电磁波课程论文十篇

电磁波课程论文篇1

关键词 电磁场与电磁波 电磁学 区别 教学衔接

中图分类号：G648.2 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）15-0004-02

一、引言

“大学物理”是我国高等院校理工科类非物理专业的必修基础课，其主要目的是为后续的专业课学习打下基础。“电磁场与电磁波” 是高等院校电子类和通信类专业的重要专业基础课程，主要学习电磁场与电磁波的基本属性、运动规律及相应工程应用等内容，但前期基础就是“大学物理.电磁学”（后简称“电磁学”）的核心内容，但在知识内容的深度、广度及实用性方面都有加深和拓展，同时也存在内容重叠的部分。为了避免“电磁场与电磁波”在教学过程中与“电磁学”中知识内容的重复，让学生更好地学好“电磁场与电磁波”课程的核心内容，应分析 “电磁学”与“电磁场与电磁波”的区别，并规划好二者的教学衔接问题，提高教学效率，保证教学质量。

二、教学衔接问题

“电磁场与电磁波”与“电磁学”这两门课程从内容上来看都会涉及到电磁运动基本理论和电磁波相关理论，从研究的对象来看，本质区别不大。但是由于它们在教学目标上的区别，导致教学内容上也存在很大的差异，因此我们应在教学方法、教学重点和教学思路上区别对待，并做好教学衔接，提高教学效率，改善教学效果。

1.教学目标的衔接。“电磁学”课程一般在大学一年级开设，其作为一门通识性基础课程，主要对电场、磁场、电磁波的基本概念、基本规律和基本方法进行学习和理解，为学生以后专业课程的学习打下坚实的基础。“电磁场与电磁波”是工科类高校电子工程、信息工程、通信工程等专业学生的必修课程，是信息技术的理论基础，是电子信息大类专业学生的基础知识部分。在课程定位上，其作为专业基础课，将为后续“微波技术”“射频通信电路”“电信传输理论”等专业课的学习奠定基础。因此，相对于“电磁学”这门公共基础课而言，其教学目标不同。通过该课程的学习，让学生建立电磁场的概念，认识电磁场的物质性，掌握电磁场运动的基本规律，理解麦克斯韦方程的表达形式及其物理意义，并让学生掌握一些典型电磁场问题的数学建模与求解，使学生能够用“场”的观点去思考、分析和计算一些简单的电磁场基本问题。这将对学生的数学功底、逻辑推理、理性思维能力有一定的拓展。可以说，两门课程在教学目标上是一个由低到高的层次递进关系。

2.教学内容的衔接。从教学内容上看，“电磁学”课程介绍了静电场的基本性质、稳恒磁场的基本规律、电磁感应的基本规律，并简单地引出麦克斯韦方程组，至于时变电磁场、平面电磁波、传输线、波导、天线等问题均未涉及。故它只是从“静态”的观点对电磁场的基本问题进行讲解，使学生从整体上对电磁场有一个初步认识。而“电磁场与电磁波”作为电子信息大类专业不可或缺的专业基础课，内容丰富的同时，难度也有所增加。它包括“电磁场”与“电磁波”两大部分的核心内容。“电磁场”部分是在“电磁学”课程的基础上，运用矢量分析描述静电场、恒定电流场和静磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出时变电磁场的基本规律，引出边界条件，学习静电场问题的求解方法，如镜像法、分离变量法等。“电磁波”部分主要介绍电磁波在真空和介质中的传播规律以及天线的基本理论。具体内容包括平面电磁波、传输线理论、导行电磁波以及电磁波辐射等部分。即这部分内容主要从“动态”角度描述和分析电磁波。可见，在教学内容上，“电磁场与电磁波”课程相对于“电磁学”课程不是简单的重复，而是知识体系的递进关系。

3.教学方法的衔接。“电磁学”课程的知识相对简单，很多概念和规律都是在实验基础上，通过学生的感性认识后抽象出物理模型而建立起来的。而“电磁场与电磁波”课程却侧重于利用矢量分析和场论等数学工具，对物理模型所满足的物理规律进行严格的理论推导，得出合理的结论，形成完整的理论知识体系。因此，在教学中我们应该有意识地引导学生从“形象思维”向“抽象思维”转变与过渡，引导他们通过理性的思考、严密的分析、逻辑的推理来学习和理解电磁波传播的内在规律。在理论学习的同时，辅助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示验证性实验，加强对电磁波现象和规律的理解。这样才能在教学方法上对两门课程进行良好的衔接，改善教学效果。

三、结语

本文从教学目标、教学内容、教学方法上分析“电磁场与电磁波”与“电磁学”两门课程的区别，找出它们之间的切入点，在教学过程中对两门课程进行良好的衔接、承前启后，使学生在知识上自然过渡，树立学习的信心，提高“电磁场与电磁波”课程的教学效率， 保证课程的教学质量，具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]许琰，杨爽. 对大学物理教学改革的探索[J]. 教育教学论坛，2014，（1）：49-51.

[2]林相波，刘军民.“电磁场与电磁波”课程教学中的几点思考[J]. 电气电子教学学报. 2009，31（2）：95-97.

电磁波课程论文篇2

关键词：教学方法；电磁场与电磁波；类比；创新

作者简介：黄麟舒（1975-），女，湖南常德人，海军工程大学电子工程学院，讲师；柳超（1963-），男，湖南岳阳人，海军工程大学电子工程学院，教授。（湖北 武汉 430033）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0068-02

一、“电磁场与电磁波”课程和类比教学简介

“电磁场与电磁波”课程历来是一门疑难课程。尤其是在教学改革后，这主要有三个方面的原因：课程理论性强，公式繁杂，理论抽象；实验设备不配套，实验设备投入大，院校缺乏开设电磁场与电磁波实验的条件，理论与实践脱节；随着近几年的教学改革，此类课程的课时被大幅压缩，有的学时分配减少约三分之一，教学自由度受到很大限制。该课程被学生视为天书，被列为大学阶段难学的课程前列。为激发学员的学习兴趣，改善“老师讲得津津有味，学生听得昏昏欲睡”的局面，急需对这门课程的教学方法进行改进。经过几年的不懈努力，不断总结完善，将多种教学手段综合运用，积累了一些有利于该课程的教学方法。

类比教学是一种比较教学，对象是几种不同的教学内容，它们必须有先后，是用已学的课程知识来导入新课知识，使学生学习起来有参照，易于接受。在“电磁场与电磁波”课程中引入类比的教学策略，不但可以提高教学效率，从教学效果看，学员也相对容易接受新知识。但教师在教学中处理教学内容时，需要注意简繁有度、重点突出，调动学生的联想记忆、想象力等能力，通过类比方法掌握新知识点。

二、类比教学方法的实施

“电磁场与电磁波”课程的类比教学方法有几种实施策略。有的是课程、领域之间的横向类比，例如与“大学物理”相关知识点的类比，“电磁场”和“流体力场”、“电磁波”和“机械横波”的比较。有的则是纵向类比，譬如该课程本身的静电场和静磁场、静电场和恒定电流场等的对比。在如下几个方面对“电磁场与电磁波”课程教学进行类比探讨，目的是探索适合该课程的行之有效的教学方法，以提升学生的学习兴趣和效率，培养学生的创新能力。

1.课程之间的类比。

即“电磁场与电磁波”和“大学物理”的类比。

首先需明确“电磁场与电磁波”并非“大学物理”的简单重复。高等院校的“大学物理”课程一般安排在大学一年级下学期，而“电磁场与电磁波”课程一般安排在大学三年级上学期或下学期，它们之间有先后且有衔接。因此，“电磁场与电磁波”不仅包含“大学物理”中的静电场、恒定磁场、电磁感应、时变电磁场的麦克斯韦方程等内容，还包括磁介质及磁化、边值问题及其解法、正弦电磁场、场的复数和瞬时值表示、标量位函数和矢量位函数、波动方程及其解、平面波的传播规律、电磁辐射等内容，是后续课程“微波技术”、“天线与电波传播”的基础课。而且，在大学物理中学过的浅显的电磁学往往是一些特例，而“电磁场与电磁波”深入介绍了电磁场与电磁波的一般性的基本特性及规律，学生需要学习的是更多一般性的规律，而且内容侧重时变电磁场和波的规律研究。因此，“电磁场与电磁波”既与大学物理有衔接又有区别，教学中如果借助类比的教学方法，从“大学物理”过渡到“电磁场与电磁波”的知识点，既可以节省授课时间，又能为学员所接受。

举一个证明方法的例子。“大学物理”中麦克斯韦方程组是以积分形式给出的，而“电磁场与电磁波”中以积分和微分形式给出，学生在理解时微分形式比积分要难，所以比较好的方式是采用类比方法讲述微分形式。譬如，在讲解麦克斯韦方程第一方程时，即传导电流和变化的电场均产生磁场的推广的安培环路定理时，先写出已学“大学物理”中的积分形式：

让学生推导微分形式，要提醒学生推导中要用到前面所学数学知识旋度定理，实际教学中大部分学生都能从如下所示步骤推出微分形式：

s是以L为边界的任意曲面，故有：。

由于能够推导出微分形式，学生由被动抄写变为主动推导，加入了主观思考，调动了积极性，使得其踊跃去推导另外三个方程，比如利用散度定理由磁通连续性原理的积分形式推导出微分形式，自己总结得到磁场是无散场的推论。学生在探究过程中水到渠成地掌握了麦克斯韦方程的两个重要定理的微分和积分形式。故激发了学生探究的兴趣，也活跃了课堂气氛。可见，类比教学可激发学生学习兴趣，提高课堂授课质量。

