摘要：针对电磁场与电磁波在教学过程中存在的情况，对教学方法进行了探讨，提出了加强理论联系实际，调动学生积极性；板书与现代手段相结合；梳理知识系统，学会举一反三等方法改善教学效果。
关键词：电磁场 教学方法 教学效果
“电磁场与电磁波”课程是电子信息类本科各专业学生必修的一门核心基础课。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，并且引导学生思考学习麦克斯韦方程组过程中的科学方法论-对称性思想，这对他们日后工作实践具有强大的指导性意义。
一、“电磁场与电磁波”课程教学现状
由于电磁现象比较复杂和抽象，研究它需要的数学工具多且难，教学过程中感到困难，特别是利用理论解题和实际应用更觉得难。
1.在学习中存在的状况
一是推导和计算难。课程中所涉及的公式多、表达式复杂、数学要求强。再推导中运用到矢量运算、微积分方程以及复数运算，过程繁杂，往往顾此失彼，学习吃力。二是概念抽象。该课程理论性强，概念抽象，对一些定理及概念，比如说惟一性定律、内自感、外自感等等概念难理解，物理概念不熟悉，学习难度大。三是解题困难。很多学生反应上课认真听讲，下课花大量时间推导公式，可遇到习题又像到另外一个世界，完全无从下手。长此以往，失去学习的兴趣。
2.在教学过程中存在的状况
第一，电磁场与电磁波课程涉及大量的公式推导，部分教师尤其是青年教师往往注重数学计算，而忽略了其物理意义，容易使该课程失去其意义。第二，课程系统性强，注重介绍其理论基础知识，忽略与实际应用的联系，容易让学生产生“学习这门课有何用”的疑惑，不能调动起学生的学习积极性。
基于以上特点，对于电磁场与电磁波这门课，学生普遍认为“难学”，教师普遍感到“难教”。
二、教学方法的探讨
1.理论联系实际，调动学习积极性
电磁场与电磁波以三大实验定律(库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律)和两个基本假说(有旋电场的假说和位移电流的假说)为基础，归纳总结出宏观电磁现象的普遍规律―麦克斯韦方程组，然后再从麦克斯韦方程组（即时变场）出发，回顾静态场，这时我们可以把静态场归结为时变场的一种特殊情况，用麦克斯韦方程组和其辅助方程来解决我们所遇到的具体的电磁问题。这样就使我们电磁场与电磁波这门课的内容简化为对麦克斯韦方程组的理解和应用，学起来也就简单容易，更有利于学生自主学习。在强调对概念的理解上，应该增加与实际相联系的内容和问题，用课本的理论来解释日程生活中的事例，以调动学习的积极性。
比如在讲解静态场时，由电磁学的库仑实验定律和安培定律分别引出静电场、恒定磁场的概念，并掌握静态场的方程及其物理意义，并介绍静电场的最常见的一个应用就是带电粒子的偏转，像控制电子或是质子的轨迹。很多装置，例如阴极射线示波器、回旋加速器、喷墨打印机以及速度选择器等都是基于这一原理的。随着学生对静态场的逐渐了解，问题也就解决了。在介绍时变场时，重点放在麦克斯韦方程组及其物理意义上，引导学生从该方程组出发，推导出波动方程、边界条件等方程。又比如，在学习均匀平面波的传播时，应该帮助学生建立起电磁波的概念，并对现实生活中遇到的电磁波传播问题进行讨论，再向学生提出几个应用问题：为什么海水中需要用长波通信？防辐射孕妇装为什么能起到防辐射作用？为什么在微波炉加热不能用金属托盘？收音机和电视的天线架设为什么不同？为什么隐形飞机雷达探测不到？等等，引导学生去寻找电磁波的应用，在工程实践、科学研究、日常生活，乃至现代战争中都能找到电磁场应用的实例。通过这部分理论知识的讲授，学生对这些问题有了较深的认识，经过发现提出问题、解决问题的过程，学生对本课程的兴趣越来越浓厚，学习目的也非常明确了。
2.板书与现代教学手段相结合
多媒体计算机和网络教学以其丰富的媒体表现形式、强大的教学交互功能和方便自由的自主性学习特性，对于提高学生的知识水平、培养学生的信息素养、培养学生的创造思维有着传统教学无法比拟的优势。但运用多媒体进行教学不能完全抛弃传统板书，尤其是“电磁场与电磁波”课程公式多，推导复杂，两者应有机结合起来，并把多媒体教学作为一种辅助教学手段。当进行公式的推导与分析时，应采用板书为主要方式，学生容易对复杂公式理解和接受，同时又引导思路，而不是一页幻灯片过去，学生不知道讲解了什么。但在介绍一些抽象的概念时，利用多媒体技术和仿真技术制作的CAI课件相结合，把复杂抽象的内容用生动形象的方式表达出来，图文并茂，形象直观，可以帮助学生对学习内容的理解。
下面以介绍波导的场结构教学为例，教师可以在教学过程中插入波导场结构的动画效果，其截图如图1，通过动画效果演示不仅能够提高学生学习波导的积极性和主动性，而且能够鼓励并引导学生的好奇心、求知欲、想象力、创新欲望和探索精神。
图1 波导的场结构
3.梳理知识系统，学会举一反三
电磁场与电磁波解题困难，其主要原因是其求解过程不仅仅是一个数学问题，更主要是一个物理问题。只有把其中内含的物理过程分析明白，运用好数学知识，才能充分理解问题的实质，找到正确的求解方法。对于大三学生来说，有必要增加对前面相关内容的回顾，如矢量的通量、环量及矢量运算等。在学习过程中，要加强前面知识的回顾和应用，比如介绍动态位函数时，先回顾静态场中位函数的引入、位函数满足的方程、以及位函数的定义表达式以及应用，进而推导出动态位以及滞后位的相关理论，有利于学习的连贯性。又例如在介绍平面波时，结合波动方程分析平面波的传播、入射和反射等波动特性等等。鼓励学生在做具体的题目时，做完后反思这题所涉及的知识及能力要求符合教学大纲的哪一部分内容，跳出题海战术，学会举一反三，更有助于加深学生对于电磁场与电磁波的认识。
“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，对电子信息工程与通信工程专业的学生来说又非常重要。我们将进一步合理运用新的教学手段，提高教学质量，在理论教学中注意结合具体的应用问题讲述，鼓励学生主动学习、积极思考。
参考文献：
[1]孙玉发，尹成友，郭业才等.电磁场与电磁波[M].合肥：合肥工业大学出版社,2006
[2]梁昌宏.关于电磁场理论的若干思考[J].电气电子教学学报，2005,1:22-24
[3]黄云.大学物理教学中物理思想和方法的渗透[J].东华理工学院学报(社会科学版),2007,26(1):80-83
[4]焦其祥，李书芳等.电磁场与电磁波[M].北京：科学出版社，2004