“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理”的教學(xué)銜接思考

王斌+郝宏剛+尹波+阮巍

【摘 要】“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理”是高校電子類專業(yè)所開(kāi)設(shè)的兩門重要課程，前者是專業(yè)基礎(chǔ)課，后者是公共基礎(chǔ)，但由于二者課程定位不同，存在較大差異。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)銜接等方面分析了它們的區(qū)別與聯(lián)系，討論了教學(xué)中的銜接問(wèn)題，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】電磁場(chǎng)與電磁波 大學(xué)物理 差異 教學(xué)銜接

【中圖分類號(hào)】O441-4；G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）14-0048-02

一、引言

“大學(xué)物理”是我國(guó)高等院校理工科類非物理專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，其主要目的是為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)[1]。“電磁場(chǎng)與電磁波” 是高等院校電子類和通信類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波的基本屬性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相應(yīng)工程應(yīng)用等內(nèi)容，但前期基礎(chǔ)就是“大學(xué)物理”中電磁學(xué)部分，但在知識(shí)內(nèi)容的深度、廣度及實(shí)用性方面都有加深和拓展，同時(shí)也有很大部分存在內(nèi)容重疊的部分[2，3]。為了避免“電磁場(chǎng)與電磁波”在教學(xué)過(guò)程中與“大學(xué)物理”中電磁學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)，讓學(xué)生更好的學(xué)習(xí)“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的核心內(nèi)容，應(yīng)思考并規(guī)劃好“大學(xué)物理”中電磁學(xué)與“電磁場(chǎng)與電磁波”的教學(xué)銜接問(wèn)題，提高課堂教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

二、教學(xué)銜接問(wèn)題

“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理”這兩門課程從內(nèi)容上來(lái)看都會(huì)涉及到電磁運(yùn)動(dòng)基本理論和電磁波相關(guān)理論，從研究的對(duì)象看本質(zhì)的區(qū)別不大。但是由于它們?cè)诮虒W(xué)目標(biāo)上的區(qū)別，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容上也存在很大的差別，因此我們?cè)诮虒W(xué)方法、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)思路上應(yīng)區(qū)別對(duì)待，并思考相應(yīng)的銜接問(wèn)題，提高課堂教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

1.教學(xué)目標(biāo)的銜接。“大學(xué)物理”課程一般在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)，其作為一門通識(shí)性基礎(chǔ)課程，主要對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波的基本概念、基本規(guī)律和基本方法進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和理解，為學(xué)生以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“電磁場(chǎng)與電磁波”是工科類高校電子工程、信息工程、通信工程等專業(yè)學(xué)生的必修課程，是信息技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是電子信息大類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)部分。在課程定位上，其作為專業(yè)基礎(chǔ)課，將為后續(xù)“微波技術(shù)”、“射頻通信電路”等專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，相對(duì)于大學(xué)物理這門公共基礎(chǔ)課而言，其教學(xué)目標(biāo)不同。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生建立電磁場(chǎng)的概念，認(rèn)識(shí)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性，掌握電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，理解麥克斯韋方程的表達(dá)形式及其物理意義，并讓學(xué)生掌握一些典型電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模與求解，使學(xué)生能夠用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)去思考、分析和計(jì)算一些簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)基本問(wèn)題。這將對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底、邏輯推理、理性思維能力有一定的拓展。可見(jiàn)，兩門課程在教學(xué)目標(biāo)上是一個(gè)由低到高的層次遞進(jìn)關(guān)系。

2.教學(xué)內(nèi)容的銜接。從教學(xué)內(nèi)容上看，“大學(xué)物理”的電磁學(xué)部分介紹了靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，并簡(jiǎn)單地引出麥克斯韋方程組，至于時(shí)變電磁場(chǎng)、平面電磁波、波導(dǎo)、天線等問(wèn)題均未涉及。故它只是從“靜態(tài)”的觀點(diǎn)對(duì)電磁場(chǎng)的基本問(wèn)題進(jìn)行講解，使學(xué)生從整體上對(duì)電磁場(chǎng)有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。而“電磁場(chǎng)與電磁波”作為電子信息大類專業(yè)不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容豐富的同時(shí)，難度也有所增加。它包括“電磁場(chǎng)”與“電磁波”兩大部分的核心內(nèi)容。“電磁場(chǎng)”部分是在“大學(xué)物理”電磁學(xué)課程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用矢量分析描述靜電場(chǎng)、恒定電流場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的基本物理概念，在總結(jié)基本實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上給出時(shí)變電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，引出邊界條件，學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)問(wèn)題的求解方法，如鏡像法、分離變量法等。“電磁波”部分主要介紹電磁波在真空和介質(zhì)中的傳播規(guī)律以及天線的基本理論。具體包括平面電磁波、導(dǎo)行電磁波以及電磁波輻射等理論。故這部分主要從“動(dòng)態(tài)”角度描述電磁波。由此可見(jiàn)，在教學(xué)內(nèi)容上，“電磁場(chǎng)與電磁波”課程相對(duì)于“大學(xué)物理”電磁學(xué)課程不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是知識(shí)體系的遞進(jìn)關(guān)系[4]。

3.教學(xué)方法的銜接。“大學(xué)物理”電磁學(xué)部分的知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，很多概念和規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)后抽象出物理模型而建立起來(lái)的。而“電磁場(chǎng)與電磁波”課程卻側(cè)重于利用矢量分析和場(chǎng)論等數(shù)學(xué)工具，對(duì)物理模型所滿足的物理規(guī)律進(jìn)行嚴(yán)格的理論推導(dǎo)，得出合理的結(jié)論，形成完整的物理理論體系。因此，在教學(xué)中我們應(yīng)該有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從“形象思維”向“抽象思維”轉(zhuǎn)變與過(guò)渡，引導(dǎo)他們通過(guò)理性的思考、嚴(yán)密的分析、邏輯的推理來(lái)學(xué)習(xí)和理解電磁波傳播的內(nèi)在規(guī)律。在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，輔助以一些仿真和演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)電磁波現(xiàn)象和規(guī)律的理解。這樣才能在教學(xué)方法上對(duì)兩門課程進(jìn)行良好的銜接。

三、結(jié)語(yǔ)

本文從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上分析“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理”兩門課程的異同，找出它們之間的切入點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)兩門課程進(jìn)行很好的銜接、承前啟后，使學(xué)生在知識(shí)上自然過(guò)渡，樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心，提高“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的教學(xué)質(zhì)量，具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]許琰，楊爽. 對(duì)大學(xué)物理教學(xué)改革的探索. 教育教學(xué)論壇. 2014，（1）：49-51.

[2]尹彩流.《大學(xué)物理》電磁學(xué)教學(xué)中類比法的應(yīng)用.廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2011，17（2）：98-100.

[3]林相波，劉軍民.“電磁場(chǎng)與電磁波”課程教學(xué)中的幾點(diǎn)思考. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào). 2009，31（2）：95-97.

[4]潘長(zhǎng)寧，何軍，周昕.“電磁場(chǎng)與電磁波”與“大學(xué)物理.電磁學(xué)”教學(xué)銜接問(wèn)題的探討.教育教學(xué)論壇. 2015，（1）：159-160.

基金項(xiàng)目：

重慶郵電大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目 （XWTJG1401）。