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摘要:“电动力学”作为四大力学之一,在涉及电磁波等工程领域方面有巨大的应用价值,本文针对目前课程教学现状及不足之处,从教学方法、教学内容及考核方式等方面提出改革设想,并进行教学实践。实践表明教学改革初步得到了成效,能够提高学生的学习动机和兴趣,并能运用所学知识解决相关实际问题。
关键词:电动力学;教学实践;教学改革
一、引言
电动力学与量子力学、热力学与统计物理及理论力学并称为四大力学,其理论立足点非常高[1]。电动力学是一门主要研究电磁场的基本属性及其与带电物质的相互作用的课程,它为涉及电磁波等工程领域奠定了基础[2]。电动力学从麦克斯韦方程组出发,用演绎法推导出各种电磁现象的规律,理论层次高,公式繁多,内容深奥且较抽象,因此,这在一定程度上促使相当一部分学生认为学好电动力学这门课程比较困难。
二、课程教学现状分析
本人所在学校的使用教材为郭硕鸿编著的电动力学[3],教学内容较多,学生易陷入对各种具体知识的深度挖掘,而忽略对课程整体理论框架的宏观把握,且数学公式推导复杂,學生不明晰相应的物理表象,基础普遍较差。
教师传统教学模式以板书的形式进行通篇讲解,缺乏模块化处理,教学方法相对单一,主要以灌输式教学为主,由于教学内容多而此课程安排的学时数(54)少,所以在整个教学过程中,教师上课节奏较快,为完成教学任务,有与时间赛跑之态势,学生思考时间相对较少,所学知识不易消化,容易缺乏学习积极性和学习兴趣,甚至产生厌学情绪,教师的教学效果不太理想。
电动力学课程考核方式相对简单,主要由期末考试(70%)、考勤(10%)及课后作业(20%)三部分组成。其中,考勤和课后作业占据了30%的比例,比重较大,而课后作业基本上就是每章书后习题,学生完成作业的难度系数较低。因此,学生通过考试的概率较高,学生以考促学的动机不明显。
三、课程教学实践
由于该课程课时少、内容多,公式难等特点,教师在教学过程中往往容易忽视学生的独立思考和主动参与能力。针对此现状,本人在有限学时内注重教学内容的选取以及通过小组论文的形式,让学生积极参与到教学中来,实现“双主”教学模式[4]。在教学过程中兼顾数学基础差的学生,减少复杂公式推导,弱化数学,重视物理概念与物理图像的构建。
3.1 教学方法改革
在教学方法方面,笔者除了引用传统教学模式之处,还引入渗透性教学与“双主”教学模式。“双主教学模式”即在教师引导下,学生成为学习的真正主体,如在教学改革实践中让学生以小组论文的形式开展思考创作并讨论,学生的自主学习能力得到提高,学习兴趣被充分点燃,学习效果较为明显;渗透性学习方法即教师在教学中渗透学生不太熟悉的内容,从而使其无形中理解这些内容,如在讲狭义相对论时,可渗透广义相对论的思想,拓展其知识的广度和深度。另外,可用类比分析来处理磁场,引导学生通过电场规律总结出相应的磁场规律。
3.2 教学内容改革
教学内容选取要摒弃“只见树木,不见森林”的做法,避免学生陷入到具体知识的学习中,而要建立整个教学骨架,引导学生搭建骨架依附的主要内容,成为“活”的有机统一体。对教学内容进行模块化处理,使学生清楚每个模块是怎么由麦克斯韦方程组作变换而得到。此外,需精简或删去已学过的重复知识点,增加现代气息的内容,多引入实际应用实例及前沿性研究成果,譬如加入左手材料、光子晶体、高温超导体等内容,这样既能使学生牢固掌握基础知识,又能开阔视野与思路,增强其学习主动性与兴趣。
3.3 考核方式改革
笔者对考核方式进行了改革,主要分为四部分,期末考试(60%)、考勤及上课表现情况(10%)、小论文(20%)与课后作业(10%)。由于教材上的习题在网上都能找到答案,所以针对课后作业的布置,为避免学生直接抄袭,笔者均根据习题进行了改编,实践表明这在一定程度上能增强学生独立思考能力。关于小论文的考核,笔者主要让学生以小组的形式查阅资料,通过PPT答辩的形式完成,并随机抽取组内任意一人进行论文答辩,答辩合格即全组合格, 否则进行二次答辩。本人所教班级共40人,五个人一组,每一组完成一个小论文,共八组。小论文题目如下:
(1)各向同性介质中电磁波的传输特性
(2)各向异性介质中电磁波的传输特性
(3)光子晶体中电磁波的传输特性
(4)金属腔中的SPR模式分析
(5)电磁陀螺的形成机制
(6)天线的辐射特性探究
(7)论参考系在狭义相对论中的地位
(8)电磁阀的工作原理
这种考核方式既能克服课程学时的不足,也能增强学生对知识的强化吸收及应用能力,学生变被动为主动,实现了双主教学模式。
结语
电动力学在通信技术、电力系统、光学工程等领域具有广泛的应用。本文结合学校安排的电动力学课程现状提出教学改革设想,并完成了教学实践,实践表明改革后的教学模式有利于学生自主学习能力的培养,也有利于提高学生的科研素质。
参考文献:
[1]冯云光.物理专业电动力学教学改革的探索[J].才智, 2014,(19):90.
[2]尹真.电动力学[M].南京大学出版社,1999.
[3]郭硕鸿.电动力学[M].北京:高等教育出版社,2008.
[4]蔡根旺,张腊梅,张合斌.双主教学模式下电动力学课程教学改革研究[J].高等函授学报,2009,22(6):23-25.
