電磁波課程論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇電磁波課程論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

一、改進實驗教學方式

由于電磁場與微波類課程理論性強，要求學生具有較強的抽象思維能力，學生反映學習枯燥，因此，實驗課程的開設難度較大。如何將看不見、摸不著的電磁場用形象生動的方式展現在學生的面前，讓學生更好地掌握微波的基本知識和測量方法，是本門實驗課程面臨的最大挑戰。經過多年教學實踐，我們總結出兩種生動、直觀的教學方法，能充分調動學生的實驗學習熱情。

1.多媒體動畫演示

教師提前準備好關于電磁場與微波理論相關知識的一些多媒體動畫（視頻或FLASH等），在開始實驗前，給學生播放諸如電磁波的傳播、駐波的形成、極化特性等動畫（視頻），直觀反映電磁波的特點，將枯燥的電磁波理論變得生動，既能吸引注意力，又有助于學生對抽象基本概念的理解。

2.借助Matlab、HFSS等仿真軟件

Matlab具備強大的計算、圖像處理功能，在電磁場與微波實驗的教學過程中，能發揮重要輔助作用。在做每個實驗項目驗前，可布置學生提前查找（或由教師直接給出）Matlab的代碼，將軟件仿真和硬件設備測試結合起來，既能軟、硬件互補，深入理解實驗原理，又能解決微波設備價格昂貴，臺套數不足的難題。Ansoft Designer，Microwave，HFSS等電磁仿真軟件，能從不同的角度模擬天線等電磁元器件的特性參數、場分布，為教、學都提供了有力的軟件支撐。在仿真實驗中，借助軟件可再現電磁波的動態特性，包括：行波、駐波的三維動態模擬，波導中電磁波的傳播和分布特性，偶極子天線的方向圖分布等，通過仿真實驗，使學生形象逼真地了解電磁波的空間分布和傳播特性，達到硬件實驗裝置無法實現的目的。

目前，我院將微波分光儀、電磁場參數測量系統、射頻參數測量系統三套硬件分別結合不同的軟件，進行教學，學生對于電磁基本概念、傳播特性、場分布等內容，變得不再抽象，由畏難變得充滿興趣，積極性得到很大提高，能積極思考、提問，并能利用課后時間對思考題進行軟件測試，學生對此類課程的學習態度發生了極大轉變。

二、改革實驗項目及內容

“電磁場與微波實驗”課程是學生理解電磁場與微波天線技術理論的重要途徑，能有效彌補理論課堂講授的不足，有助于澄清理論課程學習中的模糊認識認識，能形象、生動的豐富場類課程的內容。實驗項目的改革將實現由單純驗證型向設計研究型轉變，建立較完善的場類實驗教學新體系，逐步增加綜合型和創新型實驗的比例，增設一些學生感興趣并富有挑戰性的實驗內容。將電磁仿真技術應用于場類實驗的教學中，將抽象的場問題形象化，能激發學生的學習興趣，使學生成為實驗教學的主體，做到“實踐檢驗理論，理論指導實踐，實驗課程與理論課程相輔相成”。

1.對于驗證性實驗，在完成硬件實驗的同時，增加軟件仿真手段。通過硬件基礎實驗，學生可觀察測量到電磁波波長、頻率、波腹、波節、反射、衍射、偏振、極化等電磁現象，深入體會邁克爾遜干涉、布拉格衍射等電磁特性，能加深對電磁波空間傳播特性的認識和理解。與此同時，由于電磁波看不見，摸不著，傳播過程只能靠想象，引入Matlab軟件仿真手段，將使電磁現象鮮活的呈現出來，一目了然。學生可以從程序代碼和仿真結果圖兩方面與硬件實驗結果做對比，并對結果進行各種函數后處理，得到所需的結果。例如電磁波的極化實驗，硬件設備只能靠微安表感知是橢圓極化還是圓極化，引入Matlab程序，可直觀的看到電磁波傳播的過程、橢圓極化和圓極化的方向圖，與冷冰冰的儀器數據相比，Matlab的圖形具有更大的親和力。

2.對設計研究性實驗，采取分小組、分功能模塊和電磁仿真軟件（Ansoft Designer、HFSS等）總體設計相結合的教學方法。結合學時，將每批同學分為若干課題小組，每個小組3-4人，由每位小組成員分工完成各個軟、硬件模塊設計，進而組合成整體，完成整個大綜合實驗。例如做射頻圖像傳輸實驗時，1人做射頻前端發射機軟件部分，1人做后端接收機軟件部分，另外2人合力完成硬件部分實驗，最終4人共同提交完整的實驗報告。實驗過程中，學生通過搜集資料，小組成員討論，與教師討論完成課題期間，軟件參數、硬件傳輸等諸多問題需要不斷調試，才能得到預期的目的。無論實驗結果如何，這都能極大的鍛煉學生發現、分析、解決問題的能力和團隊合作能力。

傳統“電磁場與微波實驗”所開設的實驗項目為7個硬件單元驗證性實驗項目，1個設計研究性實驗項目。我們改革的做法是每個驗證性實驗項目配以電磁仿真軟件程序，并在有限學時下減少2-3個單元性實驗項目，增加1-2個綜合性實驗，減少實驗個數，增加實驗難度、深度和實用性，例如減少電磁波反射衍射、定向耦合器、振蕩器設計等實驗項目，增加發射機、接收機和天線設計等軟、硬件設計，合并兩次課時為一次（4個學時），以課題小組的形式各自分別完成一個大綜合實驗，從硬件和軟件角度設計、完成實驗，加大了實驗難度，提升實驗教學質量。

三、實驗成績考核要全面

實驗課成績著重考核學生對實驗原理、內容的理解程度，考查學生的動手能力和分析解決問題的能力。因此，成績評定應看重學生的實驗態度、軟硬件能力、實驗數據、誤差等幾個方面，總體上呈現出兩頭小、中間大的正態分布趨勢。

1.預習情況

引入“仿真實驗”的教學方式，有效彌補了課內學時不足，將學生預習情況按比例記入總成績，提前給學生布置下一次實驗的任務，鼓勵學生利用課余時間鉆研，預習實驗原理，建立好仿真軟件的模型，預料在實驗室里可能會出現的問題，明確需要驗證、觀測的現象、參數，明確實驗目的。

2.實驗過程

教師指導實驗教學按互動研討的方式實施，鼓勵學生勤思考，多提問，分析在軟件設計和硬件調試測量過程中出現的問題，記錄自己的心得體會，重點考察學生分析問題和解決問題的能力。教師根據學生的分析問題的能力和動手解決能力評定成績，一是考核學生對一些常用儀器設備（示波器、選頻放大器等）的熟練使用程度，二是實驗數據的準確度，按一定比例記入總成績。

3.實驗報告

實驗報告應占總評成績的50%以上，是學生對實驗過程的全面總結，尤其是實驗數據的準確記錄和思考題的認真程度，反映出了學生做該次實驗的體會和質量，所以要求學生不只是完成作業，還需把實驗報告當作一次科技論文寫作訓練，力求數據嚴謹，概念準確，分析合理，文字簡明流暢，這對于培養學生具有嚴謹的科學作風，良好的職業習慣，扎實的科技論文寫作技能方面，都有良好的效果。

4.教學相長

在實驗過程前、后，鼓勵學生勤思考，多提問，鼓勵學生對課程內容和教師授課提出有創新性、建設性的意見，適當記入總評成績。

四、建立開放實驗室

篇（2）

中圖分類號：G423.07 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

引言

大學高等教育通常致力于培養專業基礎扎實、有較強實踐能力和拓展潛力、富有創新精神的本科人才。其中理工科專業要求學生系統掌握專業基礎理論、基本實驗方法和實驗技能，并具有較強的數理基礎。近些年，大學普遍擴招，生源質量下降，學生數學基礎不夠扎實，冷門專業情況更是嚴重，不少學生往往因專業知識在數學計算上的復雜及相關定理、概念和過程的抽象等問題而失去學習興趣，導致專業課的教學學習效果不夠理想[1]。

