今天小编为大家精心挑选了关于《电磁波课程论文范文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。摘要:对“电磁场与电磁波”课程难教难学的现状进行了一些思考,并从教学大纲、教材资料建设、教学方法与手段、考核方式等方面进行了一系列的改革与实践,取得了较好的教学效果。
第一篇：电磁波课程论文范文
“电磁场与电磁波”课程教学改革的探索
摘要:“电磁场与电磁波”课程是电类专业重要的基础理论课。本文从教学内容、教学方法和手段等方面对本课程的教学改革进行了探索,激发学生的学习主动性和创造性,同时在教学中注重启发性教学与现代教学手段相结合,突出对学生的逻辑思维能力和创新能力的综合培养。实践证明,该课程的教学改革是很有成效的。
关键词:麦克斯韦方程;静态场;MATLAB
作者简介:杨红军(1980-),男,河南郑州人,郑州轻工业学院技术物理系,讲师,工学硕士,主要研究方向:电磁理论的教学研究;运高谦(1979-),男,河南郑州人,郑州轻工业学院技术物理系,讲师,工学硕士,主要研究方向:光学设计的研究。(河南 郑州 450002)
随着信息技术的迅猛发展,电磁场理论在通信、广播、电视、雷达、遥测、遥控等众多领域中得到了广泛应用,同时也为诸多新型交叉学科的发展提供了重要的理论基础,要做到教育与经济建设接轨、与产业发展同步,课程的设置与改革就显得十分重要。在诸多高等工科院校中,“电磁场与电磁波”课程已经成为电类专业的一门基础理论课,在教学质量和效果上的要求也越来越高,在教学方式上也需要随时代进步。[1-4]
该课程包括电磁场理论与电磁工程两个部分,着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、规律和基本分析方法及其在电磁工程中的应用,是一门具有浓厚高等数学与物理色彩的课程,对于学生空间想象能力、抽象思维能力和逻辑推理能力等要求较高。[5-6]此外,电磁场的三维特性和电磁波的波动性等抽象内容无法生动、形象地展示给学生,使得许多学生无法理解从这些模型中建立起来的许多概念,从而影响整个课程的学习效果。[7-8]为了充分调动学生学习的积极性和主动性,促进学生更好地掌握“电磁场与电磁波”这门课,本文从教学内容、教学方法和手段等方面,对如何改革电磁场课程教学内容来提高教学效果进行了探索。
一、新的教学内容体系
本课程中的“麦克斯韦方程”是经典电磁理论的核心,包括积分与微分两种形式,这两种形式是通过高斯散度定理与斯托克斯定理联系到一起的。大二学生有大学物理的基础,因此在本课程的绪论部分,从“麦克斯韦方程”着手,对其方程的积分与微分形式、物理意义、适用的边界条件及三位奠基人做详细的分析与讲解,使学生了解本课程的思路、内容体系及安排、讲解方法、物理意义等,内容分解如表1所示。
由表1所示的内容体系,可以按照数学知识(矢量的代数运算)、静态场(静电场、恒定电场、恒定磁场)、时谐电磁场与电磁波(电磁波的传播)三大板块来讲述。教材最后几章是电磁工程,主要是为微波与天线技术作铺垫的,可根据不同专业进行取舍。
1.矢量的代数运算讲解
矢量的代数运算是本课程的基础,通过对标量、矢量、点乘、叉乘、散度、旋度、梯度、坐标系的转换等知识的讲解,教会学生如何把数学公式转换为物理知识,并用来求解物理问题,即给学生灌输一种思想,那就是如何把物理问题转换为数学问题进行求解。
2.静态场的讲解
电磁场与电磁波中的静态场包括静电场、恒定电场、恒定磁场三个章节,这三个章节在内容安排、讲解思路、理论推导、边界条件等方面具有相似性,如表2所示,因此只对一种场进行详细的讲解,使学生充分理解这种场的每个理论的推导和公式推导的过程,然后对其它场进行参数替换类比,比较它们之间的相似性与差异性。通过这种方式的讲解,教会学生如何学习这门课的方法,理清该课程的思路体系,提高其逻辑思维能力。
表2 静电场与恒定磁场的比较
