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第1篇

Abstract： This paper introduces how to teach the Gauss theorem of electrostatic field in the independent colleges， where the mathematica and physics of the students are weak. We propose to make use of the graphic method as far as possible， to simplify the definition of surface integrals， as well as to appropriately increase the symmetry analysis.

關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；靜電場高斯定理；圖示法

Key words： independent college；the Gauss Theorem of electrostatic field；graphic method

中圖分類號：O211.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0193-03

1 靜電場高斯定理的教學(xué)要求與困難

大學(xué)物理是理工科必修的公共基礎(chǔ)課程。但由于獨(dú)立學(xué)院處于向職業(yè)教育轉(zhuǎn)型過程，許多學(xué)校的大學(xué)物理課程面臨課時減少的問題。另外高考人數(shù)逐漸減少，錄取率逐年提高。昔日的精英教育已經(jīng)變成大眾教育（湖北省2016年本科錄取率達(dá)到49%[1]，全國錄取率（包括高職專科）預(yù)計(jì)超80%[2]）。獨(dú)立學(xué)院的新生基礎(chǔ)必然非常薄弱。如何使高考處于及格線附近的學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握必要的物理知識，是大學(xué)物理教師必須面對的問題。本文嘗試在對大學(xué)物理中一個非常重要的章節(jié)-靜電的高斯定理進(jìn)行分析，討論如何實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。

靜電的高斯定理的麥克斯韋四大電磁學(xué)方程之一[3]，結(jié)合麥克斯韋環(huán)路定理能唯一的確定電場的性質(zhì)。該定理在電磁理論中非常重要，它揭示靜電磁的基本性質(zhì)-有源性。對于理解整個麥克斯韋電磁理論是不可或缺的，在2006年頒布的《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》[4]中屬于A類。通過對靜電的高斯定理的學(xué)習(xí)，能加深學(xué)生對于場的物質(zhì)性的理解，也能了解物理學(xué)對場的研究方法。對后期學(xué)習(xí)磁場的高斯定理也有所幫助。現(xiàn)有的教學(xué)中，靜電的高斯定理一般安排2個學(xué)時。在2個學(xué)時內(nèi)需要教學(xué)目標(biāo)我們分為3個：①準(zhǔn)備階段（建立概念：電場線電通量（其中包含：勻強(qiáng)電通量、曲面電通量、閉合曲面電通量、單位法向量）電荷密度（球?qū)ΨQ、面對稱、柱對稱））；②靜電場高斯定理的證明階段，③應(yīng)用階段（分析適用條件，對稱性分析，舉例）。要在規(guī)定學(xué)時內(nèi)完成以上任務(wù)需要教師對教材非常熟悉，并且學(xué)生要較好的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)并精神高度集中。如果在教學(xué)中其中任意一個知識點(diǎn)，教師處理不當(dāng)或?qū)W生沒有跟上。則整節(jié)課教學(xué)效果必然大打折扣。另外該節(jié)課涉及預(yù)備的理論基礎(chǔ)為：矢量分析，曲面積分，庫侖定律。由于該知識點(diǎn)講授一般在大一下的期中之前，大部分高校的矢量分析與曲面積分沒有學(xué)習(xí)。這使靜電的高斯定理講授變得異常困難。

但是拋開理論上的繁瑣，靜電的高斯定理的幾何圖像特別清晰。如果適當(dāng)?shù)姆艞壚碚摰膰?yán)謹(jǐn)性，可以使大部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生掌握高斯定理，并能提高他們的學(xué)習(xí)信心。對于基礎(chǔ)好的學(xué)生，可以通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)自學(xué)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C明。我們認(rèn)為對于不需要電磁理論的專業(yè)，這樣安排是合理的。對于電子通訊等專業(yè)，學(xué)生在大三要學(xué)習(xí)后繼課程《電磁場與電磁波》。那時學(xué)生的理論基礎(chǔ)也足夠來學(xué)習(xí)那門新課程。本文以下分為三個部分，第2部分討論高斯定理的預(yù)備知識講解和證明。第3部分為討論高斯定理應(yīng)用講解。第4部分為討論的總結(jié)。

2 靜電場高斯定理的準(zhǔn)備和證明

靜電場高斯定理證明一般從引入電場線的概念開始，而這個知識點(diǎn)是學(xué)生高中非常熟悉的，因此我們一般快速帶過。主要是復(fù)習(xí)電場線分布與場強(qiáng)關(guān)系，讓學(xué)生通過圖片回顧下幾種典型電荷分布的電場線。然后介紹電通量的幾何概念-“穿過曲面的電場線的數(shù)量”。這里和最終的表述不同，我們希望通過逐步的講解，深化學(xué)生對這個概念的理解。首先以勻強(qiáng)電場為例，引入電通量的定義式。當(dāng)電場與平面垂直，面積越大，場強(qiáng)越強(qiáng)電場線越密，通量越多。因此定義Φe=N=E ┴ S。當(dāng)電場與平面存在夾角，則引導(dǎo)學(xué)生通過投影法，或矢量分解法得到Φe=EScosθ。強(qiáng)調(diào)夾角與通量正負(fù)的關(guān)系為后面封閉曲面做準(zhǔn)備。雖然處理方法普通，但我們一般在這個地方花較多時間，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生。這樣的引入可以加深學(xué)生對通量的理解。

對于非勻強(qiáng)場的通量的計(jì)算，簡單的介紹思想就可以了。由于通量對應(yīng)電場線數(shù)量。任意曲面的通量，可以分解為無數(shù)面積元通量之和。這里的定義涉及曲面積分，對于大一的學(xué)生來說數(shù)學(xué)基礎(chǔ)還無法處理或計(jì)算。我們通常以一個x-y平面上矩形區(qū)域?yàn)槔榻B通量的計(jì)算。這是通常的2重積分，也是在大學(xué)物理課程中學(xué)生能計(jì)算比較復(fù)雜的非勻強(qiáng)場通量的問題。通過這個具體的例子，學(xué)生的理解會更加深刻。對于閉合曲面，我們規(guī)定鞒齙耐量為正，得到電通量的幾何意義：穿出曲面與穿入曲面電場線的數(shù)量差。非勻強(qiáng)場的通量涉及數(shù)學(xué)較多，因此以教師講解為主。對于一般的曲面積分則可以引導(dǎo)基礎(chǔ)較強(qiáng)的學(xué)生思考通過投影法如何寫成定積分的表達(dá)式。

靜電場的高斯定理適用條件，可以通過選擇題、判斷題來得到。順便考察學(xué)生對定理的理解。

3 靜電場的高斯定理的應(yīng)用

靜電場的高斯定理的求解電場的局限性很大，講解高斯定理的應(yīng)用是為加深學(xué)生對高斯定理的理解。而這里的講解也是分為①用靜電場的高斯定理求解電場條件；②對稱性分析；③具體計(jì)算。

首先是要給出高斯定理的求解電場的條件：只有存在某個高斯面過帶求場點(diǎn)，滿足：①電場垂直高斯面并大小不變，或者②電場與高斯面處處平行。滿足這個條件高斯定理可以簡化為ES┴=。電場的求解就可以由積分方程化簡為簡單的代數(shù)計(jì)算了。在這里要強(qiáng)調(diào)：S┴可以是高斯面的一部分，Qin是高斯面內(nèi)的電荷。我們可以通過設(shè)問“什么樣的電荷分布滿足以上條件呢？”我們引入對稱性分析。

通常的高斯定理的應(yīng)用主要是求球?qū)ΨQ、柱對稱、面對稱三種電荷分布下的電場。受到學(xué)時的限制，一般的教材在對稱性的分析上用的時間很少，沒有給出球?qū)ΨQ、柱對稱、面對稱的定義，并且電場的分布和方向一般是直接給出的[5，6]。失去了知識的內(nèi)在聯(lián)系，也使學(xué)生缺少對稱性這方面的鍛煉。首先我們給出電荷球?qū)ΨQ、柱對稱、面對稱的定義。球?qū)ΨQ是指電荷分布相對某個球的任意直徑有旋轉(zhuǎn)不變性。例如：均勻帶電的球體球面滿足球?qū)ΨQ。柱對稱是指電荷分布相對某個軸具有旋轉(zhuǎn)不變性，并且相對軸的方向有平移不變性。例如：無限長均勻帶電的圓柱體圓柱面。面對稱是指電荷分布沿某個平面上任意方向平移不變。例如無限大均勻帶電的平面。通過這些定義提出課外思考：有沒有非均勻的帶電體滿足以上的條件，并求出電場的表達(dá)式。

由電荷對稱得到電場分布對學(xué)生來說是比較困難的。我們認(rèn)為通過圖像來表達(dá)會更加容易。學(xué)生的理解也更加深刻。對于柱對稱的無線長均勻帶電直線（圖2）。由于對稱點(diǎn)上在待求場點(diǎn)的垂直電場相互抵消，合場強(qiáng)垂直直線。電場空間分布可以繞直線旋轉(zhuǎn)得到。因此電場大小只與距離有關(guān)。

對于球?qū)ΨQ和面對稱。先分析均勻帶電圓環(huán)軸線上的場強(qiáng)（圖3），由于對稱點(diǎn)上在待求場點(diǎn)的垂直電場相互抵消，合場沿著軸線。

球?qū)ΨQ或面對稱的電荷總是可以分解為無限個均勻帶電同軸圓環(huán)（圖4），合場沿著軸線。因此，球?qū)ΨQ電荷電場必然沿著半徑方向。電場空間分布可以通過旋轉(zhuǎn)得到，因此電場大小只與距離有關(guān)。而面對稱的電荷的電場必然垂直平面。

在具體計(jì)算場強(qiáng)時候，我們認(rèn)為應(yīng)該避免直接利用抽象的曲面積分求解。在推導(dǎo)過程中要強(qiáng)調(diào)的要點(diǎn)是曲面必須是閉合曲面。特別在柱對稱和面對稱中，強(qiáng)調(diào)高斯面應(yīng)該包含柱體的底面和側(cè)面。在具體講解中另一個學(xué)生容易出現(xiàn)問題的地方就是高斯面包圍電荷的計(jì)算。我們在作業(yè)和考試中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生不能正確寫出球體球殼體積，因此在課堂上計(jì)算更加復(fù)雜的非均勻分布的電荷電場的求解效果也不會好。相應(yīng)的問題可以留在習(xí)題課上深入討論或者作為學(xué)有余力的同學(xué)作為課外練習(xí)。

4 討論與總結(jié)

靜電場高斯定理的幾何圖像非常清晰。通過我們的講授學(xué)生基本能夠掌握定理的內(nèi)容。

但是提到有源場的概念，學(xué)生又會比較迷糊。這由于學(xué)生第一次接觸靜電場是有源場的概念，我們認(rèn)為很有必要說明有源場的意義加深他們的印象。通過展示圖5的電場線，我們指出有源場的概念在中學(xué)中就已經(jīng)提出并要求學(xué)生給出：電場線從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷，這也是靜電場高斯定理定性的描述。靜電場高斯定理定量的結(jié)果是給出，從正電荷產(chǎn)生或在負(fù)電荷終止的電場線的數(shù)量與電荷量成正比。我們再通過將正電荷-電場線-負(fù)電荷與水源-水流-出口類比，表明電荷是電場線的源和閭，這也是電場是有源場的含義。

