摘要：本文将类比教学法应用于电磁场理论课程，分类讨论了具体实施中的类比教学法，主要将其分成了直接类比法、因果类比法、对称类比法和拟人类比法四类;同时在其应用方面，通过示例阐述了它在概念的建立、规律的形成、教学演示实验等方面的一些应用;最后说明了在应用此方法时值得注意的问题。类比法是一种重要的教学方法，能够帮助学生解决疑难，并培养科学思维和创新能力。
关键词：类比法;电磁场理论;教学方法;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0162-02
一、引言
“电磁场理论”是门通信和电气类专业的重要专业基础课，同时也是一门难学、难教的课程。针对课程的困难，比如学生普遍反映概念抽象、公式复杂、矢量微积分运算相对困难等，需要探索运用多种教学法来提升教学效果。其中，类比法在电磁场理论教学中的应用值得研究与实践。类比法是人们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似，推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种认识事物的思维方法。将类比法运用到电磁场教学中，就是将两种不同的现象进行比较，从而揭示物理过程或物理现象的本质，进而理解和掌握物理知识。
类比法本身就是科学认识的一种重要方法。在电磁场理论的建立过程中，类比法也起到了重要作用，因此在教学实践中运用类比法，不仅十分方便、贴切，而且行之有效。同时类比法具有显明的形象性，可以将难以理解的问题、复杂的问题简单地表达清楚，有利于学生的理解和掌握知识。在文中，详细分析了不同种类的类比法在电磁场理论教学中的具体应用，然后又结合课程中的不同场景，显示了类比教学法的良好教学效果。
二、类比教学法分类
结合电磁场教学具体实例，将不同模式的类比法应用于教学，主要讨论以下几种类型。
1.直接类比教学法。直接类比教学法是指在教学活动中直接从自然界或者人为成果中寻找出与未知事物或理论相关的因素进行类比，得到新的事物或理论。在物理研究中，能够体现直接类比的理论随处可见。例如，在电学领域，库仑定律与万有引力定律类比;在现代物理领域，从光的波粒二象性类比得出微观粒子的二象性原理，这也拉开了量子物理的序幕。这些理论的建立过程本身就包含了类比法的思维运用，我们在教学中只需要向学生还原真实的科学发展历史，这样可以使学生体会到科学发展中类比思维的创新火花。
2.因果类比教学法。因果类比教学法是在教学活动中，根据一个事物的因果关系，推测出另一事物因果关系的一种类比教学方法。在电磁学中，电场力做功也将引起相对应的一种能量变化，这种能量是电势能。如此可以更好地理解静电场中电位的概念，乃至电路中电压的概念。而零电位只是一种参考电位，这可以与运动中的参照系进行类比。
3.对称类比教学法。对称类比是根据对象自身的形状对称或者理论的形式对称，来推导其内在联系的一种方法。对称是科学中的一种美，常应用于研究和教学过程中，即对称类比教学法。例如，从奥斯特实验中，我们可以得出“电”生“磁”的结论，那么，“磁”是否也可以生“电”呢？法拉第通过研究得到了肯定答案，麦克斯韦又进一步丰富了这种对称的理论。他经过精确的数学推导认为，变化的电场可以产生磁场，而变化的磁场可以产生电场。他这一对称理论的提出和麦克斯韦方程组的总结，奠定了整个宏观电磁学的基础，并导致电磁波的发现。用这样一种思想学习并研究麦克斯韦方程的物理意义，进一步分析了方程中矢量散度和旋度的含义，引导学生发现其中的对称美。
4.拟人类比教学法。拟人类比教学法就是在教学活动中，将研究的对象“拟人化”，赋予其感情色彩。拟人类比教学法应用在教学实践中的时候可以使学习过程变得更加生动有趣，充分发挥学生的想象能力和创新精神。在学习有耗媒质时，常以人的身体打比方，人体其实就是一种有耗媒质。再如当电磁波入射时，我们设想对人的影响，常争论对人体有否有害，但是如果此时将人近似为导体，在皮肤上就有感应电流，也可利用边界条件进行分析，达到理解学习新知识的目的。