2.课程自身知识点的纵向类比

在时变电磁场中，电和磁是紧密联系的两种现象。虽然某些电现象和磁现象在本质上相异，但宏观现象上有很好的相似性，启发我们在教学方法上注意到这种研究方法的相似性。在各章节讲授完成进行章节小结时，譬如在小结恒定磁场时，先与学生一道回顾静电场是由电荷量不随时间变化的静止电荷产生的电场。而恒定磁场是恒定电流在周围空间产生的对于运动电荷有力的作用的一种场。在讲授内容上，这两种场有很相似的现象，对应着很相似的知识点。例如：电介质的极化现象与磁介质的磁化现象，电场的场量、位函数等等，详细对比见表1。在掌握了电现象的基础上，利用电磁对偶关系，理解磁现象的相关知识就容易些，而且更加深了对其本质的理解。

在前面讲授静电场时，首先给出电场强度的定义，讨论真空中的静电场，然后讨论介质中的静电场，在不同介质的交界面上，静电场会发生变化，讨论场量的边界条件，最后介绍电容，讨论静电场的能量与力的计算方法。在讲授恒定磁场时，如同讨论静电场一样，先讨论真空中的恒定磁场，然后再讨论磁介质在恒定磁场作用下发生的磁化现象，然后再分析介质中的恒定磁场，接下来讨论恒定磁场方程及其边界条件，电感、磁场能量和磁场力的计算。为了清晰地表现这种宏观的对称性，文献[3]给出了几种电场和磁场的典型的对偶关系应用，见表2。利用该表进行课程小结，既缩短了知识传授与接受的过程，又有助于对知识融会贯通，便于记忆。

更进一步，引入磁荷和磁流后，对于时谐场，可以推导出只有电流源和只有磁流源的麦克斯韦方程，可以看到两个方程组的数学形式完全相同。对偶形式可见下表3。

则可由另一个方程组得到另一个方程组。如果按照上述各量的互换关系，可由一类问题的边界条件得到另一类问题的边界条件（如只存在磁流源的边界条件），那么由一类问题的解经上述各量互换后即可得到另一类问题的解，这就是所谓的二重性或对称性。概括地说，如果描述两种不同物理现象的方程具有相同的数学形式，则它们的解也将具有相同的数学形式，这样的事实称为二重性或对偶性。利用二重性原理，可由电流源激发的电磁场的一般解法及其结果，直接导出磁流源激发的电磁场的一般解法。

另外，恒定电场与静电场在一定条件下机理类似，故也可以用类比方法进行教学。首先交代恒定电流场的产生是：将一块导体与电源的两个极板相连，由于两个极板之间始终存在一定的电位差，在导体中形成电场，迫使自由电子维持连续不断的定向运动，从而形成电流，或者说，若电源的电压与时间无关，导体中的电流强度是恒定的，导体中的电场也是恒定的。

无外源区中均匀导电介质内部的恒定电流场方程和无源区中的均匀介质内部的静电场方程分别归纳如表4所示。从表中容易看出，在不包括电源局外场的导电媒质中恒流电场的基本方程与无电荷分布区域内静电场的基本方程有相似的形式。

由表可见，两种场非常相似。恒定电场和静电场一样，也与时间无关。由于两个场的电位函数均满足拉普拉斯方程，所以如果两个场用电位表示的边界条件相同时，则两个场的解必然相同。因此对于某一恒流电场的边值问题，如果对应的静电场边值问题是已经有解的，则恒流电场的解便可以直接写出，只需将ε换成σ、q换成I、换成等相对应的物理量就可以了，而不需要重新计算。这种方法称为静电比拟法。为了培养学生的创新思维可进一步引导学生思考：在什么条件下二者可比拟？如何形成这种条件。由此引出实验室研究静电场时常用的一种方法，即静电比拟法，用恒流电场模拟静电场，而实验室在恒流电场中进行测量比在静电场中容易得多。所以利用类比的方法能启发学生步步深入。

还有电磁波与机械波都是横波，都具有横波的特性等方面的类比，水波的传播与电磁波能的传播的类比，电磁场与流体力场的类比等等，也可以采用类比的教学策略进行更加形象、直观的传授，启发创造性思维。

三、结束语

提高教学质量和实效始终是高等院校的工作重点。如何为学生创造一个宽松、活泼的课堂学习氛围？如何引导学生自发学习，超越自我？如何为学生打下宽厚的知识基础，以便能够为其将来的某一领域的研究打下基础？这些都需要教育工作者在实践中进行深入研究。实践教学结果表明，类比教学方法运用于“电磁场与电磁波”课程中，有利于提升学生的学习积极性和能动性，教学效果得到提升。

参考文献：

[1]杨儒贵.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2010.：122-143.

[2]梁昌洪.关于电磁理论的若干思考[J].电气电子教学学报，2004，26（1）：1-8.

[3]葛文萍，贾振红，山拜·达拉拜.探索解决电磁场理论难教难学的方法[J].理工高教研究，2007，26（5）.

[4]周雪芳，钱胜，李齐良.电磁场与电磁波精品课程建设的探索与实践[J].中国电力教育，2011，（4）.

电磁波课程论文篇3

【关键词】 教学研究 电磁场与电磁波 应用型高校

在十二届全国人大四次会议的记者会上，教育部部长袁贵仁在围绕“教育改革和发展”的谈话中指出，中国高等教育供给侧结构性改革的主要矛盾是培养理论性、学术性人才的学校多，而培养技术、技能型人才的学校少。他在提出的高校创新创业教育的六件事中明确提到了提升教师创新创业教育教学能力。从工科“电磁场与电磁波”课程的特点看，由于其数学要求高、理论性强，一直是一门公认的难教难学难考的课程。考虑到该课程作为专业基础课有着很强的应用背景，有着充足及广泛的素材和实例，引入教学的可行性极强，从而能为培养高素质和高质量的应用型人才搭建一个可靠的平台。目前各高校对该课程的教学改革进行得如火如荼，包括教学方法、教学内容、考试方式等方面，但无论什么办法，核心的一点就是如何提高学生的学习兴趣和积极性。笔者认为最重要的是通过认识和专业课的联系及广泛的工程和实际应用例子，使学生真正体会该课程的重要性而自觉投入到学习中。此课程改革也和中国高等教育和本校的转型完全一致。要把各种应用例子充实到“电磁场与电磁波”教学的各个环节，不断地强化学生对此的认识。本文就这一思路和实施重点加以阐述。

一、绪论的精心准备

每门课的第一堂课尤为重要，学生听课的效率很高。十分有必要精心准备好补充的绪论部分，把本课程的地位作用、特点、应用等加以讲述。要根据不同专业预先了解已上了那些课程，后续有那些专业课，有针对性地设计例子来体现本课程的作用和地位。如从日常生活中的遥控器到微波炉，从实验中的示波器到电子显微镜，从工程中的发电机到磁悬浮，从医学上的X透射到核磁共振，从通讯领域的手机、局域网到导航系统，从军事上的雷达到隐身飞机等等[1]。这些例子无不都深刻地反映了电磁场和电磁波在不同领域极其广泛的应用，从而来吸引学生对本课程的学习兴趣和积极性，起到一个良好的开端作用。

二、课堂教学环节的深度融入

课堂教学是最核心的环节，除了要使学生掌握“电磁场与电磁波”基本概念和基础知识外，更重要的就要在整个授课过程中贯穿各种应用实例，真正让学生认识到学习本课程的广泛的应用价值。以前可能是学时有限，一般最多是绪论或每一章提到一些具体应用，这远远不够。要在合适的章节甚至具体特点和性质上都要引入合适的应用实例，从而真正达到我们提倡的创新教学目的。

2.1静态场

在讲静电场时，可举静电放电、静电感应、静电屏蔽、静电力的应用等等。如带电体为球形时表面均匀带电，但如在尖锐处就会有大量电荷积累而形成很强的电场，像高压线附近形成的电晕就是一种放电现象。当平板电容器的极板面积和间距一定时，改变其间的填充介质，电容量即发生变化，这就形成所谓的电容式传感器。静电屏蔽是封闭的导体腔可以阻断外界静电场的影响，例如高电压实验室及微波暗室通常应具备接地良好的金属网状屏蔽墙，以阻断内外静电场的相互影响。像某些电路板及敏感电子器件应放入导电袋中。其实对时变电磁场也可起到同样的作用。再如讲到电容器时，可举每人用的手机的电容式触摸屏，它原理上通过与工作面形成的耦合电容来吸走一点交流电来定位坐标等。

恒定磁场的应用非常普遍，如发电机、电动机、电磁铁、示波器、磁屏蔽技术、电子显微镜、回旋加速器、磁悬浮技术等等。在讲到用基本理论求解螺旋管的磁场时，其产生的均匀磁场就可用于质谱仪、磁控管、回旋加速器、显像管及控制电子束的扫描等。类似电场，当线圈的匝数和尺寸不变时，变更线圈中的填充物可改变线圈的电感，就是电感传感器的基本原理。磁悬浮技术是利用磁场力抵消重力的影响从而使物体悬浮。如采用德国技术在我国上海浦东长度为30公里，时速达430km/h的磁悬浮列车。首条国产磁悬浮明年上半年将在长沙投入运营。

在讲到基本方法叠加原理和镜像法时，就可举雷云静电场对地面的影响及输电线路周围的工频磁场分布计算[2]。这都是很好的镜像法并具体利用叠加原理计算的例子，从而来引起学生的注意对上述两方法的认识和理解。对于不能用解析解处理的复杂问题，就可介绍利用类似MATLAB计算语言来进行计算和处理[3]。

对于求解静电场和静磁场都满足的拉普拉斯方程时，除认识能处理电（磁）场的计算外，由于其它领域也有一样的方程形式，也可适用于恒定流场、恒定温度场。比如说水电比拟就是在同样边界条件下，可利用两者的相似性先做出其中一个参量测定推出另一个参量的具体数据。实际应用中由于测量电位较方便且精确，就可以通过此方法来计算出流场的速度分布。这在某些湖泊（如杭州西湖）的环境治理研究中有具体例子说明[4]。

2.2时变场

时变场中首先学的就是电磁感应定律，它的应用极其广泛。如当一根导电棒在磁场中旋转切割磁场线时，导电棒的两端之间产生电动势，就是单极直流发电机的工作原理。反之就构成单极马达。家用的电度表、电磁灶也都以此为原理。还可以根据导体中感应产生的涡流变化来检测导体中存在的缺陷等。