在靜電場高斯定理中我們可以補(bǔ)充一點(diǎn)近代物理的知識來提高學(xué)生的興趣、擴(kuò)大他們的視野。靜電場高斯定理是由庫侖定律推導(dǎo)而來，它們兩個本質(zhì)上是源于光子的靜質(zhì)量為零。與靜場類似，引力也是平方反比力。牛頓引力可以證明是滿足高斯定理，引力的源是物質(zhì)的質(zhì)量。現(xiàn)代物理認(rèn)為引力子的靜質(zhì)量為零。最近發(fā)現(xiàn)的引力波[7]波速為光速正是引力子的質(zhì)量為零的要求。如果某種粒子的靜質(zhì)量不為零，對應(yīng)場不滿足高斯定理，場本身可以產(chǎn)生或吸收場線。例如：湯川秀樹當(dāng)年寓言的介子[8]。

靜電場高斯定理在靜電學(xué)中與許多知識點(diǎn)有關(guān)聯(lián)。比如：①電場疊加原理；②靜電平衡電荷分布，電場分布；③求電容電場；④積分法求典型帶電體的電勢；⑤類比建立磁通量概念。其中①是為了分析電場對稱性以便用該定理求電場，所以在準(zhǔn)備時，最好在前一節(jié)課就得到均勻帶電圓環(huán)和直線的電場。對于②⑤，主要是對定理的理解，通過以上的教學(xué)，學(xué)生完全可以接受。對于③④，可以作為靜電場高斯定理應(yīng)用的延續(xù)。如果教學(xué)時間充足可以精講。也可以簡單的套用本節(jié)的結(jié)論來精簡課堂，例如用電場疊加原理求平行板電容電場。

我們認(rèn)為勻強(qiáng)電場通量的計(jì)算，通量的幾何意義，以及靜電場高斯定理的幾何意義，是本節(jié)課的重點(diǎn)。難點(diǎn)是幾個應(yīng)用：面積元通量求和，高斯定理求電場，高斯定理求電荷。考慮到學(xué)生的專注力與數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)較差，在本節(jié)課中應(yīng)強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，既概念的建立。具體的應(yīng)用是為了增加學(xué)生的理解。我們在給學(xué)生建立概念盡量結(jié)合圖像，并盡量用較短的詞句描述。

整個教學(xué)過程中我們用到圖示法，類比法，啟發(fā)式，討論法，將難點(diǎn)盡可能分多步驟解決，并繞開抽象的定義和計(jì)算。最終使大部分學(xué)生能理解并能應(yīng)用靜電場高斯定理。

參考文獻(xiàn)：

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[6]屠慶銘.大學(xué)物理[M].二版.北京：高等教育出版社，2006.

第2篇

關(guān)鍵詞 混合—探究；教學(xué)模式；電磁學(xué)

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-489X（2012）33-0103-02

1 “混合—探究”教學(xué)模式概述

“混合式”教學(xué)模式是把傳統(tǒng)課堂教學(xué)和數(shù)字化學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，充分利用課程教學(xué)資源，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為重要手段，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的教學(xué)[1-2]。所謂“混合”，包括教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方式等的混合。教學(xué)資源來自印刷材料、光盤、錄像帶、磁帶，特別是網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供了前所未有的學(xué)習(xí)資源支持，利用這些混合資源，學(xué)習(xí)者可以完成不同的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生不但可以在面對面的課堂里進(jìn)行學(xué)習(xí)，還可以在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，比如虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、網(wǎng)上課堂、論壇等。

在信息技術(shù)平臺之上，教師可采用更多的方式，如采用PPT課件、動畫、視頻、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，調(diào)動學(xué)生積極性，增強(qiáng)師生互動，提高教學(xué)質(zhì)量。這種教學(xué)模式既能發(fā)揮課堂教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。實(shí)踐證明，在電磁學(xué)教學(xué)過程中運(yùn)用混合式教學(xué)，學(xué)生的積極性、主動性得到大大提高。

“探究式”教學(xué)模式是利用適當(dāng)?shù)奶骄抗ぞ咭龑?dǎo)學(xué)生投入到探究過程，讓學(xué)生在主動探究中發(fā)現(xiàn)、提出、分析并解決問題，培養(yǎng)學(xué)生主動探究的意識和能力[3]。

作為大學(xué)物理課程，“探究”包括三個層面。

一是探究學(xué)科知識體系結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)所學(xué)知識的邏輯有序性，領(lǐng)會其中的物理思想和物理方法。

二是探究基本概念和基本規(guī)律。基本概念如電磁學(xué)中的理想模型、基本物理量、通量、環(huán)量等，主要區(qū)分概念的內(nèi)涵和外延；基本規(guī)律如庫侖定律、畢-薩定律、安培定律、電磁感應(yīng)定律等，學(xué)生可查閱有關(guān)資料，了解規(guī)律的發(fā)現(xiàn)建立過程，這也是一種對學(xué)生進(jìn)行學(xué)科思想方法教育和熏陶的過程。

三是創(chuàng)新活動方面的探究。如圍繞所學(xué)知識，安排學(xué)生寫小論文，學(xué)生通過這一環(huán)節(jié)體驗(yàn)找課題、查文獻(xiàn)、專題研究、論文寫作的全過程。

實(shí)踐表明，采用探究式教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，鍛煉了自主學(xué)習(xí)和探究的能力。

2 “混合—探究”教學(xué)模式的實(shí)施方法

電磁學(xué)是大學(xué)物理課程中內(nèi)容多、難度大，而且非常重要的部分。電磁學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，規(guī)律性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。目前，電磁學(xué)教學(xué)多以課堂教學(xué)為主，而且偏重于理論。限于學(xué)時要求，許多內(nèi)容如物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程、物理原理在工程實(shí)際中的應(yīng)用、高新技術(shù)內(nèi)容、物理實(shí)驗(yàn)方法與演示等，無法在單一的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)完成，而且電磁學(xué)包含的物理思想、物理觀點(diǎn)、物理方法等不能傳授給學(xué)生，難以達(dá)到物理課程的學(xué)習(xí)目的以及物理全面培養(yǎng)人的素質(zhì)的作用。在電磁學(xué)教學(xué)中，采用“混合—探究”教學(xué)模式，充分利用課程教學(xué)資源，充分調(diào)動學(xué)生參與探究式教學(xué)，取得較好的教學(xué)效果。

2.1 科學(xué)劃分教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)要求、重點(diǎn)難點(diǎn)，將教學(xué)知識點(diǎn)梳理劃分層次，對于講授討論型知識點(diǎn)（理論的、重點(diǎn)的），主要由課堂教學(xué)完成；對于自主學(xué)習(xí)型知識點(diǎn)（應(yīng)用的、次要的），主要在課外利用教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)來完成；對于實(shí)踐型知識點(diǎn)，采用課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外創(chuàng)新活動共同完成。

例如，對靜電場部分，將知識點(diǎn)劃分層次，靜電場的高斯定理、環(huán)路定理，電場強(qiáng)度和電勢的概念及計(jì)算，靜電場中的導(dǎo)體等為講授討論型，由教師課堂教學(xué)完成；靜電的危害與應(yīng)用、靜電場中的電介質(zhì)等為自主學(xué)習(xí)型，由學(xué)生在課后利用教學(xué)資源自學(xué)完成；靜電場的描繪等通過課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成；庫侖定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、靜電屏蔽等在課外創(chuàng)新活動中完成。

2.2 強(qiáng)化課前預(yù)習(xí)與課后作業(yè)

在信息技術(shù)環(huán)境下進(jìn)行教學(xué)，教師要設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)內(nèi)容和課后作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，而不能像以前那樣只留書上的幾道作業(yè)題。教師要做出規(guī)定和引導(dǎo)，可以提出問題，安排學(xué)生學(xué)習(xí)的途徑。如在學(xué)習(xí)“靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)”[4]一章時，可以提出問題：靜電平衡的機(jī)理是什么？靜電平衡導(dǎo)體的特征有哪些？空腔導(dǎo)體內(nèi)表面是否有電荷？孤立導(dǎo)體靜電平衡后，電荷分布有什么規(guī)律？什么是靜電屏蔽？對內(nèi)外場靜電屏蔽有什么不同之處？等等。同時，要引導(dǎo)學(xué)生除了閱讀教材外，還要進(jìn)入自建的、內(nèi)容非常完善豐富的“大學(xué)物理教學(xué)資源庫”“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)課程”“演示實(shí)驗(yàn)教室”中，尋找相應(yīng)內(nèi)容自我學(xué)習(xí)。針對預(yù)習(xí)情況，采取課堂提問、小組討論等方式，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和效果。

2.3 創(chuàng)建豐富的信息資源庫

“資源課堂”要求給學(xué)生創(chuàng)建資源型學(xué)習(xí)條件下的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提供信息網(wǎng)絡(luò)平臺和豐富的信息資源。在校園網(wǎng)上建立大學(xué)物理學(xué)習(xí)網(wǎng)站，主要包括信息中心、教學(xué)資源、試題庫、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、創(chuàng)新活動、師生交流等部分。

信息中心部分包括課程組成員的教學(xué)與科研情況、課程描述、課程建設(shè)規(guī)劃；教學(xué)資源部分包括課程標(biāo)準(zhǔn)、自編多媒體課件和教案、教學(xué)動畫視頻資料、電磁學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)、其他院校精品課程授課視頻等；試題庫部分是自編的大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫，學(xué)生可選擇不同的章節(jié)進(jìn)行在線測試或按照標(biāo)準(zhǔn)試卷進(jìn)行模擬測試；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)部分包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，外購的演示實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新活動部分包括課外探究選擇題目、學(xué)生探究式學(xué)習(xí)作品，以及電磁學(xué)拓展學(xué)習(xí)資源（電磁學(xué)發(fā)展史、應(yīng)用和相關(guān)的講座）；師生交流部分包括論壇、留言板，便于學(xué)生上傳下載學(xué)習(xí)資料、提出問題及解答問題。

2.4 開展探究創(chuàng)新活動

在大學(xué)物理學(xué)習(xí)網(wǎng)站上，針對課程內(nèi)容設(shè)計(jì)一些開放的探究性的物理課題，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組協(xié)作形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。

一是設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相關(guān)的課題。這類課題幫助學(xué)生加深對基本概念、基本規(guī)律的理解，對基本知識的熟練掌握，提高其分析問題、解決問題的能力。如根據(jù)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的對稱性，把電磁物理量、基本概念、電磁規(guī)律、麥克斯韋方程組、典型實(shí)例之間的對稱性進(jìn)行總結(jié)對比：安培力的實(shí)質(zhì)是什么？試推導(dǎo)安培定律；畢奧-薩伐爾定律建立的過程是怎樣的？由麥克斯韋方程組可否推導(dǎo)得出？等等。

二是結(jié)合鮮活現(xiàn)實(shí)生活的課題，把學(xué)到的電磁學(xué)知識運(yùn)用到生活實(shí)踐中去，鼓勵學(xué)生多留心身邊的問題，用所學(xué)知識分析問題和創(chuàng)造性地解決問題。如：電磁場對人體的危害研究，手機(jī)輻射的危害及效應(yīng)研究；新能源汽車的充電時間問題，移動式途中無線供電系統(tǒng)問題；等等。學(xué)生通過各種渠道搜集相關(guān)資料，再進(jìn)行分析歸納綜合，達(dá)到對這些課題較深的研究。

