電磁場與電磁波的學習心得
我們在一些事情上受到啟發后，可以記錄在心得體會中，這樣能夠培養人思考的習慣。很多人都十分頭疼怎么寫一篇精彩的心得體會，下面是小編整理的電磁場與電磁波的學習心得，歡迎大家分享。
《電磁場與電磁波》作為通信工程專業的一門骨干學科，其重要性不言而喻，但該課程體系嚴謹，公式繁多，推導復雜，概念抽象。在學習時因難以理解而倍感困難。并且需要一定的物理及高數基礎，不然學起來就更像學天書。
在現代電子技術中，不論是通訊、廣播、電視、導航、雷達、定位、遙感、測控、以及電子對抗系統，還是家用電器、工業自動化、地質勘探、電力設施、交通運輸、醫療衛生等領域，都直接或間接地涉及到電磁場與電磁波的有關內容。本課程的最大特點就是數學推導與分析較多，理論性較強，內容抽象，涉及了大量繁瑣的計算和證明，對數學基礎有較高的要求。課程中雖然涉及了部分中學階段的電磁學知識，但在此基礎上又有延伸和拓展，并以一種全新的方式呈現在我們面前（微分或積分形式）。但也僅僅是從其數學意義的角度上進行的，其間并未過多涉及其具體的工程應問題，使得在學習時依舊存在著一些理解上的障礙。同時，電磁場與電磁波存在于四維空間當中。對于習慣了三維空間的我們來說，引入既抽象又難理解的四維空間，無疑又給我們的學習帶來了更大的困難。此外，書中還匯聚了多達數十位科學家的畢生研究成果,如麥克斯韋方程組，法拉第電磁感應定律，安培定律，達朗貝爾方程，海姆霍夫定理，坡印廷定律等，不勝枚舉。更值得一提的是：這些知識的年代跨度可達數百年。由此，課程的特點也就更加顯而易見：即難學、難懂。
電磁場與電磁波課程體系嚴謹，公式繁多，推導復雜，概念抽象，難以理解。因此我在學習之前樹立了一個正確的學習態度，即使難學難懂，還要根據本課程的特點有針對性的采取一些科學的學習方法對這門課各個擊破。
此外書中還頻繁涉及到高等數學和線性代數的內容，比如旋度的計算就涉及到了線性代數中行列式的計算，散度和梯度的計算又涉及到了高等數學中的有關知識。本課程有大量的電磁學公式，而課本中針對這些公式的大量繁雜的數學推導和證明又常常使我們無所適從，一頭霧水。在解決實際問題的時候，根本無法抓住問題的本質所在，依舊會無從下手。
在以往其他專業課的學習中，總是對計算能力有著較高的要求，結果則往往是在考試時僅僅套了套公式，按了按計算器而已。雖然成績較高，但是收獲卻不大。然而在電磁場與電磁波這門課程當中，真正應該強調的是對概念的理解，而并非計算和推導。對概念不僅要知其然，還要知其所以然，這樣在實踐中才能真正應用所學知識來解決問題。縱然在實際工程應用中會伴隨著大量復雜的、且有一定精度要求的計算，但這些計算完全可以交給功能強大且效率極高的電子計算機來完成。在追求效率和速度的今天，在某些工程應用中使用手工計算明顯不合時宜，因此不必拘泥于計算的問題。此外，過于繁雜的計算反而會掩蓋概念的本質。對于計算，我們認為應該充分利用好現代計算工具，如各種數值計算軟件和專業的電磁場與電磁波分析軟件，熟練掌握它們的使用方法，培養現代工程實踐能力才是正確的方向。
電磁場與電磁波課程中有許多內容比較抽象，比如：電磁波的極化現象，時諧電磁場，電磁波在空間的傳播等內容。若只是研究課本上的理論，不僅十分枯燥而且不易理解掌握。此時應該遵循由感性到理性的認識規律，合理運用的電子課件，把抽象的內容形象化，具體化。
在《電磁場與電磁波》的學習過程中，必須學會一點點化解，比如學習電場時，先從點電荷開始，到線電荷，再到面電荷，最終到體電荷。從它所產生的電場類型開始，由靜電場到時變電場，即Maxwell方程組中的第二，第四方程。從它所產生的磁場類型開始，由恒定磁場到時變磁場，即Maxwell方程組中的第一，第三方程。在有關電流的部分，同樣可以以點帶線，以線帶面地來研究點電荷，線電流，面電流以及相應的電流密度等各種特性。而后又可以采用歸納法，從Maxwell方程組出發來反思靜態場，把靜態場歸結為時變場的一種特殊情況。
該課程學習難度較大，公式概念不易理解，知識體系難以把握。但這并不意味著就沒有辦法取得理想的學習效果。我相信，只要結合自身實際，采用科學的，行之有效的學習方法，仍舊可以取得理想的效果。最后還應該特別值得注意的是：就算是遇到難點，也千萬不能放棄，要多和別人交流，多問問題，最后依然會成功地理解這本書的。
