金永君 田雪松 王 豐 任常愚 任敦亮

（黑龍江科技大學(xué)理學(xué)院物理系 哈爾濱 150022）

物理學(xué)中電磁學(xué)知識作為研究自然界最普遍規(guī)律的科學(xué)和最成熟的自然科學(xué)，其歷史悠久、應(yīng)用廣泛、充滿活力.它已發(fā)展已經(jīng)成為強(qiáng)大的科學(xué)技術(shù)分支，并影響社會的方方面面，所以對學(xué)生科學(xué)世界觀的形成所起的作用是最直接的.

為了順應(yīng)時代的發(fā)展，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，必須改變經(jīng)典《電磁學(xué)》的教學(xué)方式，所以以《電磁學(xué)》為載體，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)改革勢在必行［1］.具體表現(xiàn)在以下幾個方面.

1 教學(xué)改革方案

1.1 擴(kuò)充知識面

以電磁學(xué)為基礎(chǔ)的自然科技滲透到人們生活、學(xué)習(xí)的每一個角落，對我們的影響越來越深.在課堂上，根據(jù)有關(guān)內(nèi)容，適當(dāng)而自然地補(bǔ)充一些現(xiàn)代化應(yīng)用知識，并通過動畫、錄像的形式加以形象展示.這些知識與現(xiàn)代科技、生活實(shí)踐相聯(lián)系、與邊緣科學(xué)、交叉科學(xué)相聯(lián)系，讓學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用，尤其是對21世紀(jì)的新科技有一個初步的了解，這對他們將來從事相關(guān)的工作會將大有裨益.再通過專題寫作和設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握所學(xué)知識，提高實(shí)際理解能力.

1.2 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力和創(chuàng)新能力

在課堂上，教師主要講思路：講重點(diǎn)、難點(diǎn)、講方法、講應(yīng)用.引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)、思考、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新.應(yīng)讓學(xué)生多討論，寫出討論總結(jié)、讀書報告、開展專利專題設(shè)計(jì)、撰寫電磁知識應(yīng)用論文等活動.培養(yǎng)學(xué)生的選題、調(diào)研、歸納和總結(jié)的研究能力.其實(shí)電磁學(xué)的發(fā)展過程就是后人對于前人理論的繼承和創(chuàng)新的過程，逐步由相對真理逼近絕對真理的過程.教師設(shè)計(jì)一定的題目“電磁學(xué)應(yīng)用理論專題”，布置學(xué)生按時完成，并記入期末考試考核.通過工程應(yīng)用的具體實(shí)例，學(xué)生可以感受到創(chuàng)新思維的重要性，從而培養(yǎng)學(xué)生自己的創(chuàng)新意識和科研的方法.

1.3 提高學(xué)生的動手能力

教師設(shè)計(jì)一定的題目：“電磁學(xué)應(yīng)用設(shè)計(jì)專題”，應(yīng)用所學(xué)的相關(guān)知識，可自行設(shè)計(jì)題目.布置學(xué)生按時完成，并記入期末考試考核.在有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用最基本的元件組合實(shí)驗(yàn)；也可用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的成套儀器驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).要求開放實(shí)驗(yàn)室，隨時向?qū)W生提供學(xué)習(xí)和科研條件，以此鍛煉學(xué)生的動手能力.通過專題和設(shè)計(jì)，使學(xué)生深刻體會學(xué)習(xí)知識的樂趣，體會到探究和創(chuàng)新的愉悅.

2 《電磁學(xué)》教學(xué)改革方案的具體實(shí)施方法

2.1 保證基礎(chǔ) 適當(dāng)取舍 結(jié)合實(shí)際制定大綱和授課計(jì)劃

雖然經(jīng)典電磁學(xué)歷史比較悠久，但它仍是當(dāng)今電磁理論的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科學(xué)應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ).即使進(jìn)入21世紀(jì)，它的主要內(nèi)容也并不過時，因此我們認(rèn)為，電磁學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容和科學(xué)方法不能丟，不能因強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代化而被淡化.

從知識結(jié)構(gòu)上，要讓學(xué)生知道電磁學(xué)的主要內(nèi)容為“場”和“路”，即電場、磁場、電磁場，電路和磁路［2］.矢量場的性質(zhì)由該場的通量定理和環(huán)路定理來反映，將兩定理應(yīng)用于相應(yīng)的路中即得電路和磁路.在整個場的具體分析和計(jì)算中始終貫穿著高斯定理和環(huán)路定理；支撐電磁學(xué)的三大實(shí)驗(yàn)定律為庫侖定律、畢奧-薩伐爾定律和電磁感應(yīng)定律；在麥克斯韋提出了感生電場及位移電流的假說后得出電磁場的麥克斯韋方程組，使電磁學(xué)內(nèi)容上升到最高點(diǎn)，麥克斯韋方程組是整個電磁學(xué)的精髓.

