电磁波课程论文范文精选

【摘 要】“电磁场与电磁波”是通信工程专业重要的一门理论基础课，其理论知识将在后续课程“微波技术”以及“天线工程”等课程中得到运用，因此“电磁场与电磁波”的教学工作就显得十分重要。针对这个问题，本文结合教学实践和目前我校通信工程类本科专业“电磁场与电磁波”课程的教学现状，从教学内容、教学方法和实验内容三个方面提出了一些改革方法以提高我校“电磁场与电磁波”课程教学质量和培养新型通信类人才。

【关键词】电磁场与电磁波; 教学方法;教学改革

0 引言

“电磁场与电磁波”是普通高等院校本科通信工程专业的专业基础课程，一般是安排在大三上学期。通过学习，可以使学生应用电磁场的基本理论去分析工程电磁场以及相关领域的电磁场问题，为后续课程“微波技术”以及“天线工程”的学习奠定基础。然而“电磁场与电磁波”由于涉及到大量的物理以及数学知识，一直被认为是难学、难教的专业基础理论课。学生在学习的过程中对于大量的公式推导，显得十分枯燥，所以学生学习积极性不高，纯粹是为了考试而学习[1]。因此如何改变这种让人困惑的教学现状已经成为各个高校教学改革的重中之重。经过几年的教学和实践，本人在“电磁场与电磁波”教学方面取得了一定的经验，现从教学内容、教学方法和实验内容建设三个方面进行研究并给出一些改革的方案。

1 教学内容

我校通信工程专业开设了“微波技术”、“天线工程”以及“光纤通信”等专业课程，这些专业课程与“电磁场与电磁波”紧密相连，像“电磁场与电磁波”里面的时变电磁场、电磁波传播、导行电磁波、电磁波的辐射等内容都会对后期的专业课有着极其重要的作用，这时我们就应该要适当的调整授课重点，在这些内容上可以适当的增加内容;而对于静态场边值问题的求解不必要对每个公式进行详细的推导和说明，可以结合一些商业软件建模通过商业软件来计算和分析电磁场求解问题，这样既可以增加学生的兴趣也可以避免繁琐的公式推导[2]。对于后面章节像均匀平面电磁波的传播是电磁波传播部分的基础，可以重点介绍一下，可以结合生活中的例子来介绍电磁波的传播特性以及应用，比如天线的设计等。

2 教学方法

传统的黑白两书的板书式教学方式已近不适合当今多元化教学的需求，对于“电磁场与电磁波”这门比较抽象、复杂的课程，我们需要借助多媒体，通过形象的图片、动画来帮助学生来理解电磁场的概念性问题以及电磁波传播的特性，这些内容是板书无法带给学生的。但是单一的多媒体教学，如果老师只是对着多媒体读，那也同样失去了多媒体教学的优势，最好的办法是将板书式和多媒体式教学两者结合起来，在传统的板书教学基础上适当的增加一些关于电磁场与电磁波的形象动画，可能会达到更好的效果[3]。另外，可以在课堂上穿插一些商业软件的应用教学，如HFSS、ADS、FEKO等，让学生更加直观的了解工程电磁场的分析与应用，可以为学生在后期的课程设计以及毕业设计指定导向，也可以为将来从事电磁场微波技术以及天线设计掌握必备的技术手段。图1、2分别给出了采用HFSS以及ADS设计阵列天线以及Wilkinson功分器的界面。

【摘要】《电磁场与电磁波》是高校电子信息类专业的一门基础课程，由于课程内容的抽象和繁复，造成该课程的大班教与学十分困难。本文就《电磁场与电磁波》小班教学的模式和教学方法进行了探讨，对改善该课程的教学效果具有借鉴意义。