拓展：電磁場與電磁波物理教學反思
麥克斯韋電磁場理論是電磁學的最核心內容，其地位相當于經典力學中的牛頓運動定律所處的地位，所以它是本節教學中要重點突出的內容。但是由于其內容非常抽象，學生要深刻理解它比較困難，因此，在教設計上要把握好三個方面：第一，內容如何定位。對學生來講，知識掌握的要求程度定位在定性了解的層面上。第二，如何化抽象為形象，考慮從多個層面突破教學中存在的知識抽象的難點。其一，實驗探究層面突破——利用身邊豐富的電磁波教學資源，來認識電磁波的廬山真面目，化抽象為具體。其二，媒體層面上突破——利用多媒體，建立與機械波形成相類似的電磁波形成的認識過程，呈現電磁波的形成過程“看不見”的另一面，化抽象為形象。其三，情感、興趣…等角度。第三，考慮如何轉變教學方式與學習方式。利用探究式教學方式，還原認識事物的原來面目。麥克斯韋從理論出發大膽預言電磁波的存在——這是一個偉大的猜想！是一個很好從理論上進行科學探究案例。
要達到以上的目標，下面就本人對這一節課在的教學前與后所引發的思考作一闡述。
一．創設實驗探究情境，引發學生探究欲望
電磁波對學生而言，既熟悉又陌生。雖然人們天天都離不開它，但是學生對它的廬山真面目還是霧里看山。如何創設一個情境，引發學生思考，從而把本質的問題暴露出來，這是我課前一直琢磨的問題。首先，我考慮的是所設計的情境要有哪些方面的要求？——盡可能是實驗情境、真實性要強、簡單熟悉生活化、現象明顯、可操作性強、參與面廣、最好能帶給學生驚喜、與電磁波有密切聯系等。于是我想到了用收音機來設計探究實驗的方案，但是如何用收音機設計一個能揭示電磁波本質問題的實驗構想，卻費了我不少心思。后來，從電燈的開與關時，收音機出現“喀喀”干擾聲得到啟發——這個情境就是一個絕妙的情境！所以我在這節課引入環節上，要求每一位學生自帶一臺小收音機，上課時要求學生打開收音機并調節到中波無臺處，然后請每一個學生用一根導線與一只舊干電池，配合收音機做兩次實驗。
第一次實驗。在靠近收音機處，讓導線的一端與干電池一個電極始終接觸，導線另一端與電池的另一個電極斷斷續續接觸（如圖甲）。第二次實驗。讓導線的兩端與干電池兩個電極持續接觸（如圖乙）。實驗后請學生描述現象，學生發現只有斷斷續續接觸干電池時，收音機中才發出“喀喀”聲，而導線兩端持續接觸電池電極時收音機中卻無“喀喀”聲。此時，學生的表現，并不是十分驚訝！（可能在平時生活上學生有感受過類似現象），我也不動聲色。只是以平常心，泛泛地提了一個問題，
如何解釋上述現象？
問題一出，學生就開始了議論，并且大多認為，因為有電所以有“喀喀”聲。議論的焦點大多集中在第一個現象上，對第二個現象沒多大注意。至此，我感覺到學生觀察、思維中存在的不足已經暴露出來了，學生沒有抓住關鍵現象進行比較、進行思考。現在該到了教師在“學生——現象之間”應起的“穿針引線”作用時候了，于是我及時拋出了一個問題：“兩次實驗同是所謂有‘電’，為什么現象是：一次有聲一次無聲！”學生為之一震！先前不以為然的臉部表情卻一掃而光！取而代之的是滿臉的困惑。隨后在課堂上引發了學生探究問題的極大興趣和欲望，達到了預期的效果——即激發學生更深一層的思考，進入理性思考氣氛之中。
二、抓住問題，引發猜想，相互印證，揭示本質
上面從現象出發，從現象引發出問題，把學生推到問題之中，這是從現象向本質思考的重要轉折點。關鍵問題呈現出來之后，引發猜想是探究中重要環節。但是從哪一個角度進行分析，引出猜想？
于是，我設置了如下關鍵詞請學生造句
收音機電波愛拼才會贏
學生輕松地給出了大致相同答案：電波傳到收音機，收音機中一曲《愛拼才會會贏》催人奮進。
學生的答案，顯然，達到我要引導的方向，即收音機發出聲音與電波的存在聯系在了一起。收音機能檢驗出是否存在電波。
于是我設置如下一組問題
問題1：上述第一次實驗，收音機中發出“喀喀”聲意味著什么？
學生一下子意識到，斷續接觸，有電波產生（學生更熟悉用電波一詞來表達電磁波）。
問題2．導線接通意味著什么？斷開又意味著什么？斷斷續續接觸又意味著什么？