基于此種情況，已有不少人把多種現代教育技術如Matlab，Java，Mathematica等軟件應用到課堂教學中[2， 3]，使現代教學技術在提高學生學習積極性、優化課堂、提高課堂效率等方面取得了較好的效果。Mathematica是一款科學計算軟件，其很好地結合了數值和符號計算引擎、圖形系統、編程語言、文本系統以及與其他應用程序的高級連接。很多功能在相應領域內處于世界領先地位，截至2014年，它也是世界上使用最廣泛的數學軟件之一。普遍認為Mathematica的標志著現代科技計算的開始，它是世界上通用計算系統中最強大的系統。自從1988以來，它已經對科技和其它領域中計算機的運用方式產生了深刻的影響，并且在國外教學工作中獲得了廣泛的應用[4， 5]。從google學術搜索中搜尋Mathematica以及Education相關條目，有近十萬條結果。從高中到研究生數以百計的課程都使用它，并有多本關于Mathematica教學的圖書出版，涵蓋多門專業教學。Karim等人[5]甚至還基于Mathematica軟件開展了遠程教學。而在我國，雖然教師們對于現代化手段在教學中的應用很早就開展了研究，但是一直以來不夠重視，特別是Mathematica軟件在教學中的應用和國際相比還處于初級階段，還沒有得到廣大教師的足夠重視和普遍使用。這從google學術檢索中就可以發現，Mathematica與教育教學等詞條相關的論文搜索結果還不到三千條。相關教學論文數量不夠充分，內容也還很不深入，相關中文教材也處于缺乏狀態，并且這些研究主要分布于大學物理以及數學分析這兩門課程[2， 3， 6]。對于Mathematica在數學、物理等數學要求較高的大學各專業核心課程教學中的應用工作還未深入展開，而物理、電子等系核心專業課之一――電動力學的數學要求遠比普通理工科專業高，因此本文欲在前人研究基礎上，以電動力學部分難點的教學工作為例，展開深入分析，力圖引入Mathematica軟件輔助教學，消除學生對復雜公式的畏懼感，直觀準確地展示各種物理圖像，使學生對課程的學習有良好的進步。

1 應用

本文研究目的旨在借助于Mathematica軟件將學生從復雜的微分偏微分方程求解過程中解放出來，并用圖形和動畫直觀展示各重點難點，從而降低專業課的學習難度，達到提高學生學習積極性的目的，并使學生初步掌握Mathematica軟件的使用方法，提高他們學習新事物的能力。

電動力學是很多大學專業的主干課程之一，如電子、信息、通信、物理等學科。其主要內容就是麥克斯韋方程組的來由及其在各種條件下的具體應用。此處我們以電磁波的傳播為例，在瞬變條件下，變化的電場和磁場相互激發，形成在空間傳播的電磁波。單從字面描述以及電磁波方程來看，較為抽象。學生一般很難理解。通過使用Mathematica軟件，我們可以將平面電磁波的傳播用圖1展示。從圖1中可以清晰看出平面電磁波的幾個特性：1，平面電磁波是橫波；2，電場、磁場以及傳播方向三者是相互垂直的； 3，電場和磁場是同位相。

圖1是靜態圖，實際上，通過圖2所示代碼，我們還可以用動畫演示電磁波的傳播。圖2所示代碼形式簡潔，接近于自然語言，這樣就讓學生無須較高的編程水平即可自行編寫代碼，容易激發學生的學習興趣。圖2所示代碼會生成一個簡潔易懂，易于操作的界面，可以通過設置循環播放，良好地演示電磁波的傳播。通過“waves”按鈕可以分別演示不同個數的完整波形，時間軸可以快速或慢速地動態演示電磁波的傳播過程，讓學生輕松理解電磁波傳播過程。

除了平面電磁波在無界空間的自由傳播之外，平面電磁波在兩塊平行板之間的傳播，也能形象清晰地展示。如圖3所示，此圖可以大大加深學生對電磁波傳播的理解，便于學生學習。誠然此圖所需代碼較為復雜，不僅需要相關的電動力學知識，還必須熟悉偏微分方程求解理論，此外對Mathematica軟件的使用熟悉程度也有要求，學生難以短時間內獨立完成，需要進一步的訓練之后才可能完成。類似的內容可以讓學生課后完成，作為考核內容，這樣可避免學生過于依賴該軟件而忽視數學學習的重要性。

總而言之，Mathematica應用到電動力學課堂教學中，能讓教學過程更生動，促進學生學習理解。

2 結束語

當前我國大學專業課教學中，數學分析軟件的使用還處于初級階段。學生薄弱的數學基礎與專業課較高的數學分析要求是專業課學習過程中的主要矛盾之一。本文著力于解決由學生薄弱的數學基礎和抽象的專業概念所引起的在專業課學習上的困難，讓學生開闊視野，并培養學生利用工具軟件的能力。從而可以將專業課學習過程中的復雜數學問題交給專業數學分析軟件Mathematica來進行，學生只需掌握基本的數學原理，了解相關知識，配合Mathematica豐富的互動界面和圖形顯示功能，就能達到更充分更深層次理解內容本質的目的。本文重點有機銜接了電動力學與Mathematica軟件，通過Mathematica在電動力學課堂教學上的使用，達到加強基本理論教學，擴展學生視野，引導學生關注科學前沿的發展動態，并訓練學生的創新精神，而且避免了學生過于依賴該軟件而置數學于不顧的情況。對于電動力學課程中的主要內容，可以建立一系列相應的數值程序，進而開發一個系統性的課件，輔助課堂教學，這將會對教學效果產生很大的促進作用。

參考文獻

[1] 羅琬華. 對電動力學課程改革的研究[J]. 西南師范大學學報： 自然科學版. 2008， （6）.

[2] 郝艷莉， 張濱燕. 數學軟件 Mathematica 在高等數學教學中的應用[J]. 南通航運職業技術學院學報. 2009， 8（3）： 120-123.

[3] 孫曉玲， 王寧. 利用 Mathematica 實驗教學融入數學思想的研究與實踐[J]. 合肥師范學院學報. 2009， （3）： 32-34.

篇（3）

初中物理能力導向的課堂有效教學的實施，是落實初中物理新課程目標，有力推進課堂有效教學改革的重要途徑.初中物理科普教育課長期以來得不到教師和學生的重視，但是科普教育課對于培養學生的科學素養至關重要，本文借鑒初中物理能力導向的課堂有效教學模式和策略[1]（即實現“先學后教、問題教學、“知識樹”教學、深度教學、簡約教學”的課堂教學），通過對初中物理的科普課《廣播與電視》的教學實踐探索出以能力為中心、為主線、為基礎的新型科普教育課堂教學模式，將學生能力的培養和提升真正落實到教學中的各個環節，同時不斷完善在教學實踐中出現的問題，從而來提高課堂教學效率，使我們的課堂教學變得更加有效、高效[2].

下面以“廣播與電視”一節課為案例，來闡述如何利用能力導向進行教學設計，如何注重在教學環節上對學生能力的培養與提升，從而構建高效的課堂.[3]

1教學設計思路

《廣播與電視》是義務教育物理課程九年級第十五章第二節的內容，本章節通過介紹通信技術的基本知識，開拓學生的視野，擴大知識面，激發學生學習物理興趣.本章屬于介紹性的科普常識，知識比較淺顯，要求不高，注重科普知識的普及教育，讓學生了解現代化通信技術的初步知識，這對他們將來學習物理知識和其他自然科學知識是非常有必要的，同時也是現代生活中必備的科學常識.[4]為此我們設計了以下教學目標：

知識目標

了解無線電廣播與電視的大致工作過程，擴大學生視野，激發學習興趣.

能力目標

通過學習廣播與電視的工作流程，挖掘學生主動學習的潛力，培養學生總結概括的能力與應用知識解決實際問題的能力.

德育目標

通過學習廣播與電視的工作流程，讓學生體會到科技改變生活.

2教學過程

（1）復習提問，引入新課

[師]新年到來了，現在請班長用對講機在教室外為我們帶來新春的祝福

[班長]祝福同學們在新的一年里學業有成，萬事如意.

[師]班長剛才是借助什么為我們傳遞祝福的呢？

[師]同學們回答得很好，是電磁波.電磁波在生活中廣泛被利用，可以用來進行無線電通信，那么電磁波如何將信號傳遞出去呢？

[以情感祝福激起志趣，增強學生的學習的趣味性，讓物理走進生活]

[師]請同學們思考一下，在古代科技沒有這么發達，人們又是如何將信息傳遞出去的？

[生甲]古代戰爭時用煙來傳遞信息，比如長城上的烽火臺.

[生乙]“飛鴿傳信”利用信鴿來傳遞信息.

[生丙]現代的快遞非常發達，郵差利用車輛、火車、飛機等交通工具將信件郵寄出去來傳遞信息.

[師]同學們大家有沒發現這些傳遞信息的共同點都要借助搭載工具完成信息的傳遞.

（2）進行新課

[師]]下面請同學們交流、討論古老傳遞信息方式，以郵差傳信為例大家討論以傳遞流程圖的方式寫到我們導學案上.

[建立思維導圖將知識圖示化，揭示概念間的層次與聯系.能力是從提出問題、分析問題和解決問題中得到培養的，培養學生由具體模型延伸到另一模型的遷移能力，培養學生概括能力，為無線電的傳遞信息做好鋪墊.]

學生在交流討論中完成下面圖1

[師]下面請小組同學學會描述它的整個過程.

[生]（通過交流、討論回答出）信件郵寄的整個流程，總結出傳遞信息要有載體.

[師]今天我們要介紹的無線電通信的載體就是電磁波.

[師]電磁波傳播速度是C=3×108 m/s且能在真空中傳播，所以傳遞信息又快又遠，那我們的信號又是如何搭載在電磁波上進行傳播的呢？今天我們就一起來學習.