作者简介:
肖政国(1987—),男,汉族,籍贯:湖南邵阳,学历:博士,单位:铜仁学院,研究方向:非线性光学。
关键词:电动力学;教学实践;教学改革
一、引言
电动力学与量子力学、热力学与统计物理及理论力学并称为四大力学,其理论立足点非常高[1]。电动力学是一门主要研究电磁场的基本属性及其与带电物质的相互作用的课程,它为涉及电磁波等工程领域奠定了基础[2]。电动力学从麦克斯韦方程组出发,用演绎法推导出各种电磁现象的规律,理论层次高,公式繁多,内容深奥且较抽象,因此,这在一定程度上促使相当一部分学生认为学好电动力学这门课程比较困难。
二、课程教学现状分析
本人所在学校的使用教材为郭硕鸿编著的电动力学[3],教学内容较多,学生易陷入对各种具体知识的深度挖掘,而忽略对课程整体理论框架的宏观把握,且数学公式推导复杂,學生不明晰相应的物理表象,基础普遍较差。
教师传统教学模式以板书的形式进行通篇讲解,缺乏模块化处理,教学方法相对单一,主要以灌输式教学为主,由于教学内容多而此课程安排的学时数(54)少,所以在整个教学过程中,教师上课节奏较快,为完成教学任务,有与时间赛跑之态势,学生思考时间相对较少,所学知识不易消化,容易缺乏学习积极性和学习兴趣,甚至产生厌学情绪,教师的教学效果不太理想。
电动力学课程考核方式相对简单,主要由期末考试(70%)、考勤(10%)及课后作业(20%)三部分组成。其中,考勤和课后作业占据了30%的比例,比重较大,而课后作业基本上就是每章书后习题,学生完成作业的难度系数较低。因此,学生通过考试的概率较高,学生以考促学的动机不明显。
三、课程教学实践
由于该课程课时少、内容多,公式难等特点,教师在教学过程中往往容易忽视学生的独立思考和主动参与能力。针对此现状,本人在有限学时内注重教学内容的选取以及通过小组论文的形式,让学生积极参与到教学中来,实现“双主”教学模式[4]。在教学过程中兼顾数学基础差的学生,减少复杂公式推导,弱化数学,重视物理概念与物理图像的构建。
3.1 教学方法改革
在教学方法方面,笔者除了引用传统教学模式之处,还引入渗透性教学与“双主”教学模式。“双主教学模式”即在教师引导下,学生成为学习的真正主体,如在教学改革实践中让学生以小组论文的形式开展思考创作并讨论,学生的自主学习能力得到提高,学习兴趣被充分点燃,学习效果较为明显;渗透性学习方法即教师在教学中渗透学生不太熟悉的内容,从而使其无形中理解这些内容,如在讲狭义相对论时,可渗透广义相对论的思想,拓展其知识的广度和深度。另外,可用类比分析来处理磁场,引导学生通过电场规律总结出相应的磁场规律。
3.2 教学内容改革
教学内容选取要摒弃“只见树木,不见森林”的做法,避免学生陷入到具体知识的学习中,而要建立整个教学骨架,引导学生搭建骨架依附的主要内容,成为“活”的有机统一体。对教学内容进行模块化处理,使学生清楚每个模块是怎么由麦克斯韦方程组作变换而得到。此外,需精简或删去已学过的重复知识点,增加现代气息的内容,多引入实际应用实例及前沿性研究成果,譬如加入左手材料、光子晶体、高温超导体等内容,这样既能使学生牢固掌握基础知识,又能开阔视野与思路,增强其学习主动性与兴趣。
3.3 考核方式改革
笔者对考核方式进行了改革,主要分为四部分,期末考试(60%)、考勤及上课表现情况(10%)、小论文(20%)与课后作业(10%)。由于教材上的习题在网上都能找到答案,所以针对课后作业的布置,为避免学生直接抄袭,笔者均根据习题进行了改编,实践表明这在一定程度上能增强学生独立思考能力。关于小论文的考核,笔者主要让学生以小组的形式查阅资料,通过PPT答辩的形式完成,并随机抽取组内任意一人进行论文答辩,答辩合格即全组合格, 否则进行二次答辩。本人所教班级共40人,五个人一组,每一组完成一个小论文,共八组。小论文题目如下:
(1)各向同性介质中电磁波的传输特性
(2)各向异性介质中电磁波的传输特性
(3)光子晶体中电磁波的传输特性
(4)金属腔中的SPR模式分析
(5)电磁陀螺的形成机制
(6)天线的辐射特性探究
(7)论参考系在狭义相对论中的地位
(8)电磁阀的工作原理
这种考核方式既能克服课程学时的不足,也能增强学生对知识的强化吸收及应用能力,学生变被动为主动,实现了双主教学模式。
结语
电动力学在通信技术、电力系统、光学工程等领域具有广泛的应用。本文结合学校安排的电动力学课程现状提出教学改革设想,并完成了教学实践,实践表明改革后的教学模式有利于学生自主学习能力的培养,也有利于提高学生的科研素质。
参考文献:
[1]冯云光.物理专业电动力学教学改革的探索[J].才智, 2014,(19):90.
[2]尹真.电动力学[M].南京大学出版社,1999.
[3]郭硕鸿.电动力学[M].北京:高等教育出版社,2008.
[4]蔡根旺,张腊梅,张合斌.双主教学模式下电动力学课程教学改革研究[J].高等函授学报,2009,22(6):23-25.
作者简介:
肖政国(1987—),男,汉族,籍贯:湖南邵阳,学历:博士,单位:铜仁学院,研究方向:非线性光学。