分析表1问卷调查结果显示，显然学生对传统的板书教学和现代的电子课件（PPT）教学的认可存在矛盾，对板书教学存有“留恋”情感，但最终还是偏向认可电子课件。结论“所以，你更喜欢老师在课堂教学时使用板书、PPT”，有39%的学生回答更喜欢板书、60%的学生回答更喜欢PPT。说明大部分学生认可电子课件这种教学手段，但还存在需要进一步解决的问题。
通过以上调查和分析，我们首先确认了电子课件教学手段是被多数学生接受的，下一步还需要根据学生的意见在教学课件的使用方法上考虑进行改进。
（二）改进电子课件的使用方法
我们分析问卷调查结果，得出学生喜欢老师采用板书的主要原因有：板书更能够提高听课的注意力；更适应板书的节奏；PPT 单调，容易听课疲劳和不易集中注意力等。分析学生喜欢老师采用PPT 的主要原因有：PPT 信息量大，能学到更多的东西；PPT 不用做笔记便于复习；板书做笔记影响听课效果等。
通过综合学生两个方面的意见，我们在电子课件的使用上做了如下改进。
①对于需要详细讲解的重点和难点内容、较复杂的接线图和相量图等，不是一次全部显示出来，而是根据课程内容进程，逐步显示完成；对于希望学生了解的内容，则充分利用电子课件信息量大的特点，在较短的时间快速完成教学内容。我们希望达到的效果是：结合板书和电子课件的优点编辑电子课件，扬长避短，提高电子课件的应用效果。
②给学生电子课件打印稿（不给电子稿），在打印稿上适当留有不完整的内容，要求学生在听课的过程中将其填充完整。我们希望达到的效果是：学生在课堂上要集中注意力，用眼看、动脑想、动笔补充笔记，调动学生积极性，使其视线不只集中在屏幕上，以减轻PPT的单调、易产生疲劳的问题，同时避免记大量笔记对学生听课造成影响，收到好的教学效果。
（三）考察改进电子课件的使用方法后的效果
采用以上措施进行了一轮教学后，再次对课堂教学手段及效果进行学生问卷调查，同样具体内容分为两级。第一级内容是：“在课堂教学中，你喜欢老师使用板书还是电子课件？”
“如果老师给你打印PPT，你认为以下两种哪一种效果更好？”“在课堂教学中老师使用的PPT，你认为以下两种哪一种效果更好？”“有填空的PPT，你认为填空多少合适？”其中，前两个问题的目的是考察改进电子课件使用方法后的效果，后两个问题的目的是为进一步改进做准备。第二级内容设想了各种可能的原因供学生选择。
三、调查结果的启示（结束语）
根据认知理论，刺激作用于学习者的感官，使神经系统产生相应的运动，这种运动影响学习效果。以上调查和分析给我们的启示如下：
①在课堂教学中，要想达到好的教学效果，在对学生的感官刺激上采取措施是有效的，而在教学课件的使用上，适当采取积极的措施，哪怕是一个简单的改进，例如，给学生打印留有一定填空的不完整电子课件，都可以提高电子教学课件的使用效果。
②通过对学生的问卷调查，利用对调查结果的分析指导教学改革，是从学生的视角评价课堂教学效果和教学改革效果，使教师进行教学改革时，取得学生更大限度的支持和配合，是注重教学改革实效的有效方法。
同时，在教学中要防止电子课件使用的形式主义。不管什么教学内容，课堂上最重要的，还是师生之间的互动。课件可以事先准备，但教学过程不可能事先完全设计好。
“工程电磁场”课程教学方法初探
张秀敏
（北京交通大学电气工程学院，100044）
摘要：“工程电磁场”课程是电气信息大类及相关专业一门非常重要的专业基础课，其教学内容是以电磁学为基础，运用矢量分析和场论等数学工具，对电气工程中常见的电磁场问题进行工程分析与计算。该课程具有概念抽象、运用数学工具多、理论分析推导烦琐、课时紧等特点，因此成为历届学生公认的难学课程之一。本文结合作者多年来从事“工程电磁场”课程教学的实际经验，就如何上好这门理论性很强的专业基础课程提出了一些观点，希望可以起到抛砖引玉的作用，为更好地从事该课程的教学提供参考。
关键词：工程电磁场 教学方法 研究
一、“工程电磁场”课程与大学物理中电磁学知识的联系与区别
一般而言，学生从中学就开始学习物理课，大学一年级开设大学物理课程，电磁学理论在上述课程中占到了很大一部分比例。进入大学二年级，电气工程专业又单独开设“工程电磁场”课程，这时很多同学会认为这是大学物理课程的重复，因此在初期的学习方法上，仍采用传统的学习物理的方法，但是随着课程的深入，当涉及概念时就会感到很茫然，不易接受，这主要是因为学生不了解“工程电磁场”课程与大学物理中电磁学知识的联系与区别，因此在讲授“工程电磁场”课程之前，首先要让学生明确知道这一点，从而了解开设这门课程的重要性。
无论是大学物理中的电磁学还是工程电磁场，其核心都是Maxwell 方程。不同的是大学物理课程中电磁学注重的是电磁场理论的基本概念、基本原理及基本的分析计算，因此涉及的Maxwell 方程只是积分形式，同学们较容易接受。而工程电磁场则是注重工程应用（即工科特色），重视工程问题的电磁模型的建立和定性分析，其重点是场的概念和微分形式的Maxwell 方程组，其中微分形式的Maxwell 方程组的理解与应用是一个难点。归纳起来，在“工程电磁场”的教学过程中应该注意以下几点。
①加深数学基础知识（微积分、矢量代数与场论）与物理学的结合。