①無線電廣播信號的發射和接收

下面請同學預習課本，總結出電臺是如何將無線電廣播信號傳遞出去呢？

[引導學生自主學習，學會閱讀教材思考問題，堅持以學論教、因學定教.]

[生]在臺里播音員對著話筒講話，將聲音的信號變成音頻信號，音頻電信號只有轉化成電信號才搭載在頻率較高的電磁波上進行發射.

[師]對，那么被搭載的電磁波就要求穿透能力要強、頻率要高，那么如何獲取高頻率的電磁波呢？

[生]要靠載波發生器產生高頻振蕩電流激起高頻率的電磁波，這樣的電磁波傳播得遠、抗干擾性強，我們要搭載的電磁波就通過載波發生器產生的.

[生]最后由發射天線發射電磁波，根據登高望遠的原理，將發射天線安裝在較高電視塔上進行發射.

[師]同學們總結的非常的好，剛才同學講的是無線電廣播的發射流程，下面請同學思考無線電廣播接收流程又是怎樣的呢？

[生]空中有很多無線電信號，我們要有選擇接收，我們利用收音機上天線與調諧旋鈕，選取我們要收聽的某一頻率的電磁波.

[生]選出電臺廣播的特定頻率信號后，我們要將音頻信號從高頻率電磁波上卸載下來，把音頻信息先進行功率放大再送到揚聲器，最后揚聲器把音頻電信號轉換成聲音信號，我們就聽到了特定頻率的廣播電臺的節目.

[師]同學們講得非常好，也就基本掌握了無線電廣播的流程，下面請同學結合課本里的物理專業用語，將無線電廣播的發射與接收流程填入下表中，并用語言描述它的整個過程.

學生輕松完成無線電廣播的發射與接收流程圖，填入下圖3.

請同學上臺用投影儀展示交流，如下圖4：

[通過概念圖，讓本節知識在學生頭腦中形成知識結構，讓學生層層遞進、輕松掌握.

[師]那么電視信號即包含音頻信號也包含視頻信號，那它將如何進行傳遞的呢？

②電視的發射和接收 [板書]

（播放電視信號的傳遞流程視頻，學生看完討論得出結論）

[生]電視信號也需要借助電磁波進行傳遞的，他傳遞的是“二條龍”信號，一條傳遞的是圖像信號龍頭是攝像機龍尾是顯示屏，另一條是傳遞的聲音信號龍頭是話筒龍尾是揚聲器.

[生]電視信號中的聲音信號的發射與接收跟無線電廣播的工作流程大致相同.

[生]電視信號中的圖像信號需借助攝像機轉換成電信號，然后像廣播信號一樣搭載在高頻率的電磁波上在空中進行發射.

[生]最后接收時用電視機中的顯像管將其還原成圖像信號.

（3）小結

通過本節課的學習，我們初步了解了無線電廣播與電視的工作流程，請同學們觀察屏幕上的工作流程圖，自己學會闡述本節課內容.

（4）布置作業

課外作業（科普知識的推廣）

①請同學們思考一下電視對我們的生活有哪些影響？閱讀課本，并說出你的看法.

②向你的爺爺、奶奶介紹無線電信號發射和接收的基本原理

[讓物理走向生活，走向社會，將科學知識應用于日常生活和社會實踐，并積極成為科普知識推廣者，增強學生學習物理知識的興趣]

3教學實踐效果與反思

《廣播與電視》是本縣參加中學優秀青年教師教學大賽的課題.本人的這節課教學實踐在教學大賽中獲得一等獎，并榮獲縣優秀青年教師稱號.本節課是一節科普教育課，著重要培養學生基本的科學素養，所以對本節課教學本人始終以培養學生信息收集能力、初步的分析能力、初步的信息交流能力和自學能力為導向組織教學，讓不同知識層次的同學都能參與進來，成為一個科普知識的宣傳員，有效地提高學生的信息交流、培養學生分析能力與自學能力，提高了每個學生學習科學知識的優越感與自豪感.同時本節課圍繞開展概念圖教學，讓學生建立學習模型，使學生的知識結構化、系統化，最終上升為學生的學科能力，這樣的一堂課使學生不僅增強了科學素養又培養了學習興趣和能力.這節課結束前學生主動響起了掌聲，這是對老師的肯定也是對自己所獲取的知識能力的肯定，這種效果只有在初中物理能力導向的課堂才能呈現，這也是對我們開展課堂教學改革的又一次肯定，說明能力導向課堂是有效的、高效的.[2]

參考文獻：

[1]余文森.n堂有效教學的理論與實踐[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]鄭明紀.初中物理能力導向課堂的有效教學 [D].福州.福建師范大學碩士論文， 2014.5

[3]鄭明紀，葉德美，鄭文生.有效的探究 高質的課堂――談《機械效率》一節課的教學[J].《中學物理》初中版， 2010（11） .

篇（4）

    電磁場與電磁波主要研究電磁場運動規律,包括時變電磁場和電磁波,是后續微波技術與天線等課程的先修課程.微波技術與天線講授傳輸線理論、規則金屬波導、微波集成傳輸線、微波網絡基礎、微波諧振器等方面的理論知識,為微波通信及相關領域的學習和研究打下堅實的基礎;移動通信原理研究現代移動通信的基本理論、關鍵技術及體系結構,涉及到電波傳播及模型、話務量及模型、高階調制解調、先進的信道編解碼、擴頻等移動通信系統中的多項關鍵技術及其性能分析;衛星通信原理主要內容包括衛星通信鏈路設計、衛星通信網和移動衛星通信系統等;微波技術與天線、移動通信原理、衛星通信原理這三門課程在課程群中起著承上啟下的作用.

    CDMA與3G技術、移動通信系統與工程這二門課是目前廣泛使用的通信網、通信系統及相應的技術,理論教學與實際應用的結合.在課程群內部,各課程之間即有縱向知識的聯系,又有橫向內容的關聯.利用現代教學手段提高教學效果充分利用信息資源,利用豐富的多媒體課件形象地展現課程內容和移動通信系統流程,提供豐富的網絡資源進行課程內容的跟蹤和復習,對一些比較復雜的通信過程,用nash的形式輔助進行講解,從而極大地激發學生的學習興趣,使學生能夠主動學習,了解更多的知識.

    采用類比方式優化學習效果移動通信課程內容更新快,基本理論和關鍵技術理解難度大,但是該課程和前期的通信原理等課程內容銜接緊密,很多內容有相似性.在教學過程中,以前期課程的知識點為例進行類比,加強課程內容的融合.在講解TD一SCDMA同步過程等具體系統知識點時,以教師為基站,以學生為終端進行上下行同步過程的講解.在進行移動通信呼叫流程和物理層過程講解中,以學生日常撥打手機和被叫等過程為例進行現場講解,同時結合手機終端和系統基站的具體結構進行類比和實例分析.

    以完成項目的方式引導學生獨立思考在整個課程中規定兩次“Proect’’作為課下作業,該部分內容由學生主動完成,上交時間不作硬性要求.教師確定“Project”的方向和實現的大致目標,題目和具體內容由學生確定.學生大部分以科研論文的形式上交,通過“Project’’方式培養學生對具體工程和對象的整體把握能力.為達到目標,學生需要查閱大量的文獻,并且進行整理和分析,給出自己的方案和實現步驟,提高了學生獨立思考能力和綜合分析能力.

    我校具有優勢的第三代移動通信系統實驗環節更能提升學生的動手能力,進一步拓展學生的學習興趣.同時還開設包括“大學生科技文化節”等在內的實踐、外訓、參觀等活動,大都是與移動通信相關的實踐活動.這些活動一方面對學生在移動通信學習提出新的要求,同時進一步提升學生的動手能力和學習興趣,促進學生對抽象理論的決速理解,有利于培養學生的創新意識和創新能力.綜上所述,通過課程群建設,充分發揮課程群結構整體功能效益,減少課程內容的重復,加深了學生對課程間聯系和主要知識點的理解掌握,提高了教學質量,并使學生具備一定的實踐和研究能力,有利于培養適應社會發展和需求的畢業生.