静电场 恒定磁场
此外,静态场中一个重要的内容就是静电场的边值问题,即利用电磁理论求解有限空间中电磁场问题。这种问题的难点在于静态场边值问题的求解,即用数学物理方法来求解与数值法求解。在讲解过程中,首先要理清求解这种问题的一般思路,即根据题意写出拉普拉斯方程或泊松方程,确定其维数,给出初始条件;然后把方程分解成几个相互独立的单函数方程;最后根据高等数学中微分方程的解析式进行求解。在思路明确的前提下,充分利用MATLAB软件进行数值运算,画出求解曲线,以更直观地加深对边值问题的理解。
3.时谐电磁场与电磁波的讲解
时谐电磁场理论的核心内容是“麦克斯韦方程组”,为此,应该把重点放在该方程的导入、物理意义及其边界条件上,尤其是教会学生如何从经典电磁理论知识体系中发现问题的所在,如何进行理论的创新。通过对麦克斯韦的“位移电流假说”的讲解,让学生深刻理解理论创新是建立在深厚的数学知识和物理基础之上的,是大胆假设、抽象思维、逻辑推导的结果。在此基础上,以麦克斯韦方程组为核心,对其物理意义、影响、伟人的研究进行详细的阐述,以激发学生学习该课程的兴趣。
二、教学方法与手段
1.课堂在线演示求解过程
由于电磁场与电磁波某些问题涉及到大量的数学推导和复杂的计算,电磁场与电磁波传统教学仅靠板书的语言教学是不够的,采用多媒体技术及MATLAB软件,以动画、图像的形式将抽象枯燥的内容变得形象而生动,复杂的物理过程变得简单直观。例如能将抽象的电磁场、驻波、电偶极子电位分布图、静电场的边值问题等概念直接用MATLAB软件进行在线演示,输入初始条件与函数方程,形象地用动态图形显示出来,可使学生获得直观的深刻印象,大大提高学生的学习效率。
2.密切联系实际,互动式教学
“电磁场与电磁波”是以“麦克斯韦方程”为核心,因此应从该方程出发,紧密联系与实际生活相关的例子,如手机、电视、卫星、收音机的信号发射、传输、接收与电磁干扰和兼容等,以专题报告的形式,让学生参与到课堂的教学过程中,把学生查到的第一手材料与教师准备的材料进行衔接,深刻体会该课程的内涵。
3.采用“启发式”教学,提高学生逻辑思维能力
在“电磁场与电磁波”课程的整个学习过程中,应该引导学生主动去思考问题,在掌握好基础知识的基础上,适时地向学生提出一些综合性和灵活性的问题,使课堂生动活泼,吸引学生的注意力。有意义的启发性的问题可使学生聚拢目光,积极思考,提高学生的逻辑思维能力。如场的理解、亥母霍斯定理、电磁场的物理性质和运动规律;如何评价麦克斯韦的电磁场理论,为什么它被誉为19世纪物理学最伟大的成就;从它的建立能得到什么启迪;它对现代电磁工程有着什么样的影响等等。对这些贯穿电磁场理论建立和发展的始终的问题,不妨有机会就提及并以此统领课程的进行,吸引学生关注这些问题是如何解决的,提出一些有意义的问题,指导学生去查阅有关资料进行探究,以论文的形式来加强学生逻辑思维能力的训练。
4.强化电磁场的数值计算
由于“电磁场与电磁波”课程内容过于抽象,对空间抽象思维要求比较高,所以在描述一种场的时候不得不引用许多图,但黑板画的图不够形象与直观,难以激发学生兴趣。可以利用MATLAB、Mathemtic、有限差分等软件进行电磁场仿真和数值计算,画出电场、磁场、电位分布图、平面电磁波的传播三维立体图、半波天线辐射、圆形波导图,斯密斯圆图等,使抽象的问题形象化,促进学生对理论知识的学习。除此之外,在教学过程还将电磁场的数值计算作为研究题目应用到毕业设计与课程设计中,强化电磁场的数值计算。
三、结语
连续三年的教学实践证明:该课程的教学改革是很有成效的,学生对电磁场理论的学习兴趣明显提高,课程的教学质量得到了提高,学生不仅较好地掌握了“电磁场与电磁波”的基础理论,更提高了独立学习和科学思维的能力。
参考文献:
[1]刘靖纳,陈东阳,冀建利,等.“电磁场理论”课程教学改革的探索与实践[J].石家庄铁道学院学报,2008,2(2):105-108.
