新形勢下地方本科院校大學物理電磁學部分課堂教學淺析

魯軍政

摘要：大學物理是為培養非物理類專業研究型人才打好基礎的課程。大學物理課程在增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索、創新精神，培養學生的科學思維能力，掌握科學方法等方面，都具有不可替代的作用。其中電磁學部分內容是電工學、電子計算機技術以及其他新科學、新技術發展的基礎，所以電磁學部分的理論教學就特別重要，本文對大學物理電磁學部分的教學對象、教學內容、教學策略及方法進行了相應的分析，提出了自己的看法。

關鍵詞：場；物理現象；本質；微積分

引言

地方本科院校培養的是較扎實地掌握本門學科的基礎理論、專業知識和基本技能，并具有從事專門技術工作或科學研究工作初步能力的應用型人才。這就要求學生具備合理的知識結構，掌握科學工作的一般方法，能正確判斷和解決實際問題，具備終生學習的能力和習慣，以適應和勝任多變的職業領域。教師對知識的講授不僅要向學科的縱深發展，還要注意學科間的橫向關系，要注意培養學生的科學思維能力、創造能力和創新能力。

一、教學對象

物理學作為基礎學科，廣大理工類本科生在中學階段就已經全面接觸并且較為熟悉。理工類的同學從初中開始接觸物理知識，再經過三年高中的物理學習與訓練，可以說已具有一個較為系統的物理基礎知識。這些中學階段的基礎一方面作為基礎支撐會有助于大學物理的教學，但是大學物理的教學情況顯示，相當部分的學生在學習大學物理課程過程中顯得較為吃力，這其中很大一部分的原因就在于他們無法跨越與高中物理銜接中出現的“臺階”。

大學物理和中學物理在思維方式、教學方法、學習方法等各方面都具有明顯的差異。中學階段物理學習以課堂教師的詳細講解、課后大量的習題模仿練習為主要手段，普遍的缺乏課前預習與課堂筆記的要求，整體上學生也缺乏進行歸納總結的意識和能力，屬于依賴教師強制措施的被動學習；而大學物理課堂中由于內容多、范圍廣，所以教師課堂所講內容信息量大、難度高、概念更為抽象，同時教學進度和節奏也遠高于中學階段。這使得課堂上的教學以理論分析、邏輯推導為主，剛進入大學的學生還不夠很快適應這種高強度的教學。學生由于公式定理多，數學符號難導致不能正確認識物理的價值；還有的學生認為物理不是本專業的主課但又必須對付考試，于是導致用死記硬背的方法學習物理；多數學生的自主學習的愿望在大學里急劇下降，課后沒有任何措施使得他們放任自流，將問題積累起來所以幫助學生盡快跨越中學到大學的學習臺階為大學物理教師的首要任務。

中學與大學在物理學習中的師生溝通也存在顯著差異。中學物理的課時是大學物理的數倍，學生與老師之間有較多的接觸時間，所以互相較為熟悉。這使得中學物理老師能夠很好的得到學生的教學反饋，學生也能及時得到答疑解惑。而大學里老師和學生之間的交流主要還是依賴課堂時間，課余時間接觸機會很少，幾乎沒有單元測試、課堂練習的等手段進行教學反饋。大學生物理學習的目的性明顯不如中學階段，所以即使少量作業也完成的比較差，有效反饋很少。

二、教學內容分析

1.教學內容的地位和作用

（1）“場”理論的建立。法拉第的“場線”和“場”的提出打開了另一扇理論分析的窗戶，從此在人們眼中物理對象不再僅僅是肉眼可見的實物，還多了一個看不見摸不著無處不在的場。通過電磁學學習，建立“場”理論，初步掌握場基本分析方法是電磁學學習的目標之一。

（2）電磁統一的物理思想。人類從單獨的電現象和單獨的磁現象開始研究，到奧斯特發現電流的磁效應，引發法拉第電磁感應現象的發現，到激發麥克斯韋經過嚴密的理論推導，提出感生電場和位移電流假設，最后統一了電和磁，建立電磁場方程。人們眼中原來兩個完全不同的物理現象其內涵本質卻是一致的，電磁學理論的建立和學習充分體現了物理現象下面本質的聯系。

（3）微積分在大學物理中的應用，不僅僅是一種數學工具的應用，更是一種思維方法的應用。微積分廣泛應用于物理問題的研究中，許多重要的物理規律都必須以微積分的形式來表示。把物理對象分割成微元后，不均勻量變成均勻量，變量可看作常量，這樣復雜問題就簡單化。

（4）電磁學中數學語言的表達必然強化高等數學基本知識的理解和應用。電磁場同其他場對象一樣，共同的特點是無處不在，即彌散性。電磁場是矢量場，具有疊加性。所以分析場、相互作用時必不可少的數學工具是矢量和微積分，多數大學生學完高等數學后不能深刻地理解數學語言表達的內涵。電磁學從一維線性向三維空間作了推廣，并且把矢量運算和微積分融合，即矢量微積分運用較多。物理教學一方面培養學生的物理思想，還有更重要的一個方面就是學會場理論的數學描述，并反哺數學學習，提升數學與物理現象的互譯能力。

2.學生可能存在的問題

（1）由于數學上的局限，中學物理上只能將問題作些條件上的限制和化簡，使得習慣于中學物理思維的學生對于問題不能展開和進行深入的探討。物質是在不停地運動的，有運動就有變化，那么描述運動狀態或運動規律的物理量就是變量，要求解變量問題就要求有微積分知識，這是在中學中無法解決的問題。

（2）大學物理與中學物理相比，其中一個很大的變化就是由相對復雜的“變量物理”問題代替了相對簡單的“常量物理”問題。而解決物理問題的基本分析方法是應用微積分的分析方法，而很多學生卻跳不出高中階段的思維模式，尚未能將微積分的思想、原理和方法與物理問題結合起來。

（3）“場”的彌散性和疊加性決定了場在具體定量分析中的思維方法。學生經常容易被現實空間一些實物感觀限制了思維，考慮缺失，疊加的時候對微積分掌握不牢固，加之沒有充分理解場的“疊加”思想，常常按部就班，沒有充分理解其思維特點。

三、教學策略及方法

1.教學內容的重組和加工

（1）利用物理學史，加強科學思想方法的講授。

物理學由于自身的特點一向具有思維訓練的獨特效果，在物理學的發展歷史中又蘊涵著豐富的科學思想方法，鍛煉科學思維能力、掌握科學思想方法正是現代素質教育的目的所在。因此在穩恒磁場的教學內容中適當增加物理學史的內容，對科學思想方法的傳授和創新思維的培養是大有裨益的。

（2）利用電磁學中豐富的方法論因素培養學生的科學思維能力。

在穩恒磁場的教學過程中應自覺挖掘教材中的方法教育因素，改變學生“重知識、輕方法”的傳統，在穩恒磁場的教學過程中以“從現象到本質”組織教學內容，磁現象之間的區別和聯系為組織順序按物理學方法進行。既教知識、又教方法，使學生在學習物理知識的同時，能不同程度地受到方法論的熏陶，培養學生科學研究的初步能力。

（3）在講解系統理論的同時，適當介紹電磁學前沿的一些內容。

電磁學作為電子技術、微波、遙感、通訊等應用學科的基礎理論，近些年來其研究內容與實際應用之間的聯系更加密切，不斷具有新的研究方法和方向，在教學中，教師可結合學生實際，對中子星進行定性介紹，這樣不僅把學生帶到了科學發展的前沿，開闊學生的視野；同時也把電磁學的基本原理與這些新成果密切聯系起來，極大地激發了學生學習的興趣。endprint