【关键词】电磁场与电磁波 小班教学 教学方法

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）18-0040-01

1.引言

《电磁场与电磁波》是电磁场与无线技术、电波传播与天线、广播电视工程、通信工程等电子信息类专业的必修基础课程，该课程的教与学对于专业人才培养十分重要。《电磁场与电磁波》课程内容主要包括静态场、时变电磁场、平行电磁波、导行电磁波和电磁辐射等5部分，涉及矢量分析、微积分、微分方程等数学知识，与大学物理课程中的电磁学部分紧密相关，内容繁多而复杂。面对数学知识基础薄弱、大学物理知识不牢固的学生，采取规模较大的教学班组织教与学的效果十分不理想。在各类实验班教学模式改革的基础上，我校尝试着在小班教学中对《电磁场与电磁波》课程的教学模式和方法进行新的探索，对改善本课程的教与学效果具有重要意义。

2.《电磁场与电磁波》小班教学的探索

2.1 调整教学内容安排，灵活安排授课学期

由于《电磁场与电磁波》课程内容对《大学物理》、《高等数学》等课程的依赖性较大，课程的学习需要大学物理知识和数学知识的支撑[1]。因此，很多高校该课程的授课学期安排在第4或第5学期（大二下或大三上）。但是，一般说来，在整个大学四年的学习中，第4、5学期是学业任务最重的2个学期，难教难学的课程很多，客观造成了学生投入到《电磁场与电磁波》课程上的精力相对减少，学习效果不好。为了改变这一现状，在简单介绍矢量基本运算的基础上，重新整合教学内容，构建从现象到理论再到应用的层次显明的教学内容，形成以电磁现象及规律、电磁理论构架和电磁工程应用三大模块构成的课程体系，降低课程学习对《大学物理》、《高等数学》等课程的依赖，将《电磁场与电磁波》课程安排学期提前在第2学期（大一下学期），将极大的保证学生学习该课程的时间，为该课程学习效果的提高奠定基础。

摘要：本文针对“电磁场与电磁波”课程教学难点，以电磁波极化特性为例，提出利用MATLAB实现线极化、圆极化和椭圆极化等现象的仿真，同时对左旋和右旋圆极化波进行了仿真和模拟，得到空间各点电场矢量随时间的变化规律。通过形象直观的动画，帮助学生理解深奥的理论知识，有效辅助理论教学。

关键词：电磁场；电磁波；教学改革；仿真教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0167-02

“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。该门课程的理论性很强，概念抽象，特别是电磁波部分的对学生的数学知识及其应用能力要求很高，所以“教”与“学”的难度很大，借助软件编程是行之有效的方法。

MATLAB科学计算软件因其编程高效、可视化好、交互性强、仿真逼真等优点，在大学教育和科学研究中的应用也日益广泛。我们在“电磁场与电磁波”课程建设中，在教学方法和手段上借助MATLAB软件进行了一些的改革与建设，取得了良好的效果。本文通过电磁波极化特性的实例介绍了MATLAB在电磁场与电磁波教学中的应用。

一、电磁波的极化特性

电场强度方向随时间变化的规律称为电磁波的极化特性。平面电磁波极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。两个相互正交的、频率相同、振幅不同、相位相同的线极化平面波，可以合成线极化平面波。

三、仿真结果

摘要：“电磁场与电磁波”课程是电子科学与技术专业的重要基础课程，针对课程难教和学生难学的实际现状，以培养学生的兴趣、提高工程应用能力为目标，结合理论教学和实验教学，对课程的教学内容和教学方式进行了实践与探讨，强化了理论与实际相结合，采用多样化教学方式激发学生的学习兴趣，有效地改善了课程的教学效果。