三是涉及電磁學(xué)前沿的課題。這類課題適合學(xué)有余力、興趣濃厚的學(xué)生，如超導(dǎo)體，負(fù)折射率材料及隱身衣的原理，飛機(jī)隱身材料及其特性研究等。

2.5 建立多元評價機(jī)制

“混合—探究”模式下的學(xué)習(xí)環(huán)境復(fù)雜、資源豐富、學(xué)習(xí)活動多樣化，因此要根據(jù)不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對課堂學(xué)習(xí)和課外探究綜合考慮，全面評價。方法：期終試卷考試占80%，平時成績占20%；平時成績包括課堂作業(yè)、利用資源學(xué)習(xí)情況、參與網(wǎng)絡(luò)討論情況、課程小論文成績等。總之，應(yīng)該把學(xué)生的學(xué)習(xí)成績與學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果相結(jié)合，自評、他評、教師評相結(jié)合，建立起多元評價機(jī)制。

3 結(jié)束語

“混合—探究”教學(xué)模式在電磁學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，給學(xué)生提供了一種新的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生互動、探究創(chuàng)新的教學(xué)目的。在教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)一些困難或需要改進(jìn)的問題，它們制約著教學(xué)的發(fā)展。如：學(xué)生上網(wǎng)的硬件條件和上網(wǎng)時間受到限制；學(xué)生上網(wǎng)學(xué)習(xí)情況和回答問題質(zhì)量不容易監(jiān)控和評判；由于混合式學(xué)習(xí)環(huán)境的復(fù)雜性和活動形式的多樣性，需要設(shè)計(jì)一套完善的評價策略；等等。在信息技術(shù)條件下開展“混合—探究”模式的教學(xué)，還有許多理論和實(shí)踐問題有待解決，要不斷研究、探索、總結(jié)和提高，努力培養(yǎng)新時期綜合型高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]何克抗.從Blending Learning看教育技術(shù)理論的新發(fā)展[J].中國電化教育，2004（3）：1-6.

[2]南國農(nóng).教育技術(shù)理論研究的新發(fā)展[J].電化教育研究，2010（1）：8-10.

第3篇

[關(guān)鍵詞]工程電磁場原理；工程應(yīng)用背景；教學(xué)方式多樣化

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0097-02

“工程電磁場”課程以分析各類電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和應(yīng)用原理與方法為核心內(nèi)容，是培養(yǎng)合格的電氣信息類專業(yè)本科生所應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)的必要組成部分。[1]但是“工程電磁場”課程一直被認(rèn)為是難教、難學(xué)的兩難課程，究其原因主要集中在以下幾個方面。一是課程要求學(xué)生具有堅(jiān)實(shí)的矢量分析、微積分等基礎(chǔ)知識；二是電磁場是人類無法直觀感知的特殊形態(tài)物質(zhì)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中要有較強(qiáng)的抽象思維和邏輯推理能力；三是經(jīng)典理論內(nèi)容與課時安排之間的矛盾導(dǎo)致目前教學(xué)方式主要以理論教學(xué)為主，缺乏經(jīng)典且深入的工程實(shí)例輔助教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的主動性欠缺。[2]針對以上問題本文從該課程特點(diǎn)出發(fā)，提出從教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)手段多樣化等方面激發(fā)學(xué)生興趣，提升“工程電磁場”教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

“工程電磁場”課程的前接課程為“大學(xué)物理”，與“大學(xué)物理”中的電磁學(xué)部分相比，“工程電磁場”更加重視以麥克斯韋方程為基礎(chǔ)的宏觀理論體系、工程中電磁問題的數(shù)學(xué)描述――邊值問題及其求解方法、電磁能量和電磁力以及電磁場與電路之間的聯(lián)系等，而大學(xué)物理中的電磁學(xué)部分內(nèi)容更突出物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)描述及其機(jī)理的微觀闡釋，兩者在電磁場麥克斯韋方程部分存在重疊。同時工程電磁場又與電類相關(guān)的工程實(shí)際聯(lián)系緊密，就電氣工程專業(yè)來講，其后續(xù)課程“電路”、“電機(jī)學(xué)”、“電力系統(tǒng)暫態(tài)分析”、“高電壓技術(shù)”等核心課程的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用分析均基于電磁場基本原理進(jìn)行。因此建議在學(xué)生已有大學(xué)物理基礎(chǔ)知識的背景下，對“工程電磁場”課程內(nèi)容進(jìn)行如下安排。

（一）適當(dāng)減少靜電場內(nèi)容

“工程電磁場”在教學(xué)安排上遵循先靜電場后時變場的思路，且靜電場所占比例較大，但這部分內(nèi)容中基本物理量、基本性質(zhì)、導(dǎo)體和電介質(zhì)、電容等內(nèi)容學(xué)生在大學(xué)物理中有所接觸，因此重點(diǎn)講授靜電場的邊值問題及其解的物理意義。

（二）加強(qiáng)時變電磁場理論和應(yīng)用部分內(nèi)容

“大學(xué)物理”對時變電磁場部分內(nèi)容僅限于電磁感應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論，而時變電磁場特別是其中的時諧電磁場在電氣工程、自動化等專業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用背景，應(yīng)是此門課程的教學(xué)重點(diǎn)，可適當(dāng)增加授課學(xué)時；在內(nèi)容講解上可適當(dāng)增加時變電磁場理論的具體應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，有助于學(xué)生理解相關(guān)概念，提升學(xué)生積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

（三）增加工程應(yīng)用背景內(nèi)容

“工程電磁場”這門課程有著廣泛的工程應(yīng)用背景，尤其在工程實(shí)踐、科學(xué)研究以及日常生活中。[3]對電磁現(xiàn)象應(yīng)用背景的介紹可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。比如結(jié)合所學(xué)內(nèi)容可以討論為什么封閉的接地金屬導(dǎo)體可以屏蔽手機(jī)及其他電磁信號，微波爐為什么不能加熱金屬，變電站或輸電線對附近居民身體的影響等問題，使學(xué)生深刻意識到本課程的工程應(yīng)用性，而提高學(xué)習(xí)積極主動性。

在具體教學(xué)過程中根據(jù)“工程電磁場”以麥克斯韋方程為核心，靜態(tài)場均為其在不同條件下的特例的特點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)了解電磁場知識的總體結(jié)構(gòu)，如表1所示，應(yīng)突出靜電場這一基本內(nèi)容和時變電磁場這一核心內(nèi)容，學(xué)會對比總結(jié)，方便理解和記憶。在課程的教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)講述散度和旋度、通量和環(huán)量的數(shù)學(xué)概念，從流體力學(xué)中流速場出發(fā)，形象化地重點(diǎn)闡明此概念的物理意義。因?yàn)椤肮こ屉姶艌觥敝兴婕暗乃姆N場的基本性質(zhì)都是以此概念為基礎(chǔ)展開的。

二、教學(xué)方法

（一）課堂以問題為基礎(chǔ)教學(xué)方法

“工程電磁場”這門課程在電類專業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用背景，在教學(xué)中過程中可采用基于問題的教學(xué)方法。首先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提出與工程實(shí)踐和實(shí)際生活緊密相關(guān)的問題；針對問題引導(dǎo)學(xué)生思考將問題切分，并逐一介紹與子問題相關(guān)的基本理論知識；在知識匯總的同時由子問題解決方案逐步推導(dǎo)出所提問題的各種可能方案，并結(jié)合工程實(shí)踐數(shù)據(jù)或結(jié)論驗(yàn)證提出解決方案的正確性；最后匯總與此問題相關(guān)知識體系，并擴(kuò)展介紹在工程實(shí)際中的同類問題。這一過程中的難點(diǎn)是如何篩選具有一定理論深度并能夠吸引學(xué)生的問題，從論題中逐步展開切分成一系列與基礎(chǔ)知識體系對應(yīng)的子問題，激發(fā)學(xué)生探究與子問題對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，產(chǎn)生學(xué)習(xí)動機(jī)。[4]比如靜電場學(xué)習(xí)中可提出：雷雨天氣里的閃電是如何產(chǎn)生的？接閃器如何吸引雷電并如何釋放巨大的雷電能量？學(xué)習(xí)恒定電場中電流場部分內(nèi)容時，可引入雷擊高壓輸電線路桿塔，雷電流在土壤中泄流導(dǎo)致桿塔附近魚塘中的魚大量死亡的新聞。時變電磁場內(nèi)容的學(xué)習(xí)中可形象直觀地給出發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器等時變電磁場理論的經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例。通過諸如此類與工程實(shí)際、日常生活緊密結(jié)合的問題，不但可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)工程電磁場的經(jīng)典理論知識體系，并且培養(yǎng)學(xué)生遇到問題勤于思考，并能科學(xué)地借助相關(guān)理論分析問題，解決問題的能力。

（二）多種教學(xué)方式相結(jié)合

工程電磁場知識體系的學(xué)習(xí)需要學(xué)生具有的優(yōu)秀的邏輯推導(dǎo)能力和抽象思維能力。教師在常規(guī)基礎(chǔ)內(nèi)容的PPT展示基礎(chǔ)上，對部分重點(diǎn)數(shù)學(xué)推導(dǎo)知識進(jìn)行板書推導(dǎo)，并對于不易理解的電磁場空間分布及時變特性進(jìn)行動畫及圖形展示，如典型輸電線路、電力設(shè)備的電場強(qiáng)度、電場線、電位分布圖等，使學(xué)生在抽象理論知識的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中對其對應(yīng)的電磁場這種特殊形態(tài)物質(zhì)有一個定量的形象化認(rèn)識；對于時變電磁場相關(guān)知識內(nèi)容，可制作精美的電磁場演示動畫，例如電磁波在空氣中傳播特性、電介質(zhì)在時變電場中的動態(tài)極化特性等動畫視頻，可直觀反映電磁波傳播特點(diǎn)，有助于學(xué)生對抽象的基本概念的理解。

（三）數(shù)值計(jì)算軟件仿真教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和電磁場數(shù)值計(jì)算理論的逐漸成熟，實(shí)際工程中的電磁場問題均可以通過相應(yīng)的軟件建模求解。電磁場數(shù)值計(jì)算軟件眾多，如：ANSYS、COMSOL、ANSOFT、HAFF等，且此類商業(yè)軟件只需學(xué)生掌握基本理論知識，通過制作簡單幾何圖形，選擇求解域控制方程、自然邊界條件、分界面的銜接條件等過程即可計(jì)算工程實(shí)際問題，結(jié)合相應(yīng)的后處理即可得到直觀形象的電磁場結(jié)果。這種充分利用最新科技成果的形象化教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富充實(shí)，并得到理想的教學(xué)效果。

（四）作業(yè)模式的多樣化改革

課后作業(yè)是鞏固課堂知識，提升綜合應(yīng)用能力，反饋學(xué)習(xí)效果并據(jù)此改進(jìn)課堂授課模式的重要方式。目前，課后作業(yè)大多為課后習(xí)題，存在理論性強(qiáng)、難度大、與工程實(shí)際聯(lián)系不緊密等特點(diǎn)。部分學(xué)生由于沒有興趣或不能獨(dú)立完成，而選擇抄襲，然后向老師交差完事，并沒有起到作業(yè)應(yīng)有的效果。[4]因此為提升教學(xué)效果，完善整體教學(xué)過程，應(yīng)對作業(yè)的內(nèi)容、形式及考核方法進(jìn)行改革。