电磁波的传播例子不胜枚举，从收音机到有线电视、从雷达到微波通讯、从有线电视到卫星导航系统、从无线局域网到蓝牙技术，无不利用电磁波作为载体。在讲理想介质中传播的电磁波时，认识到电磁波的频率相同时，在介质中的波长比真空中的要短，这种现象称为缩波效应。利用此效应在制造微带电路和微带天线中起到关键的作用，尺寸小、重量轻对于航天及军用设备尤为重要。当电磁波在有耗介质中传播时，电磁能量将会损失。这种吸波效应现象就可以利用制造吸波材料用于隐形飞机或隐形军舰等。测量天线的微波暗室也采用吸波材料制成墙壁、顶面和地面，以消除电磁波的反射[1]。

电磁波的传播特性中的极化规律在工程实际应用中也得处处考虑，圆极化波雷达也称为全天候雷达，在穿过雨区时不会受到强烈吸收，飞机与地面的通信往往需要采用圆极化天线。极化匹配对于无线通信链路是达到最佳状态的一个指标。光波是一种电磁波，虽然光波的极化方向随机，采用一些方法可以获得极化特性即偏振特性，如目前流行的3D电影就是利用偏振光产生的效果。

电磁波的另一个重要量是频率，不同频率的电磁波传输过程中有其自身的特点，所以我们知道有很多中传输的方式和方法。有双导线、同轴线、微带、金属波导和光纤等，可以根据和介质的相互作用及辐射等特点来认识和理解各自的性质和作用。

讲到电磁波的辐射，就可从天线引入。从常见的金属拉杆天线、收音机的磁棒天线到日常离不开的基站天线、电视塔天线等等来体现。尽可能避免烦琐的理论推导，主要通过基本的结论来分析辐射和那些参量相关，并举例说明。如拉杆天线、收音机螺旋管天线接收时的方向性问题；太阳在清晨特别呈现鲜红色而天空又为什么是蔚蓝色的。随着现代高速电路技术飞速发展，电路设计中遇到的高频问题越来越多，带来研究电磁辐射的电磁兼容与电磁干扰等诸多问题[5][6]。

三、研究性学习的小论文

课堂上教学的时间毕竟有限，实施自主和研究性学习是大家普遍公认的好方法。“电磁场与电磁波”在各领域的广泛应用使得可选的课题面广量大，现在网络的普及也使实施具备良好的可操作性，学生可根据各自的兴趣来选择课题内容。

当然有取得良好的效果，关键是要组织实施好。重点抓好以下几个步骤：如研究性学习的初步介绍、研究课题的选择、课题研究和撰写和评价。毕竟学生对研究性学习的方法和手段并不很熟悉，所以需要花点时间进行引导。可编写学习手册放至课程的教学网站。特别可重点推荐一些信息资源，如生活中的电磁理论，磁化水、微波加热、条形码技术、雷电、电磁波公害等；军事领域方面的雷达、隐身技术、激光武器等；高新技术方面的液晶技术、光纤通讯、纳米材料等。当然要使此环节起到良好的效果，必须给学生一定的压力，一是在课程的总分中占部分比例，二是要安排时间随机抽取部分学生进行交流，大家进行一起交流学习，并通过老师的点评让学生认识到还有那些地方存在缺陷和不足，起到举一反三的作用。

四、实用应用软件的体现

适合研究“电磁场与电磁波”的应用软件有不少，根据实际情况本课程中重点突出MATLAB语言和HFSS仿真软件[3][7][8]，穿插在适当的课程教学中。MATLAB是学生开设的课程，而且在“电磁场与电磁波”中有广泛的应用。无论是从静态场到时变场，从平面波的传播到波导中的电磁场分布，从电磁波的反射折射到电流元的辐射规律，都可很好地用MATLAB进行计算或仿真。这样一方面丰富了课堂教学的多样性和可视化，也使学生认识了MATLAB在处理各类问题的具体应用。HFSS是一款三维电磁场仿真软件，是当今流行的微波无源器件和天线的设计与仿真工具。天线部分在整个“电磁场与电磁波”中虽只占很少的课时，但用该软件可展示一下各类天线的仿真图，让学生尽早了解到HFSS的应用，也为今后毕业论文选择相关内容作一定的铺垫和今后的独立工作储备知识。

参 考 文 献

[1]杨儒贵，刘云林.电磁场与波简明教程[M].北京：科学出版社，2006

[2]李学文，孙可平，于格非.雷云静电场的模型化研究[J].军械工程学院学报，2006：18（增刊）：1-4

[3]施梨.MATLAB工程仿真与应用30例[M].北京：电子工业出版社，2015

[4]夏新华，曹飞凤，楼章华.引水工程前后西湖流畅的数值模拟研究[J].上海：上海环境科学，2008：27（3），99-103

[5]唐利军.浅析电子设备的电磁兼容性设计[J].信息通信，2015：8（152），267

[6]陈晓冬.汽车电器的电磁兼容[J].水电工程，2015：8，118

电磁波课程论文篇4

[关键词]电磁场与电磁波 教学方法 教学改革 仿真项目

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）18-0049-03

[收稿时间]2013-06-26

[基金项目]福建省本科院校基础课实验教学平台项目、福建江夏学院“专业综合改革试点”项目、福建江夏学院教学改革项目（J2012B041）。

[作者简介]柯友刚（1984-），男，湖北黄冈人，硕士研究生，助教，研究方向：特异介质调控电磁波。

引 言

根据2010年高等教育出版社出版的《高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范（试行）》的要求，电磁场与电磁波课程被规定为电子信息类和电气类相关专业的学科基础知识体系之一，是通信工程、电子信息工程和电子信息科学与技术等相关专业的一门重要的专业基础核心课程。电磁场与电磁波课程所涉及的基本理论又是一些交叉学科（ 如： 生物电磁学、微波化学） 的生长点和新兴边缘学科（ 如： 计算电磁学、特异介质、变换光学） 发展的基础。然而该门课程知识点多、概念抽象，理论性很强，数学基础及其应用能力、空间想象能力要求高，造成学生畏难和极强的厌学情绪。这与社会对掌握扎实的电磁场与电磁波知识的人才的巨大需求产生了矛盾。

因此探索如何提高学生的学习兴趣，培养学生的动手能力、创新精神和可持续发展能力，是每位担任电磁场与电磁波课程老师的使命。购买硬件开设电磁场与电磁波实验，可以将抽象的问题具体化，增加学生动手的机会，培养学生的兴趣。然而，“场”类实验配套设备昂贵，仪器操作复杂，使用不当可能造成较大的经济损失并且实验容易受到环境的影响，要获得准确的测量结果需要专门的测试场地。仿真软件可以弥补硬件实验的这些缺点，但它也具有将抽象场类问题具体化，增加学生动手机会，培养学生可持续发展能力的优点。作者探索将不同广度和不同难度层次的仿真项目引入课程教学。通过层次化仿真项目的练习，使学生加强对基础知识点的理解，培养学生的创新能力和可持续发展能力。以课程中一个非常重要的知识点――垂直极化波在分层介质中的传输来阐述层次化仿真项目的设计和教学。

一、理论模型

以谢处方等人编写的电磁场与电磁波教材介绍垂直极化波对理想介质分界面斜入射的理论模型。如图1所示，垂直极化波从左侧以入射角为θi，斜入射到由介质1（介电常数和磁导率分别为ω1和μ1）和介质2（介电常数和磁导率分别为ω2和μ2）组成的分界面上。 电磁波在分界面处发生反射和折射。由于垂直极化波的电场在x和z方向的分量均为零，所以入射电磁波的电场可表示为

则对应的磁场为

图1 垂直极化波对理想介质分界面的斜入射

由于反射波和入射波在法向方向的波矢分量符号相反，在切向方向的波矢分量相等，因此反射波的电场可表示为

其中Γ为反射系数。对应的磁场为

介质1中总的电场和磁场分别为

出射波的电场和磁场可表示为

其中τ为透射系数，θt为折射角，k2为折射波矢的大小。

根据边界条件，在z=0的分界面上，电场的切向分量和磁场的切向分量连续，即E1y（x，0）=E2y（x，0），H1x（x，0）=H2x（x，0），并利用k1sinθt=k2sinθt，可以得到

联立上式，可求出反射系数Γ和透射系数τ分别为

以上两式又称为垂直极化波的菲涅公式。

二、仿真项目

与电磁场与电磁波课程密切相关的仿真软件很多，如COMSOL Multiphysics、Ansoft HFSS、CST、EastFDTD、Rsoft、OptiFDTD、XFDTD、Origin、MATLAB、Mathematica、Tecplot等。这些软件一般均操作简单、易学，界面友好且具有开放性。根据电磁场与电磁波课程教学大纲和学生对该门课程知识的需求量不同，可以将仿真项目设置为课堂初级演示项目，课后中级练习项目，创新训练、毕业设计高级创新项目。

（一）课堂初级演示项目

在讲解垂直极化波对理想介质分界面的斜入射时，公式推导是必要的。从上面的理论模型中可以看到，公式推导繁杂，涉及的概念抽象，推导结束学生不仅可能还没有建立对电磁波传输模型的认识，而且还会产生一种难学的感觉，如果不及时提高学生的兴趣，最终可能演变成厌学。公式推导虽然没有让学生在脑海里面建立电磁波的传输模型，但此时学生的认识已经不再是零了。此时我们可以选择上面提到的电磁仿真软件演示垂直极化波对理想介质分界面的斜入射，使学生对场、波有一个直观的认识。如图2所示，垂直极化波以入射角为22.5度，斜入射到由玻璃和空气组成的界面上，在分界面处发生折射和反射，电磁波反射部分较少，且折射角大于入射角。改变仿真条件和参数（如：入射角度、两种介质的介电常数、磁导率），观察理论模型中的参数的改变对电磁波传输的影响。演示结果直观的变化，可能使学生对模型中的参数产生一种“亲切感”。有了这种亲切感之后我们再回去理解、推导理论模型，加深对理论的理解。