②培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行分析与计算的能力。
③通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生的正确思维和严谨的科学态度。
笔者在实际教学中深刻感觉到，在解决好上述问题后，学生在学习“工程电磁场”课程时有了明确的目的性，能较好地掌握学习重点。
二、从整体把握“工程电磁场”课程的教学体系和学习规律
在“工程电磁场”课程的实际教学过程中，经常有同学反映电磁场知识比较零乱：一会儿出现散度，一会儿出现旋度，不知道如何把握。还有的同学反映说课上老师讲的能够理解，可是课后看书就看不明白了。针对上述问题，笔者感觉在“工程电磁场”绪论课中十分有必要给学生指明本课程的教学体系和电磁场理论的基本结构。
如果把整个电磁场理论比作一棵大树，那么Maxwell 方程组则是大树的根基，亥姆霍兹定理是树干，静电场、恒定电场和恒定磁场是树枝。因此，时刻强调亥姆霍兹定理和Maxwell 方程组的重要性是更好地从事该课程教学及帮助学生更深层次理解掌握相关知识的必要条件。
无论是静态场还是时变场，我们关心的都是其特征物理量的值是多少，由此可求出工程所需要的其他量。但如何求呢？对于简单的问题，可以用从物理里学的知识解决。但是对于复杂的工程问题怎么办呢？亥姆霍兹定理给我们指出了一条明路，它是研究电磁场理论的一条主线。它的基本内容是：
①一个矢量场只可能有两种源——旋度源和散度源，此外，再无其他类型的源；②若在给定边界的空间中，一个矢量场的旋度和散度都给定了，则该矢量场的解是唯一确定的。
通过解这个方程组再加上边界条件就能求出物理量的具体值了，而这个基本方程组在电磁场理论中就是Maxwell 方程组。静电场、恒定电场和恒定磁场的基本方程都可由它推导得到。
因此，对任何一个场的研究都是围绕着其特征物理量的旋度、散度和边界条件展开理论分析的。了解了这些，学生就会明白抽象的散度和旋度的用武之地了。然而求解这样的矢量方程组通常比较困难，我们想办法通过矢量运算将其转换为另外一个较容易求解的标量方程组，将其求解结果再转换为待求矢量，这样就引出了边值问题的概念。任何一个场的研究思路都是这样的。关于这一点从教材的目录中也不难发现。这时可以引导学生在目录中寻找各章的共同点，会发现第一章静电场、第二章恒定电场、第三章恒定磁场，各章都是从基本实验导出研究各静态场的物理量，然后研究各相应场物理量的散度、旋度，再引出各场的基本方程，分界面上的衔接条件，研究依据是亥姆霍兹定理。各章的最后都是各个场的应用，静电场是电容和部分电容的概念，恒定电场是电导和部分电导的概念，恒定磁场是电感的概念。有了前面三章静态场的基础，第四章时变电磁场很容易引出了时变场的Maxwell 方程组，其包括法拉第电磁感应定律（变化的磁场产生电场）和麦克斯韦位移电流假说（变化的电场产生磁场），再讨论了静态场中高斯定理、磁通连续性定理在时变场中的适用性问题。
综上所述，电磁场理论的知识体系可总结为图1，其学习过程依次为数学基础、静态场理论与求解、时变场（完整的Maxwell 方程组）。图2为静电场分析的知识结构图，分析过程依次为从实验定律引出物理量、基本方程、边界条件、边值问题、求解、应用。其他任何一个场的分析过程都相同。通过这样讲解，学生就会思路清楚，能从整体把握电磁场理论的结构，很好地理解电磁场的学习规律了。
三、电磁场理论发展史在“工程电磁场”课程教学中的重要性
在科学探索过程中，无数科学家做了大量艰苦卓绝的工作，取得了令人瞩目的成就。虽然许多科学家仅仅是因为在某个研究领域内的突出贡献而被世人所熟知，但他们往往同时在其他很多领域都有所涉猎和研究，甚至有很深的造诣。他们能够综合运用相关学科的知识，这对他们开展研究工作并取得成功起到举足轻重的作用。
在工程电磁场课程中适当地讲述一些科学家追求科学真理、献身科学事业的事迹及电磁场理论发展史，不仅有助于活跃课堂气氛，激发学生学习热情，而且有利于教书育人，培养学生的高尚情操和科学思维能力。
例如：在讲授亥姆霍兹定理时，可以介绍亥姆霍兹是19世纪一位“万能”博士，一身兼任生理学家、物理学家、数学家以及机智的实验家等多种头衔。19世纪末，一位评论家对亥姆霍兹写过这样的话：“他从研究生理学开始，解剖了眼睛和耳朵，探索它们是怎样起作用的，准确构造是怎样的。但是，他发现要研究眼睛和耳朵的作用，就不能不同时研究光和声的本性，这导致他研究物理学。当他开始研究物理学的时候，已经是这个世纪最有成就的生理学家之一，以后他又成了这个世纪最伟大的物理学家之一。可是他又发现，要研究物理学不能不掌握数学，就又研究数学，从而成为这个世纪最有成就的数学家之一。”通过这样的介绍，不仅活跃了课堂气氛，而且激发了学生学习亥姆霍兹定理的兴趣，更重要的是学生从中感觉到做科学研究需要付出艰辛的劳动、具有广博的知识和开阔的视野。
再如，在数学基础中要讲授散度和旋度的物理意义，这时可以介绍在流速场中如何采用散度和旋度的方法研究不可压缩流体的运动，而麦克斯韦又如何将流速场的研究方法引入到电磁场的研究中，这样学生就会把抽象的电磁场理论形象化，激发学习兴趣。
