田蓮花+金迎九+朱愛東+金星日

摘要：本文提出了在電動力學教學中要體現(xiàn)學生的主體地位。電動力學在高校物理學的教學中是必不可少的一門課程，然而電動力學教與學卻存在著矛盾及問題，教學效果并不好。本文通過做問題式分層學習、分組做課題或論文，分組討論等方式，提高了學生的主體地位，提高了教學效果。

關(guān)鍵詞：電動力學；學生主體地位；教學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0207-02

一、引言

電動力學是物理學、材料科學、電子科學等專業(yè)的必修課程，它和《理論力學》、《熱力學和統(tǒng)計物理》以及《量子力學》一起通常稱為大學物理課程中的“四大力學”[1]。電動力學的研究對象是電磁場的基本屬性、運動規(guī)律以及它和帶電物質(zhì)之間的相互作用。電磁學是以處理穩(wěn)態(tài)情況為主要內(nèi)容，而電動力學則是從麥克斯韋方程出發(fā)，討論電磁場和電磁波的性質(zhì)及其規(guī)律[2]。本課程對于學生掌握電磁場基本規(guī)律，加深理解時空觀，提高學生的科研能力具有重要的意義。

二、電動力學的教學現(xiàn)狀

1.電動力學課程特點。電動力學課程的特點是章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性強，且矢量運算和數(shù)學推導多，眾所周知，物理和數(shù)學分不開，物理的概念及規(guī)律通過數(shù)學的形式體現(xiàn)出來，這點在電動力學中尤為突出，因此，學生普遍認為電動力學難度很大。

2.生源。由于現(xiàn)在各高校擴大招生，近二十年來，我校物理學專業(yè)的學生由原來的每年50名增加到100名，這就造成學生入學時的成績偏差較大，入學成績最高分和最低分甚至有時達到100分，因此，學生之間的差異較大；另外，由于電動力學屬于高年級課程，先行課程有《高等數(shù)學》、《電磁學》和《數(shù)學物理方法》，這些基礎(chǔ)課程學習效果也直接影響了電動力學的學習效果。

3.課程設(shè)置對電動力學教學的影響。隨著大學教育從精英教育轉(zhuǎn)向素質(zhì)教育，大學課程設(shè)置及內(nèi)容等發(fā)生了非常大的變化，主要增加了公共選修課及跨專業(yè)選修課等課程數(shù)及學時，而專業(yè)課的學時和教學內(nèi)容都有所縮減，如高等數(shù)學（包括線性代數(shù)），由原來的192學時減為158學時，數(shù)學物理方法由原來的96學時減為80學時（包括復(fù)變函數(shù)論），學生的數(shù)學基礎(chǔ)的儲備參差不齊，直接影響了后續(xù)課程的學習。

4.教學內(nèi)容與社會需求的關(guān)系。如何能夠就業(yè)，怎樣獲得高收入，是現(xiàn)代大學生優(yōu)先考慮的問題，因此，大學生學習態(tài)度急功近利，實用主義盛行，電動力學雖然和我們的生活及科技息息相關(guān)，然而，從就業(yè)角度而言，學生所從事的行業(yè)很少與這門課程有直接的關(guān)聯(lián)，導致大部分學生認為，學習電動力學沒用，學習積極性不高。

三、提高學生在課堂中的主體地位

面對存在的各種問題，如何有效地把學生融入課堂是關(guān)鍵。而傳統(tǒng)的教學模式通常是教師為主體的教學模式，學生被動受教，進入課堂后教師全力以赴傳授知識，而學生對課堂中發(fā)生的一切事先毫不知情、漠不關(guān)心，很難使學生積極主動地去接受知識。

1.問題式分層學習。適當?shù)母淖冋n堂教學全盤由教師講課為主的模式，采用問題教學法，上課之前提前把下一節(jié)課的內(nèi)容分層段，并以問題形式布置給學生，讓學生預(yù)習，提供相關(guān)的網(wǎng)址，鼓勵學生查閱文獻，解決問題，課堂上讓學生自己講解，教師做點評。比如在鏡像法求解靜電場這一節(jié)中，提出如下問題：

