民族院校中《電磁學》課程改革初探

李培芳　丁朝華（內蒙古民族大學物理與電子信息學院，內蒙古通遼028043）

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民族院校中《電磁學》課程改革初探

李培芳丁朝華
（內蒙古民族大學物理與電子信息學院，內蒙古通遼028043）

摘要：電磁學課程是高校中物理學專業(yè)的一門重要必修課，在民族院校講授該課程面臨重要的挑戰(zhàn)。根據(jù)現(xiàn)代民族高等教育發(fā)展的現(xiàn)狀，以內蒙古民族大學為例，對提高蒙古族學生電磁學課程的教學進行了改革初探，針對我校的實際情況，結合具體的例子給出了一些教學內容和方法的改革建議，以促進民族高校中電磁學學科建設的健康持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：民族院校；電磁學；教學改革

作者簡歷：李培芳，博士，內蒙古民族大學物理與電子信息學院副教授，普通物理與教學法教研室主任。

Abstract:Electromagnetism is a required core course for physics majors, the teaching of which faces great challenge in ethnic universities and colleges. Based on the current situation of modern ethnic higher education, and taking Inner Mongolia University for the Nationalities as an example, this paper puts forward some suggestions for the reform of teaching contents and methods to promote the development of the disciplinary construction of Electromagnetism in ethnic universities.

Keywords:ethnic universities and colleges; electromagnetic; teaching reform

電磁學課程是大學物理學專業(yè)的一門重要必修課[1-3]，在民族院校講授該課程面臨重要的挑戰(zhàn)。以內蒙古民族大學為例，物理專業(yè)有漢班和蒙班兩個班級，所使用的教材和教學大綱是相同的。但由于入學的基礎不同以及語言的差異，導致蒙班在該課程的教學方面比漢班困難得多。我們以此現(xiàn)狀為基礎，對如何提高蒙古族學生電磁學課程的教學效果進行了改革初探。

一、使用對比法進行教學

對于民族學生來說，學習一個完全陌生的概念或定律等內容是比較困難的。但如果能與已經學過的知識聯(lián)系起來（比如對比著進行學習），則學習起來就容易得多了。以畢奧薩法爾定律的講授為例，介紹對比法在電磁學教學中的使用。畢奧薩法爾定律是一個電磁學教學中的一個重要定律，并且是一個很難理解的內容，如果想讓學生對這個知識點深刻掌握，講授的難度很大。在具體的教學中，采用對比法進行講授，既增強了學生對于該定律的認識，又加深了他們對整個電磁學課程知識體系的理解和把握，教學效果良好。

在講授畢奧薩法爾定律之前，已經對電學方面的知識進行了較為系統(tǒng)的講授，學生也已經對電場有了較為深刻的理解。在求任意一個帶電體在空間某點產生的電場強度時，我們的做法是把帶電體分成許多無限小的體積元-稱為電荷元，每個電荷元所帶的電量為dq，體積元因為是無限小，可以看成是點電荷。根據(jù)庫倫定律，點電荷dq在真空中任一點P（距離點電荷為r）處產生的電場強度為：

這個過程可以簡單地表示為：

在引入畢奧薩法爾定律時就可以對比著進行講解。在求任意一段載流導線（電流為I）在空間某點P處產生的磁感應強時，與帶電體相似，我們也可以將載流導線分成許多長度為dl的無限小段，稱為電流元，用來表示。我們知道對于電場，點電荷的元電場可以用庫倫定律來求，那么電流元的元磁場是多少呢？是不是也有一個相應的定律可以進行求解呢？畢奧和薩法爾兩位科學家進行了大量的實驗，測量了很多不同形狀的載流導線產生的磁場后，進行了分析和抽象，數(shù)學家拉普拉斯又進行了一些數(shù)學上的加工，最后得到了電流元激發(fā)磁場的公式-畢奧薩法爾定律。

這個過程可以簡單地表示為：

寫板書時可以把兩個過程對比著寫在黑板上，以加深學生的印象。畢奧薩法爾定律對于穩(wěn)恒磁場來說是一個非?；镜亩桑珜W生在高中沒有接觸過該定律，對于該定律比較陌生。我們通過對比，把該定律與大家非常熟悉的庫倫定律聯(lián)系起來，使學生更容易理解和記憶該定律，為隨后的學習打下來一個良好的基礎。

