場(chǎng)論課程教學(xué)中的問題探討

王兵

摘 要：專業(yè)基礎(chǔ)課場(chǎng)論是以數(shù)學(xué)方法研究各類場(chǎng)的性質(zhì)的課程，是學(xué)習(xí)重力勘探、磁法勘探、電法勘探等專業(yè)課的基礎(chǔ)。本文根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，結(jié)合這門課程特點(diǎn)，將教學(xué)中遇到的問題予以探討，為學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)提供有益的幫助。

關(guān)鍵詞：場(chǎng)論；教學(xué)改革；地球物理勘探

場(chǎng)論是研究各類物理場(chǎng)的分布及其相互作用的理論。物體在其周圍可以形成各種各樣的場(chǎng)，如引力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、核輻射場(chǎng)等，這些場(chǎng)的性質(zhì)、分布特征和規(guī)律與物體自身的性質(zhì)及幾何特征有密切的關(guān)系。通過場(chǎng)論的學(xué)習(xí)，我們可以知道場(chǎng)與物體自身性質(zhì)之間的定量關(guān)系。場(chǎng)論課程知識(shí)體系非常系統(tǒng)，包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、引力場(chǎng)、穩(wěn)恒電場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)以及時(shí)變電磁場(chǎng)等。該課程理論性強(qiáng)、公式多、推導(dǎo)復(fù)雜、概念抽象難理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)普遍反映教學(xué)課時(shí)量偏少，知識(shí)點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)很難理解和記住，課程難學(xué)。教師在教學(xué)過程中的體會(huì)是，由于課時(shí)量壓縮以及大學(xué)擴(kuò)招導(dǎo)致學(xué)生優(yōu)劣明顯，層次差別較大。所以，需要從學(xué)生學(xué)習(xí)場(chǎng)論課程的認(rèn)知過程出發(fā)，對(duì)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討。

一、明確場(chǎng)論課程的地位

場(chǎng)論是研究各類宏觀場(chǎng)的基本性質(zhì)的理論，其研究對(duì)象是引力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等的基本屬性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及和物質(zhì)之間的相互作用，是勘查技術(shù)與工程和地球物理等很多專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)學(xué)習(xí)部分專業(yè)課的基礎(chǔ)。比如，以研究引力場(chǎng)為基礎(chǔ)的重力勘查、以研究磁場(chǎng)為基礎(chǔ)的磁勘查、以研究電場(chǎng)和電磁感應(yīng)場(chǎng)為基礎(chǔ)的電勘查、以研究核輻射場(chǎng)為基礎(chǔ)的核勘查、以研究彈性波場(chǎng)為基礎(chǔ)的地震勘查等，這些都是以場(chǎng)論的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的。場(chǎng)論告訴我們通過利用儀器測(cè)量某些物理量，進(jìn)而明白地質(zhì)勘查的基本原理是什么，所以場(chǎng)論課程是勘查技術(shù)與工程和地球物理等很多專業(yè)的一門非常重要的課程。場(chǎng)論學(xué)得好不好，學(xué)得深不深，直接關(guān)系到后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)效果的優(yōu)劣。

二、注意場(chǎng)論與大學(xué)數(shù)學(xué)的銜接

場(chǎng)論雖然是勘查技術(shù)與工程及地球物理等專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，但其與高等數(shù)學(xué)有著非常密切的聯(lián)系，課程中大量用到高等數(shù)學(xué)教材學(xué)到的概念和結(jié)論。如標(biāo)量、矢量、叉積、點(diǎn)積等，以及通量和散度、環(huán)量和旋度等，這些概念都已經(jīng)在高等數(shù)學(xué)中出現(xiàn)過。

從場(chǎng)論的一系列計(jì)算公式中我們可以看到，課程中大量用到導(dǎo)數(shù)（全導(dǎo)數(shù)和偏導(dǎo)數(shù)）計(jì)算，比如，向量場(chǎng)的散度、環(huán)量面密度和旋度，的標(biāo)量場(chǎng)的方向?qū)?shù)和梯度計(jì)算都是通過對(duì)場(chǎng)函數(shù)或其分量求偏導(dǎo)數(shù)來完成的。另外，課程中還大量用到數(shù)學(xué)中的積分運(yùn)算，如向量場(chǎng)的環(huán)量以及通量的計(jì)算是通過對(duì)矢量的曲線積分和面積分來完成的。所以，可以說場(chǎng)論中的定義、定理、計(jì)算和討論的問題均是以高等數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)的，是高等數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容的實(shí)用化。

三、課程學(xué)習(xí)要特別強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際

由于課程教學(xué)中推導(dǎo)較多，很容易導(dǎo)致學(xué)生只注意數(shù)學(xué)推導(dǎo)這一表象，而忽視或不注意問題本身所具有的物理意義。比如，時(shí)變電磁場(chǎng)中的麥克斯韋方程組包含非常豐富的電磁場(chǎng)理論知識(shí)，是預(yù)言電磁波存在的理論基礎(chǔ)；場(chǎng)的頻域分析，雖然在推導(dǎo)中只是抽象的公式，但其具有非常強(qiáng)的物理意義，等等。這就要求學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不能單純硬套數(shù)學(xué)公式，還應(yīng)理解公式的物理背景。

四、注重課程教學(xué)中多媒體和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

雖然課程自身理論推導(dǎo)較多，板書較多，教師在講授課程時(shí)，還是要充分利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。多媒體直觀、互動(dòng)性強(qiáng)的教學(xué)方法可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)板書教學(xué)的不足。將板書教學(xué)和多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，就能提高教學(xué)效果，并使學(xué)生在從傳統(tǒng)教學(xué)到多媒體教學(xué)的轉(zhuǎn)變過程中可以更好地適應(yīng)。比如，教師可以將課程中相關(guān)引力異常、電磁場(chǎng)的傳播等許多抽象的物理問題通過圖像、動(dòng)畫直觀地展現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更好更快地理解這些概念；可以將多媒體課件按照學(xué)習(xí)目標(biāo)、預(yù)備知識(shí)、授課內(nèi)容、練習(xí)和總結(jié)等幾個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行展開，通過循序漸進(jìn)的方法逐步將學(xué)生帶到授課內(nèi)容中；也可以通過網(wǎng)絡(luò)將課件發(fā)給學(xué)生，方便其隨時(shí)隨地進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；或者利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)解決學(xué)生遇到的問題，進(jìn)而形成良好的互動(dòng)。

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