篇（5）

1．引言

《電動力學》課程是物理本科專業的一門重要專業課，也是理論物理的第一門基礎課。它是在學生學習了高等數學、數學物理方法和電磁學等基礎課程之后開設的。分析整個電動力學教材的內容體系，我們不難看出，矢量分析和數學物理方法好比電動力學的雙腿，電磁學的實驗、定義、公式、方法和應用則是它的軀干，而物理概念、物理思想、物理圖像和物理思維方式是它的靈魂。

由此可見，學生的數學基礎特別是對矢量、張量分析的掌握是學好整個課程的關鍵，沒有這個基礎，學生就無法領會電動力學的定義、公式和方法。電動力學本身是一門較難也比較枯燥的理論課程，如果此時教師不注意對學生進行學習方法和學習自主性的引導，就很容易滋生厭學清晰，從而影響教學質量。本文利用建構主義理論針對電動力學中如何處理一些知識的教學做了一些探討，希望達到拋磚引玉的目的。

2．建構主義理論

建構主義是當代教育心理學的一場革命，代表人物是著名心理學家皮亞杰(．Piaget)。建構主義理論的核心內容可以用一句話來概括：以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現對知識意義的主動建構]。建構主義理論內容豐富、流派紛呈，本文只對建構主義理論中對學習及教學的認識加以淺析。

2．1建構主義理論對學習的認識

建構主義理論認為學習是學生在原有經驗基礎上主動進行意義建構的過程，這種過程要在實踐中或者在學生與環境的相互作用中通過新舊知識間的反復相互作用而建構而成。在此過程中學生依靠同化和順應來組建自己的知識結構。同化是指把外來的信息納入已有的知識結構中，以豐富和加強原有的思維取向和行為模式；順應是通過學生原有的知識結構與新的信息產生沖突，調整原有認識結構，從而建立新的認知結構。通過不斷地同化——順應——同化——順應……循環往復，相互交替，將新知識轉化、組織和重新組織，并納入到自己的知識體系中。這就是學習的過程。

2．2建構主義理論對教學的認識

建構主義認為教學是學生在教師設置的情景中通過交流和協作對知識進行主動加工的過程。它不是知識的傳遞，而是對知識的處理和轉換。學生對知識的處理和轉換，只能由學生自己來建構完成，所以在教學中不能把教師對知識的理解傳遞給學生，而要從學生原有的知識經驗出發，引導學生從原有的知識經驗中“生長”出新的知識經驗。即教學的關鍵其實是向學生展示這些結論是如何得到的，而不是去熟記這些結論。

3．建構主義理論對指導電動力學教學的啟示

3．1學生基礎現狀分析

學生經過對經典物理學力學、熱學、光學和電磁學的學習，已經有了一定的物理基礎知識和分析、解決物理問題的能力，并且已經形成自己的學習．方法和習慣。但目前的基本現狀是：數學基礎知識特別是矢量計算基礎較差、先行課程電磁學的知識有很多已經生疏或遺忘、學生習慣接受教師“咀嚼”好的知識和方法，不愿意也不會自己去思考和總結，在學習的主動性和積極性方面還存在很多不足。

上述問題在班上是普遍存在的，它為電動力學的正常教學提出了了刻不容緩的難題，如果不運用適當的手段搞清楚學生的知識狀況，并能及時調整知識的講授方式以便能適當與先行課程做好銜接，就勢必給學生學習電動力學造成很大的困難，對教師的教學也是一個很大的障礙。

3．2建構主義對教學的指導——兩個案例的分析

(1)“位移電流”的教學

‘位移電流假說是麥克斯韋為了將穩恒情況下電磁場所滿足的麥克斯韋方程 (積分形式為推廣到普遍情況(包括穩恒和非穩恒)而引入的一個定義。這是一個很重要的新概念，也是一個比較抽象的概念。學生的思維里可能比較熟悉的是傳導電流的性質。

穩恒情況下，磁場的安培環路定理的積分那么在非穩恒情況下，磁場的環流這個地方，書上的闡述是由麥克斯韋方程與電荷守恒定律之間的矛盾來引入這個概念的口。這是用理論來講授理論，當然推理嚴密，講解簡單。但在教學中，我覺得可以從大家熟悉的含有平行板電容器的充、放電電路(圖1)來講述，學生會更領會“位移電流”的本質。

現考慮以L為邊界作曲面S1和S2，其中曲面S1通過導線的橫截面，有自由電子穿過S1;而曲面S2通過電容器的兩極板之間，沒有自由電子穿過S2. 這說明，盡管兩個曲面的邊界L是相同的，但穿過曲面的傳導電流并不一樣，也就是說這個方程不能推廣到非穩恒電流的情況。

為了解決這個矛盾，麥克斯韋提出了“位移電流”的假設，將方程稍做修改為就代表“位移電流”的貢獻。下面再來計算的表示式。利用 ×)所以直接比較得出：由此式我們就很容易看出：位移電流的本質是變化的電場，它和傳導電流一樣都能激發磁場。引入位移電流以后，上述電路的全電流可表示為：這個全電流在整個電路中是連續的。對上式取散度(并用到 這樣一來，平板電容器充、放電電路中出現的矛盾就得到解決：在電容器兩極之間隨時間變化的電場形成了位移電流它把電容器極板中間斷的電流．廠連接起來，使全電流．Jr具有閉合的性質。

(2)“諧振腔”的教學

第四章四、五節討論的是有界空間的電磁波的傳播問題，以矩形波導和諧振腔為例，研究了高頻電磁波的傳播的駐留行為。從知識的角度來看，本章屬于運用理論解決實際問題的類型，在前面，先給學生回顧和講解分離變量法求解亥姆霍茲方程中的定解問題，同時讓學生學會分析理想導體的邊界條件。有了這兩個基礎以后，后面介紹的具體例子——諧振腔和波導問題的求解就應該不是重點，學生只需要針對具體情況分析好邊界條件就沒有困難。

我們知道諧振腔是儲存某一特定頻率的電磁能量的器件，常用于選擇并發射某一頻率的電磁波。我覺得作為一種光學的應用器件，講授它的功能、用途以及為何具備這樣的功用是很有必要的。在教學中可以從復習學生比較熟悉的LC振蕩回路的知識來過渡到對諧振腔的講解。我們知道，低頻電磁波是利用

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[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0097-02

“工程電磁場”課程以分析各類電磁現象的基本規律和應用原理與方法為核心內容，是培養合格的電氣信息類專業本科生所應具備的知識結構的必要組成部分。[1]但是“工程電磁場”課程一直被認為是難教、難學的兩難課程，究其原因主要集中在以下幾個方面。一是課程要求學生具有堅實的矢量分析、微積分等基礎知識；二是電磁場是人類無法直觀感知的特殊形態物質，要求學生在學習和應用過程中要有較強的抽象思維和邏輯推理能力；三是經典理論內容與課時安排之間的矛盾導致目前教學方式主要以理論教學為主，缺乏經典且深入的工程實例輔助教學，導致學生學習該門課程的主動性欠缺。[2]針對以上問題本文從該課程特點出發，提出從教學內容調整、教學手段多樣化等方面激發學生興趣，提升“工程電磁場”教學效果。

一、教學內容調整

“工程電磁場”課程的前接課程為“大學物理”，與“大學物理”中的電磁學部分相比，“工程電磁場”更加重視以麥克斯韋方程為基礎的宏觀理論體系、工程中電磁問題的數學描述――邊值問題及其求解方法、電磁能量和電磁力以及電磁場與電路之間的聯系等，而大學物理中的電磁學部分內容更突出物理現象的實驗描述及其機理的微觀闡釋，兩者在電磁場麥克斯韋方程部分存在重疊。同時工程電磁場又與電類相關的工程實際聯系緊密，就電氣工程專業來講，其后續課程“電路”、“電機學”、“電力系統暫態分析”、“高電壓技術”等核心課程的基礎理論及其應用分析均基于電磁場基本原理進行。因此建議在學生已有大學物理基礎知識的背景下，對“工程電磁場”課程內容進行如下安排。

（一）適當減少靜電場內容

“工程電磁場”在教學安排上遵循先靜電場后時變場的思路，且靜電場所占比例較大，但這部分內容中基本物理量、基本性質、導體和電介質、電容等內容學生在大學物理中有所接觸，因此重點講授靜電場的邊值問題及其解的物理意義。

（二）加強時變電磁場理論和應用部分內容

“大學物理”對時變電磁場部分內容僅限于電磁感應現象和結論，而時變電磁場特別是其中的時諧電磁場在電氣工程、自動化等專業中有著廣泛的應用背景，應是此門課程的教學重點，可適當增加授課學時；在內容講解上可適當增加時變電磁場理論的具體應用和發展現狀，有助于學生理解相關概念，提升學生積極性，提高教學質量。

（三）增加工程應用背景內容

“工程電磁場”這門課程有著廣泛的工程應用背景，尤其在工程實踐、科學研究以及日常生活中。[3]對電磁現象應用背景的介紹可以提升學生學習興趣。比如結合所學內容可以討論為什么封閉的接地金屬導體可以屏蔽手機及其他電磁信號，微波爐為什么不能加熱金屬，變電站或輸電線對附近居民身體的影響等問題，使學生深刻意識到本課程的工程應用性，而提高學習積極主動性。

在具體教學過程中根據“工程電磁場”以麥克斯韋方程為核心，靜態場均為其在不同條件下的特例的特點，教學中應了解電磁場知識的總體結構，如表1所示，應突出靜電場這一基本內容和時變電磁場這一核心內容，學會對比總結，方便理解和記憶。在課程的教學過程中應適當講述散度和旋度、通量和環量的數學概念，從流體力學中流速場出發，形象化地重點闡明此概念的物理意義。因為“工程電磁場”中所涉及的四種場的基本性質都是以此概念為基礎展開的。