关键词：电磁场；教学内容；教学方法

作者简介：朱安福（1972-），男，河南永城人，华北水利水电大学电力学院，讲师。（河南 郑州 450011）

基金项目：本文系河南省教育厅项目（项目编号：12A510017）、华北水利水电大学项目（项目编号：201027）的研究成果。

中图分类号：642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）26-0045-01

“电磁场与电磁波”是电子科学与技术专业必修的一门专业基础课程。随着电子技术飞速发展，特别是电力电子设备密度不断增加，数据通信传输速率和信道带宽的提高，要求电子科学与技术专业学生和电气工程师必须具备“电磁场与电磁波”方面的知识储备。由于“电磁场与电磁波”理论性强，场与波的概念比较抽象，课程涉及公式的数学推导较多，课程难度较大。所以，“电磁场与电磁波”课程无论对教师的教学，还是对学生的理解掌握都有较大的难度。另外，本课程教学效果又直接影响后续专业课程的学习如微波技术、光电子技术等。[1]因此，“电磁场与电磁波”课程对于电子科学与技术专业学生是十分重要的。综合教学内容和教学方法改革，加强理论联系实践，避免了简单的理论教育，在“电磁场与电磁波”理论与实验教学方面进行了有益的探索，近年来取得了一定的教学效果。

一、“电磁场与电磁波”课程内容研究

1.完整的内容体系

摘要：从教学大纲的完善，教材的选择更新，教学科研互动，实验教学的改进，教学电子资源建设和考试方式的改变等方面，阐述了对“电磁场理论与微波技术”进行精品课程建设与教学改革的实践。结果证明，学生的学习积极性得到提升，本课程的教学实践取得了初步成效。

关键词：电磁场与微波技术；精品课程；教学实践

作者简介：裘国华（1974-），男，浙江绍兴人，中国计量学院信息工程学院，讲师；李九生（1976-），男，广西桂林人，中国计量学院信息工程学院，教授。（浙江杭州310018）

基金项目：本文系浙江省高等学校精品课程建设项目、中国计量学院校立高教课题资助（编号：HEX200727、HEX200872）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）08-0051-02

“电磁场理论与微波技术”是电子信息工程、通信工程和电子科学与技术类专业的一门重要专业必修课。也是一门学生公认较难学难教的课程，该课程既与前期的高等数学、大学物理学等课程的知识紧密联系，又对目前移动通信、电磁兼容和生物电磁学等前沿学科的学习与认知起着重要作用。[1-2]随着信息技术的快速发展，为满足社会对从事于微波工程、电磁测量技术和无线电技术等领域人才的需求，中国计量学院（以下简称“我校”）始终如一支持该课程的建设，我们对“电磁场理论与微波技术”进行课程改革和教学实践，有效地提高课程的教学质量，改进了教学效果，[3]2009年被评为学校精品课程，在2010年被增选为浙江省精品课程。本文对课程的改革和实践作初步总结。

一、课程建设和教学实践历程简述

我校“电磁场理论与微波技术”课程建设与教学改革实践经历多年，从原先“电磁场理论”和“微波技术与天线”分开授课，然后合并成“电磁场理论、微波技术与天线”课程，发展到目前为“电磁场理论与微波技术”，期间主要经历了三个时期：

摘要：“电磁场与电磁波”是一门教学难度较大的课程。特别是在独立院校中，普遍存在学生难学、教师难教的局面。故此，教师在教学过程中要根据课程特点、存在的问题运用多种多样的教学方法，与教学思想、教学内容和教学管理等方面配合和协调，以达到最佳的教学效果。分析总结了目前独立院校中“电磁场与电磁波”课程教学中普遍存在的一些问题，并探讨了改进措施。

关键词：电磁场与电磁波；类比法；循序渐进；讲义；习题

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0010-02

随着信息时代的到来，作为通信传输技术基础的电磁场理论得到越来越广泛和深入的研究与应用。“电磁场与电磁波”是电气、电子信息、通信等工科电子类专业的一门重要的技术基础课，它是在大学物理电磁学的基础上，进一步研究宏观电磁现象的基本规律和分析方法。这不但是为了后续课程的需要，也是深入理解和分析工程实际中的电磁问题所必需掌握的基本知识，而且电磁场理论也是微波通信、卫星通信、电磁兼容和生物电磁学等高新技术的理论基础及交叉领域新学科的生长点。[1，2]所以电类专业的学生，无论是从当前的学习出发，还是为了拓宽将来的专业面，都应该重视这门课程，学好这门课程，打好专业基础。此外，学好这门课，对培养学生树立严谨的科学思想、科学分析问题的方法、复杂抽象的思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。[3，4]另外由于独立学院学生普遍基础不是很好，并且对抽象的理论课程的学习兴趣不大，更加重了独立学院重“电磁场与电磁波”课程的教学工作。