學生間的討論交流、相互提問很是熱烈，其中心不外是，電路中電流發生了變化。收音機與斷續接通的電路之間存在空間上阻隔，“為何它們心有靈犀一點通”？它們之間聯系的橋梁是什么樣？——是電波，電波究竟是什么？討論中，終于有學生切入到電流周圍有磁場，電流變化，電路周圍磁場發生變化的認識。“電流變化、磁場變化、收音機、喀喀聲、電波”等關鍵詞在學生認識過程中形成了思考鏈條。把學生的思維推向了高潮，即從簡單的現象，讓學生對電磁波產生似乎有了“頓悟”感覺，但又疑惑重重，在朦朧中學生頭腦里有了如下猜想
猜想：變化的磁場就是電波？或者變化的磁場產生了有電波？
這是從一個現象的某個觀察角度所引發的猜想。如果能夠從不同的現象、不同的角度進行觀察、思考、猜想，讓不同的猜想互相碰撞或相互印證，無疑對探究的深入推進，從而尋找更為普遍規律的猜想十分有意義。
正是基于這種的認識，在接下來的教學環節中設計了另一個實驗探究情境——演示一個電磁感應現象。實驗如右圖所示。第一次在A線圈通入直流電，B中小燈泡不亮（如圖甲）。第二次在A中通入交流電，B中小燈泡發光（如圖乙），這實驗在交流電教學中做過，學生很熟悉。如果問學生，為什么第二次小燈泡發光，第一次不發光。學生回答肯定是，因為第二次磁通量發生了變化，第一次磁通量沒有變化。這個看似完美的回答，卻沒有揭示問題的本質。科學探究的關鍵恰恰就在于能否從平凡現象中找到不平凡之處，能否從別人沒有看出問題的地方看出問題。在這個探究環節，為了達到這個目的，在后續教學行進過程，學生在討論中、在困惑中、在希望中，我時不時地拋出了預先設置的如下探究引導問題。
問題1：小燈泡發光，意味著什么？——學生很快意識到B環中有電流。
問題2：B環中的有電流又意味著什么？——相互討論之后，認識到是電子的定向移動。
問題3：什么力驅動B環中電子做定向移動？——學生感到困惑，但是學生從電子帶電這一特征，還是猜想電子可能是受電場力的驅動作用。
問題4：電場力需要電場存在，A中電流只產生磁場，哪電場又從何而來？——這個問題是一個關鍵問題。也是一個疑惑不已的問題，一番討論之后，終于有個別學生將信將疑地猜測，難道是磁場產生了電場？
此時，有學生立刻反駁，第一次A中電流也產生了磁場，如果磁場產生了電場，那第一次情況下，B中也應該有電流，小燈泡也應該會亮。
學生之間激烈爭論著，學生之間不同的思想火花互相碰撞著，終于有學生看到第一次與第二次實驗差別之處，正是這種差別的認識，學生的認識得到了提高，猜想往前推進了一步，意識到可能是變化的磁場產生了電場。
盡管還有不少學生感到不可思議，但我提醒學生將第一個探究情境中的猜想與第二個情境中的猜想作一對比，學生立刻感覺到兩個情境中所引發的猜想有不謀而合之處。相互印證，學生疑惑頓開，感覺分析有道理，變化磁場應該會產生電場。
有了認識上的突破，我“乘勝追擊”，通過電場與磁場現象的類比分析，學生很快大膽提出了相反的猜想，即變化的電場也應該會產生磁場。
為了論證這一猜想正確性，我建議學生能否設計一個實驗加以驗證。學生你一言我一語提出各自的想法，終于有了一個設計芻型，經老師完善之后，其實驗裝置如下圖所示。原理是電子感應圈產生的交變電壓加到兩平行金屬板上，兩板之間產生了一個交變的電場，若交變的電場產生了變化磁場，則置在其中的線圈中應有感應電流，串在線圈中的微安表指針要發生偏轉。
原理分析完畢，我忙于器材的連接，教室一片寂靜，學生的目光聚焦在我的一舉一動之上，從學生臉部表情，讀出了學生焦急期待的心情。我接通電子感應圈電源的瞬間，投影到大屏幕上電流表的指針果然發生了偏轉，一種期待成功的心愿得到的實現，發自內心的激動，學生暴發出陣陣掌聲，師生情感交流得到了升華，探究氣氛達到一個高潮。至此，學生深信無疑麥克斯韋電磁場理論的正確性。
三．發揮傳統媒體和多媒體的優勢互補作用
電磁波的形成過程的“細節”用真實的實驗是無法展現的，它是看不見，摸不著。也圖多媒體展示電磁波的形成過程。
因為這一點，所以它神秘、抽象。故考慮用多媒體技術在這一方面的優勢來彌補實驗的不足。在這一教學環節，利用電磁振蕩現象設計了一段多媒體動畫（大致如上圖所畫），來大致摸擬電磁波的形成和傳播過程。因為是用逐幀逐漸向兩側淡出的表現手法，呈現出由近及遠的緩慢傳播過程，所以對幫助學生形象地建立電磁波的形成過程有很大好處。