[2]许碧惠.“电磁场与电磁波”课程的教学思考[J].电气电子教学学报,2009,31(3):108-109.
[3]李文翔,熊庆国.“电磁场与电磁波”课程教学方法改革研究[J].中国冶金教育,2007,22(6):26-28.
[4]潘锦.电磁场教学中的挑战与新实验建设[J].电气电子教学学报,2008,30(5):54-55.
[5]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.
[6]刘学观,郭辉萍,李富华.电磁场与电磁波课程体系规划研究[J].电气电子教学学报,2006,28(6):1-2.
[7]伍刚,张小萍.基于电磁场与电磁波的教学研究[J].攀枝花学院学报,2007,24(6):117-120.
[8]姜宇.在“电磁场与电磁波”课程中建立创新理念[J].电气电子教学学报,2009,31(1):95-96.
(责任编辑:刘辉)
作者：杨红军 运高谦
第二篇：“电磁场与电磁波”课程的教改实践
摘要:对“电磁场与电磁波”课程难教难学的现状进行了一些思考,并从教学大纲、教材资料建设、教学方法与手段、考核方式等方面进行了一系列的改革与实践,取得了较好的教学效果。
关键词: 教学改革;教学手段;创新能力培养;考核方式;电磁场与电磁波
作者简介:董建峰(1964-),男,浙江余姚人,宁波大学信息科学与工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:电磁场与微波技术;徐键(1965-),男,江西南昌人,宁波大学信息科学与工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:电子信息材料与器件。(浙江 宁波 315211)
“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。它所涉及的内容既是电子信息类专业学生应具备的知识结构的必要组成部分,又是众多相关交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础(如计算电磁学、负折射率介质等),在电子信息类专业中占有重要的地位。掌握好本课程的理论,对于学生从场与波的角度理解和掌握后续专业课程内容(特别是关于微波、光波方面),更深入地分析与解释物理现象的本质具有极大的帮助,学好“电磁场与电磁波”课程会使学生对相关学科中不断出现的新发展有更好的理解能力,并将增强学生的创新能力。但是,由于本课程理论性很强,概念抽象,对学生的数学知识及其应用能力要求很高,所以不论是教师的“教”,还是学生的“学”都有较大的难度。本课程教学效果的好坏将直接影响后续专业课程能否更好地展开,因此,“电磁场与电磁波”课程在电子信息科学与技术专业建设中有着重要的意义。
针对“电磁场与电磁波”课程难教难学的现状,我们认为应该从教师和学生的角度来改进该课程的教学。从教师方面讲,应该把课程的目标定位搞清楚,就是既要使学生掌握电磁场与电磁波的知识,更要注重各种能力如逻辑推理、科学思维、创新意识等能力的培养。加强教师本身的能力和素质,认真准备课程,使用多种教学方式,强化场与波的基本概念和基本理论,并通过各种方法充分调动学生的学习积极性,引导学生认识课程的重要性,把学生的主观能动性发挥出来。针对该课程概念抽象、理论公式繁杂、知识点多、学时紧张等特点,我们认为应该制定合适的教学大纲要求,选定合适的教材,采用合适的教学方法和手段以及考核方式,来完成课程既传授知识又培养能力的目标。从学生方面讲,应该教育学生充分认识到电磁场与电磁波理论在现代电子信息和通信中的极端重要性,努力克服困难来掌握电磁场与电磁波的基本理论知识,培养自己的各种能力,才能在未来的学习和工作中具备优势。
