大學(xué)物理與中學(xué)物理電磁學(xué)部分的銜接

謝昭明

【摘要】大學(xué)物理作為大學(xué)理工科專業(yè)的必修課，對提高非物理專業(yè)學(xué)生分析問題和解決問題的能力有很大的幫助。但是大部分大學(xué)生都感覺到大學(xué)物理的學(xué)習(xí)比較困難，特別是電磁學(xué)這部分內(nèi)容是大學(xué)物理中的一個(gè)難點(diǎn)。文章將中學(xué)物理電磁學(xué)與大學(xué)物理電磁學(xué)做比較，討論了中學(xué)物理與大學(xué)物理銜接的必要性。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理;中學(xué)物理;電磁學(xué);銜接

一、引言

對于很多學(xué)生來說，大學(xué)物理中的很多概念和知識點(diǎn)都比較熟悉，所以在學(xué)習(xí)的過程中他們往往會忽略對概念的理解。此外，大學(xué)物理的教學(xué)方式與中學(xué)有所不同。在大學(xué)物理教學(xué)過程中學(xué)習(xí)到的知識與很多高科技原理相關(guān)，而很多剛上大學(xué)的學(xué)生很難從中學(xué)的學(xué)習(xí)方式中轉(zhuǎn)變過來，對教師教學(xué)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容的不適應(yīng)，使得學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)失去了興趣[1]。因此，如何做好大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接，成為大學(xué)物理教學(xué)過程中迫切需要解決的問題。

二、中學(xué)物理與大學(xué)物理銜接的必要性

大學(xué)物理涉及的很多知識點(diǎn)都比較抽象，很多都需要運(yùn)用到數(shù)學(xué)物理知識，尤其是大學(xué)物理中電磁學(xué)的內(nèi)容，很多學(xué)生由于在中學(xué)學(xué)習(xí)中形成了定向思維模式，導(dǎo)致自主分析問題和解決問題的能力有所欠缺，在學(xué)習(xí)過程中就覺得比較難。而大學(xué)物理知識比中學(xué)物理更復(fù)雜，如果不能做好大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接，將會給大學(xué)物理教學(xué)帶來很大的沖擊。中學(xué)物理更具有系統(tǒng)性，而大學(xué)物理更傾向于物理理論教學(xué)和培養(yǎng)抽象思維，主要是為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。大學(xué)課程內(nèi)容的改變、選課的自由、考核方式的轉(zhuǎn)變等都會給大學(xué)物理教學(xué)帶來很大的影響。因此，要做好中學(xué)物理與大學(xué)物理的銜接，就必須要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等各方面進(jìn)行調(diào)整，從而使大一學(xué)生更加適應(yīng)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)。

三、大學(xué)與中學(xué)物理電磁學(xué)內(nèi)容的比較

將大學(xué)物理與中學(xué)物理中的電磁學(xué)內(nèi)容進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)大學(xué)物理是中學(xué)物理的升華。大學(xué)物理的內(nèi)容只是比中學(xué)物理的課程內(nèi)容更加深入。大學(xué)物理中增加了高斯定理、環(huán)路定理和點(diǎn)介質(zhì)的極化電容等，比較突出場的特點(diǎn);而高中物理學(xué)習(xí)中，場只是輔助描述電荷間及電流間的作用。大學(xué)中的場主要從空間分布去深入學(xué)習(xí)，對于電場的一些概念，比如電場強(qiáng)度、安培力、昆侖定律等都進(jìn)行更深層次的學(xué)習(xí)[2]。

（一）電場的概念

在高中物理學(xué)習(xí)中，電場只是輔助描述電荷間的相互作用，并沒有進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí);磁場則是大學(xué)物理電磁學(xué)的核心內(nèi)容，雖然學(xué)生在中學(xué)已經(jīng)接觸過電磁場的概念，但是想要分析電場，計(jì)算電磁場對于大一學(xué)生來說還是比較抽象的。這也是剛步入大學(xué)的學(xué)生不能適應(yīng)大學(xué)物理學(xué)習(xí)的主要原因。在大學(xué)期間，要學(xué)會從電磁場的空間分布進(jìn)行整體把握，除了要學(xué)習(xí)電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，還要掌握高斯定理和環(huán)路定理等的相關(guān)知識。