減少課后習(xí)題的布置量，增加課程報(bào)告環(huán)節(jié)，即根據(jù)其基礎(chǔ)知識內(nèi)容對應(yīng)設(shè)置多個工程應(yīng)用課題，由學(xué)生分組自由選擇并協(xié)作完成。設(shè)計(jì)的工程課題主要應(yīng)包括以下幾種類型：1.應(yīng)用分析型，要求利用所學(xué)的電磁場知識計(jì)算分析簡單電力、電子、通訊設(shè)備產(chǎn)生電磁場。2.編程驗(yàn)證型，要求通過C++、MATLAB等計(jì)算機(jī)語言編程實(shí)現(xiàn)簡單電磁場問題的數(shù)值計(jì)算，并與經(jīng)典理論對比驗(yàn)證。3.數(shù)值計(jì)算類，要求對實(shí)際工程中典型電磁場問題采用ANSYS、COMSOL等軟件建立模型，求解，并進(jìn)行簡單分析。作業(yè)以報(bào)告論文為主課堂宣講討論為輔的形式提交，報(bào)告中應(yīng)闡明解析計(jì)算、數(shù)值計(jì)算所用到的公式、原理，展示程序設(shè)計(jì)流程圖及代碼、數(shù)值計(jì)算模型，列寫詳細(xì)的分析和驗(yàn)證過程及計(jì)算結(jié)果演示等內(nèi)容。

三、總結(jié)

“工程電磁場”是電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，又是眾多相關(guān)交叉學(xué)科和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，而該課程在目前的教學(xué)過程中呈現(xiàn)“教”、“學(xué)”兩難的狀態(tài)，如何提高該課程的教學(xué)效果值得探索和實(shí)踐。本文針對該課程教學(xué)中的問題及其專業(yè)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)，在“工程電磁場”教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方面初步改進(jìn)措施，旨在培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力和邏輯推導(dǎo)能力，建立由問題出發(fā)、探尋基礎(chǔ)理論、不斷實(shí)踐的科學(xué)學(xué)習(xí)方法，提高電磁場教學(xué)效果。

[ 注 釋 ]

[1] 黃麟舒，柳超.疑難課程“電磁場與電磁波”中類比教學(xué)方法的探索[J].中國電力教育，2013（23）：68-70.

[2] 王士彬，張蓮，萬沛霖，等.“電磁場”課程教學(xué)內(nèi)容改革的實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：8-11.

第4篇

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；學(xué)生；教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）43-0054-02

大學(xué)物理是一門重要的學(xué)科，更是現(xiàn)代自然科學(xué)的代表，是非物理專業(yè)理工科學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分[1-5]，大學(xué)物理以知識為載體，在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和認(rèn)識世界方面起著非常重要的作用[3-5]。本文針對我校地方性應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)效果差和教學(xué)質(zhì)量難以提高的情況，存在部分學(xué)生的物理基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)方法不當(dāng)、缺少獨(dú)立思考以及物理教學(xué)課時太少等方面的問題，在非物理專業(yè)的各理工科學(xué)生中抽取200名學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了問卷調(diào)查，為此，提出要做好大學(xué)物理與中學(xué)物理課程的銜接，通過加強(qiáng)微元法、物理模型教學(xué)，重視物理圖景的建立、加強(qiáng)物理學(xué)史教育和學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)，提升大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量。

一、大學(xué)物理課程存在的現(xiàn)狀和學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

通過調(diào)查，了解到非物理專業(yè)大學(xué)物理課程的教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀和學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀：一是學(xué)時不斷減少。比如，數(shù)學(xué)教育專業(yè)由原來的開設(shè)兩學(xué)期，共144學(xué)時，均為考試課程，減為開設(shè)一學(xué)期，共54學(xué)時。二是生師比提高。由于學(xué)校增加專業(yè)設(shè)置，理工科學(xué)生人數(shù)大量增加，大學(xué)物理教師們課時數(shù)增加。三是地方性院校大多數(shù)學(xué)生的入學(xué)成績要低于普通高校的學(xué)生，學(xué)生的綜合素質(zhì)、基礎(chǔ)知識普遍較過去學(xué)生基礎(chǔ)差，特別是數(shù)理基礎(chǔ)較薄弱。四是傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響。導(dǎo)致不少學(xué)生認(rèn)為學(xué)學(xué)物理是沒有實(shí)際用途的，在學(xué)習(xí)過程中普遍存在厭學(xué)的現(xiàn)象。五是我校選用的教材都是21世紀(jì)教材，或者“十一五”國家規(guī)劃教材，照搬985、211高校的教學(xué)模式。六是物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，由于擴(kuò)招，學(xué)校沒有配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，學(xué)生運(yùn)用理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力得不到鍛煉。針對這些問題，對大學(xué)物理課程的教學(xué)改革勢在必行，使大學(xué)物理教學(xué)更符合現(xiàn)代形勢下教育的特點(diǎn)，以達(dá)到我校培養(yǎng)適應(yīng)性強(qiáng)的應(yīng)用型、技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

二、大學(xué)物理教學(xué)改革的措施與對策

1.重視大學(xué)課程學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)。針對學(xué)生基礎(chǔ)差，并且還沿襲高中物理學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)思維，學(xué)生還希望大學(xué)老師像中學(xué)老師那樣對教學(xué)內(nèi)容反復(fù)講解，對習(xí)題還要求重復(fù)多次訓(xùn)練。這樣，大學(xué)老師在很少的課時內(nèi)是很難滿足他們的要求的，主要原因是大學(xué)生還沒有真正地適應(yīng)大學(xué)教學(xué)方法。這就要求大學(xué)老師在教學(xué)中不斷地把大學(xué)物理與中學(xué)物理相聯(lián)系的知識進(jìn)行對比，大學(xué)物理老師要把解決大學(xué)物理問題的基本方法“化整為零，集零成整”告訴學(xué)生，“化整為零”即是把變量化為不變量，把曲線化為直線，也就是微分。“集零成整”是用化整為零的結(jié)果相疊加，也就是積分，就得到了變量問題和曲線問題的解的結(jié)果了。比如，一點(diǎn)電荷在非均勻靜電場力的作用下作曲線運(yùn)動，從a點(diǎn)到b點(diǎn)，計(jì)算該過程中靜電場力所作的功。先把曲線分割成無數(shù)個微元段，在每一微元段上的靜電場力變?yōu)楹懔，曲線運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動，其位移元為dl，因此，運(yùn)用中學(xué)物理的知識就可以計(jì)算其元功為dA=F·dl，整個過程的功等于所以元功之和，即A=■F·dl，把F=q0E代入，再考慮方向即可知道變力作曲線運(yùn)動的功。讓學(xué)生自然地適應(yīng)大學(xué)物理教學(xué)，也培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移，也能使學(xué)生很快地適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法。

2.加強(qiáng)物理圖景和物理模型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢磉^程和物理現(xiàn)象是學(xué)生構(gòu)建物理圖景的源泉，而物理模型是由物理過程和物理現(xiàn)象抽象出來的能反映物理本質(zhì)的簡單模型，是數(shù)和形的統(tǒng)一。許多學(xué)生把學(xué)習(xí)物理當(dāng)成推導(dǎo)公式、背公式和套公式，不懂得應(yīng)該怎樣對具體的物理現(xiàn)象和物理過程具體分析，物理圖景相當(dāng)模糊，做起題來張冠李戴，或者是無從下手。其原因是由于物理圖景、物理模型不清晰，不會把一個實(shí)際的復(fù)雜的物理問題轉(zhuǎn)化成能反映物理本質(zhì)的物理圖景、物理模型[3]。比如，求電場強(qiáng)度通量？椎e=■E·dS和利用高斯定理

求解某些帶電體的電場強(qiáng)度，學(xué)生就張冠李戴，什么做法都有。這是因?yàn)閷W(xué)生沒有建立清晰的物理圖景、物理模型，不能正確理解？椎e=■E·ds和 的物理意義，不能理解為什么高斯面的電場強(qiáng)度通量只與高斯面所包圍的電荷有關(guān)，與高斯面外的電荷無關(guān)，而利用高斯定理求出的電場強(qiáng)度又與高斯面外的電荷有關(guān)。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生的解題步驟為：讀題—想公式—求解。而科學(xué)的解題模式是：審題—構(gòu)建物理圖景—選取研究對象—建立物理模型—分析物理過程和狀態(tài)—運(yùn)用與之相關(guān)的概念和定理（定律）建立方程—求解—檢查。形成學(xué)生上述解題模式的主要原因是中學(xué)階段的“題海戰(zhàn)術(shù)”，而先前簡單題求解的成功經(jīng)驗(yàn)又強(qiáng)化了這一模式。所以，教好物理，關(guān)鍵的是教思路、教方法，盡量避免講授艱深和復(fù)雜的數(shù)學(xué)，突出物理本質(zhì)，建構(gòu)鮮明的物理圖景和物理模型。

3.探索形式多樣的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣。利用課堂時間進(jìn)行多種教學(xué)活動。在課堂教學(xué)中，教師采用講授、討論、習(xí)題課等多種形式的教學(xué)模式，向?qū)W生傳授物理學(xué)基礎(chǔ)知識和研究方法。同時通過介紹物理學(xué)史的生動事例，講物理學(xué)史其實(shí)就是講科學(xué)創(chuàng)新的歷史，物理學(xué)史就是創(chuàng)新，就是教知識、教思路、授方法，注重用這些素材對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、探索精神和奉獻(xiàn)精神，創(chuàng)造非功利的驅(qū)動，傳承崇高的價值觀。培養(yǎng)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)模式。大學(xué)教育與中學(xué)教育最大的不同就是教學(xué)生會學(xué)才是我們教學(xué)的主要目的，任何一門課程的學(xué)習(xí)都要經(jīng)歷學(xué)會到會學(xué)的過程。具體做法是：在教學(xué)過程中，對部分內(nèi)容首先提出自學(xué)要求，自學(xué)提綱，布置學(xué)生下去自學(xué)，同時要求寫出自學(xué)部分的讀書報(bào)告，讓學(xué)生通過自學(xué)掌握歸納總結(jié)知識的方法。部分難度在學(xué)生自學(xué)能力范圍以內(nèi)的章節(jié)則要求學(xué)生通過查閱資料、自己歸納總結(jié)，總結(jié)出要點(diǎn)，下一次上課時找學(xué)生上講臺來講，或者分組討論，學(xué)生講完后老師對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、評比，以指出優(yōu)點(diǎn)為主進(jìn)行表揚(yáng)，同時對其錯誤的地方進(jìn)行更正，不足的地方進(jìn)行補(bǔ)充，這樣可以讓學(xué)生深刻認(rèn)識到錯誤，糾正錯誤，這樣可以檢查學(xué)生對物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法是否掌握，同時培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、語言表達(dá)能力、表現(xiàn)能力、歸納總結(jié)等方面的綜合能力，學(xué)生各方面的綜合素質(zhì)也得到提高，實(shí)踐證明學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是非常好的。采用多樣化的教學(xué)輔助手段。由于我們的學(xué)生基礎(chǔ)較差，不能完全脫離傳統(tǒng)的教學(xué)方法而只用多媒體教學(xué)，大學(xué)物理可以適當(dāng)采用多媒體教學(xué)與在黑板上書寫相結(jié)合的方法，使教學(xué)過程更加生動、形象，可徹底改變一支粉筆一塊黑板的傳統(tǒng)教學(xué)手段。

