魯軍政

摘要：大學(xué)物理是為培養(yǎng)非物理類專業(yè)研究型人才打好基礎(chǔ)的課程。大學(xué)物理課程在增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索、創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，掌握科學(xué)方法等方面，都具有不可替代的作用。其中電磁學(xué)部分內(nèi)容是電工學(xué)、電子計算機技術(shù)以及其他新科學(xué)、新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，所以電磁學(xué)部分的理論教學(xué)就特別重要，本文對大學(xué)物理電磁學(xué)部分的教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略及方法進行了相應(yīng)的分析，提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：場；物理現(xiàn)象；本質(zhì)；微積分

引言

地方本科院校培養(yǎng)的是較扎實地掌握本門學(xué)科的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，并具有從事專門技術(shù)工作或科學(xué)研究工作初步能力的應(yīng)用型人才。這就要求學(xué)生具備合理的知識結(jié)構(gòu)，掌握科學(xué)工作的一般方法，能正確判斷和解決實際問題，具備終生學(xué)習的能力和習慣，以適應(yīng)和勝任多變的職業(yè)領(lǐng)域。教師對知識的講授不僅要向?qū)W科的縱深發(fā)展，還要注意學(xué)科間的橫向關(guān)系，要注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力。

一、教學(xué)對象

物理學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，廣大理工類本科生在中學(xué)階段就已經(jīng)全面接觸并且較為熟悉。理工類的同學(xué)從初中開始接觸物理知識，再經(jīng)過三年高中的物理學(xué)習與訓(xùn)練，可以說已具有一個較為系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)知識。這些中學(xué)階段的基礎(chǔ)一方面作為基礎(chǔ)支撐會有助于大學(xué)物理的教學(xué)，但是大學(xué)物理的教學(xué)情況顯示，相當部分的學(xué)生在學(xué)習大學(xué)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(xiàn)的“臺階”。

大學(xué)物理和中學(xué)物理在思維方式、教學(xué)方法、學(xué)習方法等各方面都具有明顯的差異。中學(xué)階段物理學(xué)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(yù)習與課堂筆記的要求，整體上學(xué)生也缺乏進行歸納總結(jié)的意識和能力，屬于依賴教師強制措施的被動學(xué)習；而大學(xué)物理課堂中由于內(nèi)容多、范圍廣，所以教師課堂所講內(nèi)容信息量大、難度高、概念更為抽象，同時教學(xué)進度和節(jié)奏也遠高于中學(xué)階段。這使得課堂上的教學(xué)以理論分析、邏輯推導(dǎo)為主，剛進入大學(xué)的學(xué)生還不夠很快適應(yīng)這種高強度的教學(xué)。學(xué)生由于公式定理多，數(shù)學(xué)符號難導(dǎo)致不能正確認識物理的價值；還有的學(xué)生認為物理不是本專業(yè)的主課但又必須對付考試，于是導(dǎo)致用死記硬背的方法學(xué)習物理；多數(shù)學(xué)生的自主學(xué)習的愿望在大學(xué)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(xué)生盡快跨越中學(xué)到大學(xué)的學(xué)習臺階為大學(xué)物理教師的首要任務(wù)。

中學(xué)與大學(xué)在物理學(xué)習中的師生溝通也存在顯著差異。中學(xué)物理的課時是大學(xué)物理的數(shù)倍，學(xué)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(xué)物理老師能夠很好的得到學(xué)生的教學(xué)反饋，學(xué)生也能及時得到答疑解惑。而大學(xué)里老師和學(xué)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(xué)反饋。大學(xué)生物理學(xué)習的目的性明顯不如中學(xué)階段，所以即使少量作業(yè)也完成的比較差，有效反饋很少。

二、教學(xué)內(nèi)容分析

1.教學(xué)內(nèi)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(xué)學(xué)習，建立“場”理論，初步掌握場基本分析方法是電磁學(xué)學(xué)習的目標之一。

（2）電磁統(tǒng)一的物理思想。人類從單獨的電現(xiàn)象和單獨的磁現(xiàn)象開始研究，到奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，引發(fā)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，到激發(fā)麥克斯韋經(jīng)過嚴密的理論推導(dǎo)，提出感生電場和位移電流假設(shè)，最后統(tǒng)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(xiàn)象其內(nèi)涵本質(zhì)卻是一致的，電磁學(xué)理論的建立和學(xué)習充分體現(xiàn)了物理現(xiàn)象下面本質(zhì)的聯(lián)系。

（3）微積分在大學(xué)物理中的應(yīng)用，不僅僅是一種數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，更是一種思維方法的應(yīng)用。微積分廣泛應(yīng)用于物理問題的研究中，許多重要的物理規(guī)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(fù)雜問題就簡單化。

（4）電磁學(xué)中數(shù)學(xué)語言的表達必然強化高等數(shù)學(xué)基本知識的理解和應(yīng)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(shù)學(xué)工具是矢量和微積分，多數(shù)大學(xué)生學(xué)完高等數(shù)學(xué)后不能深刻地理解數(shù)學(xué)語言表達的內(nèi)涵。電磁學(xué)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(xué)一方面培養(yǎng)學(xué)生的物理思想，還有更重要的一個方面就是學(xué)會場理論的數(shù)學(xué)描述，并反哺數(shù)學(xué)學(xué)習，提升數(shù)學(xué)與物理現(xiàn)象的互譯能力。

2.學(xué)生可能存在的問題

（1）由于數(shù)學(xué)上的局限，中學(xué)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(xué)物理思維的學(xué)生對于問題不能展開和進行深入的探討。物質(zhì)是在不停地運動的，有運動就有變化，那么描述運動狀態(tài)或運動規(guī)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(xué)中無法解決的問題。

（2）大學(xué)物理與中學(xué)物理相比，其中一個很大的變化就是由相對復(fù)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(yīng)用微積分的分析方法，而很多學(xué)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(jié)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(xué)生經(jīng)常容易被現(xiàn)實空間一些實物感觀限制了思維，考慮缺失，疊加的時候?qū)ξ⒎e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(xué)策略及方法

1.教學(xué)內(nèi)容的重組和加工

（1）利用物理學(xué)史，加強科學(xué)思想方法的講授。

物理學(xué)由于自身的特點一向具有思維訓(xùn)練的獨特效果，在物理學(xué)的發(fā)展歷史中又蘊涵著豐富的科學(xué)思想方法，鍛煉科學(xué)思維能力、掌握科學(xué)思想方法正是現(xiàn)代素質(zhì)教育的目的所在。因此在穩(wěn)恒磁場的教學(xué)內(nèi)容中適當增加物理學(xué)史的內(nèi)容，對科學(xué)思想方法的傳授和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)是大有裨益的。

（2）利用電磁學(xué)中豐富的方法論因素培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

在穩(wěn)恒磁場的教學(xué)過程中應(yīng)自覺挖掘教材中的方法教育因素，改變學(xué)生“重知識、輕方法”的傳統(tǒng)，在穩(wěn)恒磁場的教學(xué)過程中以“從現(xiàn)象到本質(zhì)”組織教學(xué)內(nèi)容，磁現(xiàn)象之間的區(qū)別和聯(lián)系為組織順序按物理學(xué)方法進行。既教知識、又教方法，使學(xué)生在學(xué)習物理知識的同時，能不同程度地受到方法論的熏陶，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的初步能力。

（3）在講解系統(tǒng)理論的同時，適當介紹電磁學(xué)前沿的一些內(nèi)容。

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