我们在“电磁场与电磁波”优秀课程建设中,从教学大纲、教材资料建设、教学内容、教学方法与手段、电子教案建设、考核内容与方法等方面进行了一系列的改革与建设,取得了良好的效果。
一、教学大纲的修订
我们主要从以下几个着眼点出发来展开教学大纲的修订工作:(1)结合信息科学与工程学院平台加模块这一办学特色;(2)参考借鉴兄弟院校本课程的教学大纲;(3)考虑与后续专业课程的良好衔接以及本课程理论与实际应用的有效结合。我们对原有教学大纲做了仔细的分析与讨论。经过仔细斟酌,最终我们认为:根据电气信息类专业未来的发展趋势,将传输线理论部分加入教学大纲是必要的,因为随着无线通信容量的增加,无线通信频率已进入射频、微波波段,而传输线理论是分析、计算、设计射频、微波电路的基础理论,而且传输线理论容易与实际应用相结合。我们修订和完善了“电磁场与电磁波”课程的教学大纲,按新的教学大纲组织教学内容,主要内容包括:(1)矢量分析(给学生以相应的数学基础);(2)传输线基本理论(給学生解决电磁波问题的一种较容易的方法);(3)麦克斯韦方程(让学生了解电磁场和电磁基本规律);(4)平面电磁波(让学生了解电磁波,在学习用分离变量法解偏微分方程的基础上,重点让学生掌握电磁波传播问题与传输线理论的衔接);(5)平面电磁波的反射和折射(让学生了解从理想情况往实际情况走一步,要面对的不均匀性或界面的问题,学习和掌握对问题的处理方法和基本结果);(6)波导及天线(让学生再往解决实际问题方向走下去,了解和运用(4)和(5)的知识来解决两个典型实际应用问题);共约50学时。
二、教材选定和教材资料建设
教材是教学内容改革的载体,教学大纲任务如要顺利完成,选择合适的教材是关键。在教材的选定方面,在与教学大纲制定的指导思想基本一致的情况下,我们查阅了大量近几年出版的教科书,其中包括获国家优秀奖、教育部一等奖,以及面向21世纪高等学校信息工程类专业系列教材等诸多优秀教材。经过仔细分析与筛选,并结合宁波大学信息科学与工程学院教学的实际,结合教学实践并考虑与后续专业课程内容上的有效衔接,我们选择了普通高等教育“十五(十一五)”国家级规划教材,高等教育出版社出版的陈抗生教授的《电磁场与电磁波》作为教材。该教材的教学内容精选,充分结合和利用了“大学物理”电磁学部分的知识基础,讲解直接从电磁场的普遍规律麦克斯韦方程组出发,可以节省学时。教材中微波与光波并重、场和路结合,有利于学生建立起电磁场与波的整体概念,更深刻地理解和掌握电磁场的性质和规律,并且强调与实际应用、与日常经历和今后可能从事的工作领域结合,可以提高学生的学习自觉性和积极性。该教材还有专门的网站,学生可以直接从网上下载课件和其他相关学习材料,观看在线演示。我们还选择了《应用电磁学基础》(2001年多媒体版,F·T·Ulaby著)(英文影印版)、《电磁场与电磁波》英文第2版,B·S·Guru,H·R·Hiziroglu著)等两本英文辅助教材,附有多媒体光盘。
在资料建设方面,我们进行了多媒体课件的建设,改进了与教材配套的课件,并且收集了大量与课程内容相关的其他视频、动画、图片等素材,及时地在上课时使用,效果较好。
三、教学方法与手段改革
我们在教学过程中以学生为主体,教师为主导,采用各种现代教育技术手段实施灵活多样的教学方法,课堂上充分调动学生的学习自主性和积极性,注重学生探究性学习和创新能力的培养,取得了较好的教学效果。