4.變革不同專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的理念和方法。大學(xué)物理是一門基礎(chǔ)課，其基本內(nèi)容相對穩(wěn)定，一般包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等。高校里不同專業(yè)對于大學(xué)物理的要求是不同的，這就要求教師要根據(jù)不同的專業(yè)特點(diǎn)對原來自成體系的大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理地取舍、整合，形成結(jié)構(gòu)性好、整體協(xié)調(diào)、專業(yè)適用性強(qiáng)的新型教學(xué)內(nèi)容。大學(xué)物理內(nèi)容的重點(diǎn)專業(yè)有別。根據(jù)不同的專業(yè)的要求，開展專題講座的形式進(jìn)行授課，將物理學(xué)發(fā)展的新理論、新技術(shù)、新內(nèi)容有機(jī)地組合在一起，給學(xué)生呈現(xiàn)一個系統(tǒng)的實(shí)用的知識體系。明確服務(wù)于專業(yè)人才培養(yǎng)的觀念來從事大學(xué)物理的教學(xué)工作，真正為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)提供需要的物理知識。目前在就業(yè)競爭日益加劇的情況下，用人單位需要的是基礎(chǔ)知識扎實(shí)、知識面廣、人文素養(yǎng)高、適應(yīng)性強(qiáng)的應(yīng)用型、創(chuàng)新性型人才。地方性院校是人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地、科技研發(fā)基地、文化傳承基地、咨詢服務(wù)基地、輸送人才的基地。大學(xué)老師們應(yīng)根據(jù)學(xué)校的教學(xué)現(xiàn)狀及不同專業(yè)不同學(xué)生存在的問題，努力做到“因材施教，專業(yè)有別，重在應(yīng)用，適應(yīng)模式”。

參考文獻(xiàn)：

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[3]宋存牛.如何通過大學(xué)物理教學(xué)改革提高學(xué)生創(chuàng)新能力[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，（30）：183-184.

[4]羅興垅，羅穎.獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)研究[J].大學(xué)物理，2010，29（1）：54-56.

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第5篇

【關(guān)鍵詞】類比法；靜電場；質(zhì)點(diǎn)平動；剛體轉(zhuǎn)動

一切物質(zhì)都在不斷地運(yùn)動、變化著，絕對不運(yùn)動的物體是不存在的。而物理學(xué)研究的是物質(zhì)運(yùn)動的最基本最普遍的形式，包括機(jī)械運(yùn)動、分子熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、原子和原子核內(nèi)的運(yùn)動等等。隨著社會的發(fā)展，在與生物學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互滲透中，物理學(xué)不僅本身得到了迅速發(fā)展，同時也推動了其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，順應(yīng)時展的潮流，教學(xué)應(yīng)著眼于造就一大批開拓型、創(chuàng)新型人才，以適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的需要，而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，有一套系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法就顯得尤為重要。

一、類比法

類比法是學(xué)習(xí)中經(jīng)常采用的一種方法，它就是人們根據(jù)兩個對象之間在某些方面的相同或相似，推論出它們在其他方面也可能相同或相似的一種認(rèn)識事物的思維方法。它能幫助我們從已知事物的有關(guān)理論建立假說去說明新事物；用某些已知的屬性來說明未知的屬性，可以增強(qiáng)說服力，使人們?nèi)菀桌斫狻ｎ惐确ú皇呛唵蔚哪７拢歉挥袆?chuàng)新性的思維方法。其使用過程是選擇兩個對象或事物（可以是同類或異類），并對它們某些相同或相似的性質(zhì)進(jìn)行對比，從異中求同，或同中見異，從而產(chǎn)生新知，或得到創(chuàng)造性成果。因此類比法是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的其中一種方法，在人們認(rèn)識世界和改造世界的活動中具有重大意義。在研究問題時，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)某些新問題有一種似曾相識的感覺。這個時候類比法就派上了用場，通過研究這種相似性，利用已知的物理規(guī)律去尋找未知的物理規(guī)律，從而發(fā)現(xiàn)新的結(jié)論、新的規(guī)律，創(chuàng)造出新的理論。許多物理上的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其中包括許多物理定律、公式和推論，都是運(yùn)用類比法的碩果。

二、類比法的簡單應(yīng)用舉例

1.靜電場類比重力場

運(yùn)用類比教學(xué)法，既能激發(fā)興趣，同時又進(jìn)行了科學(xué)思維和科學(xué)方法的示范，學(xué)生遇到新的概念和規(guī)律也能作類比分析，逐漸養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，形成一套系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法。由于靜電場力和重力做功都與路徑無關(guān)均屬于保守力，所以二者對應(yīng)的場也有很多相似之處。單純從靜電場角度去分析其性質(zhì)較為復(fù)雜而重力場我們早已熟知，所以在分析靜電場性質(zhì)時可以采用類比法，將靜電場類比為重力場，詳見表1。

2.庫侖定律類比萬有引力定律

任何兩個物體間都有相互吸引力，其作用力大小與它們之間距離的二次方成反比，與兩物體質(zhì)量乘積成正比，表達(dá)式為F=GMm/r?；1785年法國物理學(xué)家?guī)靵鲇门こ訉?shí)驗(yàn)對電荷間的相互作用力進(jìn)行了定量的研究，總結(jié)出真空中庫侖定律：在真空中兩個靜止點(diǎn)電荷間的作用力大小與兩點(diǎn)電荷帶電量乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比，數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=KQq/r?，我們可以發(fā)現(xiàn)萬有引力定律和真空中庫侖定律在形式上非常相似，K和G均為常數(shù)，萬有引力與庫侖力大小均與二者距離二次方成反比。

3.點(diǎn)電荷類比質(zhì)點(diǎn)

物體的運(yùn)動是復(fù)雜的，根據(jù)研究的需要，建立一個與實(shí)際情況差距不大的“理想模型”是非常必要的，點(diǎn)電荷和質(zhì)點(diǎn)均是為研究問題方便而引入的抽象的物理模型。如果物體的形狀和大小對研究問題影響不大時，可以忽略其大小和形狀，用一個有質(zhì)量的點(diǎn)來代替該物體，將這樣的抽象物理模型定義為質(zhì)點(diǎn)；點(diǎn)電荷概念的引入可以類比質(zhì)點(diǎn)，點(diǎn)電荷也是一種抽象的物理模型，當(dāng)帶電體的幾何形狀對研究問題影響不大時，可以忽略其大小形狀及電荷分布情況，認(rèn)為所有電荷都集中在一個點(diǎn)上，將這樣的一個抽象物理模型定義為點(diǎn)電荷。

4.剛體轉(zhuǎn)動類比質(zhì)點(diǎn)平動

為研究問題方便在《力學(xué)》中引入了兩個抽象的物理模型――質(zhì)點(diǎn)和剛體，由于質(zhì)點(diǎn)和剛體分別研究的是平動和轉(zhuǎn)動問題，因此，看似沒有緊密聯(lián)系，但二者的運(yùn)動規(guī)律卻有及其相似之處，加以比較進(jìn)行應(yīng)用學(xué)生接收效果會更好。

平動和轉(zhuǎn)動運(yùn)動規(guī)律對比一覽表（詳見表2）。

通過以上列表可以發(fā)現(xiàn)二者在形式上極其相似，找到二者異同就可以更好的加以運(yùn)用，在處理剛體轉(zhuǎn)動問題時類比質(zhì)點(diǎn)平動的運(yùn)動規(guī)律，就可以準(zhǔn)確快速處理相關(guān)問題，起到事半功倍的效果。

5.磁感線類比電場線，磁通量類比電通量

磁感線和電場線都不是實(shí)際存在的曲線，均是為研究問題方便而引入的假象曲線，二者的疏密均代表相應(yīng)場的強(qiáng)弱，曲線在某點(diǎn)的切線方向代表相應(yīng)場在該點(diǎn)的強(qiáng)弱；磁通量和電通量也有著非常相似的地方，分別代表穿過某一個面的磁感線條數(shù)和電場線條數(shù)。

三、運(yùn)用類比法教學(xué)，建立樹形網(wǎng)絡(luò)知識圖

在教學(xué)中，要特別重視在講授新概念時聯(lián)系舊知識，建立新舊知識網(wǎng)絡(luò)，在新舊知識類比中加深理解，開拓思路，對知識網(wǎng)絡(luò)及時進(jìn)行梳理，使知識條理化。隨著教學(xué)的深入學(xué)生掌握的知識逐漸形成網(wǎng)絡(luò)，這里有知識的橫向的拓展，也有縱向的知識深入，學(xué)生的知識和能力就產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)展也就寓于其中了。

四、結(jié)語

以上幾個例子是類比法在教學(xué)中的簡單應(yīng)用舉例，在其他學(xué)科中也可嘗試使用此法，會起到事半功倍的效果。因此教學(xué)要適應(yīng)時展的需要，就要重視學(xué)生學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)，要采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式和手段，多角度、多層次地來培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1]程守誅，江之永.普通物理學(xué)[M].高等教育出版社，1997.

第6篇

關(guān)鍵詞：電磁場與電磁波；類比法；循序漸進(jìn)；講義；習(xí)題

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0010-02

隨著信息時代的到來，作為通信傳輸技術(shù)基礎(chǔ)的電磁場理論得到越來越廣泛和深入的研究與應(yīng)用。“電磁場與電磁波”是電氣、電子信息、通信等工科電子類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是在大學(xué)物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究宏觀電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和分析方法。這不但是為了后續(xù)課程的需要，也是深入理解和分析工程實(shí)際中的電磁問題所必需掌握的基本知識，而且電磁場理論也是微波通信、衛(wèi)星通信、電磁兼容和生物電磁學(xué)等高新技術(shù)的理論基礎(chǔ)及交叉領(lǐng)域新學(xué)科的生長點(diǎn)。[1，2]所以電類專業(yè)的學(xué)生，無論是從當(dāng)前的學(xué)習(xí)出發(fā)，還是為了拓寬將來的專業(yè)面，都應(yīng)該重視這門課程，學(xué)好這門課程，打好專業(yè)基礎(chǔ)。此外，學(xué)好這門課，對培養(yǎng)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思想、科學(xué)分析問題的方法、復(fù)雜抽象的思維能力、勇于開拓的創(chuàng)新精神等將起著十分重要的作用。[3，4]另外由于獨(dú)立學(xué)院學(xué)生普遍基礎(chǔ)不是很好，并且對抽象的理論課程的學(xué)習(xí)興趣不大，更加重了獨(dú)立學(xué)院重“電磁場與電磁波”課程的教學(xué)工作。

一、“電磁場與電磁波”課程特點(diǎn)

1.基礎(chǔ)知識要求多

“電磁場與電磁波”課程是以大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、電路分析、數(shù)學(xué)物理方程、復(fù)變函數(shù)等為基礎(chǔ)，所涉及的內(nèi)容很廣 。大學(xué)物理中，電磁學(xué)部分內(nèi)容是“電磁場與電磁波”的物理基礎(chǔ)，而矢量分析、特殊函數(shù)等內(nèi)容是學(xué)好“電磁場與電磁波”課程必需的數(shù)學(xué)工具，由于涉及復(fù)雜偏微分和特殊函數(shù)的計(jì)算，難度不小。因此要學(xué)好這門課程，必須熟練掌握這些基礎(chǔ)課程的相關(guān)概念、理論和運(yùn)算等。同樣對擔(dān)任本課程教學(xué)的教師提出了較高的要求，即一方面需要有較好的物理、數(shù)學(xué)及電路知識；另一方面需要有比較全面的專業(yè)知識。同時，又需要對通信工程實(shí)際情況有較廣泛的了解。因此本課程的教學(xué)相對而言比較不易。