图2 垂直极化波对理想介质分界面的斜入射

（二）课后中级练习项目

对于老师的演示实例，光看不练是不行的。电磁场与电磁波课程知识点较多，而课时不断压缩，课堂上没有足够的时间让学生去练习。基于电磁仿真软件的仿真练习，对软硬件的要求低，只要一台电脑和安装一两种仿真软件就可以，对场地基本没有要求。因此，可以精心设计仿真项目，让学生利用课后进行练习。针对垂直极化波对理想介质分界面的斜入射这个知识点，可以让学生仿真光束从空气斜入射到介电常数和磁导率均为-1的介质中，仿真结果如图3所示。在图3中，折射光线和入射光线分居界面两侧，而入射光线和折射光线处于界面法线方向同一侧，这冲击了他们的已有知识结构（初中、高中老师教给他们的是入射光线和折射光线分居界面法线两侧）。这种冲击可能激发他们的好奇心，应该充分利用这个年龄阶段学生好奇心强的特点，引导他们对基本理论的学习，培养其主动探索未知领域的能力。仿真结果是一幅漂亮的图片，这能给学生一种美的享受。仿真项目的练习不仅能使学生的工程意识和实践能力得到培养，而且还能与研究生阶段的学习或是电磁场与电磁波相关工作接轨，有利于学生的可持续发展。

图3 负折射

（三）创新训练、毕业设计高级创新项目

对将来准备从事电磁场与电磁波相关工作或攻读相关专业研究生的同学来说，前面的初级、中级仿真项目不能够满足他们的需求。我们可以将前沿知识引入课程教学中，精心设置创新训练和毕业设计题目供学生做。前沿知识适时、适度的引入不仅可以改变学生对课程的片面认识，即电磁场理论是老掉牙的知识，跟不上时代潮流，没有新意，翻来覆去就是Maxwell方程组，而且还对提高学生的积极性、主动性和创造性，初步培养其科研创新能力，都具有重要意义。基于垂直极化波对理想介质分界面的斜入射，可以将利用变换光学手段设计变换介质平板主动调控电磁波的路径、相位、偏振引入课程教学。如图4所示，变换介质板将平面波转换成凸面波。入射平面波的不同部分经变换介质板，产生不同的相位延迟，导致出射波前发生弯曲。

图4 波形变换

三、结束语

将层次化仿真项目适时、适度的引入电磁场与电磁波课程教学中，可以缓解以下几对矛盾：第一，场类课程学时少和场类课程公式繁杂、概念抽象、涉及的知识点多之间的矛盾；第二，学生厌学和场类人才紧缺之间的矛盾；第三，社会对场类人才动手能力要求高和实验室经费少、实验室设备超负荷运转和设备损耗大之间的矛盾，以及场类知识更新快和实验室设备陈旧、实验项目相对陈旧之间的矛盾；第四，强化学科基础与增加前沿知识学时矛盾。教学是一项常做常新、永无止境的工作，我们要解放思想，在不断思索，反复实践中，不断提高教学质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会.高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范（试行）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 田雨波，张贞凯，李峰.《电磁场理论》教学的体会与思考[J].武汉大学学报（理学版），2012， 58（S2）.

[3] 夏祖学，李少甫，胥磊.《电磁场与电磁波》课程教改实践探讨 [J].实验科学与技术，2012， 10（3）.

[4] 黄冶，张建华，戴剑华.电磁仿真在“场”类实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2012， 31 （4）.

[5] 谢处方，饶克勤.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2007.

电磁波课程论文篇5

一、绪论的精心准备

每门课的第一堂课尤为重要，学生听课的效率很高。十分有必要精心准备好补充的绪论部分，把本课程的地位作用、特点、应用等加以讲述。要根据不同专业预先了解已上了那些课程，后续有那些专业课，有针对性地设计例子来体现本课程的作用和地位。如从日常生活中的遥控器到微波炉，从实验中的示波器到电子显微镜，从工程中的发电机到磁悬浮，从医学上的X透射到核磁共振，从通讯领域的手机、局域网到导航系统，从军事上的雷达到隐身飞机等等[1]。这些例子无不都深刻地反映了电磁场和电磁波在不同领域极其广泛的应用，从而来吸引学生对本课程的学习兴趣和积极性，起到一个良好的开端作用。

二、课堂教学环节的深度融入

课堂教学是最核心的环节，除了要使学生掌握“电磁场与电磁波”基本概念和基础知识外，更重要的就要在整个授课过程中贯穿各种应用实例，真正让学生认识到学习本课程的广泛的应用价值。以前可能是学时有限，一般最多是绪论或每一章提到一些具体应用，这远远不够。要在合适的章节甚至具体特点和性质上都要引入合适的应用实例，从而真正达到我们提倡的创新教学目的。

2.1静态场

在讲静电场时，可举静电放电、静电感应、静电屏蔽、静电力的应用等等。如带电体为球形时表面均匀带电，但如在尖锐处就会有大量电荷积累而形成很强的电场，像高压线附近形成的电晕就是一种放电现象。当平板电容器的极板面积和间距一定时，改变其间的填充介质，电容量即发生变化，这就形成所谓的电容式传感器。静电屏蔽是封闭的导体腔可以阻断外界静电场的影响，例如高电压实验室及微波暗室通常应具备接地良好的金属网状屏蔽墙，以阻断内外静电场的相互影响。像某些电路板及敏感电子器件应放入导电袋中。其实对时变电磁场也可起到同样的作用。再如讲到电容器时，可举每人用的手机的电容式触摸屏，它原理上通过与工作面形成的耦合电容来吸走一点交流电来定位坐标等。

恒定磁场的应用非常普遍，如发电机、电动机、电磁铁、示波器、磁屏蔽技术、电子显微镜、回旋加速器、磁悬浮技术等等。在讲到用基本理论求解螺旋管的磁场时，其产生的均匀磁场就可用于质谱仪、磁控管、回旋加速器、显像管及控制电子束的扫描等。类似电场，当线圈的匝数和尺寸不变时，变更线圈中的填充物可改变线圈的电感，就是电感传感器的基本原理。磁悬浮技术是利用磁场力抵消重力的影响从而使物体悬浮。如采用德国技术在我国上海浦东长度为30公里，时速达430km/h的磁悬浮列车。首条国产磁悬浮明年上半年将在长沙投入运营。

在讲到基本方法叠加原理和镜像法时，就可举雷云静电场对地面的影响及输电线路周围的工频磁场分布计算[2]。这都是很好的镜像法并具体利用叠加原理计算的例子，从而来引起学生的注意对上述两方法的认识和理解。对于不能用解析解处理的复杂问题，就可介绍利用类似MATLAB计算语言来进行计算和处理[3]。

对于求解静电场和静磁场都满足的拉普拉斯方程时，除认识能处理电（磁）场的计算外，由于其它领域也有一样的方程形式，也可适用于恒定流场、恒定温度场。比如说水电比拟就是在同样边界条件下，可利用两者的相似性先做出其中一个参量测定推出另一个参量的具体数据。实际应用中由于测量电位较方便且精确，就可以通过此方法来计算出流场的速度分布。这在某些湖泊（如杭州西湖）的环境治理研究中有具体例子说明[4]。

2.2时变场

时变场中首先学的就是电磁感应定律，它的应用极其广泛。如当一根导电棒在磁场中旋转切割磁场线时，导电棒的两端之间产生电动势，就是单极直流发电机的工作原理。反之就构成单极马达。家用的电度表、电磁灶也都以此为原理。还可以根据导体中感应产生的涡流变化来检测导体中存在的缺陷等。

电磁波的传播例子不胜枚举，从收音机到有线电视、从雷达到微波通讯、从有线电视到卫星导航系统、从无线局域网到蓝牙技术，无不利用电磁波作为载体。在讲理想介质中传播的电磁波时，认识到电磁波的频率相同时，在介质中的波长比真空中的要短，这种现象称为缩波效应。利用此效应在制造微带电路和微带天线中起到关键的作用，尺寸小、重量轻对于航天及军用设备尤为重要。当电磁波在有耗介质中传播时，电磁能量将会损失。这种吸波效应现象就可以利用制造吸波材料用于隐形飞机或隐形军舰等。测量天线的微波暗室也采用吸波材料制成墙壁、顶面和地面，以消除电磁波的反射[1]。

电磁波的传播特性中的极化规律在工程实际应用中也得处处考虑，圆极化波雷达也称为全天候雷达，在穿过雨区时不会受到强烈吸收，飞机与地面的通信往往需要采用圆极化天线。极化匹配对于无线通信链路是达到最佳状态的一个指标。光波是一种电磁波，虽然光波的极化方向随机，采用一些方法可以获得极化特性即偏振特性，如目前流行的3D电影就是利用偏振光产生的效果。

电磁波的另一个重要量是频率，不同频率的电磁波传输过程中有其自身的特点，所以我们知道有很多中传输的方式和方法。有双导线、同轴线、微带、金属波导和光纤等，可以根据和介质的相互作用及辐射等特点来认识和理解各自的性质和作用。

讲到电磁波的辐射，就可从天线引入。从常见的金属拉杆天线、收音机的磁棒天线到日常离不开的基站天线、电视塔天线等等来体现。尽可能避免烦琐的理论推导，主要通过基本的结论来分析辐射和那些参量相关，并举例说明。如拉杆天线、收音机螺旋管天线接收时的方向性问题；太阳在清晨特别呈现鲜红色而天空又为什么是蔚蓝色的。随着现代高速电路技术飞速发展，电路设计中遇到的高频问题越来越多，带来研究电磁辐射的电磁兼容与电磁干扰等诸多问题[5][6]。

