電動力學(xué)教學(xué)改革與實踐探究

摘要：“電動力學(xué)”作為四大力學(xué)之一，在涉及電磁波等工程領(lǐng)域方面有巨大的應(yīng)用價值，本文針對目前課程教學(xué)現(xiàn)狀及不足之處，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及考核方式等方面提出改革設(shè)想，并進行教學(xué)實踐。實踐表明教學(xué)改革初步得到了成效，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和興趣，并能運用所學(xué)知識解決相關(guān)實際問題。

關(guān)鍵詞：電動力學(xué)；教學(xué)實踐；教學(xué)改革

一、引言

電動力學(xué)與量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理及理論力學(xué)并稱為四大力學(xué)，其理論立足點非常高[1]。電動力學(xué)是一門主要研究電磁場的基本屬性及其與帶電物質(zhì)的相互作用的課程，它為涉及電磁波等工程領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)[2]。電動力學(xué)從麥克斯韋方程組出發(fā)，用演繹法推導(dǎo)出各種電磁現(xiàn)象的規(guī)律，理論層次高，公式繁多，內(nèi)容深奧且較抽象，因此，這在一定程度上促使相當(dāng)一部分學(xué)生認為學(xué)好電動力學(xué)這門課程比較困難。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

本人所在學(xué)校的使用教材為郭碩鴻編著的電動力學(xué)[3]，教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)生易陷入對各種具體知識的深度挖掘，而忽略對課程整體理論框架的宏觀把握，且數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)生不明晰相應(yīng)的物理表象，基礎(chǔ)普遍較差。

教師傳統(tǒng)教學(xué)模式以板書的形式進行通篇講解，缺乏模塊化處理，教學(xué)方法相對單一，主要以灌輸式教學(xué)為主，由于教學(xué)內(nèi)容多而此課程安排的學(xué)時數(shù)（54）少，所以在整個教學(xué)過程中，教師上課節(jié)奏較快，為完成教學(xué)任務(wù)，有與時間賽跑之態(tài)勢，學(xué)生思考時間相對較少，所學(xué)知識不易消化，容易缺乏學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教師的教學(xué)效果不太理想。

電動力學(xué)課程考核方式相對簡單，主要由期末考試（70%）、考勤（10%）及課后作業(yè)（20%）三部分組成。其中，考勤和課后作業(yè)占據(jù)了30%的比例，比重較大，而課后作業(yè)基本上就是每章書后習(xí)題，學(xué)生完成作業(yè)的難度系數(shù)較低。因此，學(xué)生通過考試的概率較高，學(xué)生以考促學(xué)的動機不明顯。

三、課程教學(xué)實踐

由于該課程課時少、內(nèi)容多，公式難等特點，教師在教學(xué)過程中往往容易忽視學(xué)生的獨立思考和主動參與能力。針對此現(xiàn)狀，本人在有限學(xué)時內(nèi)注重教學(xué)內(nèi)容的選取以及通過小組論文的形式，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)中來，實現(xiàn)“雙主”教學(xué)模式[4]。在教學(xué)過程中兼顧數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生，減少復(fù)雜公式推導(dǎo)，弱化數(shù)學(xué)，重視物理概念與物理圖像的構(gòu)建。

3.1 教學(xué)方法改革

在教學(xué)方法方面，筆者除了引用傳統(tǒng)教學(xué)模式之處，還引入滲透性教學(xué)與“雙主”教學(xué)模式?！半p主教學(xué)模式”即在教師引導(dǎo)下，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主體，如在教學(xué)改革實踐中讓學(xué)生以小組論文的形式開展思考創(chuàng)作并討論，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到提高，學(xué)習(xí)興趣被充分點燃，學(xué)習(xí)效果較為明顯；滲透性學(xué)習(xí)方法即教師在教學(xué)中滲透學(xué)生不太熟悉的內(nèi)容，從而使其無形中理解這些內(nèi)容，如在講狹義相對論時，可滲透廣義相對論的思想，拓展其知識的廣度和深度。另外，可用類比分析來處理磁場，引導(dǎo)學(xué)生通過電場規(guī)律總結(jié)出相應(yīng)的磁場規(guī)律。

3.2 教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容選取要摒棄“只見樹木，不見森林”的做法，避免學(xué)生陷入到具體知識的學(xué)習(xí)中，而要建立整個教學(xué)骨架，引導(dǎo)學(xué)生搭建骨架依附的主要內(nèi)容，成為“活”的有機統(tǒng)一體。對教學(xué)內(nèi)容進行模塊化處理，使學(xué)生清楚每個模塊是怎么由麥克斯韋方程組作變換而得到。此外，需精簡或刪去已學(xué)過的重復(fù)知識點，增加現(xiàn)代氣息的內(nèi)容，多引入實際應(yīng)用實例及前沿性研究成果，譬如加入左手材料、光子晶體、高溫超導(dǎo)體等內(nèi)容，這樣既能使學(xué)生牢固掌握基礎(chǔ)知識，又能開闊視野與思路，增強其學(xué)習(xí)主動性與興趣。

3.3 考核方式改革

筆者對考核方式進行了改革，主要分為四部分，期末考試（60%）、考勤及上課表現(xiàn)情況（10%）、小論文（20%）與課后作業(yè)（10%）。由于教材上的習(xí)題在網(wǎng)上都能找到答案，所以針對課后作業(yè)的布置，為避免學(xué)生直接抄襲，筆者均根據(jù)習(xí)題進行了改編，實踐表明這在一定程度上能增強學(xué)生獨立思考能力。關(guān)于小論文的考核，筆者主要讓學(xué)生以小組的形式查閱資料，通過PPT答辯的形式完成，并隨機抽取組內(nèi)任意一人進行論文答辯，答辯合格即全組合格， 否則進行二次答辯。本人所教班級共40人，五個人一組，每一組完成一個小論文，共八組。小論文題目如下：

（1）各向同性介質(zhì)中電磁波的傳輸特性

（2）各向異性介質(zhì)中電磁波的傳輸特性

（3）光子晶體中電磁波的傳輸特性

（4）金屬腔中的SPR模式分析

（5）電磁陀螺的形成機制

（6）天線的輻射特性探究

（7）論參考系在狹義相對論中的地位

（8）電磁閥的工作原理

這種考核方式既能克服課程學(xué)時的不足，也能增強學(xué)生對知識的強化吸收及應(yīng)用能力，學(xué)生變被動為主動，實現(xiàn)了雙主教學(xué)模式。

結(jié)語

電動力學(xué)在通信技術(shù)、電力系統(tǒng)、光學(xué)工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合學(xué)校安排的電動力學(xué)課程現(xiàn)狀提出教學(xué)改革設(shè)想，并完成了教學(xué)實踐，實踐表明改革后的教學(xué)模式有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，也有利于提高學(xué)生的科研素質(zhì)。

參考文獻：

[1]馮云光.物理專業(yè)電動力學(xué)教學(xué)改革的探索[J].才智， 2014，（19）：90.

[2]尹真.電動力學(xué)[M].南京大學(xué)出版社，1999.

[3]郭碩鴻.電動力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]蔡根旺，張臘梅，張合斌.雙主教學(xué)模式下電動力學(xué)課程教學(xué)改革研究[J].高等函授學(xué)報，2009，22（6）：23-25.

作者簡介：

肖政國（1987—），男，漢族，籍貫：湖南邵陽，學(xué)歷：博士，單位：銅仁學(xué)院，研究方向：非線性光學(xué)。