結合自然科學史和哲學專題多方位提高《電磁學》教學效果

薛霆

摘 要：文章針對現(xiàn)今的時代特點，分析了大學生的學習環(huán)境和《電磁學》課程的特殊性，對課程的教學理念、教學方法和教學手段提出改革建議。特別提出在教學過程中，應該結合自然科學史和哲學專題進行講解，改變一味地灌輸式教學，提升學生學習興趣，從多個角度提高學生求知欲。教學方式應該利用學生樂于使用的移動通訊等工具，教師和學生通過“提問式”、“專題式”和學生互動，提升教學效果。

關鍵詞：電磁學；教學效果；教學方式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）12-0083-03

Abstract： In view of the characteristics of the present time， we analyze the learning environment of college students and the particularity of the course "Electromagnetism"， and we give some suggestions on the teaching ideas， teaching methods of this course. In particular， we propose that in the teaching process， we should combine the history of natural science and the topic of philosophy to explain， change the blindly instilled teaching， enhance students' interest in learning， and improve students' thirst for knowledge from multiple perspectives. In addition， we should take advantage of mobile communication tools which students are willing to use， and teachers and students can enhance their teaching effect through the interaction such as "questioning"， "special topic"， etc.

Keywords： Electromagnetism； teaching effect； teaching method

一、時代的困惑

20世紀末以來，隨著電子技術、通訊技術的發(fā)展，特別是個人電腦、智能手機的發(fā)展、普及，拉近了彼此間的距離，方便了人們之間的溝通，人們更容易獲取各方面的知識；但是與此同時，這些技術也提供了各種各樣的娛樂方式，極大轉(zhuǎn)移了人們的學習興趣和生活樂趣，甚至對人們的幸福觀念也產(chǎn)生了潛移默化地影響。到處可以看到“低頭族”們翻閱著手機屏幕，電腦屏幕面前的“游戲族”們興奮地敲打著鍵盤和鼠標，電視面前少男少女們看著韓劇滿面淚流；與此同時，缺少了校園中朗朗地讀書聲，冷清的圖書館和自習室鮮少有人出入。

課堂教學上也可以窺見一斑，即使是上午3、4節(jié)課，不少大學生們拎著早餐，打著哈欠，走進教室，入座之后，醉眼朦朧地聽著教師在宣講，下課鈴剛響，便喚醒手機，迫不及待地看視頻，掃網(wǎng)頁?；氐綄嬍?，教師布置的作業(yè)和課本扔在一旁，打開電腦，在虛擬的游戲世界、感情電視劇中獲得快感和滿足。

面對這樣一幅幅場景，大學教師該做些什么改進，才能重新讓學子們愛上我們的課堂，愛上我們的教學，愛上我們的科學知識？這是擺在我們教師面前的世紀性的挑戰(zhàn)。

二、《電磁學》教學改革創(chuàng)新的必要性

《電磁學》是很多理工科必修的一門基礎課程，也是很多專業(yè)課的基礎。而《電磁學》課程本身有著和其他課程不同的特點[1]?！峨姶艑W》是一門物理課程，但是學習本課程，需要一定的高等數(shù)學知識，是公認的難教難學的一門課程。在“快餐”時代的沖擊下，要較好地學好這一門課實屬不易。因此，有必要對這門課進行必要的教學改革，以適應新時代的特點。

三、《電磁學》教學改革創(chuàng)新的途徑

和社會科學一樣，理工科基礎課程和專業(yè)課程，每一個知識點都不是憑空產(chǎn)生的，都有其歷史背景和當時科學或者生產(chǎn)的需求，而這一點在已有教材上體現(xiàn)不多，教師在課堂上往往也不涉及這一點，會給學生產(chǎn)生兩個感覺：首先，學生不知道知識點從何而來，這個知識點起什么作用，為什么要學習；再有，給學生感覺“填鴨式”地灌輸，會使很多學生被動地接受，體會不到學習的樂趣和必要，因此逐漸產(chǎn)生不愉快地感受，慢慢對所學課程失去興趣。一旦失去對課程的興趣，教師再賣力，都不會產(chǎn)生良好的教學效果。針對在教學過程中遇到的這些問題，我們覺得應該在以下兩方面做一些改革。

（一）本課程教學理念的改革

本人認為課程的教學不能只以知識點的傳授為主，學生也不能只為了獲得知識，把通過課程考試、獲得畢業(yè)證書、找工作作為學習的主要目標。這些雖說都是必要的，但是教學的主要目的并不在此，而理工科的教學，特別是本課程內(nèi)容屬于基礎理論，應該提倡學生對于自然的熱愛，對于自然規(guī)律和奧秘的理解和追求[2，3]?；仡欁匀豢茖W的科學史，所謂的“創(chuàng)新”本身的動機往往不是為了創(chuàng)新，而是好奇心和對自然規(guī)律、哲學意義的追求。如果忽視這種動機，科研和教學都將失去活力和動力。

作為基礎課的《電磁學》來說，本課程不僅是一門專業(yè)基礎課，也是數(shù)理專業(yè)的基礎課。但是，因為涉及大量的物理和數(shù)學知識和技巧，需要較強的抽象思維能力和數(shù)學物理基礎，因此難教難學。以往的教學，往往從頭至尾給學生灌輸理論知識和較多的習題，學生要么失去興趣，要么忙于應付，更不要說有興趣。但是，本學科涉及較多的科學大師和哲學大師，他們也不是一開始就能有如此發(fā)現(xiàn)，而是經(jīng)過長期思考和實驗后，才逐步建立起現(xiàn)在的理論大廈。因此，有必要向?qū)W生們介紹理論發(fā)展的歷史背景和發(fā)展過程。