三、研究性学习的小论文

课堂上教学的时间毕竟有限，实施自主和研究性学习是大家普遍公认的好方法。“电磁场与电磁波”在各领域的广泛应用使得可选的课题面广量大，现在网络的普及也使实施具备良好的可操作性，学生可根据各自的兴趣来选择课题内容。

当然有取得良好的效果，关键是要组织实施好。重点抓好以下几个步骤：如研究性学习的初步介绍、研究课题的选择、课题研究和撰写和评价。毕竟学生对研究性学习的方法和手段并不很熟悉，所以需要花点时间进行引导。可编写学习手册放至课程的教学网站。特别可重点推荐一些信息资源，如生活中的电磁理论，磁化水、微波加热、条形码技术、雷电、电磁波公害等；军事领域方面的雷达、隐身技术、激光武器等；高新技术方面的液晶技术、光纤通讯、纳米材料等。当然要使此环节起到良好的效果，必须给学生一定的压力，一是在课程的总分中占部分比例，二是要安排时间随机抽取部分学生进行交流，大家进行一起交流学习，并通过老师的点评让学生认识到还有那些地方存在缺陷和不足，起到举一反三的作用。

电磁波课程论文篇6

【关键词】电磁场；麦克斯韦方程；传播

0 引言

“电磁场与电磁波”是通信工程专业、电子工程专业一门专业主干课，因为大多电子信息的传播都是通过电磁场和电磁波来传递的，所以电磁波技术不仅广泛应用于通信技术、广播电播、电视技术、雷达测试技术、遥测遥控监测技术等众多领域中，同时信息安全技术问题、电磁兼容、电子对抗和电磁屏蔽等技术问题的研究也必须依赖于电磁场理论。一些重要的发现和发明都是以电磁场理论的研究为基础的，如指南针、电话、电报、电动机和发电机等，特别是无线电技术，完全是在电磁场理论研究的基础上发明、发展起来的。而且，随着我国信息科学技术的迅速发展，电磁场理论与微波技术在通信工程专业、信息工程专业、信息对抗专业和信息安全专业等人才的培养过程中显得尤为重要。

1 现状

“电磁场与电磁波”的主要内容包括：矢量分析、静态场分析、动态电磁场的概念、原理、分析方法和相关应用，电磁波在无界空间中的传播，电磁波在有界空间中的传播，这是是一门难度系数较大的课程，与前期相关课程联系紧密，如求解场的大小和方向时涉及到高等数学和大学物理学的知识，同时还要求学生具有一定的空间想象能力、抽象思维能力和逻辑推理能力。总的来说来说其难点主要体现在要求学生具有较高的空间想象力和较强的数学计算能力。

1.1 学习中的问题

学生在学习中存在的问题主要体现在两方面：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。如果再在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。

1.2 在教学中中存在的问题

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。第三，由于电磁场与电磁波先修课程高等数学和大学物理，由于一些原因在电磁场与电磁波的教学中有时会出现知识衔接的问题。

2 改革的思路

电磁系列课程教学内容和方法的改革必须从以下几个方面来进行：教育观念和理念的更新；专业技术基础课地位与内涵的再认识；课程体系和教学内容的改革；考试制度及方法的改革；网络课程和双语教学的初步尝试。通过这些方面的研究和实践，以取得较好的改革效果，电磁系列课程教学改革的实践应该采用全方位、立体化、多视角的教学模式，发挥教师的主导作用，确定学生的主体地位；想尽一切方法，采取一切手段，努力帮助学生开拓思路，激发潜能；在教给学生专业知识和学习方法的同时，全面培养他们的创新意识、实践能力和综合素质。

提高学生兴趣，兴趣是最好的老师。比如，在刚开始学习均匀平面波的传播时，让学生们自由讨论现实生活中遇到的电磁波传播问题，再向学生提出几个应用问题：为什么海水中潜艇之间的通信困难？如何防止室内电子设备受外界电磁波干扰？为什么在微波炉中牛肉能熟，而盛牛肉的盘子确不会烤焦？中波广播天线架设为什么与地面垂直？学生带着这些问题学习，当遇到这些问题，他们无法解决时，就想尽快知道解决问题的办法。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。经过了这样多次提出问题、解决问题的过程，学生们对本课程的兴趣越来越浓厚，学习目的也非常明确了。

3 改革的方法

改变教学重点，对于静态场问题，不做大量的讲解分析。通信工程专业在后续学习中，更多的是应用电磁场的传播分析问题。大量的静态分析不仅耗费大量的时间和精力，而且让学生一开始就陷入茫然畏难之中，后面更实用的内容反而不能取得较好的教学效果。但静态场是动态场的基础，所以不能直接从教学中划出，实际教学中采用的办法是，仅仅讨论点电荷的散度，旋度，其他复杂情况不做讨论。而麦克斯韦方程不做过多的推导，直接给出结论，视其为“公理”，后续内容全部从麦克斯韦方程出发进行分析。

对于一些抽象的现象用Flas播放，对于一些复杂公式则在黑板上板书推导。如讲解经典的Maxwell方程组时，Maxwell方程组第二方程即法拉第电磁感应定律，借助一个Flas演示发电机的工作原理，生动形象，Maxwell方程组的第一方程提出了位移电流的假设，如果从理论上讲解会比较容易混淆，把Maxwell测试位移电流的实验用Flas或Ansoft Maxwell软件演示， 学生一看就明白了，且调动了学生的学习兴趣。

当然对于“电磁场与电磁波”课程而言，全部采用多媒体课件教学效果不是很理想，因为该课程数学基础要求高，在理论教学中有大量的数学推导，如果这部分内容完全采用多媒体教学，学生很难跟上，对知识点也是一知半解，印象不深，因此一些涉及到基本概念的推导、习题的讲解时，我们采用板书教学。虽然板书的速度较慢，但加强了与学生之间的互动，提高了学生参与的积极性，取得了较好的教学效果。因此在教学实践中，我们将板书与多媒体课件教学有机结合起来，发挥各自教学优势，达到了提高教学效果的目的。

电磁波课程论文篇7

[关键词]电磁场与电磁波；教学改革；创新实践

[中图分类号]G420[文献标识码]A[文章编号]1674-893X(2012)02−0090−03

《电磁场与电磁波》是电子通信类学科的一门重要的专业基础课，从通讯、广播、电视，到雷达、遥感、测控，以至家用电器、工业自动化、电力设施、交通运输、医疗卫生等领域，都直接或间接地涉及到电磁场理论的应用，所以该课程的学习对电子与通信专业人才的培养至关重要。该课程主要包括电磁基本理论和电磁工程两大部分内容。其中，电磁基本理论主要研究的是电磁场的场与源的关系和电磁波在空间传播的基本规律。电磁工程主要研究的是电磁波的产生、辐射、传播、电磁兼容及电磁理论的应用。该课程应用了大量的物理知识和数学知识，内容抽象。老师难教，学生难学，基础不好的同学学习起来更是困难。结合几年的教学实践，针对目前本课程教学中存在的不足，我们从理论教学、实践教学、科研促教学、考核方式等方面入手，对该课程进行了改革与创新，总结出提升大学生创新与创业能力的一些有益经验。

一、教学创新实践

（一）构建以提升创新与创业能力为向导的培养方案

大学生人才培养方案的制订要兼顾好课内外、校内外、知识传授与能力培养的关系。

1. 优化课程体系

《电磁场与电磁波》与《微波技术》《电磁学》等课程在教学内容上有重叠的部分，因此在教学过程中需对这几门课程进行优化整合，教学内容上做好划分与衔接，做到相关课程内容紧凑，理论连贯，利于教学。需要学生高度重视《高等数学》《大学物理》等前续课程的学习，一定要打好基础，在教学内容上做好衔接。

2. 更新课程内容

随着时展，信息科学与技术日新月异，这就需要不断删减那些陈旧的知识，增加本学科最新科学技术成果，使教学内容不断更新、与时俱进。在有限时间内使学生掌握最具生命力的基本知识和必要技能，培养创新人才。强化实践教学，适当压缩理论教学学时。如实践教学上增加静电除尘和磁通球实验，使学生对静电场和恒定磁场的理论在实际中的应用有直观的认识。

3. 考核方式改革

提高平时成绩比重，注重对整个学习过程的监控与考核，加大了实践环节所占分数，改变以往期末全凭一张卷的做法。降低期末卷面分数在总评成绩中的比重，如占总成绩60%，将平时成绩所占比重提高到40%。

（二）改进教学方法与手段提升大学生创新能力

1. 精选布置作业，改进收作业的方式

做作业也是一种实践过程，通过做作业可以复习巩固课堂所学内容，以达到将所学知识融会贯通、学以致用的目的。但近年来大学生普遍对作业不重视，敷衍了事、互相抄袭现象严重。因此必须规范写作业的每个环节，严把作业质量关，杜绝抄袭现象。我们采取随堂作业、随机抽查、现场问答等方式取得了较好的效果。

2. 精心设计教学过程

内容安排上应难点分散，由浅入深，循序渐进，课内与课外结合，理论与实践相结合。讲课时对那些繁琐的数学推导应该从简，将基本理论、概念阐述清楚，突出对数学解析的物理意义。为提高学生的学习兴趣，我们开展讨论式教学，让学生先预习，鼓励学生大胆提出自己的看法，然后围绕问题展开课堂讨论，形成师生互动，最后教师根据学生的讨论情况进行归纳整理。教师要善于倾听学生建议，多与同学沟通，及时调整讲课速度、方式等，力争取得最佳课堂效果。

3. 更新教学手段

应充分发挥多媒体的优势，使之与传统板书完美结合。多媒体可集图、文、音、动画于一体，给学生最直接的视觉、听觉的冲击，可使抽象复杂问题简单化，使枯燥难懂的知识形象化。再配以教师生动的讲解，可最大限度地吸引学生的注意力，激发学生学习的积极性。同时，也节省了板书时间，提高了课堂效率，增加了信息量。