二、教學方法

（一）課堂以問題為基礎教學方法

“工程電磁場”這門課程在電類專業中有著廣泛的應用背景，在教學中過程中可采用基于問題的教學方法。首先根據教學內容提出與工程實踐和實際生活緊密相關的問題；針對問題引導學生思考將問題切分，并逐一介紹與子問題相關的基本理論知識；在知識匯總的同時由子問題解決方案逐步推導出所提問題的各種可能方案，并結合工程實踐數據或結論驗證提出解決方案的正確性；最后匯總與此問題相關知識體系，并擴展介紹在工程實際中的同類問題。這一過程中的難點是如何篩選具有一定理論深度并能夠吸引學生的問題，從論題中逐步展開切分成一系列與基礎知識體系對應的子問題，激發學生探究與子問題對應的教學內容，產生學習動機。[4]比如靜電場學習中可提出：雷雨天氣里的閃電是如何產生的？接閃器如何吸引雷電并如何釋放巨大的雷電能量？學習恒定電場中電流場部分內容時，可引入雷擊高壓輸電線路桿塔，雷電流在土壤中泄流導致桿塔附近魚塘中的魚大量死亡的新聞。時變電磁場內容的學習中可形象直觀地給出發電機、電動機、變壓器等時變電磁場理論的經典應用實例。通過諸如此類與工程實際、日常生活緊密結合的問題，不但可以引導學生學習工程電磁場的經典理論知識體系，并且培養學生遇到問題勤于思考，并能科學地借助相關理論分析問題，解決問題的能力。

（二）多種教學方式相結合

工程電磁場知識體系的學習需要學生具有的優秀的邏輯推導能力和抽象思維能力。教師在常規基礎內容的PPT展示基礎上，對部分重點數學推導知識進行板書推導，并對于不易理解的電磁場空間分布及時變特性進行動畫及圖形展示，如典型輸電線路、電力設備的電場強度、電場線、電位分布圖等，使學生在抽象理論知識的數學推導中對其對應的電磁場這種特殊形態物質有一個定量的形象化認識；對于時變電磁場相關知識內容，可制作精美的電磁場演示動畫，例如電磁波在空氣中傳播特性、電介質在時變電場中的動態極化特性等動畫視頻，可直觀反映電磁波傳播特點，有助于學生對抽象的基本概念的理解。

（三）數值計算軟件仿真教學

隨著計算機技術的迅猛發展和電磁場數值計算理論的逐漸成熟，實際工程中的電磁場問題均可以通過相應的軟件建模求解。電磁場數值計算軟件眾多，如：ANSYS、COMSOL、ANSOFT、HAFF等，且此類商業軟件只需學生掌握基本理論知識，通過制作簡單幾何圖形，選擇求解域控制方程、自然邊界條件、分界面的銜接條件等過程即可計算工程實際問題，結合相應的后處理即可得到直觀形象的電磁場結果。這種充分利用最新科技成果的形象化教學可以培養學生的學習興趣，使教學內容更加豐富充實，并得到理想的教學效果。

（四）作業模式的多樣化改革

課后作業是鞏固課堂知識，提升綜合應用能力，反饋學習效果并據此改進課堂授課模式的重要方式。目前，課后作業大多為課后習題，存在理論性強、難度大、與工程實際聯系不緊密等特點。部分學生由于沒有興趣或不能獨立完成，而選擇抄襲，然后向老師交差完事，并沒有起到作業應有的效果。[4]因此為提升教學效果，完善整體教學過程，應對作業的內容、形式及考核方法進行改革。

減少課后習題的布置量，增加課程報告環節，即根據其基礎知識內容對應設置多個工程應用課題，由學生分組自由選擇并協作完成。設計的工程課題主要應包括以下幾種類型：1.應用分析型，要求利用所學的電磁場知識計算分析簡單電力、電子、通訊設備產生電磁場。2.編程驗證型，要求通過C++、MATLAB等計算機語言編程實現簡單電磁場問題的數值計算，并與經典理論對比驗證。3.數值計算類，要求對實際工程中典型電磁場問題采用ANSYS、COMSOL等軟件建立模型，求解，并進行簡單分析。作業以報告論文為主課堂宣講討論為輔的形式提交，報告中應闡明解析計算、數值計算所用到的公式、原理，展示程序設計流程圖及代碼、數值計算模型，列寫詳細的分析和驗證過程及計算結果演示等內容。

三、總結

“工程電磁場”是電類專業的專業基礎課程，又是眾多相關交叉學科和新興邊緣學科發展的基礎，而該課程在目前的教學過程中呈現“教”、“學”兩難的狀態，如何提高該課程的教學效果值得探索和實踐。本文針對該課程教學中的問題及其專業基礎課的特點，在“工程電磁場”教學內容和教學方式方面初步改進措施，旨在培養學生抽象思維能力和邏輯推導能力，建立由問題出發、探尋基礎理論、不斷實踐的科學學習方法，提高電磁場教學效果。

[ 注 釋 ]

[1] 黃麟舒，柳超.疑難課程“電磁場與電磁波”中類比教學方法的探索[J].中國電力教育，2013（23）：68-70.

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1講清原理，幫助學生將“四譜”知識上升到理性認識。“四譜”中的三譜UV、NMR和IR即是分子內部運動的光性性質的反眏。而其吸收峰的出現位置與分子中原子或基團的電子云分布和密度及成鍵方式有關。而吸收光譜的產生是由于電磁波與物質分子相互作用，引起分子吸收特定頻率的電磁波，導致分子能級的躍遷，即產生吸收光譜。如引起分子電子能級躍遷的光譜稱紅外光譜(IR)；引起分子中自旋核能級躍遷的吸收光譜稱為核磁共振譜(NMR)；引起分子中振動和轉動能級躍遷的光譜稱為(IR)。但無論何種吸收光譜都是由于光物質分子吸收能量，分子中的電子或自旋狀態或振動或轉動由低能態(基態)躍遷到高能態(激發態)而產生的，即任何一種躍遷形式主要由基態、激發態鍵的強度、電子云密度等所決定。因此我們在講四譜知識時，首先抓住利用電子效應理論，把握波普分析的知識脈搏，把掌握知識的源頭上升到理性。電子效應主要通過誘導效應、共軛效應(π-π、p-π、σ-π、σ-p)改變整個分子內部能量狀態，使基態、激發態鍵強度同時增大或減小；其中某一種狀態鍵強度增大或減小。因此，應用電子效應，很容易判斷非共軛及共軛有機化合物的紫外吸收光譜的最大吸收波長及強度，利用電子效應同樣可分析不同原子和官能團在IR和NMR圖譜中吸收峰出現的位置。抓住電子效應的綱，就使波譜分析的目張。

2在波譜分析中進行類比教學，找出相關官能團的異同點。不同類型的化合物常有相同或相關的官能團，故在教學中發現學生對不同化合物的光譜特征吸收峰經常混淆，易張冠李戴。學生在學習中往往只會機械記憶某一化學鍵特征峰，缺乏整體分析聯系對比，這就需要教師在教學中注重這方面的訓練和培養。運用聯系對比分析的教學方法可使學生系統掌握理解更多的光譜知識，為提高學生識圖解圖能力打下良好的基礎。如羧酸和醇中都有O-H鍵的紅外吸收峰，而醇中無＞C=O鍵的吸收峰，故據有無羰基的吸收峰可對醇和羧酸進行鑒別，又如脂肪胺和芳胺均有氨基的紅外吸收峰，但根據有無芳環的特征吸收峰可對二者鑒別等等。通過聯系對比的教學方法，學生既能看到它們的相同點，又看到其不同點，最終使學生思路開闊，思維清晰，提高了學生分析問題和解決問題的能力。

3進行開放實驗，提高學生識譜能力。“四譜”教學僅從課堂上講授理論要使學生掌握知識遠遠不夠。必須通過加大實踐課堂的教學環節、通過學生把綜合實驗合成的有機產品、畢業論文合成的產品、利用節假日及課余時間隨老師做科研項目的產品在儀器分析的開放實驗室在老師指導下進行測定，分析解圖，培養學生理論聯系實際的能力，提高學生綜合分析和解決問題能力。為此我們結合教學實踐和科研工作，自己編寫了一份“波譜解析實驗”講義，在其中的10個實驗中涵蓋了“四譜”內容，讓學生逐一訓練，并將綜合實驗的產品、畢業論文實驗產品和學生隨老師教學科研項目實驗產品進行四大光譜實驗綜合分析、鑒定結構，從而為他們后續從事科研工作奠定了扎實基礎。

