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電磁場與電磁波課程教學(xué)方法探索

2012-04-29 18:37:41魏純劉雅嫻李明
科教導(dǎo)刊 2012年27期
關(guān)鍵詞:電磁場電磁波教學(xué)方法

魏純 劉雅嫻 李明

摘要 電磁場與電磁波是電子、信息類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。其概念抽象,理論性強(qiáng),涉及的知識面較寬,一直以來是一門難學(xué)難教的課程。本文總結(jié)分析該課程的特點及在教學(xué)中存在的問題,并提出相應(yīng)的教學(xué)方法,以改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 電磁場 電磁波 教學(xué)方法

中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

0 引言

電磁場與電磁波是電子類、通信等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,以Maxwell方程組為基礎(chǔ),利用矢量和場論的數(shù)學(xué)工具來研究電磁場與電磁波的運動、與物質(zhì)的相互作用規(guī)律及其應(yīng)用等。①②該課程是微波原理與技術(shù)、移動通信技術(shù)、光纖通信、天線原理與設(shè)計等相關(guān)課程的基礎(chǔ)課程,可見其在電子類專業(yè)教育體系中的重要性。但是電磁場理論內(nèi)容多,概念抽象,學(xué)生普遍感覺難學(xué)難懂,部分學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼心理,缺乏學(xué)習(xí)興趣,平時在課堂上表現(xiàn)很消極,課后沒有及時、積極學(xué)習(xí),最終形成為應(yīng)付考試而學(xué)習(xí)的境況。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,結(jié)合電磁場理論的特點,改進(jìn)教學(xué)方法顯得尤為重要。

1 電磁場與電磁波課程的特點及在教學(xué)中存在的問題

1.1 課程特點

電磁場與電磁波這門課,與大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、矢量分析、場論等都有關(guān)聯(lián),內(nèi)容涉及很廣,要學(xué)好這門課,必須熟練掌握以上工具課程中相關(guān)的概念、理論、運算和應(yīng)用。本課程理論性強(qiáng),概念多且抽象,并常伴有復(fù)雜的計算公式,不管是記憶、理解、掌握,還是具體運用,都有一定的難度。課程中涉及的公式,不僅復(fù)雜不易記憶,推導(dǎo)還很復(fù)雜,計算難度大,數(shù)學(xué)功底不好的學(xué)生,學(xué)起來很不容易。

此外,本課程中涉及到大量的隨時間和空間變化的場分布圖,包括電場、磁場、等位線、電流線、梯度等,這些圖形對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式非常復(fù)雜,很多情況下在平面上畫出場的圖形非常困難,一般來說只有通過編程或?qū)iT的仿真軟件才能得到。③

1.2 教學(xué)中存在的問題

本課程理論性強(qiáng)、概念抽象、公式多、推導(dǎo)復(fù)雜,歷來被認(rèn)為是難教、難學(xué)的課程。在教學(xué)過程中,教師主要講解數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和物理意義,而電磁場看不見摸不著,計算上常用的坐標(biāo)變換,微積分,邊界條件的應(yīng)用等,學(xué)生感到枯燥無味,④理不出頭緒,對學(xué)習(xí)沒有興趣,理論公式等難以理解、掌握。此外,電磁場和電磁波的某些特性的內(nèi)容很抽象,對學(xué)生在空間想象、抽象思維和邏輯推理等方面的能力有較高的要求,但在教學(xué)過程中由于傳統(tǒng)教學(xué)手段方式有限,使教師無法生動、形象地展示給學(xué)生,這些都使得許多學(xué)生無法深入理解從這些模型中建立起來的許多概念,從而影響整個課程的學(xué)習(xí)。