4. 科研促教学

科学研究可以促进学科建设，提升教师综合素质。通过开展科研活动，能加深老师对本学科知识的理解、应用与升华，这样在教学过程中才能生动讲解，游刃有余。教师可以把自己的科研项目情况介绍给学生，通过具体应用，使学生明白本门课到底学什么、如何学、怎么用等问题，这样定会激发起学生学习本课程的积极性。

（三）构建多样化的创新实践教学体系

以往实践教学中，学生按照实验指导书上要求的步骤机械地应付性地完成实验，不主动思考。以验证性实验为主，不能发挥学生的设计创造能力，极易产生厌学的情绪，且与实际应用脱轨。理论老师和实验老师相互联系不够，内容安排上重难点不对应。俗话说“兴趣是最好的老师”，在做电磁场与电磁波实验前，给学生举些与本次实验内容相对应的应用实例，最好是日常生活中的例子，并让学生参与，使他们对电磁场与电磁波的概念有个直观的认识，激发起他们的好奇心，这样可使学生积极主动地投入接下来的学习中。几年来，为了提高学生的学习积极性，我们作了如下创新。

1. 注重电磁场仿真软件的应用

目前仿真专业软件AnsoftHFSS比较流行，可分析仿真任意三维无源结构的高频电磁场，可直接得到传播常数、特征阻抗、S参数及辐射场、天线方向图等结果，功能极其强大。在教学实践中，教师要注意介绍和引入该软件的应用内容，提高了学生的兴趣。

2. 开设综合设计性实验

以前大部分都是验证性实验，需要学生自由发挥的空间几乎没有，每次做实验就像“照着菜谱点菜”一样，按步就班地做，实验效果较差。为此，我们把实验内容进行了改革，开设了一些培养学生创新能力的综合性实验。

3. 改进和规范实验报告写法

以前学生写实验报告就是直接抄写指导书上的内容，全班同学的报告基本都一样。这种现象必然导致他们不重视实验报告，报告质量差。现在我们要求学生重点突出实验分析。首先把实验中用到的知识原理归纳总结，做到条理化，记录并深入分析实验现象，借助相关资料就实验现象进行深入研究，寻求科学合理的解释。这样能培养学生透过实验现象看本质的本领。

4. 实验课中进行设问

实验教学中的设问可引导学生带着问题去研究思考，去实践，能提高他们的实验主动性。可以是老师设问学生回答，也可以是学生设问老师或其他学生回答。老师要对积极参与并能正确回答问题的学生给予表扬，并在实验考核成绩上有所体现。对积极思考并能提出有意义有代表性问题的学生也要给予表扬和适当加分。

5. 调动实验指导教师的积极性，加大实验室开放力度

对于那些学有余力和动手能力强的学生，在完成理论学习和大纲规定的必做实验项目后，可在实验室里给他们安排一些内容稍难的选做实验，培养他们的实践动手能力和创新能力，达到因材施教的效果。

6. 鼓励学生参与教师的科研项目，成立科研创新小组

按照学生自愿的原则，在老师的引导下组建科研创新小组，紧密结合《电磁场与电磁波》理论知识，定期开展大学生科技创新活动。鼓励学生利用课余时间来实验室或研究所，同老师一起做科研，经过一年或两年的科研实践，他们的业务知识、动手能力，以及创新创业素质均有大幅度提高。实践证明，这项措施成效非常显著。

7. 毕业设计中拟定和电磁场与电磁波课程相关的课题

教师要指导学生制作实物，并要求学生熟练掌握相关软件的运用，这样有助于启发学生对本课程内容的深层次思考，达到融会贯通的目的，培养他们的创造性思维和实践的能力，全面提高学生的专业素质。

（四）以科研活动为载体推进创新与创业教育

创新教育是一种高层次的素质教育，创新型人才除了具有开拓创新精神和团结协作精神外，还应具有很强的实践操作能力、工程设计能力、综合应用能力、科学研究能力。学生参与科学研究是有效提高学生创新能力的一个重要环节。让同学们以“大工程”的眼光来参加科研活动，不仅仅是让学生所学的专业知识与现场的具体实践相结合，还要让学生在以真实世界为广阔背景的实践活动中了解“现代工程师”所面临的方方面面问题。

学生参与科研可有两种方式：一种是学生参加教师科研项目的研究工作。例如，华北科技学院信息与控制技术研究所课题组在做“煤矿井下大容量铅酸蓄电池智能充电器装置的研制”项目过程中，有十多名高年级学生参加了科研项目。通过该项目的科研实践，他们的创新与创业能力有了极大提高，提高了就业率和考研的被录取率。

另一种是学生根据社会实际需要提出项目研究方案，学校经过评审后给予一定的经费资助，同时他们可参加全国性的电子设计大赛。2009年华北科技学院在全国大学生电子设计大赛中就取得了可喜成绩，有3名学生获得一等奖，3名学生获得优秀奖。

以高校学科为依托，集产学研于一体，采用校企结合、联合培养的模式，形成创新人才培养的良性循环。如华北科技学院于2006年建成了“煤矿安全生产监控实训基地”，为教师和学生开展科研提供了一个良好的基地。

二、结语

针对《电磁场与电磁波》课程教学现状及存在的不足，从理论教学、实践教学、科研促教学等几方面入手进行了一系列改革与创新，并取得了较好的教学效果，提高了学生的创新创业素质。在我国高等教育强势发展的今天，提高教学质量是重中之重，而提高教学质量的途径是优化课程体系与进行教学改革。提高教学质量是无止境的，教学改革也是无止境的，而教学改革的核心是创新。我们在教学改革创新方面虽取得了一定的成绩，但仍需在实践中不断探索与创新，不断提高教学水平，提高学生的创新与创业素质。

参考文献：

[1]田秀荣，桂志国.电磁场与电磁波课程教学改革探索[J].安徽理工大学学报，2010，27(1):137-139.

[2]顾洪军，薛顶柱.“电磁场与电磁波”课程改革教学研究[J].长春理工大学学报，2009，22(5):850-851.

电磁波课程论文篇8

关键词 电磁场 电磁波 教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：A

0 引言

电磁场与电磁波是电子类、通信等专业的一门重要的专业基础课，以Maxwell方程组为基础，利用矢量和场论的数学工具来研究电磁场与电磁波的运动、与物质的相互作用规律及其应用等。①②该课程是微波原理与技术、移动通信技术、光纤通信、天线原理与设计等相关课程的基础课程，可见其在电子类专业教育体系中的重要性。但是电磁场理论内容多，概念抽象，学生普遍感觉难学难懂，部分学生容易产生畏惧心理，缺乏学习兴趣，平时在课堂上表现很消极，课后没有及时、积极学习，最终形成为应付考试而学习的境况。如何提高学生的学习兴趣，结合电磁场理论的特点，改进教学方法显得尤为重要。

1 电磁场与电磁波课程的特点及在教学中存在的问题

1.1 课程特点

电磁场与电磁波这门课，与大学物理、高等数学、矢量分析、场论等都有关联，内容涉及很广，要学好这门课，必须熟练掌握以上工具课程中相关的概念、理论、运算和应用。本课程理论性强，概念多且抽象，并常伴有复杂的计算公式，不管是记忆、理解、掌握，还是具体运用，都有一定的难度。课程中涉及的公式，不仅复杂不易记忆，推导还很复杂，计算难度大，数学功底不好的学生，学起来很不容易。

此外，本课程中涉及到大量的随时间和空间变化的场分布图，包括电场、磁场、等位线、电流线、梯度等，这些图形对应的函数表达式非常复杂，很多情况下在平面上画出场的图形非常困难，一般来说只有通过编程或专门的仿真软件才能得到。③

1.2 教学中存在的问题

本课程理论性强、概念抽象、公式多、推导复杂，历来被认为是难教、难学的课程。在教学过程中，教师主要讲解数学公式的推导和物理意义，而电磁场看不见摸不着，计算上常用的坐标变换，微积分，边界条件的应用等，学生感到枯燥无味，④理不出头绪，对学习没有兴趣，理论公式等难以理解、掌握。此外，电磁场和电磁波的某些特性的内容很抽象，对学生在空间想象、抽象思维和逻辑推理等方面的能力有较高的要求，但在教学过程中由于传统教学手段方式有限，使教师无法生动、形象地展示给学生，这些都使得许多学生无法深入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。

本课程的特点决定了在教与学的过程中，会有一定难度，而另一方面，随着教学改革的不断深入和发展，要求学习的课程门数不断增加，同时还要提高实践学时量，而总学时不变，必然导致每门课程的平均学时量减少，尤其是理论课学时。在这么少的学时里，在教学内容不变的情况下，只有增加每堂课的教学内容，精简习题课，同时只深入讲解某些重点章节。如此这般，加重了学习负担，增加了教学难度。

2 教学方法的探讨

在课程教学过程中，经常会有学生提出一些问题：学习这门课有什么用；做作业的时候，明明习题听明白了，怎么自己动手又不会了；习题都是特定条件下的问题，实际的问题也是如此吗，等等。这些问题产生的原因有一部分是课程本身的特点决定的，另一部分与学生的学习能力有关。因此，针对学生的情况，选择合适的教材，因材施教显得十分必要，在教学过程中更需要针对课程特点进行施教，使教学更加形象化、通俗化、趣味化，让学生学习起来更加轻松、有趣味。

2.1 挑选合适的教材，精选教材内容

根据不同专业的课程要求，挑选合适的教材，有针对性地选择，便于教师指导及学生学习。比如电子信息工程专业宜选择理论较简单偏应用的教材，而通信工程专业则宜选择理论性较强的教材。由于课时少，应结合专业特点根据课程在课程体系中的地位、作用和任务来精选教材内容，少讲或是不讲与本专业相关性不大的内容。此外，要注意补充教材的不足，适时更新教学内容，与时代紧密结合，增加本学科的最新进展与应用，以提高学生的学习兴趣。⑤