1.多媒体授课并适当结合板书
采用了现代化教学多媒体手段进行教学,包括电子教案、视频、FLASH动画、实物照片等。使用配合教材的“电磁场与电磁波”多媒体演示系统网站和英文辅助教材附带的多媒体光盘,对教学难点和重点进行多媒体演示,将抽象的电磁场与电磁波问题用计算机三维动画显示技术形象、动态、直观地展示出来,以帮助学生更好地理解抽象的概念,充分激发学生的学习兴趣和热情。对难点采用多种方式、多种媒体、从多个不同角度进行讲解,使绝大多数学生能够透彻理解掌握。同时要求学生课后直接查看与该教材配套的专门网站,充分利用网上的丰富资源,并在课后提供给学生有关电磁场与电磁波的教学课件,使学生能够在课后更好地复习和预习,学生反映效果良好。
注重多媒体与“粉笔加黑板”的有机结合,对重要定理、公式的详细推演过程结合黑板进行讲解。
2.采用启发式教学
以前的课件多采用一页一页展示,效果不够好,我们对此进行了改进,使得讲解内容分段或分行显示,与黑板的效果类似,这样既减少了教师讲课时的工作强度,又让学生的注意力集中于教师讲解的内容。针对学生的情况,采用启发式教学,讲解中概念准确,条理清楚,重点突出,详略得当,快慢适中,对重要的公式和定理给出详细的数学推导,而对一些复杂繁琐的公式等不作推导,只对主要公式进行必要说明,把讨论重点放在物理概念、物理模型和思维方法上,并穿插一些电磁科学发展史小故事,增加学生的学习兴趣。授课时使用无线鼠标自动翻页,教师讲课时就站在学生面前或中间,增强师生之间的互动。
强调与过去“大学物理”(电磁学、光学)、“信号与系统”等课程内容的内在联系,如讲解极化时提到光的偏振,因为实际上光就是一种电磁波,极化即偏振;讲到临界角、布儒斯特角时可以说明,这些公式实际上完全可以从麦克斯韦方程推导出来,这样电磁场与电磁波的基本规律就解释了原来光学中的重要物理现象;求解电磁场的标量位和矢量位时,非齐次亥姆霍兹方程的解实际上就是源和格林函数的卷积,而卷积概念是“信号与系统”里的重要概念。还可以指出电基本振子、线天线等理想模型,与“大学物理”中的质点、点电荷和“信号与系统”中的单位冲击信号等理想模型的思维方式是一致的等等。这样既把以前学的知识更加深化了,也可以加深对电磁场与电磁波规律的理解。另外,在教學中安排了几次习题课,讲解学生所做过的习题中容易出错的部分,以便学生加深理解和掌握本课程的基本概念、定律、公式和应用。
3.结合实际应用和学科前沿
首先在教学大纲中加入了可以将复杂场问题简化为工程技术人员熟悉的路问题的传输线理论内容,选用了强调与应用、日常经历和学生今后可能从事的工作领域结合的教材。在教学过程中,密切结合实际例子介绍基本概念和原理,对于提高学生兴趣非常有效。例如讲解电磁波在介质中的透射、穿透深度时,结合目前在日常生活中普遍应用的微波炉,微波对食物加热的原理是:多数食物如牛排等对于微波为有耗介质,微波穿透这些食物时,在食物内部的微波损耗就转变为热量;讲解极化时,结合无线通信系统,为了增加频带内的通信容量,某些通信系统使用两个正交的线极化,能使通常单极化的系统容量增加一倍;还有潜艇之间的通信、电离层、手机(天线)等等。
在教学中,还结合学科的发展,注重反映与本课程有关的学科前沿,例如在讲解平面电磁波的传播时,引申出最近出现的国际上非常热门的负折射率介质研究、电磁波的隐身技术(像《哈利·波特》中出现的隐身斗篷)等,并把我们自己科研中的一些相关结果如平面波导集成光路设计的FDTD方法仿真、负折射材料构成的各种波导中电磁波的反向传播等奇异特性进行介绍,大大激发了学生的学习兴趣。
4.注重创新意识和创新能力的培养
