扩大，目前高校课程的教学班规模也随之逐渐扩大。在我校《电磁场与电磁波》课程的教学班多是2到3个自然班构成，人数多时可达到100名以上。由于学生水平基础不同，在数学基础、学习能力和自觉性方面有较大的差异，因材施教十分困难。教师与学生互动较少，课堂气氛沉闷，难免造成教与学的乏味。可以预见，各类实验班小班教学的模式，将有力的改善《电磁场与电磁波》课程的教与学效果。目前我校各类实验班均采用小班教学的模式，人数为25人左右。小班的规模有利于老师熟悉每个学生的情况，便于因材施教，同时，有利于教师与学生的课堂互动，活跃课堂气氛，提升学生学习的兴趣，提高课程学习的效果。
2.3 分组教学，提升学习动力
由于课程内容的抽象性和理论性，学生对此课程的学习一般兴趣不够浓厚，该课程的挂科率、重修率一直较高。另外，多数教师采用的仍然是“填鸭式”、“灌输式”等传统教学方式[2，3]，限于教学内容与学生互动较少，课堂气氛沉闷，造成教与学的乏味，不易唤起学生的学习兴趣。在小班教学中根据人数，可将学生分成几个小组，每个小组4-5名学生。小组式的教学便于授课老师根据教学内容分配教学任务，便于学生通过搜集、分析资料和课堂分享的方式参与课堂教学，便于缓解理论课堂教学的乏味，提升课堂教与学的效果。
2.4 “问题式”与“探究式”教学相结合，提高学习效果
由于是小班安排教学，教师可以采用“问题式”与“探究式”教学相结合的教学方法，引导学生积极参与课堂活动。知识点的讲授分成3个阶段，第一阶段提出问题。教师根据内容，提出3-5个与知识相关的问题，引导学生去思考，调动学生的学习热情；第二阶段学生自学课程内容。学生根据教师提出的问题，短时间内自我学习教材内容，可在小组内讨论，初步理解、掌握知识点；第三阶段教师讲解知识点。教师根据学生对知识点理解和掌握的情况，有针对性的做出讲解，并辅以习题讲解、实例分析等，全面分析知识点。通过该过程，学生可以积极参与到课堂教学中，在“问题式”和“探究式”教学方式的引导下，充分调动自己的学习动力，变被动为主动，有利于课堂教与学效果的提升。
3.结束语
面对大班《电磁场与电磁波》课程教与学的困境，施行小班组织教学的模式将成为该课程教学发展的方向。在小班教学的基础上，通过教学内容的调整、分组教学和“问题式”与“探究式”等教学方法的综合应用，必将充分调动学生的学习热情，极大的改善课程教学的效果。
参考文献：
[1]潘长宁，何军，周昕，“电磁场与电磁波”与“大学物理・电磁学”教学衔接问题的探讨[J]，教育教学论坛，2015，3：159-160.
关键词：电磁场；电磁波；教学改革；仿真教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0167-02
“电磁场与电磁波”课程是电子信息科学与技术专业和通信工程专业本科生必修的一门重要的专业核心基础课。该门课程的理论性很强，概念抽象，特别是电磁波部分的对学生的数学知识及其应用能力要求很高，所以“教”与“学”的难度很大，借助软件编程是行之有效的方法。
MATLAB科学计算软件因其编程高效、可视化好、交互性强、仿真逼真等优点，在大学教育和科学研究中的应用也日益广泛。我们在“电磁场与电磁波”课程建设中，在教学方法和手段上借助MATLAB软件进行了一些的改革与建设，取得了良好的效果。本文通过电磁波极化特性的实例介绍了MATLAB在电磁场与电磁波教学中的应用。
一、电磁波的极化特性
电场强度方向随时间变化的规律称为电磁波的极化特性。平面电磁波极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。两个相互正交的、频率相同、振幅不同、相位相同的线极化平面波，可以合成线极化平面波。
三、仿真结果
运行以上代码，可以得到在不同时间点上，电场矢量的端点合成运动轨迹，线极化、圆极化和椭圆极化分别如图1、图2和图3所示。图4为传播方向为x轴的左旋圆极化波，表示空间各点电场在不同时刻时的运动轨迹。
四、结论
通过以上电磁波极化特性实例的仿真，展示了MALTAB科学计算软件在电磁场与电磁波课程仿真教学中的应用，仿真效果表明MATLAB可以展现数学公式的物理图像，对复杂物理过程进行生动的仿真，并以图形和动画方式呈现，使物理过程变得直观、形象、更容易理解，也激发了学生的学习兴趣，提高课堂教学质量，取得了良好的教学效果。值得推广。
参考文献：
[1]杨儒贵.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]王家礼，朱满座，路宏敏.电磁场与电磁波[M].西安电子科技大学出版社，2003.
