比较教学法在电磁场理论教学中的应用

李若舟 方玉明 于映 严静

摘 要

电磁场理论是通信工程、电子信息工程、电磁场与无线技术和电子科学与技术等专业的学科基础课程，主要阐述电磁现象的基本规律，具有理论性强、概念抽象、参数公式繁多等的特点，对学生的抽象思维、识记能力、数学能力等都提出了较高的要求，是一门难度较大，学生难以掌握的课程。本文将比较教学法作为一种主要的教学方法引入电磁场理论课程的教学中，从合理选取比较内容，灵活选取比较形式和注意比较教学法的科学性三个方面来阐述比较教学法在电磁场理论教学中的应用，引导学生理解电场、磁场的相关概念，掌握对应知识点的推导及计算，取得了较好的教学效果。

关键词

比较教学法;电磁场理论

中图分类号： G642;O441.4-4                文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.002

0 引言

随着我们近年来新兴电子产业的迅猛发展，日新月异的电子技术不断改变人们的生活、学习与工作习惯，对社会发展起到了深远的影响。社会对电子产业人才的需求也随之迅速增加，并且对电子产业人才的要求也不管提高。电磁场理论作为通信工程、电子信息工程、电磁场与无线技术和电子科学与技术等相关专业重要的学科基础课程，是后续专业课程学习的思想方法论的基础，对后续课程的学习及电子系统工程的实现具有重要的意义。然而，由于电磁场理论课程主要阐述电磁现象的基本规律，具有理論性强、概念抽象、参数公式繁多等的特点，对学生的抽象思维、识记能力、数学能力等都提出了较高的要求。在教学过程中发现，很多学生感到知识点学习困难，无法理解，独立分析和讨论具体电磁场问题的能力要求更难以达到教学目标的要求。因此对于教师来说，如何根据电磁场理论这门课程本身的特点来合理选取教学方法，帮助学生理解抽象枯燥的知识就变得尤为重要。电磁场从含义来说是具有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。在整个教学过程中，电场和磁场这两个概念是不可分割并且紧密关联的，同时两者又具有一定的可类比性。在众多教学方法中，比较教学法切合了电场和磁场概念与形式的相似性与对称性特征。因此，将比较教学法引入电磁场的教学就显得顺理成章。

比较，即是确定事物间的异同点的方法。从教学的角度来说，就是通过对教学内容所包含知识点的各个方面与其他事物或者知识点进行对比或对照，获得它们之间的相同点和不同点，从而更加清晰地理解知识点的内涵，把握知识点的脉络。自1817年法国的朱利安发表《比较教育的研究和初步意见》算起，比较教学法作为一种正式的教学方法引入教学领域至今已有整两百年的历史。研究表明，比较教学法是一种启发式的教学方法，它可以促使学生将各个相近、相似、相反甚至孤立的知识点有机地结合起来，触类旁通，举一反三，达到事半功倍的教学效果。因此，在授课过程中，将比较教学法作为一种主要的教学方法引入电磁场理论课程的教学中，引导学生理解电场、磁场的相关概念，掌握对应知识点的推导及计算，帮助学生克服学习困难，建立独立分析和讨论解决电磁场问题的能力，取得了较好的教学效果。本文主要从合理选取比较内容，灵活选取比较形式和注意比较教学法的科学性三个方面来阐述比较教学法在电磁场理论教学中的应用。

1 合理选取比较的内容

从内容的角度来说，比较的内容可以在多个概念、理论或者物质之间展开。例如在对电磁场的梯度、散度、旋度的教学过程中就涉及了概念比较：一个标量函数的梯度是一个矢量函数，它描述了空间各点标量位的最大变化率及其方向;一个矢量函数的散度是一个标量函数，它描述了空间各点场矢量与通量源之间的关系;一个矢量函数的旋度是一个矢量函数，它描述了空间各点场矢量与旋涡源之间的关系。在教学过程中，通过对梯度、散度、旋度三个相互关联性较弱的概念进行比较，能够使这三个知识点形成一个相对完整概念框架，并通过突出他们的区别展示出三个概念各自的特征。

在教学中不仅要选择对比，还要适当运用类比方法。学生的学习和记忆倾向于以原有掌握的知识作为基础。因此，在教学过程中，注意将新的知识点与学生已经掌握的原有的知识点进行类比，在此基础上补充和引导学生发现已掌握知识点与待学习知识点间的某种内在联系，从中受到启发，融会贯通，触类旁通，能够有效提高学生的学习效果。

例如在对坡印廷定理这一部分的教学过程中会需要描述电磁场的能量传递过程。此时，需引入电场储能，磁场储能和焦耳储能这三个相关的知识点。此时在教学过程中，可将对应知识点总结为表格，直观地进行对比和类比。众所周知，电场和磁场具有对偶特性，因此将电场参量替换为磁场参量即可实现由电场特性推广到磁场特性。

类似地，在磁基本振子与电基本振子的教学中，也可以充分利用电磁场的对偶性，将电流元（电基本振子）的电磁场表示式中的电偶极矩换成电流环（磁基本振子）的磁偶极矩，介电常数换成磁导率，则电流元的电场就可以换成电流环的磁场，电流元的磁场就可以换成电流环的负电场。反之亦然。因此，学生只要掌握了“电”就可以直接类比推论出“磁”，极大地方便了学生的理解和记忆。

3 注意比较教学法的科学性

在比较教学中要注意比较事物间的联系和关联，注意事物的可比性，这是开展比较教学的前提和基础。因此，在上课前教师需要对整门课程有系统的、宏观的了解，将相关的知识融会贯通并进行合理的总结和分类。另外，比较的目的要遵循教学目标而设定，切忌贪多，适当的应用比较，有助于学生理解和记忆，但是如果在授课过程中，采用比较过多，也会造成学生记忆混淆，思维混乱。并且，值得注意的是，比较教学的开展要参考学生的能力水平和知识框架，在学生现有基础上锻炼学生的辩证逻辑思维能力。同时，教学过程中要注重比较对象的呈现，可采用多种实物及抽象直观方式，灵活使用线图、动态图、视频、表格等方式进行呈现;以助于学生掌握学习内容。

4 结束语

电磁场理论这门课程主要阐述电磁现象的基本规律，具有理论性强、概念抽象、参数公式繁多等的特点，对学生的抽象思维、识记能力、数学能力等都提出了较高的要求。针对学生的学习电磁场理论这门课程遇到的问题，本文对电磁场理论的教学方法进行了初步的探索研究，提出将比较教学法引入电磁场理论课程的教学中，合理选取比较内容，灵活选取比较形式，并且注意比较教学法的科学性，以引导学生更好的理解电场、磁场的相关概念，掌握对应知识点的推导及计算，取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]徐立勤，曹伟.电磁场与电磁波理论[M].第3版.科学出版社，2018年6月.

[2]谢处方，饶克谨.电磁场与电磁波[M].第4版.高等教育出版社，2006年5月.

[3]任宇辉，高宝建.电磁场与电磁波课程教学方法研究[J].陕西师范大学学报（自科版），2008，36：188-191.

[4]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， 2007，6： 26-28.

[5]谭顶良.高等教育心理学[M].南京师范大学出版社， 2006年5月.

[6]袁兵. 教海问津[M]. 苏州大学出版社， 2017年9月.