電動力學教學改革與實踐探究

摘要：“電動力學”作為四大力學之一，在涉及電磁波等工程領域方面有巨大的應用價值，本文針對目前課程教學現狀及不足之處，從教學方法、教學內容及考核方式等方面提出改革設想，并進行教學實踐。實踐表明教學改革初步得到了成效，能夠提高學生的學習動機和興趣，并能運用所學知識解決相關實際問題。

關鍵詞：電動力學；教學實踐；教學改革

一、引言

電動力學與量子力學、熱力學與統計物理及理論力學并稱為四大力學，其理論立足點非常高[1]。電動力學是一門主要研究電磁場的基本屬性及其與帶電物質的相互作用的課程，它為涉及電磁波等工程領域奠定了基礎[2]。電動力學從麥克斯韋方程組出發，用演繹法推導出各種電磁現象的規律，理論層次高，公式繁多，內容深奧且較抽象，因此，這在一定程度上促使相當一部分學生認為學好電動力學這門課程比較困難。

二、課程教學現狀分析

本人所在學校的使用教材為郭碩鴻編著的電動力學[3]，教學內容較多，學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，且數學公式推導復雜，學生不明晰相應的物理表象，基礎普遍較差。

教師傳統教學模式以板書的形式進行通篇講解，缺乏模塊化處理，教學方法相對單一，主要以灌輸式教學為主，由于教學內容多而此課程安排的學時數（54）少，所以在整個教學過程中，教師上課節奏較快，為完成教學任務，有與時間賽跑之態勢，學生思考時間相對較少，所學知識不易消化，容易缺乏學習積極性和學習興趣，甚至產生厭學情緒，教師的教學效果不太理想。

電動力學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（20%）三部分組成。其中，考勤和課后作業占據了30%的比例，比重較大，而課后作業基本上就是每章書后習題，學生完成作業的難度系數較低。因此，學生通過考試的概率較高，學生以考促學的動機不明顯。

三、課程教學實踐

由于該課程課時少、內容多，公式難等特點，教師在教學過程中往往容易忽視學生的獨立思考和主動參與能力。針對此現狀，本人在有限學時內注重教學內容的選取以及通過小組論文的形式，讓學生積極參與到教學中來，實現“雙主”教學模式[4]。在教學過程中兼顧數學基礎差的學生，減少復雜公式推導，弱化數學，重視物理概念與物理圖像的構建。

3.1 教學方法改革

在教學方法方面，筆者除了引用傳統教學模式之處，還引入滲透性教學與“雙主”教學模式。“雙主教學模式”即在教師引導下，學生成為學習的真正主體，如在教學改革實踐中讓學生以小組論文的形式開展思考創作并討論，學生的自主學習能力得到提高，學習興趣被充分點燃，學習效果較為明顯；滲透性學習方法即教師在教學中滲透學生不太熟悉的內容，從而使其無形中理解這些內容，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，引導學生通過電場規律總結出相應的磁場規律。

3.2 教學內容改革

教學內容選取要摒棄“只見樹木，不見森林”的做法，避免學生陷入到具體知識的學習中，而要建立整個教學骨架，引導學生搭建骨架依附的主要內容，成為“活”的有機統一體。對教學內容進行模塊化處理，使學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，需精簡或刪去已學過的重復知識點，增加現代氣息的內容，多引入實際應用實例及前沿性研究成果，譬如加入左手材料、光子晶體、高溫超導體等內容，這樣既能使學生牢固掌握基礎知識，又能開闊視野與思路，增強其學習主動性與興趣。

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%）、考勤及上課表現情況（10%）、小論文（20%）與課后作業（10%）。由于教材上的習題在網上都能找到答案，所以針對課后作業的布置，為避免學生直接抄襲，筆者均根據習題進行了改編，實踐表明這在一定程度上能增強學生獨立思考能力。關于小論文的考核，筆者主要讓學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）各向同性介質中電磁波的傳輸特性

（2）各向異性介質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時的不足，也能增強學生對知識的強化吸收及應用能力，學生變被動為主動，實現了雙主教學模式。

結語

電動力學在通信技術、電力系統、光學工程等領域具有廣泛的應用。本文結合學校安排的電動力學課程現狀提出教學改革設想，并完成了教學實踐，實踐表明改革后的教學模式有利于學生自主學習能力的培養，也有利于提高學生的科研素質。

參考文獻：

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

[2]尹真.電動力學[M].南京大學出版社，1999.

[3]郭碩鴻.電動力學[M].北京：高等教育出版社，2008.

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

作者簡介：

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