4借助多媒體教學手段，提高波普分析課程教學質量。隨著計算機技術的迅猛發展，多媒體教學軟件作為課堂教學的主要工具已彰顯出其優異的教學效果。由于其教學信息量大、效率高、表達形式直觀明了，已成為完成有機波譜分析教學難點的新趨勢和重要手段。我們考慮到有機波譜解析課程中有些知識難點使用傳統板書教學方法難以表達清楚，根據課程特點及規律，對“四譜”教學自制了CAI教學軟件，教師可根據實際情況充分利用計算機動畫效果進行形象直觀教學。課件制作內容主要包括文本、圖像、動畫、影像、聲音等，圖片或圖像模塊中包合有較多的二維或三維動畫，這樣的教學方式起到了事半功倍的教學效果。我們還通過看全國名校如南京大學、北京大學、蘭州大學、中山大學等校制作的“四譜”實驗操作錄像，幫助學生掌握“四譜”教學知識。綜上所述：由于有機波譜分析是一門新興的邊沿學科，其內容抽象繁雜、信息量大、涉及知識面廣、內在規律性不強、具有大量的經驗數據，對沒有基礎從未接觸過該方面知識的初學者來說往往感到枯燥無味，學習中感覺不知所措、無從下手，也是有機化學學習中的重難點。在進行上述多項教學改革的同時，結合兄弟院校的經驗，尤其是充分利用計算機動畫效果等Flash軟件功能和“四譜”錄像進行輔助教學，取得了優良的教學效果。同時我們還利用我校校園網，建成了該門課程的輔助網站，學生可充分利用網站內的電子教案、多媒體課件、名校的教學錄像及習題進行課后學習。任課老師還可在網站上答疑輔導。由于我們進行了多項教學改革，使學生在有機波譜分析課的學習中學有興趣，成效顯著。

本文作者:張來新趙衛星工作單位:寶雞文理學院

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作者簡介：張具琴（1980-），女，河南信陽人，黃河科技學院電子信息工程學院，講師；賈潔（1982-），女，河南安陽人，黃河科技學院電子信息工程學院，助教。（河南鄭州450063）

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）17-0054-02

隨著信息時代的發展，作為信息主要載體發展方向的高頻電磁波—微波，不僅在衛星通信、計算機通信、移動通信、雷達等高科技領域得到了廣泛的應用，而且已經深入到了各行各業中，在人們的日常生活也扮演著重要角色。因此對于電子信息專業的學生來說，電磁場、微波技術與天線類課程在目前及今后都是不可缺少的主干專業課程。[1，2]但由于該課程的自身特點及對于該課程教學的一些傳統認識，使得學生對該課程的知識和技能的學習和掌握不能滿足國內對電磁場與微波技術及其相關專業人才的需求。為提高該課程教學質量和人才培養質量，尤其是針對三本院校的應用型人才培養目標，筆者認真分析了該課程教學中的問題，結合課程特點和“三本院校”學生的實際情況，對該課程進行了一系列的改革和實踐探索，并取得了一定的成果。

一、“教”“學”中的主要問題

該課程傳統的教學方法是以事實性知識傳授為教學目標，即課程內容是介紹“是什么”“為什么”，而缺乏“怎么做”“怎么用”，過分強調理論，而缺乏對知識的實際應用。

目前該類課程所用教材多為一本學校編著，這些教材整體突出課程內容的完整性和理論分析的嚴密性。對于理論基礎一般也較為薄弱、更注重實際應用能力的三本學生來說算是“天書一部”，學習起來也“味同嚼蠟”，教師授課也是事倍功半，教學效果很不理想，很多三本學校對該課程的開設是“形同虛設”。

該類課程的教學模式仍是以理論教學為主的，教學方法和內容很少涉及該課程的實際知識應用和人才就業的方向指導，結果學生學完后除了知道有很多公式推導外，對該課程其他方面相關內容知之甚少，所以缺乏學習動力，教學效果不佳。

對于該課程的考核制度多為“一刀切”模式，即“考試分數定高低”，未能考慮學生的個體差異，忽視學生學習能力、學習過程、學習方式差別，不能很好調動學生的積極性和主動性。

二、改革方法和措施

1.改革傳統的事實性知識傳授的教學目標，更注重對實際應用能力的培養

在教學內容中，增加具體理論的應用實例分析，[3]使學生對電磁場和微波的實用性有較好的認識；增加微波技術在新科技和社會生產生活中的實際應用的一些例子，使學生有更強的學習興趣和學習動力；課程中很多知識點的引入，都以思考題和小的科研課題的形式提出，使學生應用所學的理論知識分析解決實際問題的能力與創新、研究能力得到相應的鍛煉。

增開相應的微波實驗項目，使學生的實際動手能力得到很好提高，考慮到實驗室建設的成本的問題，可以通過先引入微波的仿真實驗項目或者引入與現有的大學物理實驗、通信原理實驗等成熟實驗項目相結合的實驗項目。[4]

2.突破傳統的一本院校所編教材的限制，使學生在有限的時間內掌握具有生命力的知識基礎和必要技能，以滿足高素質應用人才知識結構和素質結構的需求

在實際授課過程中注重將“電磁場與電磁波”、“微波技術”和“天線理論”有機結合，采用電磁場與微波技術結合的自編的簡本教材為授課教材，把天線及應用作為擴展補充教材，將三者精要貫穿于教學中。這大大節約了理論教學時間，使學生有更多的時間參與到實踐中去，有利于培養學生應具有的實踐能力。

具體教學內容方面：加強了該課程中的最基本的電磁場的概念、定理的講解，力求夯實該門課程的基礎；增加了微波在新科技中的應用和微波的發展前景的介紹和大量的網絡理論應用實例分析等，有利于學生學習目標、學習興趣的建立和實際應用能力的提高；針對該門課程涉及知識面廣、理論性較強的特點，對于只是涉及而非重點內容大膽刪減或者采用增加附錄的形式直接給出，這樣有利于學生有針對性地學習；對于課程中的概念采用“量綱分析法”，使學生對概念的物理意義有更深地理解，應用起來能夠更加嫻熟；對于其他新知識的引入采用“概念—方程—新概念”教學模式，順著學生的理解思路，水到渠成；更加注重了理論與實踐的結合，每個具體的理論講完后，立即有相應的實例分析，既有利于提高學生的實際分析問題的能力又有利于提高其學習興趣。

3.改革傳統的理論教學為主的教學方法，開展“以應用為基本出發點”的理論教學方法研究

（1）以應用為本，確定理論教學的研究方法。在教學大綱和簡本教材中，弱化理論講解，重視實際解決問題能力的提高，主要采用“用什么理論，講什么理論”和選學、自學內容相結合的模式，即讓大多數學生學到了本課程的主要內容，又讓學有富余的學生得到更深層次的提高。

（2）注重對學生進行思維能力與應用能力的訓練。改變傳統的純理論講解、缺少實際應用實例的情況，在教學過程中注重理論講解、實例分析、習題課相結合；以思考題和小的科研課題的形式，對學生進行有效的思維能力與應用能力訓練。

（3）具體教學方法中，采用多種方法相結合，尤其是板書和多媒體相結合教學。對于主要理論、公式的推導，以板書教學為主，有利于學生的理解和接受；而對于一些介紹性知識、實例講解和仿真實驗方面，可輔以多媒體教學和動畫演示，豐富學生的感性認識和知識量。

（4）注重案例教學。例如，以往年學生的畢業設計為案例，闡明微波是如何用來解決實際問題的；提出目前理論應用于實際的方向和技術瓶頸，鼓勵同學們探索和研究，力爭做到理論與實踐相互聯系，相互穿插，相輔相成，使學生真正從這門課程中學到“實惠”，即掌握了具體知識的應用，也為其以后的就業指明了方向。

（5）開設“第二課堂”教學法。針對學生層次的差異，可以采用課堂教學與網絡教學相結合的方式、給出小型科研調研題目等方式，[5，6]使每個學生的潛能都能得到最大的發揮。充分利用黃河科技學院（以下簡稱“我校”）的校企業合作平臺，讓學生利用半年左右的時間充分參與到微波天線企業一線的科研和生產中，在理解整機工作原理的基礎上，研究實際的產品部件；通過在學生與學生之間、學生與老師之間、工程技術人員之間對出現問題的討論，使學生更全面地思考和理解問題，另一方面也能使學生掌握和了解最新的知識，適應科技高速發展的需要，實現與時俱進。

4.改革傳統的考核制度“一刀切”模式，開辟“多樣化的柔性”考核制度

結合“因材施教”的指導方針，認真考慮學生的個體差異，增強“第二課堂”的作用，開設“老生研討課”，加重過程考核，提出開卷考試制度等方案，極大地調動了學生的積極性和主動性，提高了教學效果。傳統的終結性考核以理論知識、標準答案、閉卷形式為主。改革后的考核方式更加注重過程考核，加入調研報告成績，課程小結成績實，實踐環節成績；考試試卷上增設選做題目、課程設想等，給學生充足的學習空間，有利于激發學生的學習自主性，提高學習的自覺性和自學能力；考試采用開卷形式，重視知識的應用而弱化死記硬背，加強學生的應用能力的考核。

另外，本課程的教學中也廣泛利用網上電子教案、習題庫等教學資源，為學生的自學和課后復習提供了一定的空間，隨著課程網絡資源的建設，教學中可利用校園網實現網絡教學、在線測試、在線答疑。

