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【摘要】《电磁场与电磁波》应为电子信息类专业的一门必修课，通过这门课的学习，使学生对场与波有一个全面的认识、掌握处理场与波问题的一些方法，为后续课程的学习奠定基础。本文就我校《电磁场与电磁波》的教与学现状进行了分析，并对这门课程的教学内容安排进行了深入的探讨。
【关键词】电磁场与电磁波 教学内容 教与学
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）14-0079-01
1 引言
《电磁场与电磁波》是电子信息类及电气工程类专业学习内容中最为重要的基础课之一。随着无线通信、雷达、远程监控、卫星定位、导航、遥测遥感、能源、国防兵器等技术的不断快速发展和运用，具有坚实电磁场理论基础和良好专业素质的人才无疑将倍受青睐。同时，在电路集成度提高、信号传输速率显著加快、工作频率不断提高、以及器件的尺寸精细到材料的微观结构情况下，电路运作中的电磁传输或辐射等核心问题，也是相关领域的科技工作者和工程技术人员无法回避的研究课题。因此，本门课程的教与学对通信与信息、电子工程、电气工程等大类高素质人才的培养至关重要。
2 当前《电磁场与电磁波》教与学现状
2.1 教学内容方面
通过《电磁场与电磁波》课程的学习，主要使学生掌握电磁场的基本规律，深刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质；熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法；培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生对“场”与“路”这两种既密切相关又相距甚远的理论有深刻的认识，并学会用“场”的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。目前来看，本课程内容较为抽象、数学较为繁琐且与《大学物理》、《高等数学》《数学物理方程》等课程相关性较大，不利于课程授课学期的靈活安排[1]。同时，现有教材基本按照矢量分析、静态场、时变场、平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射的顺序安排教学内容，这样的内容安排对物理数学知识储备不够的学生颇感困难，造成课程的教与学十分困难[2，3]。
2.2 学生方面
由于招生规模的扩大，学生入学水平基础不同，在数学基础、学习能力和自觉性方面有较大的差异。具体表现为：①学习态度不端正。一些学生认为进入大学后，只要考试能及格就行。另外，有些学生认为理论学习不重要，更多的精力放在了科技竞赛、社团活动、兼职锻炼等方面，严重忽略基础理论的学习，对电磁场与电磁波课程毫无兴趣。②学习方法不当。一些学生仍不能适应大学的学习，仍然在等待授课老师把每个问题都讲清楚，寄希望于老师帮助他们解决每一个问题，缺乏主动、积极完成课前预习、课后复习和课后作业等，更谈不上去利用知识解决实际问题了。
2.3 课程授课方面
由于专业人才培养方案的优化，我校《电磁场与电磁波》课程目前有56、48学时两种安排，周学时为3或4学时，教学时数不足。基于本课程的基础性，一方面试图把大量的基础知识介绍给学生，教给学生解决实际问题的能力；另一方面受课时较少的限制必须精简内容，于是对一些定律定理缺乏证明，重知识的传授不重思想的讲授方法，对于导行电磁波、电磁辐射等部分的内容大大缩减，造成了学生很难把握课程的知识结构体系，造成对该课程学习产生畏难情绪。在授课方法方面，多数老师采用的仍然是“填鸭式”、“灌输式”等传统教学方式，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。
3 对《电磁场与电磁波》课程教学内容安排的思考
在我校《电磁场与电磁波》是通信与信息大类、电子工程大类、集成电路工程大类等多个专业和实验班的专业必修/限选基础课程。通过几年的建设，该课程已经成为重庆市双语教学示范课程。然而，学生对此课程也存有非常大的学习恐惧，教师也往往不能顺利完成教学任务，该课程的挂科率、重修率一直较高。特别是部分专业该课程的学期安排由第5学期调整到第4学期，有的实验班甚至安排在第2学期，面临小班教学、无足够物理数学知识的基础和优秀人才的培养，改变课程的教学体系与内容、减小课程对《大学物理》和《高等数学》等课程的依赖，可灵活的安排学期迫在眉睫。
3.1 结合人才培养需要，根据课程目标，对课程内容进行调整
结合我校开设《电磁场与电磁波》的专业人才培养目标，确定静电场、静磁场、稳恒电流场、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射以及电磁工程应用等几个部分。与传统的电磁场与电磁波课程内容比较，增加了电磁工程应用的内容，重点介绍与电磁工程有关的仿真软件及测试设备，开拓学生视野，增加学生解决实际问题的能力，比如天线设计与分析。