一、“电磁场与电磁波”课程特点

1.基础知识要求多

“电磁场与电磁波”课程是以大学物理、高等数学、电路分析、数学物理方程、复变函数等为基础，所涉及的内容很广 。大学物理中，电磁学部分内容是“电磁场与电磁波”的物理基础，而矢量分析、特殊函数等内容是学好“电磁场与电磁波”课程必需的数学工具，由于涉及复杂偏微分和特殊函数的计算，难度不小。因此要学好这门课程，必须熟练掌握这些基础课程的相关概念、理论和运算等。同样对担任本课程教学的教师提出了较高的要求，即一方面需要有较好的物理、数学及电路知识；另一方面需要有比较全面的专业知识。同时，又需要对通信工程实际情况有较广泛的了解。因此本课程的教学相对而言比较不易。

2.数学推导计算多

摘 要 “电磁场与电磁波”与“大学物理・电磁学”是高校电子类专业所开设的两门重要课程，前者是专业基础课，后者是公共基础，但由于二者课程定位不同，存在较大差异。本文从教学内容、教学方法和教学衔接等方面分析了它们的区别与联系，讨论了教学中的衔接问题，对提高教学效率、保证教学质量具有一定的参考价值。

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。

摘要：“电磁场与电磁波”是电子、信息技术类专业的重要基础课程，一直以来是一门难教难学的课程。根据该课程的特点和知识体系，结合多年来的教学情况，对该课程教学改革进行了探讨，特别是在教学内容、理论与实际应用相结合等方面进行了积极有益的实践与探索。教学实践结果表明：课程改革调动了学生的学习积极性，实现了良好的教学效果，为学生后续课程的学习奠定了良好基础。

关键词：电磁场与电磁波；电磁特性；均匀平面波

作者简介：张清河（1969-），男，湖北当阳人，三峡大学理学院，副教授。

基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：61179025）、三峡大学教学研究项目共同资助的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0071-02

鉴于“电磁场与电磁波”在电子与通信技术领域的重要性，各国高校的电子与信息技术类专业一直将其作为一门必修的基础课程。[1-3]对于电子与信息技术类大学本科专业学生而言，“电磁场与电磁波”无疑是理论性最强、逻辑性最严密、数学工具应用最多、概念最抽象、涉及应用领域最广的课程之一。学好这门课，对培养学生严谨的科学思想、科学分析问题的能力、复杂抽象的逻辑思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。笔者在三峡大学（以下简称“我校”）电子信息科学与技术、光信息科学与技术两个本科专业讲授“电磁场与电磁波”课程多年，根据该课程的特点和知识体系，结合学生实际，采用多样化教学方法、新颖独特的教学内容，强化理论与实际应用相结合，激发了学生的学习兴趣，有效地改善了教学效果。

一、教材内容灵活处理

我校选用文献[4]作为电磁场与电磁波课程教材，它同时也是国内多所高校选用的教材。在多年讲授的基础上，对教材中的一些内容进行了灵活处理，取得了良好的效果。

摘要：《电磁场与电磁波》课程是电子信息类学生专业基础课，针对这门课程难学又难教的现状，文章分析了目前《电磁场与电磁波》教学中存在的问题，针对这些问题，提出了几条课程改革思路，以便学生更好更快地掌握《电磁场与电磁波》的基本理论、基本规律，训练分析问题、归纳问题的科学方法，培养用数学方法解决实际问题的能力。

关键词：电磁场与电磁波；电子信息工程；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0227-02

一、引言

《电磁场与电磁波》这门课程是电类专业学生必修的技术基础课，是电气工程师必备的基础知识，而且《电磁场与电磁波》这门课程知识非常系统，学好这门课程对学生分析问题解决问题的能力有很好的训练作用，培养学生用数学方法解决实际问题的能力。电磁理论在我们生活中各个方面有广泛的应用，电磁场作为能量的一种形式，是当今世界最重要的能源，电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社会和获取信息、探测未知世界的重要手段。但是要学好这门课程要求学生的数学基础要好，由于很多同学高等数学和数学物理方程的基础太差，导致他们在学习这门课程时难度很大，以至于大多数同学感觉这门课程太难，被同学们称为理工科学生的“四大名补”之一。实际上这门课程知识非常系统，掌握住课程的主线，掌握住解决问题的固定步骤，学习起来并不难。