三、改革實踐的效果

課程教學目標和教學內容的調整，理順并抓住了根本，節省了時間，避免了枯燥繁冗的數學推導過程，使學生接觸更多的工程實踐，適應了三本學校的應用型人才目標；教學方法、教學手段的改革，加強了理論與實際的聯系，避免了學生對該課程中一些難而無用的知識糾結，側重工程實際應用，使他們的實踐能力大大提高；考核方式的改革，使學生的學習積極性得到了全面地調動，學生能夠主動參與到學習過程中，學習方式靈活、學習興趣也有了很大的提高。

改革后學生能夠積極主動地參與到“電磁場與微波技術”的學習中，通過親身體驗和相關內容的學習，積累和豐富直接經驗，促進學生掌握了該課程的基本知識和基本技能，培養了學生的創新精神、實踐能力和終身學習的能力。具體表現在以下幾個方面：本課程的合格率達到了95％以上，優秀率將近40％；有近50％的學生投入到該課程的研討式學習和科研課題研究中，6名同學在科技期刊上發表了科研論文；三屆畢業設計有13名學生做了該方向的課題，[7]其中3名同學取得了優秀畢業設計的成績；在兩屆全國大學生電子設計大賽中，2名同學選擇了該方向的創新設計并取得了優異成績；該方向的就業率和考研率都有很大提高，2005級以來三屆近400名畢業生中就有15名學生從事該方向工作，實現了我校該方向就業的零的突破，有近30名畢業生選擇該方向為研究生報考方向。

四、結束語

該課程的教學改革和實踐在教學質量和人才培養方面取得了一定的成績，但教學改革任重道遠，要培養出既具有理論知識基礎又具有較強實踐能力的適應時代的高素質應用人才，必須與時俱進地調整和充實教學的各個環節，協調和配合好教學體制和機制的多方面才能達到最佳效果。

參考文獻：

[1]盛振華.電磁場微波技術與天線[M].西安:西安電子科技大學出版社,

1995.

[2]李麗華.論三本院校電磁場與微波技術課程教學[J].投資與合作(學術版),2010,(9):64-65.

[3]陳帝伊,劉淑琴,許景輝,等.“電磁場理論”課程的教學改革探討[J].電氣電子教學學報,2009,(4):116-117.

[4]楊再旺,張淑娥.談《電磁場與微波技術》實驗方法改革[J].中國電力教育,2005,(S1):147-150.

篇（9）

我校是機電類中職學校，開設有數控、機制、電子、模具、機械等專業，在各專業中開設中職物理這門基礎課，目的是在初中物理的基礎上，進一步學習和掌握運動學、力學、幾何光學、熱學、電磁學及原子能等相關知識，為專業學習打下基礎。如何實現這一目標使之有效地服務于機電各專業成為課程改革的的關鍵，本文認為應從以下幾個方面著手。

一、立足崗位，面向專業，優化課程結構

物理是機電類專業的基礎課程，必須立足于機電類崗位，服務于機電類專業課程。機電類中職培養機電技術及應用方面的操作維護使用及管理技能型人才，面向制造業各崗位。制造業為國民經濟各部門，包括國防和科學技術的進步提供先進的手段和裝配，其技術裝備是數控機床（CNC）、柔性制造單元（FMC）和柔性生產線，這些裝備的操作使用、維護管理要求高，需求復合型人才，并且隨著科技和生產的發展，機電產品生產工藝及裝備技術水平在不斷提高，對機電設備操作使用維護要求也提高，制造類各崗位如機械制造、數控加工編程、汽車維修、模具加工與修理、電子產品裝配、機電維修、機電產品質量檢驗、機電設備營銷等等都需要多門課程知識的綜合，需要扎實的專業基礎知識，強調基礎及對崗位的適應能力和以后的擴展能力。中職生在短短三年間掌握機電類某一崗位群所需的全部知識和技能是不可能的，只能是掌握該崗位群所需的基本知識與基本技能，只有夯實基礎，拓寬基礎，才能提高社會的適應能力。專業基礎課是為專業崗位服務的，而物理課在提高學生的科學素養、為機電類專業基礎課程打基礎方面起著無可替代的作用，所以物理是機電類專業基礎的基礎，其內容與結構必須滿足專業與崗位的需求。

考慮到機電類各專業后繼課的特點，將物理分為I、II兩類：I類包括知識模塊有：直線運動，牛頓運動定律，沖量與動量，功與能，曲線運動、萬有引力定律，機械振動與機械波，分子運動論、理想氣體，熱量與功，靜電場，恒定電流，磁場，電磁感應，電磁振蕩和電磁波，幾何光學，光的本性，原子和原子核。II類是將I類中的靜電場，恒定電流，磁場，電磁感應，電磁振蕩和電磁波內容合并到電工基礎中。II類是面向電子、計算機等專業，對物理、電工、電子等課程的要求相對較高。在第一學期開設《物理》，而第二學期起就依次開設《電工基礎》、《模擬電子》和《數字電子》三門課程。I類是面向機械、機械制造、模具等專業。另外，增加選修模塊，如自制物理實驗、創新制作內容。各個不同專業學時數亦不相同。

二、做學合一，培養創新能力

物理課教學中的學主要是指理論知識學習；做是做實驗、做習題和課外活動，主要是實踐過程，無論是學還是做，都是為了理解基本概念與定律，分析物理現象與自然規律，掌握物理科學方法與知識。由于各種原因，中職生入學的實際情況是基礎差、底子薄，文化素質相對較低，但其思維能力和智力水平并不低。按照職業教育觀點[1]，他們只是智力類型的不同，而非智力水平的高低。中職生的培養目標是技能型人才，注重實際應用與操作。鑒于上述情況，中職物理教學首先要調動學生主動參與學習過程，發揮其主體能動作用，發掘其能力與潛力；其次加強技能培養。為此采取如下措施：（1）在學的方面，降低理論知識的難度，強調實用性和實踐性，注重培養學生的學習能力和分析問題、解決問題的能力，淡化理論推導，突出物理概念的理解，注重計算能力的培養，并將部分概念與定律內容實驗化，轉化為可以做的內容，加大課堂演示內容及份量；同時采用多樣化教學手段，充分運用投影、幻燈、錄象、計算機輔助教學軟件（CAI）等現代化手段進行教學，注重形的視覺作用，加深對物理概念與定律的理解。對于每個章節，明確目標任務，以任務為驅動，教師指導學生主動思考，學生帶著思考的頭腦進入課堂。理論聯系實際，聯系生產生活實際，聯系專業實際，聯系學生實際，循序漸進，由淺入深。（2）做的方面，充分利用習題、實驗與課外活動。這樣在學中做、在做中學，做學合一，發揮學生的學習積極性、主動性，增強學生的主體意識，提高學生的動手能力，掌握科學方法，提高科學素養。

創新能力的培養是深化教育體制和結構改革、全面推進素質教育的重點，創新教育要求學生學習的是解決問題的方式方法，而不僅僅是知識的本身。在中職物理教學過程中，培養學生的創新能力應從以下三個方面進行：（1）在理論課教學中訓練學生的創新能力，設計提問，激發學生問題意識，引入課題；指導學生發現，啟發學生思考、交流、探究；引導學生獨立學習，啟發學生大膽質疑；注重挖掘物理教材中的研究問題的方法，培養學生的創新能力。（2）在習題教學中培養中學生創新能力，一題多解，訓練學生的發散思維；一題多變，訓練學生思維的靈活性。（3）在物理實驗教學過程中培養創新能力，在規定學生完成一定的實驗計劃和要求的前提下，可以鼓勵、引導學生不拘泥于教材中的做法，進行一些創新改進，或自己另外設計不同的方案或者自己提出實驗研究課題，設計開放性實驗，設計實驗方案，獨立或與同學合作進行實驗。（4）在課外活動中培養學生創新能力，舉辦“異想天開”發明創造“金點子”方案競賽；舉辦發明創造講座、科普知識講座、發明創造作品展覽；開展“小發明、小創造、小制作、科學小論文”等競賽，以激發學生的創新意識，增強創造能力。

三、對教師的要求

物理理論與實驗教學設計與實施，需要高素質的教師隊伍。教學過程設計、教學情景設計、學生情況分析、創新能力培養都對教師提出了很高的要求，不僅要求教師具有豐富的相關專業知識與嫻熟的實踐技能，而且要具有靈活的教（下轉第149頁）（上接第145頁）學方法、較強教學情景設計能力和現場調控能力和創新教學能力。為此，教師必須經常收集資料、補充自己的專業知識、了解最新科技動態，及時掌握科技方面的新技術、新工藝、新設備及崗位所需技能；鉆研教學藝術，深入學生調查研究分析，做到因材施教。如教學過程設計中每個章節找出恰當的切入點，“萬有引力定律”以“人造衛星、黑洞例子”切入；“機械波”以“地震、超聲波和次聲波”切入；“能量守恒”以“長江三峽”切入；“電場中的導體”以“靜電的防止和利用”切入；“電阻定律”以“超導”切入；“磁場”以“磁懸浮列車”切入；“原子核”以“核武器”切入等。引入這些例子，不僅可以引出問題，激發學生學習興趣，還可增強學生對科學的崇尚。

篇（10）

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A

Physics Professional Analysis

ZENG Daimin[1], LI Yong[2]

([1]Physics Department, Physics College, Chongqing University, Chongqing 400040;

[2]State Intellectual Property Bureau Patent Examination Coordination Center, Beijing 100190)

AbstractThis paper combine with the cultivation of students in Physics professional, takes a professional analysis on Physics major, including Physics professional direction settings, course setting, and cultivating specification as well as employment prospects of the students.