2.數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算多

課程涉及大量的物理知識以及各種數(shù)學(xué)方法，在學(xué)習(xí)過程中如何處理數(shù)學(xué)與物理的銜接，數(shù)學(xué)方法和物理概念的聯(lián)系以及理論分析與工程應(yīng)用的關(guān)系至關(guān)重要，這也是學(xué)生較難處理的問題。

3.抽象的概念多

“電磁場與電磁波”每章內(nèi)容都會引入一些新的、較難理解的概念、定律。例如散度和旋度是兩個比較抽象的數(shù)學(xué)概念，學(xué)生們甚至在課程結(jié)束之后仍感到這兩個概念很抽象，不理解在電磁場與波學(xué)習(xí)中為什么始終與之打交道；靜電場中的自分布電容、互分布電容、廣義力、虛位移等；恒定磁場中的矢量磁位、標(biāo)量磁位；邊值問題求解中的鏡像法、分離變量法等。這些新的概念及定律不僅抽象、難理解，而且所涉及的公式通常比較復(fù)雜，計(jì)算起來難度較大。基于以上特點(diǎn)，對于“電磁場與電磁波”這門課程，學(xué)生普遍認(rèn)為“難學(xué)”，教師普遍感到“難教”。

二、“電磁場與電磁波”教學(xué)存在的問題

1.學(xué)習(xí)問題

由“電磁場與電磁波”課程的特點(diǎn)可知課程本身過于抽象，學(xué)生普遍反映難學(xué)難懂，表現(xiàn)為抽象的純理論和概念多，復(fù)雜的偏微分公式多，計(jì)算求解難度大，而對老師來說教好這門課也具有相當(dāng)?shù)碾y度。另外，在學(xué)習(xí)“電磁場與電磁波”課程過程中，學(xué)生常常難以將已經(jīng)學(xué)好的數(shù)學(xué)知識和電磁場內(nèi)容很好地結(jié)合。在學(xué)習(xí)“電磁場與電磁波”之前，學(xué)生一般都具備矢量場論的基本知識，但是在學(xué)習(xí)“電磁場與電磁波”的過程中卻難以將所學(xué)知識與電磁場理論融會貫通、學(xué)以致用。還有許多學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)起來備感吃力。

2.教材問題

目前絕大多數(shù)教材都只強(qiáng)調(diào)經(jīng)典的理論知識，缺乏有應(yīng)用背景和緊密跟蹤最新前沿發(fā)展的內(nèi)容，這樣不但導(dǎo)致理論與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，也很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱。特別是對基礎(chǔ)知識差的學(xué)生來說，一看到大量的證明和數(shù)學(xué)推導(dǎo)問題就失去了信心。

3.缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備

由于資金和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的匱乏，使得大部分高校在“電磁場與電磁波”教學(xué)中缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致無法開展實(shí)驗(yàn)課程。這樣原本就十分抽象的課程，完全變成了一門純理論教學(xué)的課程，也導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)中理論與實(shí)踐的脫節(jié)問題。

4.課時問題

隨著這些年的教學(xué)改革，大學(xué)生要求的總學(xué)分略有下降，而開設(shè)課程又增多的趨勢導(dǎo)致“電磁場理論”的教學(xué)課時被極大壓縮，由以前的80學(xué)時被壓縮到40學(xué)時，導(dǎo)致教學(xué)自由度受到了較大的限制。

三、提高“電磁場與電磁波”教學(xué)質(zhì)量的方法

1.制訂教學(xué)大綱，確定教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)有的“電磁場與電磁波”教學(xué)，大部分都是一些純理論講解的內(nèi)容，而學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)常問學(xué)這門課有什么用，學(xué)某一章節(jié)有什么用。看是一個簡單的問題，但作為老師一定認(rèn)真思考，給學(xué)生一個滿意的答案。因?yàn)閺倪@個問題上一方面反映了老師講課不能只是大談理論講解，另一方面也反映了現(xiàn)有教材在實(shí)際應(yīng)用方面的缺陷。對這個問題回答的好壞直接關(guān)系到同學(xué)們學(xué)習(xí)的效果和興趣。基于以上原因和筆者多年的“電磁場與電磁波”的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，自編內(nèi)部教材講義，此講義最大的特點(diǎn)是以通俗的語言來講解抽象的概念，以實(shí)際的例題來幫助理解重點(diǎn)理論，并且在每個知識點(diǎn)都有對應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。

由于“電磁場與電磁波”理論是人類在認(rèn)識自然規(guī)律和生產(chǎn)實(shí)踐活動中發(fā)展起來的，在日常生活、科學(xué)研究和軍事等領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，例如在微波爐、磁懸浮列車、隱形轟炸機(jī)、移動電話中的應(yīng)用等。這些在此講義的每一章的后面都是一個拓展知識的介紹，比如在第二章靜態(tài)電磁場的最后一節(jié)中，就針對磁懸浮列車和衛(wèi)星電推進(jìn)器做了詳細(xì)講解，提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

2.循序漸進(jìn)的教學(xué)方法

電磁場與電磁波是利用場的觀點(diǎn)來研究空間某一物理量的確定值問題，而矢量分析正是研究此問題的重要教學(xué)工具。應(yīng)用矢量分析的方法，可以使電磁場的基本定律、公式以簡潔的形式表述出來，且與坐標(biāo)的選擇無關(guān)。所以先要學(xué)習(xí)一下矢量分析的內(nèi)容，包括矢量運(yùn)算、三種坐標(biāo)系、矢量的散度和旋度等內(nèi)容。以后每個章節(jié)的教學(xué)，采用從易到難、從靜態(tài)場到時變場、從電場到磁場再到電磁場、從三維空間到四維空間的循序漸進(jìn)的教學(xué)順序。

首先，從較為容易掌握的靜電磁場開始進(jìn)行學(xué)習(xí)，此章節(jié)的教學(xué)應(yīng)詳細(xì)地分析各種情況，其中包含對基本方程、邊值問題等理論的推導(dǎo)以及物理含義的分析，以及靜電能量與力的分析等，而靜磁場的講解一定要和靜電場的知識進(jìn)行類比學(xué)習(xí)。這樣就為時變電磁場、電磁場波的傳播、波導(dǎo)等教學(xué)內(nèi)容打下一個比較好的基礎(chǔ)。后續(xù)各章節(jié)的教學(xué)，也應(yīng)注意與靜電磁場的理論進(jìn)行比較。從靜止電荷產(chǎn)生的靜電場到研究運(yùn)動的穩(wěn)定電荷產(chǎn)生的恒定電場，然后研究電流引入的恒定磁場，隨后進(jìn)行電磁感應(yīng)以及時變電磁場分析，并且在時變電磁場的分析中，推測電磁波的產(chǎn)生。之后講解均勻平面電磁波在無界空間的傳播、反射和透射，以及導(dǎo)行電磁波、電磁波輻射等知識，最后進(jìn)行傳輸線理論的講解。按照逐步深入方式，進(jìn)行知識的擴(kuò)充，使課程知識具有連貫性，學(xué)生也比較容易掌握。

3.巧妙使用類比方法

“電磁場與電磁波”課程體系中，小到一個公式，大到整個理論框架，都存在著對立統(tǒng)一的關(guān)系。通過這些知識點(diǎn)的類比，不僅使學(xué)生學(xué)到了“電磁場與電磁波”課程的精髓，也使他們體會到“電磁場與電磁波”課程體系中的對稱美。類比包含兩個方面的類比，一是課程、領(lǐng)域之間的橫向類比，例如與“大學(xué)物理”相關(guān)知識點(diǎn)的類比，“電磁場”和“流體力場”、“電磁波”和“機(jī)械橫波”的比較。由于電磁波與機(jī)械波都是橫波，都具有橫波的特性等方面的類比，水波的傳播與電磁波能的傳播的類比，電磁場與流體力場的類比等等，類比的教學(xué)策略進(jìn)行更加形象直觀的傳授，啟發(fā)創(chuàng)造性思維。另一個則是縱向類比，譬如該課程本身的靜電場和靜磁場、靜電場和恒定電流場等的對比。這樣，既拓寬了學(xué)生的知識面，也使學(xué)生通過類比對電磁場波動函數(shù)表達(dá)式有了深刻而又直觀的理解。

4.仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

對于電子信息、通信專業(yè)的學(xué)生，基本上都會使用MATLAB軟件，并且場與波的分析往往涉及復(fù)雜的繪圖和大量的計(jì)算，將MATLAB仿真技術(shù)應(yīng)用到“電磁場與電磁波”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，十分有助于將抽象的理論變成容易理解、接受的結(jié)論，這必將有助于“電磁場與電磁波”的課堂教學(xué)。[5]比如，利用MATLAB編寫的程序可以繪制三維矢量的靜態(tài)和動態(tài)分布圖，給出了均勻平面波、矩形波導(dǎo)的傳輸模和截止模、電流元的電場和磁場的分布圖，這將大大提高同學(xué)們的空間想象力和對這部分知識的理解能力。

5.適當(dāng)?shù)牧?xí)題練習(xí)

對“電磁場與電磁波”課程的學(xué)習(xí)，不但要有正確的教和學(xué)的方法，還要有適當(dāng)?shù)牧?xí)題練習(xí)。其實(shí)，習(xí)題都是針對某一知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，在同學(xué)們做習(xí)題的過程中一方面幫助他們理解知識點(diǎn)的應(yīng)用，另一方面也鞏固了課堂老師所講內(nèi)容。

在課堂教學(xué)中，不可能留出時間讓學(xué)生來學(xué)習(xí)題，只能有針對性地來講解有代表性的例題，做習(xí)題只讓同學(xué)們在課下做，讓同學(xué)把遇到的問題匯總起來，在集體答疑的時間來給同學(xué)們做詳細(xì)的解答。在講義中不但針對每一知識點(diǎn)精心設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例，而且還設(shè)計(jì)了一定量的習(xí)題要求同學(xué)們完成。

此外，習(xí)題不僅僅是計(jì)算，在每一章結(jié)束后給學(xué)生出了一些思考題，讓學(xué)生自己去查找資料來完成。比如假如存在磁單極子，麥克斯韋方程的形式是什么樣的？

四、總結(jié)

本文是筆者多年來在“電磁場與電磁波”教學(xué)中的一點(diǎn)體會，本課程涉及的基礎(chǔ)知識比較多，對教師的專業(yè)課程知識的要求較高，同時需要教師密切結(jié)合本校學(xué)生的基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、課時、教學(xué)大綱的制訂等實(shí)際情況進(jìn)行分析。教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)都需要周密思考、認(rèn)真?zhèn)湔n，注意平時在科研項(xiàng)目中隨時積累，在教學(xué)中隨時涉獵其他專業(yè)的知識。教師的視野開闊了，學(xué)生才能在電磁場領(lǐng)域的思維角度開闊一些，能夠掌握宏觀電磁場與電磁波的基本性質(zhì)及基本規(guī)律，培養(yǎng)他們的抽象思維能力，分析解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]田雨波， 張貞凱.“電磁場理論”教學(xué)改革初探[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（1）：11-12.

[2]王家禮，朱滿座，路宏敏.電磁場與電磁波[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[3]李波，豆根生，袁超.電磁場與電磁波課程的教學(xué)方法探索[J].河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，15（6）：127-128.