在教学中,注重培养学生的创新意识和创新能力,例如在进行平面电磁波传播的教学时,让学生根据电磁波中电场和磁场关系的公式,大胆假设介电常数和磁导率同时为负,那么就直接从麦克斯韦方程出发从理论上得到了电场、磁场和波矢量的左手关系,而通常的介质,这三者的关系是右手关系,这时再设问是否存在这种左手关系的介质。实际上左手介质或负折射率介质在自然界中是不存在的,但最近,人工合成的左手介质(负折射率介质)已经得到了实验证实,被美国《科学》杂志评为2003年的十大科技突破之一,2006年基于左手介质设计实现的电磁波隐形又被美国《科学》杂志评为年度十大科技突破之一。目前,左手介质是电磁学界和科学界非常热门的研究前沿,并可能应用到亚波长分辨、电磁波隐身等技术中。通过这些引申和介绍,既激发了学生的想象能力,活跃了思维,又提高了学生的学习兴趣,培养了学生的创新能力,取得了非常好的教学效果。仅一届毕业生中就有10多位学生选择了“电磁波在负折射率材料中的传播” 这方面的研究课题作为毕业设计的题目。
四、考核方式改革
考核方式也是课程教学的指挥棒,如何采用合适的考核方式将对课程的教学带来很大的影响。以前往往采用闭卷考试,需要记忆大量的理论公式和定理,造成许多学生养成了死记硬背的学习习惯,而开卷考试看起来又会降低课程的要求。因此需要进行改革,以使考核方式与教学过程和教学目标相一致。
因课程对数学要求高、公式太多,为了使学生集中于电磁场与电磁波基本概念、基本理论的理解掌握与应用,利于学生进行研究性学习,因此在前几届考试中在试卷后面列出了主要的参考公式,从2005年开始采用“一页开卷”考试,有益于学生创新素质的培养和提高。所谓“一页开卷”,就是允许学生在考试时携带事先由学校统一发放的一张A4大小的“一页开卷”专用纸,学生在复习期间可以在这张纸上抄写任意与课程有关的内容,正反面都可以写,这张纸不能打印和复印,里面内容必须自己手写,考试前必须填写真实姓名和学号,考试中不得与其他同学传递交流,考试结束要连同试卷一起上交。学生可以把课程的主要公式和重点、难点写在上面,这一方面可以改变死记硬背的学习习惯,另一方面也是学生全面系统复习、整理、归纳、总结、梳理知识体系的一个有效方式。有的学生在一页纸上写得密密麻麻,可以说是浓缩的笔记,充分利用了这张“一页开卷”专用纸。
“一页开卷”考试的实行,不仅能促使学生系统地复习整理所学内容,使学生把主要精力集中于理解、掌握与应用所学的知识,而不是死记硬背一些概念、定理和公式,而且还促使教师不断提高教学水平和命题质量,要求教师在教学中引导学生把主要心思和精力放到提高自己对知识的理解、分析和运用上来,注重培养学生运用知识分析与解决问题的能力,试卷题目也要注重考核对知识的理解分析和灵活运用。我们有较为系统的试卷库,而且实行了统一的考核制度,每学期末进行试卷分析。试卷分为选择、填空、名词解释、计算等部分,考核的内容既有理论性较强的,也有与实际应用相关的,既注重考核对基本概念以及知识的运用,又考核学生的思维方法和能力等,效果较好。
总之,本文对“电磁场与电磁波”课程难教难学的现状进行了一些思考,并在教学过程中进行了采用新的教学手段和方法、改进考核方式等教改实践,提高了教学质量,培养了学生的创新意识和能力,取得了良好的效果。
参考文献:
[1]陈抗生.电磁场与电磁波(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]曹斌照,许福永,梅中磊,李月娥.关于“电磁场理论”课程建设的探索与实践[J].高等理科教育,2007,(5):43-45.