從學(xué)習(xí)方法上要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)場的觀點(diǎn)、對稱分析方法、高斯定理和環(huán)路定理的使用方法，特別是類比法在電磁學(xué)中的重要應(yīng)用等.在內(nèi)容的取舍上根據(jù)學(xué)生的具體情況和課程學(xué)時適當(dāng)安排.對于中學(xué)已經(jīng)學(xué)過的部分內(nèi)容，采取加快速度或讓學(xué)生自學(xué)的做法.例如直流電路一章僅重點(diǎn)講解電流的連續(xù)性方程、電動勢概念及基爾霍夫定律，其余由學(xué)生自學(xué).這樣總體上節(jié)省了學(xué)時，為保證主要內(nèi)容、增添電磁學(xué)前沿知識以及理論聯(lián)系實(shí)際創(chuàng)造了條件.

2.2 教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與更新

變“填鴨式”為“啟發(fā)式”、“提問式”、“案例式”等多種教學(xué)方法.

我校是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的第一批試點(diǎn)院校，為適應(yīng)學(xué)校發(fā)展和要求，我們應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)在課程設(shè)置和安排時，為了突出夯實(shí)基礎(chǔ)，加強(qiáng)應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)，增加實(shí)踐教學(xué)學(xué)時，與其他類似院校對比，適當(dāng)減少了一些課程或理論學(xué)時，又新增一些實(shí)用學(xué)科.學(xué)生不喜歡教師上課用滿堂灌的“填鴨式”教學(xué)方法，教師在課堂多采用“啟發(fā)式”、“提問式”、“案例式”等教學(xué)方法，讓學(xué)生參與到教師的教學(xué)中來，讓學(xué)生有發(fā)表自己見解的機(jī)會.

例如講解電介質(zhì)時，提問學(xué)生為何電纜中要軸對稱地充入幾層介電常數(shù)不同的電介質(zhì)？從內(nèi)到外介電常數(shù)大小關(guān)系如何？這樣可以使學(xué)生變被動接受知識為主動思考，既吸收新知識，又復(fù)習(xí)舊知識.

將趨膚效應(yīng)與高頻交流電、電阻等緊密聯(lián)系講解，啟發(fā)學(xué)生為何大型輸電設(shè)備的輸電導(dǎo)線多采用辮狀結(jié)構(gòu)？

為防止渦流、變壓器中的硅鋼片如何排布？

講解電磁屏蔽時，鼓勵學(xué)生利用電磁原理，自行設(shè)計(jì)防電、防磁設(shè)備雛形.

把學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性調(diào)動起來了，課堂氣氛活躍.這樣變枯燥的“填鴨式”教學(xué)為案例教學(xué)的方法，結(jié)合生活中發(fā)生的實(shí)際問題進(jìn)行講授，既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)電磁學(xué)的興趣，又有利于培養(yǎng)和提高他們分析和解決實(shí)際問題的能力［3］.

3 靈活運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段 攻克教學(xué)難點(diǎn)

在現(xiàn)代教學(xué)領(lǐng)域中，多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助教學(xué)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，許多教師在運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)中取得了很好的效果.

電磁學(xué)有些內(nèi)容比較抽象，微觀過程比較復(fù)雜，如靜電屏蔽、電介質(zhì)極化、鐵磁物質(zhì)的磁化、渦電流、磁聚焦、磁透鏡等，這些概念用語言難以表達(dá)清楚，學(xué)生普遍反映這部分容難學(xué).我們充分運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段攻克教學(xué)難點(diǎn).

在教學(xué)中，通過多種媒體配合使用，充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)手段不可替代的作用，吸引學(xué)生的注意力.我們的多媒體課件，通過圖形的三維動畫或模擬實(shí)驗(yàn)，加之計(jì)算機(jī)、投影儀、DVD各顯其能.聲、光、電、圖、文并舉，一目了然，展現(xiàn)出用語言難以表達(dá)清楚的物理現(xiàn)象和規(guī)律［4，5］.令人回味無窮，使學(xué)生充分領(lǐng)略了現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)越性.

教師再結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)，在課堂上抓重點(diǎn)、難點(diǎn)，耐心講授，各個擊破，注意和學(xué)生互動交流，多提問題讓學(xué)生回答，解答學(xué)生提出的難點(diǎn)問題.運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段不僅加大了信息量，提高了課堂教學(xué)效率，而且將電磁學(xué)中的一些無法觀察的復(fù)雜微觀過程通過多媒體模擬、仿真，形象地展示出來，克服了粉筆加黑板的傳統(tǒng)教學(xué)手段的弊端，有效解決了教學(xué)中的難點(diǎn)問題.

4 注重提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)

自2010屆學(xué)生開設(shè)《電磁學(xué)》課程以來，我們做了以下幾個方面的工作.