二、《电磁场与电磁波》教学存在问题

目前我校电子信息工程和电子科学与技术两个专业开设《电磁场与电磁波》这门课程，安排的大三上学期，学生大一、大二两年学完了高等数学、大学物理、复变函数与积分变换、数学物理方程等课程，为学习《电磁场与电磁波》这门课程储备了一定的数学和物理知识。但是由于部分学生数学基础打得不牢固，而且又间隔了一年左右的时间，造成再用这些知识的时候不能得心应手。《电磁场与电磁波》这门课程理论性强、概念抽象、公式繁多，需要掌握的定理和定律20个以上，重要公式40个以上，这些公式和定理如果不掌握，《电磁场与电磁波》的题目就无从下手，而且教材上电磁场的基本规律都是严格意义上的数学推导而得到的物理场的数学规律，继而对数学物理模型的解析解和数值解进行定性、定量分析，最终得出电磁场的物理性质。在推导过程中，不仅要求具有基本的物理知识，还要能灵活地运用高等数学、复变函数和数学物理方程中的一些经典性的解法。此外，由于传统教学手段的限制，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。总体说来，这门课程对学生来说难度很大，造成学生缺乏学习兴趣，考试不及格率较高。

三、课堂教学改革探索

摘 要 本文结合《电磁场与电磁波》课程教学现状，从教学手段、教学内容、教学方法等方面探讨《电磁场与电磁波》课程的教学改革，以提高该课程的教学质量，达到了良好的教学效果。

关键词 《电磁场与电磁波》 教学改革 教学效果

中图分类号：O441-4 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）21-0006-02

《电磁场与电磁波》是普通高等学校电子信息类、电气信息类专业本科生必修的一门专业基础课，该课程主要研究宏观电磁场的基本规律及分析计算方法，为采用“场”的观点解决实际电磁问题和今后在这一领域的继续深造打下较扎实的基础。随着电子信息和通信系统的发展，我国对电磁场与电磁波工程技术的研究也发展迅速。因此，为适应新形势下人才培养目标，如何在有限的教学时间内开好该课程是急需解决的问题。我们在课程教学过程中，努力摸索合适的教学方法，以期提高教学效果。

一、充分利用多媒体技术和网络资源

《电磁场与电磁波》课程涉及较多抽象理论、概念以及大量的公式、定理及复杂的计算过程，如果只使用传统的板书教学方法，学生普遍缺乏学习兴趣。而多媒体课件可以提供文字、图像和声音等多方面的信息，更以形象、生动、直观的方式展现教学知识点，有助于学生很快抓住学习的知识点。并且对于较为复杂的场，我们可以借助MATLAB、电磁仿真软件等进行仿真和数值计算，将场的分布等做成动画直观演示给学生，使抽象的问题形象化。教学内容以图文并茂的多媒体手段呈现，能从多角度吸引学生注意力，激发学生兴趣。且使用多媒体教学，扩展了教学内容，提高了教学效率。适当的板书教学配合形象生动的多媒体展示，可以达到最佳的教学效果。

随着互联网技术的飞速发展，网络教学资源越来越丰富，可以充分利用网络资源，扩展课堂教学空间，弥补课堂教学的不足。学生可上网搜索相关知识点，拓宽学习渠道，开拓学习思路，加深对课堂知识的掌握。还可将课程的资料上传至网络，让学生利用课余时间查阅、学习，方便学生课前预习和课后复习。通过网络途径，积极引导学生利用网络资源了解学科发展的最新动态以及热点问题，进行自主的探究式学习，将理论运用于实际。

二、教学内容体系的优化