《电磁学》课程中实施研究性教学的探索.docx

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摘要：在物理类专业《电磁学》课程教学改革实践中，对如何把经典《电磁学》与现代化内容相结合，实施研究性教学的可行性作了一些理论分析与探讨，并对实施可行性提出了几点思考。
关键词：物理类专业；《电磁学》；教学改革；研究性教学
《电磁学》是应用物理专业学生的一门必修课，是一门重要的专业基础课，是学习许多后续课程的基础，其基本原理在现代自然科学和工程技术等领域有着广泛而深入的应用。《电磁学》的研究方法高度集中了物理与数学结合的逻辑上的严密性与系统性，其基础理论对于学生今后从事教学与科学研究以及工程技术应用领域的研究都十分重要。如何提高这门课程的教学水平和教学质量，为培养高素质人才做出了更大的贡献，是摆在广大基础课教师面前的一项重要而紧迫的课题。随着世界经济的全面高速发展，社会对高素质人才的培养更加关注，近几年来已经引起了我国社会各界有识之士的普遍关注。高等教育在新中国成立以来特别是在改革开放二十年来取得了巨大成就，为国民经济发展和社会的全面进步做出了很大贡献。然而，长期以来我国高等院校对学生创新精神和创新能力的培养是一个突出的薄弱环节，教学观念落后，不利于学生学习能动性的发挥，教学模式单一不利于学生个性发展和拔尖人才的脱颖而出。教学方法过死，满堂“灌疏式”的现象基本上没有得到彻底的改变，考试方法和考试内容引导学生死读书本。对学生的评价主要以课程考试中的一次成绩评定等，束缚了学生创新意识和创新能力的发展。然而，一个国家的综合国力最终将取决于其科技实力，而科技实力在于人才，人才的根本源于教育。而具有严密体系和数理逻辑思维的高等物理教育教学在培养高素质人才方面可以发挥十分重要的作用。在这种背景下，我们结合实际，在应用物理专业《电磁学》课程教学中进行了研究式教学的探索与实践，根据实际情况提出了在《电磁学》教学中实施研究式教学的几点思考。
一、物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学的探索与实践
从狭义上讲，研究式教学就是在课堂教学中就某一具体问题进行专题研究的全过程，通过这一过程使学生获取相关知识与技能的同时，对某一问题具有比较深入的掌握与理解。从广义上讲，研究式教学是指在教师的指导下学生就自然科学、社会科学和生产生活实际中选择和确定专题进行研究的过程。根据上述对研究式教学的理解，我们认为在《电磁学》课程教学中首先应当对其教学内容做必要的调整和改革，特别是应当增加与当前工程技术领域密切相关的现代化内容。
1.《电磁学》课程教学内容的现代化改革。《电磁学》这门学科的基本内容是经典电磁学部分，它主要包括静电学、静磁学、电磁感应和Maxwell电磁场基础理论，课程内容多、学时少。教学中如何把与当前工程技术领域密切相关的现代化内容补充进来，是教学过程中要认真解决的问题。为此，我们将其课程内容做了如下的改革：绪论部分讲《电磁学》的重要性时，介绍一些它在现代科技和生活实际中的应用，如从家电到高技术领域，从微电子技术、信息技术、能源和材料科学到纳米科技等相关知识。第一章讲到电荷的量子化时，介绍分数电荷、夸克的发现和种类。在讲到作为静电理论基础的库仑定律时，介绍高速运动的点电荷之间不满足经典库仑定律的几种情况，并写出在相对论情况下库仑定律的具体数学表示式，介绍用矢量和标量来描述静磁场时讲矢量和标量描述的相对性。第二和第三章为静电场中的导体和电解质，讲物质电结构时介绍电子和质子的发现以及原子吸收和发射光谱研究是了解原子内部構造的重要手段。电介质物质分子的结构与极化过程和电偶极子的物理模型在现代原子与分子物理中的重要应用，如静电复印机和静电屏蔽等。第四章讲经典电子论时讲其应用的局限性和现代量子理论对物质电导率的准确解释。基尔霍夫方程组仍然是研究似稳电路的基础。第五章静磁场一章中，讲非稳恒电流元的毕—萨定律的含时形式与磁延迟效应。第六章讲带电离子与磁场相互作用时，讲重元素质谱仪、同步回旋加速器、磁流体发电等。讲磁约束时介绍磁约束和惯性约束高温等离子体核聚变以及天体热核聚变等离子体，同时介绍离子体作为物质世界七种基本形态（固、液、气、等离子体、超密态、反物质和真空）之一，即物质的第四态是由足够数量的正负带电离子组成，其运动由电磁力支配的另一种物质状态。宇宙中99%的物质处于等离子体状态。由于地球的低温环境仅存在少量的等离子体，如电解液、电离气体、空间电离层等。在讲磁聚焦时介绍了电子显微镜的基本原理，特别介绍了扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscope简称STM），它是IBM公司苏黎世研究所的宾尼格和罗勒于1981年发明的，并获得了1986年的诺贝尔物理学奖。在第七章讲磁介质的顺磁性、抗磁性和铁磁性物质的特性和磁化机理，介绍了各种磁性材料，如软磁材料、硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料等基本特性与应用。在分析抗磁性时介绍超导抗磁性（迈斯纳效应）、磁悬浮和超导磁悬浮列车。超导体的零电阻效应及高温超导材料的研究状况和应用前景。
二、对《电磁学》课程教学中研究式教学探索的几点思考
。对课程教学评价制度的改革是教学改革的重要方面之一。在对应用物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学探索与实践中，我们采用综合评定学生成绩的办法，即学期末的考试成绩为70%，课程论文20%，平时作业10%。改变了学期末一次考试评定学生成绩的办法，这种办法有利于研究式教学的实施，也得到了学生们的欢迎，同时对教师课堂教学的评价也应改变过去较为单一的评价办法。
上文对四年来应用物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学的探索与实践的一些情况作了简单的总结说明。目前，一些高校提出了建设研究型大学的宏伟蓝图，极大地激发了高校广大师生进行教学改革的热情和勇气。而研究型大学作为高校综合生态系统要求有世界顶级的学术大师、世界一流的科技成果，通过研究式教学获取知识和进行专门性课题研究的良好氛围，从这个意义上来说，我们在应用物理专业《电磁学》课程的教学改革中所进行的探索是有意义的，有利于提高人才培养的水平和质量。