第7篇

關(guān)鍵詞:JAVA技術(shù);FLASH;虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號:G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2009)26-7454-01

Based on Java Technology Physical Virtual Experiment Design and Realization

MA Jia-lin

(Department of Computing Science, Huaiyin Institute of Technology, Huai'an 223001, China)

Abstract: In recent years, was getting more and more widespread along with the virtual experiment in the teaching application, the virtual experiment already became with the modern education technology is auxiliary the teaching the important means. This article through the example showed that several kind of models realize the technology which the teaching aspect virtual technology, and makes the analysis and the explanation to each kind of technology's good and bad points as well as the serviceability.

Key words: JAVA technology; FLASH; virtual experiment

近幾年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)滲入到教育的各個方面。虛擬實(shí)驗(yàn)就是在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)設(shè)一種實(shí)驗(yàn)情境,讓用戶通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或拖曳操作進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合。特別是虛擬儀器技術(shù)與認(rèn)知模擬方法的結(jié)合使虛擬實(shí)驗(yàn)具有了一定的智能化特征。虛擬技術(shù)的發(fā)展為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及遠(yuǎn)程教育提供了很好的條件和技術(shù)支持,用虛擬實(shí)驗(yàn)來輔助教學(xué)是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的要求,它有著廣闊的前景。

本文通過實(shí)例來說明幾種典型實(shí)現(xiàn)教學(xué)方面虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù),并對每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用性做出分析和說明。

1 Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)不是傳統(tǒng)的意義上的把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制作成圖文并貌的實(shí)驗(yàn)介紹,而是學(xué)生可以在電腦上進(jìn)行交互式操作,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的互動模擬,已達(dá)到良好的教學(xué)效果。

JAVA語言是強(qiáng)類型語言,JAVA的JSP和APPLET分別可以對數(shù)據(jù)、圖象進(jìn)行有效的處理從而解決FLASH和ASP無法解決的問題;再次,因?yàn)镴AVA語言有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能,尤其是Applet專用于嵌入WEB網(wǎng)頁,并產(chǎn)生特殊的頁面效果。JAVA Applet具有基本的繪畫功能、動態(tài)頁面效果、動畫和聲音的播放、交互功能的實(shí)現(xiàn)、窗口開發(fā)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)交流能力的實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。所以對于要求有大量的圖象處理和操作交互,特別是復(fù)雜精確數(shù)據(jù)處理的這類實(shí)驗(yàn),可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算和字符串的各種處理,對于有這種要求的實(shí)驗(yàn),無疑應(yīng)選JAVA。所以我們開發(fā)的靜電場描繪實(shí)驗(yàn)主要采用JAVA Applet進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面是采用JAVA對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)――靜電場描繪進(jìn)行模擬,如圖1所示。

以下是靜電場描繪Java部分代碼:

public boolean mouseDown(Event evt, int x, int y)

//用于判斷鼠標(biāo)位置,并完成不同的操作

{

if(approach == 0 && x >= 103 && x = 294 && y

{ approach++;

str = "打開開關(guān)G";

jx = 125;

jy = 285;

repaint();//如果鼠標(biāo)點(diǎn)擊開關(guān)按鈕,完成打開電源開關(guān)

} else

if(approach == 1 && x >= 168 && x = 294 && y

{ approach++;

str = "連接接線A";

jx = 214;

jy = 210;

repaint(); //如果點(diǎn)擊接線柱A,就聯(lián)通A線路

} else

……(下轉(zhuǎn)第7456頁)

(上接第7454頁)

System.out.println("dian" + dian);//利用八個等勢線描繪靜電場圖

if(dian == 24)

{str = "描繪電場線";

approach++;

repaint();

}

2 Flash技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)

Flash有兩大特點(diǎn),即逼真的動畫設(shè)計(jì)效果和強(qiáng)大的內(nèi)置腳本程序 ActionScript.Flash可以制作網(wǎng)頁交互動畫 ,它具有基于矢量的繪圖功能 , 也可以靈活控制,管理對象,還提供 ActionScript腳本語言。Flash還具有支持交互、數(shù)據(jù)量小、效果好、不需要媒體播放器軟件之類等特性。將制作的課件和虛擬儀器 ,仿真實(shí)驗(yàn)置于網(wǎng)頁上 ,學(xué)生可以不受時空的限制 ,隨時上網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí) ,也可以作為遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)或選修實(shí)驗(yàn)。以下是利用Flash實(shí)現(xiàn)光電效應(yīng)的實(shí)例,圖2為儀器外觀。

3 其他虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.1 VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language――虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言)是一種用于建設(shè)虛擬三維世界的場景建模語言,具有平臺無關(guān)性,是目前Internet上基于WWW的三維互動場景制作的主流語言。用VRML制作虛擬設(shè)備有以下特點(diǎn):具有3D動畫、音效、傳感器觸發(fā)、事件輸入輸出、行為控制、支持多種腳本與多重使用者等功能,能在Web上實(shí)現(xiàn)動態(tài)頁面,具有加強(qiáng)的交互功能。

3.2 3DMAX

用VRML建立復(fù)雜的三維模型是相當(dāng)繁難的,而3DStudioMax因其強(qiáng)大的三維建模功能恰好可彌補(bǔ)VRML這方面的不足,并且VRML具有與3DStudioMax模型的無縫接口。因此在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的場景和儀器設(shè)備制作時,一般是先利用3DMAX制作出復(fù)雜逼真的場景,然后利用VRML語言進(jìn)行位置、動作、空間背景、視點(diǎn)、傳感效果等設(shè)置,使虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)既具有逼真的漫游效果,又具有可交互可操作的特點(diǎn)。

4 總結(jié)

通過以上幾種常用實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的比較,我們可以看出JAVA技術(shù)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力,也便于實(shí)現(xiàn)web訪問;Flash技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一在于儀器界面控制和外觀設(shè)計(jì),此外,Flash對還具有體積小,網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快,嵌入web更容易等很多優(yōu)點(diǎn);VRML便于構(gòu)建虛擬環(huán)境,3DMAX能容易構(gòu)造成逼真的實(shí)驗(yàn)儀器和場景。總之,每種技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足,我們應(yīng)該根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的的特點(diǎn)選用合適的技術(shù),才能制作出優(yōu)秀的虛擬實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn):

[1] 邱進(jìn)冬.基于Web的虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2003(3):92-95.

第8篇

關(guān)鍵詞 教學(xué)的層次性 數(shù)學(xué)的立體性 物理教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

大學(xué)物理是工科類大學(xué)生主要科學(xué)課程之一，對于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有重要的作用。該課程不僅是對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的、系統(tǒng)的基本技能、科學(xué)方法、基礎(chǔ)的知識及技巧的訓(xùn)練，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問題的綜合能力。隨著科技進(jìn)步的新趨勢和新挑戰(zhàn)，大學(xué)物理教學(xué)應(yīng)該面對時代的發(fā)展，針對學(xué)生的不同特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面不斷有所改革和創(chuàng)新。

大學(xué)物理教學(xué)的過程應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從自然的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)其變化發(fā)展的規(guī)律，及其規(guī)律的實(shí)踐應(yīng)用。其過程需要不同的認(rèn)識過程、邏輯的思考、科學(xué)方法及創(chuàng)新精神。蘊(yùn)涵著“立體感”、“層次性”。發(fā)掘出其中的內(nèi)涵去激勵學(xué)生，影響他們對物理情感的體驗(yàn)。這種情感的影響有可能改變他們對物理的態(tài)度與興趣，成為他們的“知己”，受用一生。

1 教學(xué)內(nèi)容的層次性

從教學(xué)內(nèi)容研究入手，根據(jù)認(rèn)識過程的層次性，教學(xué)內(nèi)容的聯(lián)系層次性，從易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進(jìn)對大學(xué)物理中各部分內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。根據(jù)不同的專業(yè)需求，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置有兩種不同的體系：

分層次教學(xué)，把大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)分成實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識教學(xué)階段；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段；綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段四個層次，按著每個層次教學(xué)內(nèi)容的要求，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和手段。

（1）對于工程類的學(xué)生，按照物理內(nèi)容的基礎(chǔ)性，難易程度與學(xué)生的知識水平及專業(yè)對物理的要求，依照教學(xué)內(nèi)容層次，應(yīng)將物理劃分為兩大部分：第一部分的內(nèi)容：運(yùn)動學(xué)、力對運(yùn)動的影響（動力學(xué)）、自然界中兩種常見的運(yùn)動（振動與波動）。（重點(diǎn)內(nèi)容：動力學(xué)、振動與波動）。第二部分的內(nèi)容：靜電場（電荷與電場）、靜磁場（運(yùn)動電荷與磁場）、電磁感應(yīng)、光學(xué)、熱力學(xué)（重點(diǎn)內(nèi)容：熱力學(xué)、電磁學(xué)）。

（2）對于電子信息類的學(xué)生，根據(jù)其專業(yè)對物理的要求， 依照教學(xué)內(nèi)容層次，應(yīng)將物理劃分為兩大部分：第一部分的內(nèi)容：運(yùn)動學(xué)、力對運(yùn)動的影響（動力學(xué)）、靜電場（電荷與電場）、靜磁場（運(yùn)動電荷與磁場）、電磁感應(yīng)（重點(diǎn)內(nèi)容：電磁學(xué)）。第二部分的內(nèi)容：振動學(xué)、波動學(xué)、光學(xué)、量子力學(xué)基礎(chǔ)（重點(diǎn)內(nèi)容：振動與波動、量子力學(xué)基礎(chǔ)）。

2 教學(xué)過程的層次性

教學(xué)是教師施展教育的平臺，在這個平臺上，教師要在教學(xué)那種嚴(yán)謹(jǐn)而刻板的“氣質(zhì)”中，“演活”物理深刻內(nèi)涵與本質(zhì)，教學(xué)不是曲高和寡的“陽春白雪”。愛因斯坦說過，興趣乃創(chuàng)造之母。沒能力激發(fā)興趣，可也千萬別“謀殺”了興趣。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，教學(xué)進(jìn)度的安排，學(xué)生的理解與接受的，“我們應(yīng)該精心設(shè)計(jì)內(nèi)容，為學(xué)生真正理解或應(yīng)用這些內(nèi)容提供豐富的平臺”。

分層次教學(xué)法，低起點(diǎn)、分層次、目標(biāo)高、由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn)，按著學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行教學(xué)。

子彈以某一速度打入可轉(zhuǎn)動的木棒中，大部分學(xué)生認(rèn)為這一自然現(xiàn)象過程滿足動量守恒。教師要善于抓住教學(xué)內(nèi)容承載的素材來展開層次性的思維。幫助學(xué)生對物理概念的理解與定律應(yīng)用；子彈可視為質(zhì)點(diǎn)，而轉(zhuǎn)動的木棒應(yīng)視為剛體。剛體可視為質(zhì)點(diǎn)的剛性組合，這蘊(yùn)含著一個質(zhì)點(diǎn)也可組合為剛體（即質(zhì)點(diǎn)也可視為剛體），但剛體不一定由一個質(zhì)點(diǎn)組成（即剛體不能視為質(zhì)點(diǎn)）。動量守恒適用于質(zhì)點(diǎn)，而角動量守恒適用于質(zhì)點(diǎn)。