[3]田雨波,张贞凯.“电磁场理论”教学改革初探[J].电气电子教学学报,2008,30(1):11-13.
[4]邵小桃.美国MIT的电磁波教学启示[J].电气电子教学学报,2008,
30(3):103-105.
[5]姜宇.在“电磁场与电磁波”课程中建立创新理念[J].电气电子教学学报,2009,31(1): 95-96.
(责任编辑:苏宇嵬)
作者：董建峰 徐 键
第三篇：工程实践法在《电磁场与电磁波》课程中的教学研究
摘 要 基于工程实践推动理论课程教学是当前工程学科理论基础课程的主要教学改革手段之一。本文介绍了工程实践法在《电磁场与电磁波》课程理论教学过程中的具体方法，详细介绍了该实践法的一般流程、具体实施和评价方法。该教学方法的实施极大地调动了学生的学习积极性和主动性，突出了学生的主体地位，促进了学生理论联系实际的能力，明确了学习的目的，充分体现高等教育“以能力为本”的价值取向。
关键词 工程实践法 电磁场与电磁波 理论教学
《电磁场与电磁波》是现代信息学科的重要理论基础课程，具有很强的理论性，是传统信息学科中较抽象的一门课程。这门课程的教学目标是培养学生具有分析电磁现象的定性过程和定量方法的能力，使得学生能够认识并理解电磁波作为信息载体工作于光纤通信、移动通信、雷达等领域，引导学生掌握天线与微波系统的分析方法和设计思路，认识并解决实际工程中的复杂问题，加深理解电磁场与电磁波的本质。
该课程是后续微波类专业课程的基础，对后续课程的学习起着决定性作用。然而，传统的理论教学方法都是按部就班的讲解理论知识，而其抽象的理论和较多的数学描述难以引起工程类专业学生的兴趣，造成“教”和“学”都较为困难的教学现象。为了激发学生的学习兴趣，提高学生对该课程工程实践应用的认识，进一步加深其理论理解，笔者通过工程实践与理论教学相结合的方法，对该课程的教学环节进行了一系列的改革。通过4年多的教学实践，目前已取得了良好的教学效果，摸索出一套完整的项目实践教学法。本文在此介绍《电磁场与电磁波》课程中实施工程实践教学法的一般流程、具体实施和评价方法，激发学生学习兴趣，引导学生探索性学习，启迪学生创新性思维，促进和提高学生知识拓展应用的能力。
一、工程实践法的一般流程
工程实践法是师生通过共同实施一个完整的工程案例而进行的教学活动。此处的工程案例主要是针对该课程中的某个教学内容而设计的任务，该任务需要具备典型性、实用性、可操作性及可拓展性，并能由学生独立完成、可收到良好教学效果。在实践工程案例的过程中，将理论知识围绕该工程任务进行讲解，让学生明确每个知识点在该任务中的作用，并由学生作为主体主动去尝试解决问题和完成任务，创造学生主动参与、自主制作，探索创新的新型教学模式。
为完成该工程实践教学法，授课教师需要先调研与当前科学前研紧密结合的学科动态，选取具有可操作性的实践题目。此外，需要提前告知学生准备必要的前期知识，如MALTAB编程，熟练运用HFSS、FEKO电磁仿真软件等。在此前期准备后，整个教学法的实施将分为：理论教学、项目实施、教师指导、仿真分析、验收总结等几个阶段。
二、工程实践法的实施过程