2.2 板书与多媒体教学相结合

电磁场与电磁波的某些问题涉及大量的数学推导和复杂的计算，如果只在幻灯片上播放，学生不容易跟上思路，师生之间没有交流，但是通过板书教学，可以很好地实现师生间的思路同步，课堂互动性好。虽然教学进度慢一点，但是能让学生更好地参与进来，提高学生学习的积极性，加深学生对知识点的掌握，课堂气氛活跃。

但是仅靠板书的语言教学是不够的，因为书中涉及到许多的抽象图形，这些图形无法用语言来表达清楚它本身的含义，如果结合多媒体手段，可以很轻松地表现出来，使学生感兴趣，提高学生的学习效率。而且使用多媒体教学，可以增加每节课的信息量，很好地解决学时量减少的问题，同时可以提供大量的课外材料供学生分析，让学生了解除理论知识以外的，实践方面的应用知识。

2.3 采用实例教学，激发学习兴趣

电磁场与电磁波是一门基础课程，理论性强，在应用方面讲解不多，学生在学习的过程中，觉得课程不重要，没有学习兴趣。因此，教师在教学时，可以列举一些实例，将电磁理论在工程实践和日常生活等领域的应用引入课堂的理论教学中，让学生从中受到启迪，能够举一反三，从烦琐的记忆中摆脱出来，培养逻辑思维与创新思维能力。在课堂上，要适时适度地提出实例，不可一味地为增加趣味性而只讲实例，列举的实例要有一定的理论深度，能够激发学生的学习兴趣，同时又可以调动学生的学习积极性，让学生对这些问题进行自由讨论。通过讨论和教师适当的提示，学生理解了相关的知识，教师再进一步总结归纳相关理论，可以达到较好的教学效果。⑥

电磁波课程论文篇9

关键词：精品课程；微波工程；课程体系；实践教学；教材；教学团队

“微波工程”系列课程是电子信息类专业场与波方向的骨干课程。我们以“微波技术基础”国家精品课程的建设为中心，进一步探索“微波工程”系列课程的教学改革与实践，包括课程体系、课程内容和教学方法与手段的改革与建设等。编写适合现代教学需要的教材，并研发相应课件，同时加强实践环节的建设，更新实验内容、改善实验条件，为培养新世纪人才创造良好的教学条件和硬件环境。在多年的教学研究、改革和实践中，坚持以学科、专业建设引领本科课程教学、以科学研究提升本科课程教学、以工程实践充实本科课程教学；牢固树立教学工作的中心地位，通过一流的教师队伍、一流的课程体系、一流的教材建设，使教学水平与质量获得全面提升。

一、“微波工程”系列课程现状及问题分析

目前，许多高校的电子信息类专业都开设“微波工程”的系列课程，包括“电磁场与电磁波”、“微波技术基础”、“微波固态电路”和“电波传播与天线”等课程。“微波工程”系列课程是后续课程“通信原理”、“雷达原理”、“电子对抗”和“卫星通信”等课程的前导课程。

随着专业的调整和教学计划的修订，“微波工程”系列课程在体系结构的设立和内容的衔接上存在许多需要解决的问题。各门课程在体系上相对独立，授课内容缺少相互联系与沟通，造成有些内容讲授重复，而有些内容又没有讲到，缺少系统性和继承性。

在教学方法上，由于“微波工程”系列课程应用的“矢量分析与场论”、“特殊函数与数理方程”等工程数学的知识较多，内容广泛、跨度很大、概念抽象、公式烦琐，电磁场的分布和计算非常复杂，因此采用传统的灌输式教学方法（一本书、一个黑板和一支粉笔），教师难以讲述清楚，学生不易理解和掌握，给教学带来了相当大的困难。随着现代化教学手段（如计算机动画技术、计算机网络技术和多媒体技术等）的引入，以及对远程教育和网络教学的需求，给“微波工程”系列课程的教学带来新的契机和挑战，如何做好它们之间融合是亟待解决的一个突出问题。

在实践环节方面，由于微波工程系列课程实验所需要的仪器设备相对其他课程要昂贵得多，因此每门课程都组建配套的实验装置不现实。如何解决实验经费不足与学生实践能力培养之间的矛盾，做到资源的合理配置和共享，也是下一步改革值得探索的问题。

另外，新的理论和技术的不断出现，特别是计算机辅助分析与设计和该系列课程的渗透与融合，为使学生及时掌握这些新技术，应及时补充和更新教学内容，更好地适应该学科现代教学的需要。

二、建立适应现代教学的“微波工程”系列课程新体系

在充分调查研究我国高校电子信息类专业“微波工程”系列课程教学现状的基础上，借鉴国内外一流大学在相关方面的成功经验，结合当前我校专业调整和教学改革实际情况，深入分析和探讨“微波工程”系列课程之间内在联系，重组、综合达到整体优化，构建新的“微波工程”系列课程新体系。同时探索适合“微波工程”系列课程现代教学的方法，广泛吸取其他课程的先进教学手段和经验，处理好传授知识、培养能力和提高素质的关系，逐步形成独具特色的和具有现代教育思想的一整套教学方法。

“微波工程”系列课程改革和建设以“坚持综合培养学生知识、能力和素质”为指导原则，从科学技术的飞速发展和知识经济对微波工程人才培养的要求出发，构筑面向21世纪微波工程专业课程教学新体系。“微波工程”系列课程包括“电磁场与电磁波”、“微波技术基础”、“微波固态电路”和“电波传播与天线”4门课程以及相应的实验和创新环节。为了适应现代教育教学需要，我们将“微波工程”系列课程进行了整合，形成了一个新的课程体系。该体系以国家精品课程“微波技术基础”为核心，带动系列课程改革与建设，形成了“微波工程”课程群。在新体系中整合了各门课程的内容，将“电磁场与电磁波实验”和“微波技术实验”合并为1门课程，同时增设了“微波工程仿真实验”内容和微波射频系统综合设计与实践环节，以实现知识的综合应用，提高学生的系统设计、系统优化的能力。

打破微波工程传统课程界限，优化重组教学内容。以微波工程的专业知识模块为基础，以工程应用为出发点，构筑微波工程系列课程新架构：（1）将“电磁场与电磁波”中的“导行波”模块作为“微波传输线”的基础理论，纳入“微波技术基础”课程中；（2）将“电磁场与电磁波”中的“电磁辐射”模块作为“电波传播”基本模型，纳入“电波传播与天线”课程中；（3）在“微波技术基础”课程中引入了“微波计算机辅助分析与设计”和“基于HFSS的微波虚拟仿真”模块；（4）在“电波传播与天线”课程中引入了“智能天线”模块等。新架构强化了微波工程基础、突出了现代微波工程技术需求。

三、形成以培养实践能力和创新精神为目标的实践教学新体系

在“微波工程”系列课程建设中，以国家精品课程“微波技术基础”建设为核心，进行了实践环节的重点建设，共投入经费500余万元，建成有电磁场与电磁波实验室、微波技术实验室、电磁与微波虚拟仿真实验室，并利用国防科研的条件保障建设项目投入600多万元，建成东北地区最大的微波暗室，可进行电波传播和天线特性的测试。自行设计研制了“微波测量线CAT系统”，进一步研发了“微波长线测试系统”，完善了软件测量系统，开发了基于微波网络分析仪的微波器件网络参量测试实验范例以及基于微波训练系统的微波有源电路设计开发实验范例，建立了微波工程仿真软件平台，开发了10余种步进式微波虚拟电磁仿真实验范例。

利用相应的硬件保障条件，建立了微波工程“一转变、二突出、三结合”的实验实践教学新体系：由一般验证性实验向综合性、设计性转变；突出实验的开放性和突出学生的自主性；必做实验与选做实验、课程设计与系统设计、课内基础技能培养与课外自主开发课题的三个有机结合。对实验和实践内容与方法进行了深入改革，把实验和实践教学分成若干层次，建立了“三层次六类别”实验和实践教学体系，分步骤、系统化地提高学生的实践能力。该实验和实践教学体系中，第一层次为基础技能培养，由各课程的实验课完成。其中基本实验有电磁场与电磁波实验、微波技术实验。总计6个基本实验和3个选做实验。第二层次为系统设计能力培养，它由3个课程设计和1个基于工程设计软件的综合微波系统设计组成。第三层次是为部分优秀学生设置的，可以根据自己的爱好进入实验室，特别是创新实验室或大学生科技中心，完成自己拟定的课题或参加教师的科研。

四、立体化教材、网络教学和多媒体课件建设

根据该学科的发展，研究“微波工程”系列课程的教学内容，去重消繁、除旧布新，不断纳入新的理论与技术，同时编写出版独具特色的系列精品教材。根据微波工程系列课程内容的优化和整合，编写出版了反映微波工程课程改革的立体化教材，得到同行专家的认可和好评。包括普通高等教育“十一五、十二五”部级规划教材《微波技术》及其配套教材《微波技术学习与解题指南》、《微波技术电子教案与多媒体课件》、《微波技术—测量与仿真》，已被国内20多所院校作为相关专业的教材和参考书。出版了国家电工电子教学基地系列教材《现代微波技术基础》和《微波测量与实验教程》，出版了国防科工委“十一五”规划教材《现代天线技术》以及《电磁场与电磁波》教材，并编写了《双导线传输线的阻抗测量与阻抗匹配实验》、《微波工程射频训练系统实验》、《微波虚拟仿真实验》实验讲义。

进一步充实完善已有的课件和网络教学资源建设，并开发研制相应课程的课件。在满足课堂教学的同时，所开发的课件应具备网络远程教学功能，为面向新世纪“微波工程”系列课程的教学提供一套现代化的辅助教学手段。建立了提高学生自主学习能力的网络教学平台，国家精品课程“微波技术基础”全部教学资源上网，包括课件、电子教案和国家名师授课全程录像、微波工程仿真软件、大纲、习题、学习要点等，近5年访问次数达3万人次，教学资源已被多家教学单位下载，供兄弟院校在教学中使用。同时，建有“电磁场与电磁波”省级精品课程网站。为配合教学，积极开展了微波工程系列课件的开发，所完成的“微波技术CAI”和“电磁场与电磁波CAI”课件分别获得黑龙江省高等学校多媒体课件一等奖，被30多所院校使用。