每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容都有著邏輯性、層次性。教師把握內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，像一個快樂的導(dǎo)游，層層深入，如數(shù)家珍，引領(lǐng)學(xué)生流連忘返于物理的美麗景觀里。教師講得行云流水，學(xué)生聽得不急不燥。一堂教學(xué)課下來，好似受到（下轉(zhuǎn)第132頁）（上接第115頁）了一次洗禮，身心俱悅。這應(yīng)是教師追求的一種講課的氣氛。

3 教學(xué)方法與手段的立體化

教學(xué)的主要目的是知識的傳承，對象是學(xué)生，如何使學(xué)生在較短的時間內(nèi)學(xué)到較豐富，較系列化的知識、方法和技能，又開拓學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的想象力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。這就要求教師在教學(xué)上更立體。因此在教學(xué)上采用靈活的教學(xué)方法，教學(xué)方法必須與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合。

在剛體的動力學(xué)教學(xué)中可類比質(zhì)點(diǎn)的動力學(xué)；在磁場的教學(xué)進(jìn)程中可對比電場的教學(xué)進(jìn)程；波動的教學(xué)內(nèi)容與振動的內(nèi)容密不可分。在知識的傳授過程中，建立以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，根據(jù)厚基礎(chǔ)，強(qiáng)能力，高素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)，由易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進(jìn)，采用靈活的教學(xué)方法，使教學(xué)簡單明了，學(xué)生對概念的理解進(jìn)一步加深，公式及應(yīng)用得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

在應(yīng)用類比教學(xué)法的同時，對比教學(xué)法也是必不可少的。不同的內(nèi)容，雖有相似之處、互有聯(lián)系，但畢竟各有特點(diǎn)、各不相同，如不加以嚴(yán)格區(qū)別，常由于十分相似而破壞記憶的準(zhǔn)確性。為了準(zhǔn)確地掌握知識，應(yīng)該把相似的知識進(jìn)行對比，找出它們的不同點(diǎn)與相似之處，加深學(xué)生的印象，以強(qiáng)化精確的記憶。例如，在探討矢量場時，學(xué)生對旋度、方向旋度及方向旋度的極大值的理解與計(jì)算較為吃力。但學(xué)生對標(biāo)量場的梯度、方向?qū)?shù)及方向?qū)?shù)的極大值的理解與計(jì)算較好。通過標(biāo)量場的梯度與矢量場的旋度、方向?qū)?shù)與方向旋度對比，不難發(fā)現(xiàn)兩者之間在數(shù)學(xué)的幾何意義與的計(jì)算形式相類似，而不同之處是物理的意義與計(jì)算公式。

對比法也是物理學(xué)中常用的一種教學(xué)法，通過比較，找出不同物理規(guī)律、物理定律的共同點(diǎn)與差別，進(jìn)一步加深學(xué)生對物理規(guī)律、物理定律的理解和掌握，同時也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、研究問題、思考問題能力。角動量和轉(zhuǎn)動動能，有的學(xué)生就習(xí)慣寫成線動量和平動動能。因此，必須講清如何從質(zhì)點(diǎn)力學(xué)發(fā)展，推廣到剛體力學(xué)，使學(xué)生理解它們的內(nèi)在聯(lián)系，并把最后得到的相似公式進(jìn)行對比，找出它們本質(zhì)的區(qū)別，又如，電場是有源場，而磁場是渦旋場，正是這本質(zhì)的區(qū)別導(dǎo)致電場的規(guī)律-高斯定理和場強(qiáng)環(huán)流定律與磁場的規(guī)律-磁學(xué)中的高斯定理和安培環(huán)路定律的不同。

在教學(xué)中注重創(chuàng)新，探索研究性教學(xué)，發(fā)現(xiàn)式教學(xué)、問題式教學(xué)、討論式教學(xué)等教學(xué)方式，在電磁感應(yīng)的內(nèi)容中，動生電動勢的產(chǎn)生原因是洛侖茲力做功的結(jié)果，但在靜磁場的內(nèi)容中，在討論洛侖茲力的特點(diǎn)是不做功。洛侖茲力是否做功 如何解決該問題。引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度來探討。

通過教師的創(chuàng)新教學(xué)，來提高學(xué)生的創(chuàng)造能力。課堂上，多提為什么？如何做？在總結(jié)電磁場的內(nèi)容時，學(xué)生了解電荷可以激發(fā)電場，運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場。兩者都是電荷產(chǎn)生的物質(zhì)，問題是這兩種物質(zhì)有何關(guān)系。讓學(xué)生自己通過實(shí)踐去尋找正確的、合理的答案，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力。

總之，在大學(xué)物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用類多種教學(xué)方式，使學(xué)生學(xué)到的科學(xué)方法和邏輯思維方法，迅速獲得新知識；理解新、舊知識的內(nèi)在聯(lián)系；更好地認(rèn)識新事物的本質(zhì)與特征；新知識更加鮮明、準(zhǔn)確，舊知識更加深刻、牢固。使我們能提高課堂教學(xué)效率，取得事半功倍的效果。

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第9篇

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；大學(xué)物理；研究；實(shí)踐

一、案例教學(xué)法概述

案例教學(xué)法指的是利用常見的現(xiàn)實(shí)生活場景進(jìn)行模擬，給學(xué)生帶來深刻的體驗(yàn)，在討論中強(qiáng)化學(xué)習(xí)和記憶的一種教學(xué)方式。一直以來被認(rèn)為是“代表未來教育方向的一種成功教育方法”，發(fā)源于美國，后被世界各國的教育界逐漸應(yīng)用和推廣。案例教學(xué)法自從引入我國以來，引起了教學(xué)領(lǐng)域的高度認(rèn)可和重視，經(jīng)過近年來的發(fā)展和改進(jìn)已經(jīng)逐步完善與成熟。通過案例教學(xué)來比較和學(xué)習(xí)各種實(shí)際案例的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而總結(jié)出相關(guān)知識的一般規(guī)律和結(jié)論，有利于開拓大學(xué)生的視野，幫助他們發(fā)散思維，提高課堂教學(xué)效果。案例教學(xué)法比傳統(tǒng)的教學(xué)方式具有更加鮮明的優(yōu)勢，鼓勵大學(xué)生的獨(dú)立思維和創(chuàng)新能力，讓大學(xué)生通過思考、討論充分表達(dá)自己的觀點(diǎn)，進(jìn)而總結(jié)得出案例表達(dá)的結(jié)論。這種教學(xué)方式突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式中以教師為主體的教學(xué)模式，更加注重教師與學(xué)生以及學(xué)生之間的交流與互動，鼓勵大學(xué)生在教師的引導(dǎo)下探索和總結(jié)知識。案例教學(xué)法不但要求學(xué)生熟練地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識，還要求有一定的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，促進(jìn)大學(xué)生將理論只是轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際案例問題的能力，全面提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。

二、案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

1.建立《大學(xué)物理》案例教學(xué)庫

精心挑選和編寫案例教學(xué)庫，是將案例教學(xué)法有效應(yīng)用于《大學(xué)物理》教學(xué)的首要步驟。為貼切教學(xué)需要和滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，在案例的挑選和編寫中必須按照典型性、適用性、貼切性的原則，緊密聯(lián)系《大學(xué)物理》的學(xué)科特點(diǎn)與基本理論進(jìn)行案例的挑選和編寫，充分將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，逐漸豐富和完善教學(xué)案例，逐步建立起一套完善的《大學(xué)物理》案例教學(xué)庫，進(jìn)而為案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的應(yīng)用提供足夠的合適的案例，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.完善以案例教學(xué)為載體的《大學(xué)物理》教研機(jī)制

第一，準(zhǔn)備恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)案例。要想充分發(fā)揮案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的應(yīng)用，首要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)就是準(zhǔn)備科學(xué)恰當(dāng)?shù)陌咐＝處煾鶕?jù)《大學(xué)物理》教學(xué)的需求，選擇一個或幾個教學(xué)案例為課堂教學(xué)做準(zhǔn)備，同時也引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)案例材料了解和思考教學(xué)案例，進(jìn)而通過圖書、網(wǎng)絡(luò)等工具來充分理解教學(xué)案例及相關(guān)問題，在熟悉教學(xué)案例后，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容和自己的理解，整理歸納出自己的觀點(diǎn)。

第二，以小組形式進(jìn)行討論。一般在學(xué)生對教學(xué)案例經(jīng)過思考和研究之后，便以小組的形式進(jìn)行討論。每個討論小組分別配備有小組長和秘書來分別負(fù)責(zé)教學(xué)案例的討論和記錄，在小組討論中每個成員分別就教學(xué)案例闡述自身的觀點(diǎn)，在小組內(nèi)部成員之間分享、補(bǔ)充和歸納教學(xué)案例所表達(dá)的中心思想。此外，《大學(xué)物理》教師還可以應(yīng)用多媒體等方式引導(dǎo)和開拓大學(xué)生的思維。例如，在靜電場的高斯定理關(guān)系式教學(xué)中，教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生觀察模擬的電場線以及其特點(diǎn)，并通過電通量的含義和關(guān)系式等教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到高斯定理是以高等數(shù)學(xué)的基本工具來闡述閉合曲面的電場線條數(shù)（或電通量）的組織下進(jìn)入班級案例的討論。

第三，班級的教學(xué)案例綜合討論。在案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的應(yīng)用中的重中之重為學(xué)生在班級的教學(xué)案例綜合討論，經(jīng)過激烈的小組討論之后，學(xué)生已經(jīng)對案例有了充分的了解和基本的觀點(diǎn)認(rèn)識，在課堂上教師的引導(dǎo)下積極發(fā)言，進(jìn)一步開拓思維，通過老師的解析形成新的認(rèn)識。這一環(huán)節(jié)中要求教師采用多種方法鼓勵學(xué)生發(fā)散思維進(jìn)行思考，闡述自己的認(rèn)識和觀點(diǎn)，并通過一定的理論知識引導(dǎo)班級案例綜合討論的方向和結(jié)果。例如，在講解光學(xué)部分的等厚干涉時，先以小組的形式組織學(xué)生進(jìn)行牛頓環(huán)試驗(yàn)以及劈尖干涉試驗(yàn)，通過試驗(yàn)體會和分析等厚干涉的特點(diǎn)以及干涉圖樣的不同之處，進(jìn)一步通過班級的教學(xué)案例綜合討論為教師的理論教學(xué)積累了充足的背景知識。

最后，以教師為中心的評價教學(xué)階段。在案例教學(xué)的最后環(huán)節(jié)是教學(xué)的歸納、評價和教學(xué)。《大學(xué)物理》教師對學(xué)生的討論觀點(diǎn)進(jìn)行歸納和評價，指出其中的不足，并引出正確的理論教學(xué)，不但可以幫助學(xué)生分析得知自身思維的不足之處，還在討論和教師的評價中加深學(xué)習(xí)印象，提高教學(xué)效果。

綜上所述，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用有著突出的優(yōu)勢，可以促進(jìn)大學(xué)生思維的發(fā)散，進(jìn)而提高他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，有利于增強(qiáng)教學(xué)效果。與此同時，要提高案例教學(xué)在《大學(xué)物理》教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用的效果，大學(xué)物理教師不但要精心準(zhǔn)備案例材料，有效引導(dǎo)學(xué)生的思維，還要在教學(xué)實(shí)踐中不斷地總結(jié)和改進(jìn)，完善案例教學(xué)的應(yīng)用機(jī)制，全面提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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