3.2 分模块重新构建教学内容体系
在简单介绍矢量基本运算的基础上，从激发学生学习兴趣出发，重新整合教学内容，构建以电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三大模块内容构成的全新课程体系，由现象到理论再到应用的层次显明的教学内容，提高学生的学习兴趣。电磁现象与规律方面，以电磁实验引入电磁现象的基本规律和定理，讲授涉及的场量及解决问题的方法。比如，将库伦定律、磁场中的受力实验、电池原理、奥斯特电生磁实验、电磁感应实验等实验整合在一起，通过实验现象，充分唤起学生的学习兴趣，然后讲解这些现象背后的规律及数学描述，同时结合实例分析知识的运用方法。电磁理论构架方面，重点讲授高斯定理、安培环路定理、电流连续性原理、电磁感应定律和麦克斯韦方程组，结合第一模块的实验现象，按照理论体系，由简入繁，由部分到整体，分层讲授电磁理论。电磁工程应用方面，以电磁工程仿真软件介绍学习为主线，结合天线、射频器件等测试方法与设备使用学习，提高学生解决实际电磁问题的能力。
3.3 配套实验教学，激发学生学习兴趣
如何调动学生的学习兴趣是改善《电磁场与电磁波》课程教与学的关键点，因此，配合教学内容的调整，配套实验教学的安排尤为重要[4，5]。根据课程学时安排，该课程可配套16学时的实验，主要内容包括：库伦定律、磁场中的受力实验、奥斯特实验、电磁感应实验和HFSS软件仿真介绍及天线性能测试方法学习等。根据不同专业要求，可适当调整实验教学内容。实验配合理论教学，提高学生学习的动力，改善教与学的效果。
4 结束语
面对当前《电磁场与电磁波》课程教与学的困境，教学内容的改革与调整势在必行。我们必须在不断总结的基础上，按照电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三模块重新构建新的教学内容体系，并配合实验教学内容的调整，积极改革教学方法，必将为本门课程教与学效果的改善带来积极作用。
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.
[2]范懿，基于大工程观的《电磁场与电磁波》课程教学改革的探索[J]，武汉大学学报（理学版），2012，5（S2）：236-238.
[3]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.
[4]代秋芳，王卫星，刘洪山，等，“电磁场与电磁波”实验课程建设与实践[J]，电气电子教学学报，2014，36（2）：94-95.
[5]柯友刚，羊富贵，乔亮，仿真项目引入电磁场与电磁波课程的探讨[J]，大学教育，2013，9：49-51.
【关键词】电磁场与电磁波 教学内容 教与学
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）14-0079-01
1 引言
《电磁场与电磁波》是电子信息类及电气工程类专业学习内容中最为重要的基础课之一。随着无线通信、雷达、远程监控、卫星定位、导航、遥测遥感、能源、国防兵器等技术的不断快速发展和运用，具有坚实电磁场理论基础和良好专业素质的人才无疑将倍受青睐。同时，在电路集成度提高、信号传输速率显著加快、工作频率不断提高、以及器件的尺寸精细到材料的微观结构情况下，电路运作中的电磁传输或辐射等核心问题，也是相关领域的科技工作者和工程技术人员无法回避的研究课题。因此，本门课程的教与学对通信与信息、电子工程、电气工程等大类高素质人才的培养至关重要。
2 当前《电磁场与电磁波》教与学现状
2.1 教学内容方面
通过《电磁场与电磁波》课程的学习，主要使学生掌握电磁场的基本规律，深刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质；熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法；培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生对“场”与“路”这两种既密切相关又相距甚远的理论有深刻的认识，并学会用“场”的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。目前来看，本课程内容较为抽象、数学较为繁琐且与《大学物理》、《高等数学》《数学物理方程》等课程相关性较大，不利于课程授课学期的靈活安排[1]。同时，现有教材基本按照矢量分析、静态场、时变场、平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射的顺序安排教学内容，这样的内容安排对物理数学知识储备不够的学生颇感困难，造成课程的教与学十分困难[2，3]。
2.2 学生方面