二、注重知識結構體系的整體把握

在講解電磁學課程的緒論部分時就可以把整個課程的知識體系結構向學生清晰的描繪出來。整個電磁學主要內容可分為三個部分：關于“場”：包括電場和磁場；關于“路”：包括直流電路和交流電路；關于場與物質之間的相互作用。講各章時再介紹每一章的知識結構體系。例如對于靜電場，主要的內容包括三條基本定律：電荷守恒定律、場疊加原理和庫倫定律，兩個基本的物理量：電場強度和電勢U，以及反映靜電場性質的兩個基本定理：高斯定理和安培環(huán)路定理。對于穩(wěn)恒磁場（恒定電流產生的磁場），基本定律為畢奧薩法爾定律，基本的物理量為磁感應強度，以及反映磁場性質的兩個基本定理：高斯定理和安培環(huán)路定理。對于電磁感應現(xiàn)象（出現(xiàn)感應電流），基本定律包括法拉第電磁感應定律和楞次定律，基本的物理量包括感應電動勢（動生電動勢和感生電動勢）、渦旋電場、自感、互感等。其中庫倫定律、畢奧薩法爾定律和電磁感應定律可以稱作是電磁學發(fā)展史上的三個里程碑。最后，麥克斯韋提出了兩個基本假設：渦旋電場假說和位移電流假說，建立起來了麥克斯韋方程組，完成了電磁學的統(tǒng)一。如果民族學生能把握好整個課程的知識結構體系，才能更好、更有針對性地深入學習各部分內容。

三、對解題步驟進行概括

在進行典型例題的講解時，可以對解題步驟進行概括，使學生清楚一些典型題目的求解過程。如用庫倫定律和場強疊加原理求場強時，我們總結出12字的解題步驟：坐標系、電荷元、元電場、求積分。

如例1：求均勻帶電細棒在P處產生的場強（已知棒長L，電量為q，距離P點的垂直距離為a，P至棒兩端連線與棒夾角分別為θ1和θ2）。

統(tǒng)一積分變量

（2）式帶入（1）式得：

同樣的，如果用畢奧薩法爾定律和磁感應強度疊加原理求磁感應強度時，我們也是用12字的解題步驟：坐標系、電流元、元磁場、求積分。

如例2：求載流直導線在P處產生的場強（已知導線長L，電流為I，距離P點的垂直距離為a，P至導線兩端連線與導線夾角分別為θ1和θ2）。

解：（1）建立坐標系（以導線的方向為y方向，P點與導線垂直的方向為x方向，交棒于O點，O為坐標原點）；（2）取電流元

統(tǒng)一積分變量：

將（4）式帶入（2）式得：

通過這12字，我們就能記住求場強和磁感應強度的解題步驟，上課時也可幽默地和學生說是12字“真言”，適時多說幾遍，以增加學生的記憶，這樣學生就容易地掌握兩類非常重要題型的求解。

四、增加演示實驗

由于語言交流的困難，民族學生通過老師的描述很難建立起對實驗的直觀印象，勢必會影響他們對實驗的理解以及興趣，從而影響對課程理論的理解。因此，增加相應的演示實驗是非常必要且有效的。我們學院建有一個專門的演示實驗室，在給蒙班上電磁學課程的那一學期，會中途帶學生去實驗室，讓學生親自感受、觀察電磁學實驗，從而增加了學生對于電磁學課程的學習興趣。學院的這一措施已經執(zhí)行了幾個學期，目前來看效果良好。

總之，我們對內蒙古民族大學的電磁學課程的教學內容及教學方法上已經進行了一些改革方面的探索，針對蒙古族學生的實際特點，我們會繼續(xù)進行多方面的改革嘗試，比如編寫蒙文教材、考試方法多元化、調整教學大綱、增加微積分方面的前置課程等，以期達到更加滿意的教學效果，增強學生的學習興趣及效率，讓學生真正學好該課程，能為后續(xù)課程打好堅實的基礎，為社會多培養(yǎng)優(yōu)秀的高科技創(chuàng)新性人才。

參考文獻

[1]梁燦彬，秦光戎.電磁學[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]趙凱華.電磁學[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]趙凱華.新概念物理教程——電磁學[M].北京：高等教育出版社，2006.

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）04-0135-02