[3]肖汉光.《电磁场与电磁波》的课程教学研究与探索[J].教育教学论坛，2013，27（2）：49-50.
【关键词】电磁场与电磁波; 教学方法;教学改革
0 引言
“电磁场与电磁波”是普通高等院校本科通信工程专业的专业基础课程，一般是安排在大三上学期。通过学习，可以使学生应用电磁场的基本理论去分析工程电磁场以及相关领域的电磁场问题，为后续课程“微波技术”以及“天线工程”的学习奠定基础。然而“电磁场与电磁波”由于涉及到大量的物理以及数学知识，一直被认为是难学、难教的专业基础理论课。学生在学习的过程中对于大量的公式推导，显得十分枯燥，所以学生学习积极性不高，纯粹是为了考试而学习[1]。因此如何改变这种让人困惑的教学现状已经成为各个高校教学改革的重中之重。经过几年的教学和实践，本人在“电磁场与电磁波”教学方面取得了一定的经验，现从教学内容、教学方法和实验内容建设三个方面进行研究并给出一些改革的方案。
1 教学内容
我校通信工程专业开设了“微波技术”、“天线工程”以及“光纤通信”等专业课程，这些专业课程与“电磁场与电磁波”紧密相连，像“电磁场与电磁波”里面的时变电磁场、电磁波传播、导行电磁波、电磁波的辐射等内容都会对后期的专业课有着极其重要的作用，这时我们就应该要适当的调整授课重点，在这些内容上可以适当的增加内容;而对于静态场边值问题的求解不必要对每个公式进行详细的推导和说明，可以结合一些商业软件建模通过商业软件来计算和分析电磁场求解问题，这样既可以增加学生的兴趣也可以避免繁琐的公式推导[2]。对于后面章节像均匀平面电磁波的传播是电磁波传播部分的基础，可以重点介绍一下，可以结合生活中的例子来介绍电磁波的传播特性以及应用，比如天线的设计等。
2 教学方法
传统的黑白两书的板书式教学方式已近不适合当今多元化教学的需求，对于“电磁场与电磁波”这门比较抽象、复杂的课程，我们需要借助多媒体，通过形象的图片、动画来帮助学生来理解电磁场的概念性问题以及电磁波传播的特性，这些内容是板书无法带给学生的。但是单一的多媒体教学，如果老师只是对着多媒体读，那也同样失去了多媒体教学的优势，最好的办法是将板书式和多媒体式教学两者结合起来，在传统的板书教学基础上适当的增加一些关于电磁场与电磁波的形象动画，可能会达到更好的效果[3]。另外，可以在课堂上穿插一些商业软件的应用教学，如HFSS、ADS、FEKO等，让学生更加直观的了解工程电磁场的分析与应用，可以为学生在后期的课程设计以及毕业设计指定导向，也可以为将来从事电磁场微波技术以及天线设计掌握必备的技术手段。图1、2分别给出了采用HFSS以及ADS设计阵列天线以及Wilkinson功分器的界面。
3 实验内容
我校目前“电磁场与电磁波”实验教学在硬件和软件教学方面还有待提高，为了更好的使学生将课本知识与实践结合，不能只停留在MATLAB以及其它软件上进行仿真实验，还需要增加学生的动手能力，比如开展天线的实际研发、滤波器的设计等，通过设计制作这些器件，让学生在制作的过程中发现问题，并且了解一些常用器件的使用方法，如矢量网络分析仪的使用[4]。因此我们将在课程设计中设计一些题目，在学生完成建模仿真后，联系一些厂家或则研究所，由学生自己去制作实物天线并独立完成天线的测试，最终完成天线的设计与制作，如图3所示。
图1 HFSS商业软件设计界面
图2 ADS商业软件设计界面
4 结束语
“电磁场与电磁波”是通信工程专业非常重要的一门理论基础课，本文针对我校目前该理论课教学存在的问题，在教（下转第209页）图3 4G通信频段的笔记本天线
学内容、教学方法和实验内容三个方面做了研究，提出结合多媒体教学、商业软件教学以及实践操作等方法，不仅可以激发学生的学习兴趣，提高教学效果，而且还可以为学生下面的课程设计和毕业设计提供导向，为下一步深入学习“微波技术”以及“天线工程”等课程打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]叶宇煌.“电磁场与微波技术”课程设置初探[J].高等理科教育，2003（1）：124-125.
[2]边莉，张起晶，刘鑫，等.电磁场与微波技术系列课程教学内容重构[J].电气电子教学学报，2013，35（4）：48-50.