比如電磁學中的麥克斯韋理論，包括了四個非常優(yōu)美的公式，完美地給出了電磁場的規(guī)律[1，4]。里面包含了極為豐富的物理思想和哲學內(nèi)涵，被愛因斯坦贊為“牛頓之后，物理學史上的最重大的發(fā)現(xiàn)”。如果能給學生清晰地講解這一理論，不僅可以激發(fā)學生對自然科學的愛好，也能激發(fā)學生對于自然哲學的愛好和思考。麥克斯韋總結前人的經(jīng)驗，進行了兩個推廣，兩個假設，得到了兩個預言（預言了電磁波的存在，也預言了“光”就是一種電磁波）。對于“光”的本質(zhì)，從古至今，科學家和哲學家都進行過研究和思考[5]，而真正對“光”的本質(zhì)正確認識是麥克斯韋。因此，教學過程中，可以展開對于“光”的本質(zhì)的調(diào)研和探討，讓學生在調(diào)研和探討過程中，逐步培養(yǎng)對自然的熱愛，對自然規(guī)律的追求，激發(fā)學生學習的積極性。也讓學生課后有事可做，自由建立研究小組，搜索資料，整合資料，總結資料，并對研究成果進行宣講和討論，培養(yǎng)理工科學生對科學研究和哲學研究的興趣。

（二）教學方法和手段的改革

根據(jù)近年來的教學經(jīng)歷來看，很多學生數(shù)理基礎不夠扎實，而且缺乏對自然科學的熱愛，加之本課程涉及到一些較難理解、抽象的概念，也需要一定的數(shù)學基礎。如果一味地采用“灌輸式”地教學方式，不能激發(fā)學生興趣，勢必得不到好的教學效果。而且課程連續(xù)性較強，如果前面的知識點沒有掌握，就會嚴重影響后面的學習。因此，教師的教學方式應該多樣化，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習熱情。課堂上，可以采用“提問式”、“專題式”和“應用式”等等教學方法，切忌“填鴨式”教學。下面各舉一例說明。

1. “提問式”：比如對于“場”的概念，可以采用提問學生“大家的概念中什么是物質(zhì)？“場”是什么？讓學生進行哲學性思考，逐漸讓學生認識到摸不到看不見的“場”也是一種物質(zhì)存在的形式[6-8]，并且介紹從古至今，人類對物質(zhì)的認識不斷提升的科學史。讓學生覺得思考這些問題很有意義，而不全是枯燥的理論。

2. “應用式”：本課程中大量知識在近現(xiàn)代都得到廣泛應用，因此在課堂中可以知識點結合實際應用進行教學。比如宣講有導體存在時的電場這一知識點，結合靜電復印機、避雷針這些應用[1]；宣講渦旋電場時，結合電磁爐的原理；介紹麥克斯韋電場理論時，結合現(xiàn)代無線電通訊產(chǎn)物電視、無線電話，wifi等等宣講。讓學生覺得這些知識非常有實用價值。

3. “專題式”：為了激發(fā)學生興趣，對某些適合的內(nèi)容可以用“專題式”和學生進行互動。比如在講解麥克斯韋電磁理論時，可以引入麥克斯韋如何預言電磁波的科學史，后來如何證明電磁波的存在，此后，麥克斯韋通過計算電磁波的速度與光速一致，從而預言“光”也是一種電磁波，后來如何證實這一結論的過程。這樣層層遞進，層層深入，逐漸吸引學生對科學的興趣。

此外，可以對課后作業(yè)做一些改革嘗試?，F(xiàn)在的大學生電腦、智能手機已經(jīng)普及，而且QQ、微信的交流方式也很普遍。因此除了布置一些傳統(tǒng)習題供學生練習外，教師們可以加入學生班級QQ群、微信群或者朋友圈，適時提一些問題讓大家參與思考，然后各個同學可以加以評論，闡述自己對某一問題和習題的看法。大家的評論也可以作為平時成績的依據(jù)。通過這種方式對學生平時學習程度的掌握，在某種程度上，這種方式比從作業(yè)本獲取的各學生學習態(tài)度和平時表現(xiàn)更為真實。而且，這種互動方式，師生之間互不見面，可以讓平時不太愿意和教師交流的學生也能參與討論。

（三）成績評定和考核方式的改革

成績評定除了學期末的考試，平時可以展開其他方式的考核。對課程中遇到的一些知識點，選擇特定的專題，比如“光的本質(zhì)”專題，展開討論，給學生布置“小論文”作業(yè)，開課堂學術會議，現(xiàn)場打分?；蛘呓M隊進行演講，增加學生對知識的深刻認識。

四、結束語

總之，結合自然科學史和哲學專題，從多方位入手，改革《電磁學》的教與學，適應社會的變遷和時代的需求，推動高?；A物理教學的改革創(chuàng)新，是很有必要的。不但能夠使學生愛好學習的興趣，提高教學效果，而且逐漸擺脫庸俗的、有害的興趣愛好。

參考文獻：

[1]胡友秋，程福臻，葉邦角.電磁學與電動力學[M].北京：科學出版社，2017.

[2]曹天元.量子物理史話[M].沈陽：遼寧教育出版社，2011.

[3]約翰·塔巴克.數(shù)學與自然法則[M].上海：商務印書館，2007.

[4]費恩曼.費恩曼物理學講義[M].上海：上?？茖W技術出版社，2013.

[5]霍金.時間簡史[M].長沙：湖南科學技術出版社，2016.

[6]約翰·塔巴克.數(shù)[M].上海：商務印書館，2007.

[7]約翰·塔巴克.代數(shù)學[M].上海：商務印書館，2007.

[8]彼得·柯文尼，羅杰·海菲爾德.時間之箭[M].長沙：湖南科學技術出版社，2018.