本課程的特點決定了在教與學(xué)的過程中,會有一定難度,而另一方面,隨著教學(xué)改革的不斷深入和發(fā)展,要求學(xué)習(xí)的課程門數(shù)不斷增加,同時還要提高實踐學(xué)時量,而總學(xué)時不變,必然導(dǎo)致每門課程的平均學(xué)時量減少,尤其是理論課學(xué)時。在這么少的學(xué)時里,在教學(xué)內(nèi)容不變的情況下,只有增加每堂課的教學(xué)內(nèi)容,精簡習(xí)題課,同時只深入講解某些重點章節(jié)。如此這般,加重了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),增加了教學(xué)難度。

2 教學(xué)方法的探討

在課程教學(xué)過程中,經(jīng)常會有學(xué)生提出一些問題:學(xué)習(xí)這門課有什么用;做作業(yè)的時候,明明習(xí)題聽明白了,怎么自己動手又不會了;習(xí)題都是特定條件下的問題,實際的問題也是如此嗎,等等。這些問題產(chǎn)生的原因有一部分是課程本身的特點決定的,另一部分與學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有關(guān)。因此,針對學(xué)生的情況,選擇合適的教材,因材施教顯得十分必要,在教學(xué)過程中更需要針對課程特點進(jìn)行施教,使教學(xué)更加形象化、通俗化、趣味化,讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來更加輕松、有趣味。

2.1 挑選合適的教材,精選教材內(nèi)容

根據(jù)不同專業(yè)的課程要求,挑選合適的教材,有針對性地選擇,便于教師指導(dǎo)及學(xué)生學(xué)習(xí)。比如電子信息工程專業(yè)宜選擇理論較簡單偏應(yīng)用的教材,而通信工程專業(yè)則宜選擇理論性較強(qiáng)的教材。由于課時少,應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點根據(jù)課程在課程體系中的地位、作用和任務(wù)來精選教材內(nèi)容,少講或是不講與本專業(yè)相關(guān)性不大的內(nèi)容。此外,要注意補(bǔ)充教材的不足,適時更新教學(xué)內(nèi)容,與時代緊密結(jié)合,增加本學(xué)科的最新進(jìn)展與應(yīng)用,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。⑤

2.2 板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合

電磁場與電磁波的某些問題涉及大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和復(fù)雜的計算,如果只在幻燈片上播放,學(xué)生不容易跟上思路,師生之間沒有交流,但是通過板書教學(xué),可以很好地實現(xiàn)師生間的思路同步,課堂互動性好。雖然教學(xué)進(jìn)度慢一點,但是能讓學(xué)生更好地參與進(jìn)來,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,加深學(xué)生對知識點的掌握,課堂氣氛活躍。

但是僅靠板書的語言教學(xué)是不夠的,因為書中涉及到許多的抽象圖形,這些圖形無法用語言來表達(dá)清楚它本身的含義,如果結(jié)合多媒體手段,可以很輕松地表現(xiàn)出來,使學(xué)生感興趣,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。而且使用多媒體教學(xué),可以增加每節(jié)課的信息量,很好地解決學(xué)時量減少的問題,同時可以提供大量的課外材料供學(xué)生分析,讓學(xué)生了解除理論知識以外的,實踐方面的應(yīng)用知識。

2.3 采用實例教學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

電磁場與電磁波是一門基礎(chǔ)課程,理論性強(qiáng),在應(yīng)用方面講解不多,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,覺得課程不重要,沒有學(xué)習(xí)興趣。因此,教師在教學(xué)時,可以列舉一些實例,將電磁理論在工程實踐和日常生活等領(lǐng)域的應(yīng)用引入課堂的理論教學(xué)中,讓學(xué)生從中受到啟迪,能夠舉一反三,從煩瑣的記憶中擺脫出來,培養(yǎng)邏輯思維與創(chuàng)新思維能力。在課堂上,要適時適度地提出實例,不可一味地為增加趣味性而只講實例,列舉的實例要有一定的理論深度,能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時又可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生對這些問題進(jìn)行自由討論。通過討論和教師適當(dāng)?shù)奶崾?,學(xué)生理解了相關(guān)的知識,教師再進(jìn)一步總結(jié)歸納相關(guān)理論,可以達(dá)到較好的教學(xué)效果。⑥