（二）電磁感應(yīng)

在大學(xué)階段，大學(xué)物理中電磁感應(yīng)部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容有電磁感應(yīng)定理、動(dòng)感和自感、磁能、麥克斯韋方程及電磁場等基礎(chǔ)理論知識。其中，電磁感應(yīng)定律的主要內(nèi)容是楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等相關(guān)知識，這與高中學(xué)習(xí)的內(nèi)容很相似，高中階段也涉及自感和動(dòng)感、楞次定律、法拉第定律等相關(guān)知識。

四、大學(xué)與中學(xué)物理課程電磁學(xué)內(nèi)容的銜接

（一）電勢能和電勢方面的銜接

無論是在中學(xué)物理課程還是在大學(xué)物理課程內(nèi)容中，電磁學(xué)部分都占據(jù)著比較重要的地位。高中階段的靜電場部分主要包括電場、電路和磁場這幾個(gè)方面的相關(guān)知識;大學(xué)階段的靜電場部分知識則包括真空中的靜電場、靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)。

在中學(xué)階段學(xué)習(xí)電勢能所運(yùn)用的方法，如圖1。

勻強(qiáng)電場中沿電場線的距離為L的兩點(diǎn)之間的電勢差：

大學(xué)階段的計(jì)算方法則，如圖2。

（二）恒定磁場部分的銜接

中學(xué)階段磁場部分的主要內(nèi)容：磁現(xiàn)象在生活中的運(yùn)用，用磁感線描述磁場，斷通電線圈和通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向的判斷，判斷安培力的方向并且計(jì)算安培力的大小，會計(jì)算洛侖茲力的大小并判斷洛侖茲力的方向等。大學(xué)階段的主要內(nèi)容：真空中的恒定磁場，如恒定電流、電動(dòng)勢、電流密度;磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理;安培定律;洛倫茲力;恒定磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理。

（三）電磁感應(yīng)和電磁場部分的銜接

在電磁感應(yīng)和電磁場部分，中學(xué)和大學(xué)物理都共同涉及的知識點(diǎn)：楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、動(dòng)生電動(dòng)勢、自感和互感。而大學(xué)新增部分：渦旋電場、感生電動(dòng)勢、位移電流、麥克斯韋方程組的積分形式、全電流環(huán)路定律、電磁波的產(chǎn)生及基本性質(zhì)等。例如：中學(xué)階段，法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。

如果時(shí)刻穿過閉合電路的磁通量為，時(shí)刻穿過閉合電路的磁通量為，則在時(shí)間內(nèi)，磁通量的變化量為，那么法拉第電磁感應(yīng)定律用數(shù)學(xué)表達(dá)式可以表示為：

五、結(jié)束語

很久以前，大學(xué)課程與中學(xué)課程的銜接問題就被人們發(fā)現(xiàn)，并引起教育學(xué)者的高度重視，但是關(guān)于中學(xué)與大學(xué)物理電磁學(xué)部分銜接的研究并不多。隨著課程改革的推進(jìn)，課程銜接的問題越來越受到人們的重視。為了能夠更好地提高學(xué)生物理電磁學(xué)學(xué)習(xí)的效率，首要解決的問題就是中學(xué)與大學(xué)物理電磁學(xué)部分銜接。但是我們不能將大學(xué)與中學(xué)的課程銜接寄托于將大學(xué)與中學(xué)的教學(xué)大綱統(tǒng)一，而是應(yīng)更加系統(tǒng)地綜合評價(jià)學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識，對學(xué)生進(jìn)行多維度的考查，并且要注意因材施教，選擇學(xué)生容易接受的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，給更多的學(xué)生提供學(xué)習(xí)和提高自己的機(jī)會，給學(xué)生創(chuàng)造更多的上升空間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而促進(jìn)高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉要北，高銀浩，張文慶，等.新形勢下大學(xué)物理與中學(xué)物理電磁學(xué)部分的銜接[J].科技資訊，2017，15（20）：114-115.

[2]孔德國，張紅美.中學(xué)物理與大學(xué)物理的有效銜接[J].教育教學(xué)論壇，2017（10）：240-241.