Key wordsPhysics; analyse; prospects

物理學是研究物質運動和相互作用的規律的科學，是除數學外最基本的一門學科。物理運動是自然界最普遍的一種現象，因此物理學研究的對象和內容就是宇宙間各種物質的性質、存在狀態、各種物理運動形式及其轉化現象、物質的內部結構及這些內部結構的組成部分，物理領域的各種基本相互作用及其規律。由于一切物理現象都在時間、空間中表現出來和發生運動和轉化，所以物理學也要研究時間和空間的性質、聯系等。 進行物理學研究，首先是觀察各種客觀物理現象，再從許多表象性的現象中，揭示基本規律，建立較為系統的理論。物理學研究除了要依靠好的科學方法外，還要取決于認知工具。工具越先進，研究效率越高，成果越顯著。 物理學在發展過程中形成了一套完整的科學方法，它對其他學科的研究，乃至哲學發展，都有重要意義。①重慶大學物理學專業從2008年開始正式招生，到現在，第一屆學生即將進入大四。通過這幾年對物理學專業學生的培養，我們有一些體會，與同行共勉。

1 專業方向設置

1.1 理論物理方向

理論物理學從各類物理現象的普遍規律出發，運用數學理論和方法，系統深入的闡述有關概念，現象及其應用。理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、相互作用和物質運動的基本規律的學科。理論物理的研究領域涉及物理學所有分支的基本理論問題。理論物理是在實驗現象的基礎上，以理論的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子等物質運動的基本規律，從而解決學科本身和在高科技探索中提出的基本理論問題。重慶大學物理學院理論物理方向目前包括：高能物理、引力波、天體物理、量子信息與量子通信等幾個分支。

1.2 凝聚態物理方向

凝聚態物理學是從微觀角度出發，研究由大量粒子（原子、分子、離子、電子）組成的凝聚態的結構、動力學過程及其與宏觀物理性質之間的聯系的一門學科。凝聚態物理是以固體物理為基礎的外向延拓。凝聚態物理的研究對象除晶體、非晶體與準晶體等固相物質外還包括從稠密氣體、液體以及介于液態和固態之間的各類居間凝聚相，例如液氦、液晶、熔鹽、液態金屬、電解液、玻璃、凝膠等。經過半個世紀的發展，目前已形成了比固體物理學更廣泛更深入的理論體系。特別是上世紀八十年代以來，凝聚態物理學取得了巨大進展，研究對象日益擴展，更為復雜。一方面傳統的固體物理各個分支如金屬物理、半導體物理、磁學、低溫物理和電介質物理等的研究更深入，各分支之間的聯系更趨密切；另一方面許 多新的分支不斷涌現，如強關聯電子體系物理學、無序體系物理學、準晶物理學、介觀物理與團簇物理等。從而使凝聚態物理學成為當前物理學中最重要的分支學科之一。由于凝聚態物理的基礎性研究往往與實際的技術應用有著緊密的聯系，凝聚態物理學的成果是一系列新技術、新材料和新器件，在當今世界的高新科技領域起著關鍵性的不可替代的作用。

2 主干課程設置

重慶大學物理學專業的主干課程有力學：使學生比較系統地掌握力學基礎知識，且能比較靈活加以應用。培養學生獨立分析問題與解決問題能力，初步培養學生的唯物主義世界觀。主要內容有質點運動學、牛頓運動定律、動量守恒定律和動量定理、功和能與碰撞問題、角動量、剛體力學、振動和波。熱學：使學生掌握物質熱運動形態的規律性和熱運動與機械運動，電磁運動等其它基本運動形式之間轉化的規律性。掌握統計規律性和統計的方法以及物性方面的知識，培養學生分析問題和解決問題的能力。主要內容有熱力學第零、第一、第二定律和熵、分子運動論、輸運過程、固體和液體及相變。電磁學：使學生全面地、系統地了解和掌握電磁運動的基本現象、基本概念和基本規律，具有一定的分析和解決電磁問題的能力，為后繼課程奠定必要的基礎。主要內容有靜電場、靜電場中導體和電介質。穩恒電流、穩恒磁場、電磁感應、磁介質、交流電初步、麥克斯韋電磁理論和電磁波、電磁單位制。光學：使學生比較系統地掌握光學的基本知識，主要講授幾何光學、波動光學、量子光學初步和光學應用。原子物理學：使學生掌握原子結構的性質和一般規律，掌握和了解核的性質與核能利用，了解粒子的基本性質。講授盧瑟福模型、氫原子的玻爾理論、量子力學初步、原子的精細結構、多電子原子、X射線、原子核物理概論。理論力學：使學生掌握力學的基本理論，培養學生理性思維能力。講授質點力學、質點組力學、剛體力學、非慣性系動力學與分析力學等基本理論。熱力學與統計物理：使學生掌握物質的熱運動規律及熱運動對物質宏觀性質的影響。講授熱力學的基本定律，熱力學函數、平衡及穩定條件，相平衡及化學平衡，不可逆過程熱力學，最可幾統計法――玻爾茲曼分布、費米分布、玻色分布，氣體和固體的熱容量理論，金屬中的電子氣體、平衡輻射，系統理論，熱力學的統計表達式，非理想氣體態式，漲落理論，非平衡態統計物理簡介。電動力學：使學生掌握電磁場的基本屬性及運動規律以及它和帶電物質之間的相互作用。講授電磁現象的普遍規律，靜電場和穩定電流磁場，電磁波的傳播，電磁波的輻射，狹義相對論及帶電粒子和電磁場的相互作用。量子力學：了解微觀客體運動特點，初步掌握量子力學的基本原理和方法。課程內容包括波函數、薛定鄂方程，量子力學中的力學量，態和表象理論，微擾理論等。固體物理：初步掌握固體物理的基本原理和特點。課程內容包括晶體、晶體的缺陷和擴散、晶體振動、相圖、能帶論、金屬和半導體電子論、固體的磁性和介電性等。數學物理方法：掌握有關復變函數、復變函數的積分、冪級數展開、留數定理、傅里葉級數、積分變換、數學物理方程定解問題、分離變數法、二階常微分方程的級數解法、本征值問題、球函數、柱函數、格林函數、積分變換法等數學物理方法的基本知識。

3 培養規格及要求

通過四年的物理學專業學習，要求學生掌握數學的基本理論和基本方法，具有較高的數學修養；掌握堅實的、系統的物理學基礎理論及較廣泛的物理學基本知識和基本實驗方法，具有一定的基礎科學研究能力和應用開發能力；了解相近專業的一般原理和知識；了解物理學發展的前沿和科學發展的總體趨勢；了解國家科學技術、知識產權等有關政策和法規；掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。具有計算機應用的基本技能。較熟練地掌握一門外國語言，具有良好的聽、讀、寫作和會話能力，能夠較順利地閱讀本專業的外文資料。

4 學生就業前景分析

重慶大學物理學專業的培養目標是：培養具有寬厚扎實的物理學基礎、綜合素質優秀，并且具有良好數學基礎和實驗技能，能在物理學或相關科學技術領域中從事科研、教學、技術和相關管理工作的高素質專門人才；培養良好的創新意識和科學的思維方式，以及分析和解決實際問題的能力以適應學科交叉和社會的各種需要。

物理學專業學生畢業后主要從事以下一些行業：（1）繼續物理方向的深造，成為一名物理學家、物理教師。（2）從事與物理相關的一些工作，如技術工程師、發明家、研究助理等。（3）與物理關系不大的一些行業，如公務員、管理人員等。就業領域主要是：科研院所、高等院校、企事業單位、政府機關等。

總之，重慶大學成立物理學專業的主要目的是發現與培養真正熱愛物理的好苗子，讓他們打好基礎，再繼續深造，為物理學的發展做出貢獻。在學習的過程中，有部分同學發現自己并不是很適合學物理，可以申請轉專業，找到適合自己發展的方向。最后留下來的絕大部分同學都會繼續讀研深造，向著他們心中神圣的物理殿堂繼續努力。實踐表明，物理學專業的學生物理基礎打得非常堅實，為將來的繼續深造做好了準備，即將畢業的學生將有部分保送到中國科學院及各大高校，其余的同學也成為了本校碩士生導師爭搶的對象。物理學專業的培養是成功的，并且也已經成為重慶大學的一個優勢特色專業，它將為全國培養和輸送更多、更好的物理方面人才。