如何探究電磁波傳播的速度問題是我教學中考慮的另一個問題，情境設計的難度相當大，原因是電磁波的速度等于光速，通常的傳播距離都很有限，無法覺察到電磁波速度這一問題。于是我巧妙地應用兩地電視現場轉播這一情境來解決這一問題。我錄制一段錄像在課堂上播放，場景是：中央電視臺節目主持人與深圳記者之間的現場股評報導場面。其中有中央電視臺主持人和深圳記者同在一個電視畫面上的鏡頭，每主持人向記者提出問題后，記者反應都明顯滯后，學生能估測出交流的滯后時間大約有1s左右，這種反應上滯后，學生能感受到不是來自人生理的因素。于是我抓住這個現象，給了學生一個提示，即兩地間的電視信號是通過同步衛星傳輸的，并且用多媒體動畫展示了傳輸過程（大致如上圖所示的畫面）。之后，我提出如下問題
問題1：這現象說明了什么？——電磁波傳播有一定的速度。
問題2：已知同步衛星的高度為3.6×107m，能否利用這個現象，估算出電磁波的速度大小？
學生動筆做了計算，主要有如下兩種表現，老師適時做了點評。
第一種：V=S/t≈2×3.6×107m/1s=7.2×107m/s——錯！
第二種：V=S/t≈4×3.6×107m/1s=1.4×108m/s——正確！
學生在初中已經學過光學基本知識，知道的光速大小是3.0×108m/s，電磁波的速度估算值與光速數量級相同，學生很是驚奇！是巧合還是有內在聯系？由此引發了學生更深層次的猜想：電磁波的速度與光速是否相等？光是否也是電磁波？
四．教后幾點反思
這是一節公開課，在正式上課之前，在教學的各個環節上花了比較長時間進行了思考與推敲，方案可以說是變了又變，改了又改，在前前后后的反反復復的實踐中，有了很多感悟。歸納起來有如下幾點感受頗深。
公開課最后的亮相，其實不是最重要的。最重要的是緊張準備的過程中，對教學有了更多的思考和深刻的領悟，對自己有了精益求精的要求。而這些內容和體驗在書本中是難以深刻讀懂的。現在留于形式的種種繼續教育該怎么做？該追求什么樣效益？值得反思。所以我個人認為公開課、觀摩課之類的活動是青年教師成長的最好實踐平臺之一。
探究教學活動最重要是什么？引發學生猜想的問題可能是最重要，這個問題應該恰到好處地、巧妙地的設置在一個情境中，讓問題有血有肉，不是一個干吧吧的問題，否則就激不起學生興趣，學生能有進一步探究的動力嗎？
探究教學中最難的是什么？可能是猜想。它需要細心的觀察、獨到的視角、認真地思辨、豐富的想象等等。所以教學中 如何培養學生的猜想能力對培養的學生各種綜合能力有很好的啟迪作用。
探究教學中學生最喜歡是什么？可能是各種實驗活動。好的實驗不僅能揭示出現象背后的本質，更重要的是能深深吸引學生的注意力，能引發學生思考，能用最有力的證據說明問題——事實勝于雄辯。能給學生以會心的微笑，甚至是一種心靈的震憾！
探究教學中對教師最具挑戰的是什么？探究教學活動，更多的是強調學生的學習自主性。因此課堂上會出現很多來自學生中的各種各樣問題，老師如何面對這些問題？是避而不答，還是迎難而上，這是兩種截然不同的態度。探究教學活動需要的就是教師要傾聽學生中不同聲音，回避問題，還算是探究教學嗎？所以面對問題，如何應對？是探究教學中教師面臨的最大挑戰，它要求教師要有豐富的知識儲備和經驗積累，教師的專業化成長不是一句空話。
探究教學活動學生最需要是什么？最需要的是時間。課堂上給學生更多的活動時間、交流時間、思考時間，給學生以信任。否則探究活動至多是留于形式，而不是教與學方式的根本轉變。
科學探究教學活動給教學管理者帶來的最大擔心是什么？上級主管部門如何評價教學問題。從長遠目標看，探究教學對培養學生的創造能力無疑是大有好處的。但由于探究教學活動與課時之間有矛盾，會打破傳統教學環節中的種種應試訓練。所以，目前的教學評價，能適應新的課堂教學改革嗎？評價從來就是一種激勵機制，沒有合理的評價機制做保證，教學改革會面臨各個方面的阻力。
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