三、类比教学法的应用
将类比法应用到电磁场教学的具体场景，又可以按照物理教学和研究的过程，将类比教学法灵活地穿插进来。
（一）物理概念建立时的类比
物理概念建立时的类比教学就是在学习新的物理概念时，将它与已学过的物理概念进行比较，通过已学概念的特点来认识新的概念的一种方法。例如，将电磁波功率流密度（坡印廷矢量）与电路理论里的功率概念类比。在建立电磁波功率流密度的概念时，可以用电场和磁场叉乘的量纲与功率单位进行对比，加深理解。坡印廷矢量的公式为■=■×■，它的单位是■×■=■，所以就代表通过单位面积的功率的意义。理解坡印廷定理中的焦耳热损耗时，进一步通过简单表达式的演算与电路中焦耳定律进行比较，揭示其实质是微分形式的焦耳定律。
（二）物理规律建立时的类比
物理规律建立时的类比教学就是在学习新的物理规律时，将它与已学过的物理规律进行比较，通过已学规律的特点来认识新的规律的一种方法。例如在学习恒定电流的电场时将其结论与电路中的欧姆定律、基耳霍夫电流定律以及基耳霍夫电压定律进行比较，站在新的高度认识电磁场和电路的关系。
电路理论中欧姆定律的表达式为U=IR。均匀直导线的电阻为R=ρ，其中ρ为电阻率。
电磁场理论中欧姆定律的微分形式为 ，即 。根据电压与电场强度的积分关系
也即U=IR
也就是从场出发，导出了电路中的欧姆定律。
学习恒定电流的连续性方程时，也可以推导出直流电路中的基耳霍夫电流定律。
场论和路论关系是统一、不可分割的。场论强调普遍性，在电路尺寸远小于工作波长时，即准静态情况下，路论是可以由麦克斯韦方程组导出的近似理论。学生已经有了一定的电路理论基础，通过知识点的联系和对比，更加深了对概念的理解和对电磁现象本质的认识。
（三）实验现象的类比
物理实验时的类比教学就是在课堂演示实验和学生探究实验中，抓住实验中的相似性，通过已熟悉的实验现象和结论来类比，说明不易观察的实验现象和不易理解的实验结论等。
在学习均匀平面波时，强调的是波的表达式，虽然在教材中用了一定的篇幅来描述，但学生对这一表达式总是不甚理解。这时我们用电磁波和水波去类比，水波看得见、摸得着。将振动的音叉在平静水面中央插入，会看到从该点开始，形成一圈又一圈的水波向四周围传播出去，如果远处的水面上摆放一只小木块，会看到小木块被引起的上下振动起来，这样能非常直观的被学生感觉到，加深了学生对波传播的理解，同时锻炼了学生的形象思维能力。
四、应用类比教学法的注意点
类比教学法在教学过程中经常能够起到化难为易的作用，可是作为一种由特殊到特殊的逻辑思维方法，其本质上也是一种已学知识的迁移，而在迁移的过程中可能就会出现错误的认识，所以由类比教学法推出的结论往往带有一定的局限性。也就是说，类比教学法在带给我们方便的同时，也存在一些不足之处，我们在教学时应加以注意。
电磁波是一种横波，有偏振现象;水波则是一种机械波;机械波的形式可以是纵波也可以是横波。电磁波的传播不需要介质，机械波必须在介质中传播。机械波和电磁波作为两个基本概念，分清楚它们的区别和不同的应用是很有意义的。
五、结语
类比教学是利用已有知识去学习新知识的一种可行方法，在教学中经常使用。类比思想有三个特点，即思维的形象性、思维进程方向的特殊性、结论的或然性。根据电磁场理论课程的知识结构和教学特点，在应用类比教学法时，一方面可以结合不同种类的类比教学法详细分析，具体将其分成了直接类比法、因果类比法、对称类比法和拟人类比法四类。同时具体到课程内容方面，阐述了类比教学法在概念的建立、规律的形成、教学演示实验等方面的一些应用。在应用此方法时还需要注意，进行类比的两事物必须具有可比性，切忌牵强类比，否则将可能导致错误的结论。
参考文献：
[1]毕德显.电磁场理论基础[M].北京：电子工业出版社，1985.
[2]梁昌洪，陈曦.电磁理论之美[J].电气电子教学学报，2011，（06）：1-4.