2.4 采用啟發(fā)式教學(xué),增加交流互動

電磁場看不見摸不著,概念抽象,在教學(xué)的過程中,可以盡可能多地向?qū)W生提出問題,引導(dǎo)學(xué)生主動思考,分析問題,加深對知識的理解,發(fā)揮學(xué)生的主動性,使課堂生動活潑。教師在運用啟發(fā)式教學(xué)時,要針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,教學(xué)的具體內(nèi)容,提前進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計。在設(shè)計問題時,要多設(shè)計一些讓學(xué)生能思考的問題,而不是簡單的是非判斷。另外,講解某些與實際聯(lián)系比較緊密的問題時,可以提出一些實例,引起學(xué)生的求知欲,通過對相關(guān)知識的學(xué)習(xí),明白了原理,也提高了學(xué)習(xí)興趣。同時,在教師提問的過程中,與學(xué)生之間的互動更頻繁了,更容易把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從而改善教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。

2.5 提高教師素養(yǎng),提升教師魅力

同一門課程,同樣的教學(xué)內(nèi)容,教師不同,學(xué)生的喜好程度也有明顯的區(qū)別。無論是初中,高中還是大學(xué),學(xué)生都會因為喜歡一個老師而喜歡一門課程,因此,教師應(yīng)該對癥下藥,從知識素養(yǎng)等各方面提高自己,授課過程切忌千篇一律,背書式教學(xué)更是糟糕。在枯燥的課程中,加入一些幽默的話語,或是幽默的音調(diào),也可以改善課堂氣氛。教師要在教學(xué)中不斷提高自己的業(yè)務(wù)能力,可以通過教學(xué)與科研結(jié)合的方式,提升自己的認(rèn)識水平和綜合素質(zhì),從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2.6 靈活運用網(wǎng)絡(luò),做好課后輔導(dǎo)工作

為了讓學(xué)生更好地吸收新的知識,鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容,可以在傳統(tǒng)的固定時間地點面授習(xí)題、面對面答疑的輔導(dǎo)方式上,利用網(wǎng)絡(luò)采用QQ群、微博和郵件等多種交流方式,來為學(xué)生提供即時的輔導(dǎo)。學(xué)生可以將問題上傳至群共享中讓同學(xué)或者老師幫助解決,或者發(fā)郵件與老師進(jìn)行溝通。另外,借助微博,可以將師生之間、學(xué)生之間的交互空間從課上拓展到課下,有效地整合現(xiàn)實的交互空間與虛擬的交互空間,實現(xiàn)師生之間的實時性交互。實踐證明學(xué)生利用QQ群交流的頻率高,作業(yè)質(zhì)量也有顯著提高。

3 結(jié)束語

總之,在電磁場與電磁波課程的教學(xué)中,一定要根據(jù)課程本身的特點及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,緊扣大綱,把握主線,使學(xué)生系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容,要盡可能地把理論和實際應(yīng)用結(jié)合起來,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。一年的教學(xué)實踐表明,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高,課堂表現(xiàn)活躍,考試成績也有所提高。

注釋

① 謝處方,饒克謹(jǐn).電磁場與電磁波.第四版[M].北京:高等教育出版社,2008.

② 王家禮,朱滿座,路洪敏編著.電磁場與電磁波[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.

③ 伍剛,張小平.基于電磁場與電磁波的教學(xué)研究[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報,2007.24(6):117—121.

④ 劉建霞.改進(jìn)教學(xué)方法 提高教學(xué)質(zhì)量——《電磁場與電磁波》課堂教學(xué)體會[J].太原理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2003.12(21):90—91.

⑤ 楊紅軍,運高謙.“電磁場與電磁波”課程教學(xué)改革的探索[J].中國電力教育,2010(16):72—73.

⑥ 劉國慶.“電磁場與電磁波”課程教學(xué)研究[J].中國電力教育,2008(12):74—75.

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