4.1 擴(kuò)充知識面

以電磁學(xué)為基礎(chǔ)的自然科技滲透到人們生活、學(xué)習(xí)的每一個角落，對我們的影響越來越深，在課堂上，根據(jù)有關(guān)內(nèi)容，適當(dāng)而自然補(bǔ)充一些現(xiàn)代化知識.這些知識與現(xiàn)代科技、生活實(shí)踐相聯(lián)系、與邊緣科學(xué)、交叉科學(xué)相聯(lián)系，讓學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用，如靜電應(yīng)用、趨膚效應(yīng)、磁聚焦、磁共振、電子顯微鏡、生物磁效應(yīng)、磁化水的健身原理、哈磁五行針治病機(jī)理、超導(dǎo)體、鐵磁材料在電器中的應(yīng)用、探雷器原理、電磁灶、磁卡原理及應(yīng)用、感應(yīng)爐等等.通過以上的廣泛閱讀，材料收集，共同討論和寫作論文，大大豐富了學(xué)生的現(xiàn)代化電磁學(xué)知識，提高了學(xué)生的素質(zhì)，鍛煉了能力.使學(xué)生充分認(rèn)識電磁學(xué)是一門充滿生命力的科學(xué).要向?qū)W生多提幾個為什么，為學(xué)生的進(jìn)一步深入研究留下接口，使學(xué)生對電磁學(xué)產(chǎn)生好奇心，產(chǎn)生興趣，產(chǎn)生求知欲望，決心努力探索電磁學(xué)更深層次的奧秘，有了這種創(chuàng)新意識，則為創(chuàng)新能力和創(chuàng)新效果提供了前提條件［6］.

4.2 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力

在課堂上，教師主要講思路：講重點(diǎn)、難點(diǎn)、講方法、講應(yīng)用.引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)、思考、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新.應(yīng)讓學(xué)生多討論，寫出討論總結(jié)、讀書報告，開展寫小論文活動.培養(yǎng)學(xué)生的選題、調(diào)研、歸納和總結(jié)的研究能力.

4.3 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

其實(shí)電磁學(xué)的發(fā)展過程就是后人對于前人理論的繼承和創(chuàng)新的過程，逐步由相對真理逼近絕對真理的過程.教師設(shè)計(jì)一定的題目“電磁學(xué)應(yīng)用理論專題”，布置學(xué)生按時完成，并記入期末考試考核.通過工程應(yīng)用的具體實(shí)例，學(xué)生可以感受到創(chuàng)新思維的重要性，從而培養(yǎng)學(xué)生自己的創(chuàng)新意識和科研的方法.

4.4 提高學(xué)生的動手能力

教師設(shè)計(jì)一定的題目：“電磁學(xué)應(yīng)用設(shè)計(jì)專題”，應(yīng)用所學(xué)的相關(guān)知識，可自行設(shè)計(jì)題目.布置學(xué)生按時完成，并記入期末考試考核.在有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用最基本的元件組合實(shí)驗(yàn)；也可用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的成套儀器驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).要求開放實(shí)驗(yàn)室，隨時向?qū)W生提供學(xué)習(xí)和科研條件，以此鍛煉學(xué)生的動手能力.通過專題和設(shè)計(jì)，使學(xué)生深刻體會學(xué)習(xí)知識的樂趣，體會到探究和創(chuàng)新的愉悅.

以上幾點(diǎn)都將對學(xué)生興趣、求知、實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)即科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)有不可低估的作用.

4.5 創(chuàng)新效果的培養(yǎng)與展示

校系每年在學(xué)生中間開展讀書報告競賽活動、小論文競賽活動、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽活動、小發(fā)明、科技制作競賽活動，通過這些活動，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉了能力培養(yǎng)的積極性，同時展示了創(chuàng)新成果.這些發(fā)明或創(chuàng)新也可能不會有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對科學(xué)的發(fā)展也許暫時不會有大的推動，但對學(xué)生興趣的培養(yǎng)，求知欲望的培養(yǎng)，能力的培養(yǎng)，科學(xué)素質(zhì)的培確實(shí)有不可低估的作用.

5 結(jié)論

通過這樣的教學(xué)改革使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣得到了大大的提高，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，取得了較好的教學(xué)效果.總之，教學(xué)改革是課堂教學(xué)永恒的話題.在電磁學(xué)教學(xué)中如何適應(yīng)新時代、新形勢的要求，如何恰到好處地運(yùn)用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)［7］；如何在專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)中，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，是一個永遠(yuǎn)值得我們教師和教學(xué)職能部門思考、討論、實(shí)踐的教學(xué)改革問題！

1 趙凱華，陳熙謀.電磁學(xué).北京：高等教育出版社.2012.8

2 梁燦彬，秦光戎，梁竹健.電磁學(xué).北京：高等教育出版社 ，2010.6

3 史海峰.《電磁學(xué)》教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的思考.江蘇教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，24（5）：60～62

4 富笑南，羅艷偉，等.電磁學(xué)課程教學(xué)改革.河南教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，6（18）：56～58

5 肖利、王立君、梁嘉明.電磁學(xué)多媒體教學(xué)課件制作特點(diǎn)與應(yīng)用.吉林師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，5（2）：65～66

6 顏琳、王小云.電磁學(xué)課程教學(xué)改革探討.中國西部科技，2009，8（33）：66～68

7 楊曉梅.信息技術(shù)與課程改革的實(shí)踐.電化教育研究，2007（7）：68～71