①接地大平面導體板上有點電荷情況時，像電荷如何分布。

②如果接地導體面是一個球面時，像電荷如何分布。

③如果上面的問題中的導體球面不接地時，像電荷又如何分布。

④分析三者有什么異同點。

⑤總結(jié)鏡像法的適用條件、像電荷的選取所要滿足的條件。

⑥總結(jié)鏡像法和分離變量法的異同點。

學生們在這種思考問題和解決問題的過程中，自主學習，加深對相對論時空觀的理解，同時在課堂上要求回答這些問題，并根據(jù)學生的回答做出點評，在此基礎(chǔ)上，講授此節(jié)的內(nèi)容，學生的學習效果會有明顯提高。

2.分組合作承擔小論文或小課題。前面已經(jīng)提到，學生的能力存在差異，前期課程的知識儲備也有一定的差異，興趣點也各不相同，因此，可以分組進行學習和討論，教師提供給學生論文題目和課題，比如：①利用mathematics或matlab等軟件編寫程序，畫出兩個點電荷產(chǎn)生的電場線和等勢線。②編寫小程序，畫出利用分離變量法求解矩形波導管中的電位圖。③手機信號的傳輸過程。④光纖的工作原理及應(yīng)用。⑤波導管的工作原理和應(yīng)用等。

3.適當拓展課程內(nèi)容，電動力學的教學內(nèi)容理論推導繁多，學生學習任務(wù)繁重，很容易失去學習興趣，為了提高學生的學習興趣，可在課堂中引入一些目前科學研究中比較吸引學生興趣的有關(guān)電動力學內(nèi)容，比如，結(jié)合課程內(nèi)容，可介紹電磁超材料、光子晶體光纖、光子晶體波導、磁懸浮、超導、鐵磁等方面的前沿內(nèi)容，要求學生就相關(guān)問題查閱資料并整理，同時每節(jié)課抽出10分鐘時間，讓學生講解并展開討論，使學生能夠參與其中，成為教學主體，加深對課程的理解，同時擴展對電磁新效應(yīng)的了解，拓寬學生的知識面。

4.組織課堂討論。在講解課程時，可提出問題，讓學生分組討論，每組選出一名學生回答問題，并講述得出此結(jié)論的推理過程，第一輪回答結(jié)束后，還是就原問題進行第二輪討論，再次重復(fù)上述過程，學生將其他組的講述與自己組的結(jié)論及推理進行對比和整理，重新進行思考，最終得出正確的結(jié)論。比如，在講解狹義相對論的光速不變原理時，可以舉如下例子[3]：∑′系相對于∑沿x軸向右運動做勻速直接運動，∑′系上有一個小車相對靜止，小車中心位置吊掛一個光發(fā)射器，A、B分別為車頭和車尾的光接收器，當觀察者在∑′時，觀察到A、B兩個接收器同時接收信號，如果觀察者在∑上觀察時，A、B兩個接收器哪個能先接到信號？

學生分組進行討論并回答，進行兩輪討論后會得出自己的答案，教師在此基礎(chǔ)上，說出正確答案，并解釋原因，同時進一步說明這是光速不變原理所產(chǎn)生的結(jié)果，同時，這也是同時的相對性。通過這類討論，學生可以整理自己的思路，加深對所學知識的理解，并因為自己的參與，提高了學習興趣和關(guān)注力，提高了學習效果。

四、結(jié)語

電動力學是國內(nèi)外高校物理專業(yè)的必修課，電動力學也是物理學研究生課程的前期課程，它和現(xiàn)代科技和科學研究有著密不可分的關(guān)系，然而，它又是一門大家公認的難學的課程，因此，如何把高校電動力學的理論及解決問題的方法傳授給學生顯得尤為重要。在電動力學教學中力求在課程設(shè)計、課程內(nèi)容、課程論文及課題、課程小組討論等方式體現(xiàn)學生的主體地位，提高學生在課堂中的參與度，提高學習興趣，從而達到良好的學習效果。

參考文獻：

[1]黃遒本，李志兵，林瓊桂，等.電動力學研究型教學探索與實踐[J].大學物理，2009，28（10）：51-60.

[2]郭碩鴻.電動力學[M].第3版.北京：高等教學出版社，2014：1-2.

[3]蔡圣善，朱耘，徐建軍.電動力學[M].第2版.北京：高等教育出版社，2005：257.

Abstract：How to show the student-centered activities in electrodynamics teaching was investigated in this paper. Electrodynamics is an important course in department of physics in college or university. However，there are many problems between teaching and study. In this paper，the status of students in electrodynamics teaching was improved through sectional questions，small projects or course papers for groups，discuss in groups. This raised the efficiency of teaching and study.

Key words：Electrodynamics；student-center status；teaching