该实践教学法将首先选取合适的工程实践案例，所选择案例需要考虑到与电磁场和实际工程应用的紧密结合，并且具有典型性和实用性。案例的选择由课程教师完成前期调研工作，结合学生的课程学习和教师对工程实践与科学前沿的把握，归纳选择一些符合认知规律的代表性电波传播问题和天线设计需求，引入到本科教学过程中。根据教学大纲的目标要求，以任务引领的方式将相关知识点融入到完成任务所必备的实践案例中，突出任务与知识点的联系，围绕案例实践所用知识点重点讲授，使学生掌握必要的基本理论，使其实践能力和分析解决问题的能力得到提高。通过近4年的实践归纳总结，本课程所选取的工程实践案例包括：金属接地板电位分析，圆极化波地面反射分析，工字型波导内场分布分析，八木天线设计等实践案例。
案例确立后，学生根据所选题目分成项目小组，由项目组长组织成员制定具体的实施方案，并进行任务分配和进展协调。项目选择分配完成后，教师要引导各组有序完成项目设计和分析任务。如，以八木天线设计为例，教师在项目开始前应当对该案例所涉及理论知识进行重点讲解，如，电磁场边界条件、电磁辐射、特性阻抗等知识要点，基本涵盖了电磁场课程的主要知识点，满足教学大纲的基本授课要求。此外，还需要对选题小组进行电磁分析软件的知识补充，如该案例所需要电磁场仿真软件为FEKO，则在该小组选题时即要求其人员进行FEKO的仿真学习。在学生进行项目执行阶段，教师需要结合教学内容对所选案例进行讲解，明确所用方法和注意事项，引导学生按正确的实践方式完成设计。此外，还需要根据学生的学习基础和能力将一个完整的项目进行适当的细化分解，方案细化的过程也是教师的具体指导过程之一。项目完成后，学生需要通过电磁场仿真软件FEKO对所设计八木天线进行优化，使之达到所提性能指标。最终，通过该案例的实施，使得学生能够通过组内人员的相互协作，综合运用知识、技能和方法，按照已经确立的项目实施步骤，通过搜集资料、独立学习、实践、合作研究探索等方式，结合理论课程的讲授完成该工程案例的具体设计工作。
三、教学实践的考核工作
作為微波类的专业基础课，电磁场与电磁波的理论性和实践性都很强，因此，为保证后续课程的顺利教学，必须夯实电磁场与电磁波的理论基础，并且培养学生的实践动手能力。为实现此目的，理论与实践实一体化的工程案例教学考核评价采用理论考核和工程实践操作过程考核相结合的方式，各占总成绩的50%。其中，理论考核采取笔试形式，考核学生的理论知识，而工程实践评分则有指导教师根据各小组的案例完成情况，小组成员的协调性、动手能力、资料收集和分析能力等综合打分。
经过不断的尝试，笔者在电磁场与电磁波课程中应用工程实践教学法进行教学，有效地改变了传统的讲授式教学模式，较大地提高了教师的教学效率和学生的学习效率，加深了学生对电磁场问题的理解。经笔者近4年的实践探索，结合现代化的教学手段和工程实例对知识进行综合演练，充分发挥教师的主导作用，体现了学生的主体作用，展示了高等教育“以能力为本”的价值取向。
参考文献：
[1]任仪，郝宏刚，尹波.基于工程案例的《电磁场与电磁波》教学实践[J].读写算 (教师版)：素质教育论坛，2012，(11)： 69-70.
[2]裘国华，李九生，申屠南瑛.多样化教学在《电磁场理论与微波技术》课堂中的应用[J].科技信息，2011，(17)：7-7.
[3]唐英.项目递进驱动教学法在《C语言程序设计》的应用.职教探索与研究[J].2007，(04)：32 - 34.
作者：任仪 尹波