由于招生规模的扩大，学生入学水平基础不同，在数学基础、学习能力和自觉性方面有较大的差异。具体表现为：①学习态度不端正。一些学生认为进入大学后，只要考试能及格就行。另外，有些学生认为理论学习不重要，更多的精力放在了科技竞赛、社团活动、兼职锻炼等方面，严重忽略基础理论的学习，对电磁场与电磁波课程毫无兴趣。②学习方法不当。一些学生仍不能适应大学的学习，仍然在等待授课老师把每个问题都讲清楚，寄希望于老师帮助他们解决每一个问题，缺乏主动、积极完成课前预习、课后复习和课后作业等，更谈不上去利用知识解决实际问题了。
2.3 课程授课方面
由于专业人才培养方案的优化，我校《电磁场与电磁波》课程目前有56、48学时两种安排，周学时为3或4学时，教学时数不足。基于本课程的基础性，一方面试图把大量的基础知识介绍给学生，教给学生解决实际问题的能力；另一方面受课时较少的限制必须精简内容，于是对一些定律定理缺乏证明，重知识的传授不重思想的讲授方法，对于导行电磁波、电磁辐射等部分的内容大大缩减，造成了学生很难把握课程的知识结构体系，造成对该课程学习产生畏难情绪。在授课方法方面，多数老师采用的仍然是“填鸭式”、“灌输式”等传统教学方式，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。
3 对《电磁场与电磁波》课程教学内容安排的思考
在我校《电磁场与电磁波》是通信与信息大类、电子工程大类、集成电路工程大类等多个专业和实验班的专业必修/限选基础课程。通过几年的建设，该课程已经成为重庆市双语教学示范课程。然而，学生对此课程也存有非常大的学习恐惧，教师也往往不能顺利完成教学任务，该课程的挂科率、重修率一直较高。特别是部分专业该课程的学期安排由第5学期调整到第4学期，有的实验班甚至安排在第2学期，面临小班教学、无足够物理数学知识的基础和优秀人才的培养，改变课程的教学体系与内容、减小课程对《大学物理》和《高等数学》等课程的依赖，可灵活的安排学期迫在眉睫。
3.1 结合人才培养需要，根据课程目标，对课程内容进行调整
结合我校开设《电磁场与电磁波》的专业人才培养目标，确定静电场、静磁场、稳恒电流场、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射以及电磁工程应用等几个部分。与传统的电磁场与电磁波课程内容比较，增加了电磁工程应用的内容，重点介绍与电磁工程有关的仿真软件及测试设备，开拓学生视野，增加学生解决实际问题的能力，比如天线设计与分析。
3.2 分模块重新构建教学内容体系
在简单介绍矢量基本运算的基础上，从激发学生学习兴趣出发，重新整合教学内容，构建以电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三大模块内容构成的全新课程体系，由现象到理论再到应用的层次显明的教学内容，提高学生的学习兴趣。电磁现象与规律方面，以电磁实验引入电磁现象的基本规律和定理，讲授涉及的场量及解决问题的方法。比如，将库伦定律、磁场中的受力实验、电池原理、奥斯特电生磁实验、电磁感应实验等实验整合在一起，通过实验现象，充分唤起学生的学习兴趣，然后讲解这些现象背后的规律及数学描述，同时结合实例分析知识的运用方法。电磁理论构架方面，重点讲授高斯定理、安培环路定理、电流连续性原理、电磁感应定律和麦克斯韦方程组，结合第一模块的实验现象，按照理论体系，由简入繁，由部分到整体，分层讲授电磁理论。电磁工程应用方面，以电磁工程仿真软件介绍学习为主线，结合天线、射频器件等测试方法与设备使用学习，提高学生解决实际电磁问题的能力。
3.3 配套实验教学，激发学生学习兴趣
如何调动学生的学习兴趣是改善《电磁场与电磁波》课程教与学的关键点，因此，配合教学内容的调整，配套实验教学的安排尤为重要[4，5]。根据课程学时安排，该课程可配套16学时的实验，主要内容包括：库伦定律、磁场中的受力实验、奥斯特实验、电磁感应实验和HFSS软件仿真介绍及天线性能测试方法学习等。根据不同专业要求，可适当调整实验教学内容。实验配合理论教学，提高学生学习的动力，改善教与学的效果。
4 结束语
面对当前《电磁场与电磁波》课程教与学的困境，教学内容的改革与调整势在必行。我们必须在不断总结的基础上，按照电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三模块重新构建新的教学内容体系，并配合实验教学内容的调整，积极改革教学方法，必将为本门课程教与学效果的改善带来积极作用。
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.
[2]范懿，基于大工程观的《电磁场与电磁波》课程教学改革的探索[J]，武汉大学学报（理学版），2012，5（S2）：236-238.
[3]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.
[4]代秋芳，王卫星，刘洪山，等，“电磁场与电磁波”实验课程建设与实践[J]，电气电子教学学报，2014，36（2）：94-95.
[5]柯友刚，羊富贵，乔亮，仿真项目引入电磁场与电磁波课程的探讨[J]，大学教育，2013，9：49-51.