五、以师资队伍建设强化教学团队建设

以优化结构、提高素质为目标，引进与培养相结合，鼓励青年教师攻读博士学位，强化教学后备力量的培养。充分发挥团队负责人和中青年骨干的作用，注重梯队建设，提高团队的整体素质和水平；以骨干教师为核心、以课程组为纽带，形成科研和教学梯队。加大科研工作的力度，为教师承担科研项目创造一定的环境和条件，增强团队整体承担大型科研项目的能力，努力形成以科研带动教学，以教学促进科研的局面。团队高度重视国际交流，积极推动学生联合培养和教师国际竞争力培养。

多年来，团队坚持高标准、严要求，对青年教师专业素质进行培养，通过教学实践、参加国家及省部级教改、科研项目和课程建设，不断提高青年的教学、科研能力。团队始终明确一个理念，即建立高质量的师资队伍必须紧紧抓住中青年教师的培养不放，全面实施《中青年骨干教师培养及管理办法》、《青年教师试讲制度》、《组织开展本科教学优秀青年主讲教师评选工作的办法》等规定，促进了青年教师教学质量的提高，使团队青年教师队伍的教学水平名列学校各院系前列。通过制订教师培养计划，有计划地选派优秀教师到国内外知名大学进行培训或学术访问，达到整体提升教学团队素质的目的。同时团队还严格把关，对调入或留校的每一位申请者进行严格考查，根据教学和科研的需要以及本人的发展潜质决定是否留用。

经过几年的实践，上述措施已产生良好效果，涌现出一批优秀的中青年骨干教师，其中包括高等学校教学名师奖获得者、黑龙江省骨干教师等。此外，团队还按照教育部关于“教授上讲台”的要求，安排全部教授为本科生讲课，并将多年的教学经验积累传授给青年教师，从而使学生能听到学科、专业带头人的课程，了解学科前沿知识、领略科研成果。在完成本课程教学团队中青年教师培养提高的同时，还接纳了国内多所高校的教师来本专业进修共计20余人次。“微波技术”课程教学团队2009年成功晋升为部级教学团队。

参考文献：

[1] 赵春晖，张朝柱，赵旦峰. 微波工程系列课程的体系改革与教学内容优化[J]. 电气电子教学学报，2008，30（2）：15-18.

[2] 吴宁，冯博琴. 对国家精品课程转型升级与资源共享建设的认识与实践[J]. 中国大学教学，2012（11）：6-9.

[3] 李九生，叶强，王秀敏. “电磁场理论与微波技术”课程实践教学探索[J]. 电气电子教学学报. 2008，30（4）：63-64.

电磁波课程论文篇10

关键词：电磁兼容技术;案例教学法;工程实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）45-0135-02

一、引言

随着现代科学技术的发展，电子、电气设备或系统获得越来越广泛的应用。电磁环境日益复杂，处在其中的电子、电气设备面临越来越多的干扰，造成性能降低、功能丧失的概率明显增加。因此，在电子、电气设备和系统的设计、研制和生产过程中，如何解决电磁兼容问题已受到越来越广泛的重视。北京信息科技大学自2009年开始，为电气工程专业学生开设了《电磁兼容技术》课程（32学时），旨在帮助学生了解电磁兼容的基本概念和原理，该课程是从电磁兼容基本概念入手，介绍电磁干扰三要素，电磁干扰控制原理以及接地、屏蔽和滤波三种基本的技术。该课程的特点是与实践结合的较为紧密。

二、案例教学法

案例教学法起源于1920年代，由美国哈佛商学院（Harvard Business School）所倡导，采取了一种很独特的案例型式的教学，这些案例都是来自于商业管理的真实情境或事件，透过此种方式，有助于促使学生主动参与课堂讨论，实施之后，颇具绩效。案例教学方法有一个基本的假设前提，即学员能够通过对这些过程的研究与发现来进行学习，在必要的时候回忆出并应用这些知识与技能。案例教学法非常适合于开发分析、综合及评估能力等高级智力技能。这些技能是工科学生所必需的，通过分析案例还可以使受训者在分析案例的基础上，提高自己综合运用已有知识的能力，提高承担不确定结果风险的能力。案例教学法要求设置合适的学习环境，学习环境是一个较为重要的部分。

“电磁兼容技术”这门课程的基本原理比较抽象，含有大量繁琐的公式推导和论证，而它的应用却具有很强的工程实践性。由于电磁兼容测试的仪器设备较为昂贵，大部分高校针对本科教学的“电磁兼容技术”课程一般很少开设实验课，这样就造成了该课程就剩下枯燥的公式和理论的情况。随着课程的进行，学生学习的兴趣逐步下降。所以在“电磁兼容技术”课程中实行案例教学法迫切需要解决的问题是学习环境的搭建。

三、案例教学法的应用

对于大部分本科学生来说，接触实际工程的机会较少，所以无法将实际工程中使用的接地，滤波等作为教学案例，只能将学生日常所能接触到的电路，现象等作为教学案例。

（一）磁珠与0Ω电阻

本校所开设的“电磁兼容技术”课程在大三，在该课程之前学生已经学习了模拟电子技术与数字电子技术，在这两个课程中都会介绍数字地和模拟地的概念。在实际使用时学生往往对这两种地具体的含义以及使用方法存有疑惑。并且在“电磁兼容技术”课程中经常提起隔离电源的概念，将这三个基本概念放在一起进行解释，有助于学生掌握这些地之间的区别以及用法。如图1所示：图中GND表示数字地，AGND表示模拟地，GND 1表示另外一个隔离地。其中R1为0欧姆电阻或者相同封装的磁珠。在实际电路中，用万用表测量GND，AGND以及GND1的相对应的电压，并将测量过程拍摄成短片，以便于课堂上播放，并辅以相应的讲解，使得学生对GND，AGND以及GND1之间的关系有一个较为直接的印象。相对于PPT来说，视频更能吸引学生的注意力。

通过构建不同地的学习环境，使得学生对电路“地”中的认识更加深刻。通过短片的播放以及讲解之后，让学生课后自己查阅0欧姆电阻和磁珠的区别，以便于在该课程的实验（原理图设计）中设计出正确的地线。

（二）线性电源与开关电源

随着现在科技的发展，电源的用处越来越广泛，并且电源也越来越小型化。同样功率的开关电源与线性电源体积、价格上都差别较大。所有的电路中都需要使用电源，不同类型的应用电路中需要不同的电路设计。在课堂上利用PPT讲解线性电源与开关电源的区别，随着讲解的深入，学生的兴趣会逐步下降。为了解释这两者电源的不同，我们将大华无线电厂的DSY-2型稳压电源与普通笔记本电脑的电源进行重量、体积、价格的比较。通过比较这两者的比较来构建线性电源与开关电源的学习环境，比较完两种电源的外表之后，利用示波器测量两个电源的输出波形，用双踪显示的方法将两者电源的输出波形进行比较，将此波形拍摄成短片以便在课堂上播放。在课堂上对两者波形的区别进行讲解，通过视频以及讲解学生能够对线性电源以及开关电源有较为直观的认识，基本明白两者之间的差别。为了更进一步让学生明白开关电源的特性，利用图2来演示开关电源的噪声特性。图2如下所示：

其中LM2596S-5.0为普通的开关电压调节器，输出特性与普通的开关电源纹波类似，由于该芯片体积较小比较适合用来做演示，故选择测量该芯片的输出电压已达到演示开关电源纹波的目的。该电路中的电容、电感以及二极管的参数都是按照芯片手册上提供的进行选择。其中C3，C4，C5作为外部附加的滤波电容，为了降低VCC的输出纹波可以选择不同容值的滤波电容。通过C3，C4，C5电容的不同参数组合得到不同的输出纹波，将此测试结果拍摄成短片以便在课堂上播放，通过不同电容的组合，让学生明白了滤波电容的选择与纹波的关系。构建了不同电路环境下如何选择滤波电容参数的学习环境，通过短片的播放使得学生明白了两种电源的区别，并了解了滤波电容的作用。

通过构建两种电源性能的学习环境，使学生了解了电源的选择方法以及滤波电容的使用，并布置学生课后查阅线性电源以及开关电源的应用场合，为今后的电路设计打下基础。

（三）隔离的应用

随着电子货币的兴起，很多城市的公共交通都采用公交卡来进行缴费。有些电子技术爱好者将公交卡与手机后壳结合在一起，使得携带更为方便。在制作过程中需要用到铁氧体磁布，也就是需要利用铁氧体磁布将公交卡与手机进行相应的隔离，以确保公交卡和手机都能正常使用。通过自制NFC卡构建出铁氧体磁布作用的学习环境，利用铁氧体磁布来演示隔离的作用。

通过演示铁氧体磁布的使用使得学生明白隔离的用法，并布置学生查阅在何种情况下需要使用隔离技术和屏蔽技术，为今后使用隔离和屏蔽打下基础。

四、结语

利用以上三种与学生日常生活紧密相关的事物所构建的学习环境，使得学生对接地、屏蔽和滤波三种技术有了较为直观的认识。相比于理论上的说教，利用贴近生活的学习环境的构建，使得学生有了学习的积极性。通过分析合理的案例，使得学生对学习的知识点有了较为全面直观的掌握。在此基础上，有助于学生完成该课程后续的实验。

参考文献：

[1]杨进，李平，文玉梅.“电磁兼容设计”课程教学改革初探[J].电气电子教学学报，2009，（S1）.

[2]李明，朱中文，蔡伟勇.电磁兼容技术研究现状与趋势[J].电子质量，2007，（07）.

[3]汤一铭.电磁兼容课程教学中的典型案例导入与分析[J].科技信息，2013，（02）.

[4]汤一铭.《电磁兼容原理与技术》课程的教学难点简析及解决方法初探[J].科技信息，2012，（24）.