關于提高《電動力學》教學質量的探討

摘要：簡要概括了電動力學的重要性，提出了三種有助于提高教學質量的方法和思想，實踐于電動力學教學過程中效果良好。

關鍵詞：電動力學 重難點 類比法 教學質量

電動力學課程是大學本科物理類專業開設的一門重要的專業基礎課，作為四大力學之一的電動力學其理論體系對于培養學生物理素養有著其它專業課無法替代的作用。隨著現代科學技術的發展，電動力學在近代物理及天體物理中的地位顯得愈加重要。目前理工科學生普遍覺得電動力學難學，電動力學的概念及規律比較抽象，公式推導復雜，數學知識多且計算困難。學好電動力學的前提是要具備高等數學、數學物理方法、電磁學的良好基礎，而關鍵還在于教與學的有效結合。教師的教學方法和手段直接影響學生學習的興趣，良好的教學方法和創新的教學內容不僅可以培養學生學習的自主性和積極性，而且可以提高教學效率和教學質量。筆者發現在電動力學課程教學中嚴格把握以下幾點，可以有助于提高教學質量。

一、突出重點，抓住難點的教學思想

電動力學課程中物理公式多而繁雜，但麥克斯韋方程組是眾多的公式的核心，其它公式都直接包含其中或由麥克斯韋方程組演繹推導而來。麥克斯韋方程組是求解電磁場問題的核心方程，有積分和微分兩種形式。麥克斯韋方程組的積分形式在經典電磁學中常用來求解靜電場和靜磁場的和的分布及感應電動勢的計算，而其微分形式用來推導電磁場方程及能量公式等。

麥克斯韋方程組的微分形式就是O和（）的散度和旋度的表達式，所以散度和旋度是電動力學教學中使用的最多的符號。電動力學課程中矢量場的散度和旋度與算符的點乘和叉乘運算公式較為繁瑣，讓學生感到抽象難以理解。熟練掌握散度和旋度這一數學難點是學好電動力學的關鍵。教師在電動力學教學中突出一個重點（麥克斯韋方程組），抓住一個數學難點（散度和旋度），不僅能有效提高教學質量，更讓學生知道本課程的核心要點，明確學習方向才能學好電動力學。

二、類比一引申法貫穿教學過程

筆者所在高校電動力學的教材采用郭碩鴻編著的《電動力學》（第三版），其教學內容包括電磁場的基本方程、靜電場、靜磁場、電磁波的傳播與輻射及相對論力學。從教學內容看，從靜電場和到靜磁場；從穩恒電磁場（靜電磁場）到變化電磁場（電磁波），從理想介質到導電介質中電磁波的傳播，它們的場方程、邊值關系以及問題的求解方法都具有一定的相似性。例如，由靜電場是保守力場的特點可以引入電標勢，矢量場與電標勢滿足；靜磁場在一定條件下（無自由電流分布的單連通區域或永磁體情況）也可以引入磁標勢，矢量場與磁標勢滿足。因此靜電場和靜磁場的矢量場求解問題均可化為標勢的求解，從而使問題計算簡單化。電標勢和磁標勢滿足的二階微分方程也類似，和，所以在求解電標勢和磁標勢時均可采用分離變量法和格林函數法。在電動力學教學中，重點介紹有關靜電勢特點及求解方法，在后面講到磁標勢問題時，只要利用類比法，就可引申出數學推導及求解方法。通過類比，不僅可以讓學生迅速掌握概念、公式及求解過程，而且可以提高課堂教學效率。

三、堅持“勢科學理論”的教學理念

在現代社會中，學習者面對的是一個創新時代，創新就必須具備一定的個人學習能力和創新素質。一個人對有關問題的已有知識的融會貫通程度越高，對有關知識的興趣度越高，那么其個人學習能力就越強，學習效率越高。勢科學理論最早由李德昌教授提出，他認為一切重要的自然科學問題都可以歸結為導數或偏導數構建的勢問題。勢科學理論中的“找勢”、“演勢”和“造勢”理論，正是適合電動力學教學的新方法。找勢是指學生在學習過程中要積極發現問題，找勢的教學注重的是培養學生發現問題的能力；演勢的教學是將前人總結的知識傳授給學生，就是傳統的“傳道、授業、解惑”；造勢則要求在教學過程中將差別巨大的教學內容在課堂、教材、課程結構和專業結構中緊密聯系起來進行科學創新。在電動力學教學過程中，綜合運用勢科學理論中找勢、演勢和造勢的觀點，不僅有利于培養學生個人學習的能力，而且有利于培養學生的科研和創新素質。

電動力學對于物理專業學生而言是一門重要又相對難學的專業課。學生要學好電動力學，既要有扎實的數學功底，又要具備基本的物理素養。當學生在學習電動力學課程遇到困難而產生厭倦情緒時，需要教師對學生進行學習方法的正確引導，同時教師還要在教學過程中不斷發現問題并及時更新教學方法。適合學生的教學方法才能激發學生的學習興趣，從而提高課堂教學質量。