电磁学教学方法研究与实践

高 艳，王修君

(安徽工业大学 数理科学与工程学院，安徽 马鞍山 243002)



电磁学教学方法研究与实践

高 艳，王修君

(安徽工业大学 数理科学与工程学院，安徽 马鞍山 243002)

电磁学是大学物理学中的重要内容之一,概念抽象,内容繁多。通过引入讲授式教学、使用演示教学、开展讨论式教学等方法的改革，使课堂教学平实化、具体化，进而调动学生的学习积极性，有效提高学生的综合素质。

电磁学；讲授式教学；演示教学；讨论式教学

电磁学是大学物理的重要内容之一，在培养学生的物理思维方法和科学素养等方面发挥着举足轻重的作用，但大多数学生感到“概念抽象、内容繁多、题目难解、上课枯燥”，难以激发学习热情。本文借以探索电磁学部分的教学方法和教学形式，将课堂教学中的知识平实化，摒弃看似深奥实则难以理解的讲解，使学生乐于接受知识，从而培养学生对物理学的兴趣，激发学生对事物蕴涵的物理原理主动思索和探究。

一、引入讲授式教学

物理学是一门重要的实验科学，以实验为基础，遵循认识论“实践-理论-再实践”的一般规律。由于理论知识体系源于实验但高于实验，因此单单讲解理论知识不利于学生的理解和接受，教师需要从基础实验事实出发，将理论知识发展和完善的来龙去脉讲清楚。物理学思想和科研方法是科学家们在面对大量纷繁的实验现象进行研究时所采取的解决方案，甚至一些方法和手段未能给予物理现象最终的科学解释，但这些物理学思想和科研方法或多或少地对最终科学结论的发现起了非常重要的推动作用。

在大学物理学的课堂教学中，还原理论知识的物理思想和科研方法的教学方法，有着非常重要的作用，一方面可以使学生对理论知识发展过程有具象的认识，易于学生记忆并理解物理规律，对学生学以致用有着非常直观的引导作用；另一方面也让学生了解理论知识的发展不是一蹴而就的，而是充满了艰辛和曲折，从而在情感上不再把物理的知识当做单纯的抽象公式，也有助于学生深入理解事物的发展规律，有助于学生戒骄戒躁，对于培养学生坚韧的品质也有很大的帮助。

在讲到电场、磁场关于场的概念内容时，虽然在中学阶段学生已经接触到用电场线和磁力线来描绘电场，但对于力线的形成与场的概念并不是很清楚，于是，我们在课堂教学中引入法拉第力线思想与场概念的形成过程，[1]使学生通过了解这段物理史事，了解法拉第如何在实验研究中逐步提出力线和场概念，从而真正认识到力线是独立于物体的一种客观存在。事实上，我们在生活中也可见力线存在的实例，例如，磁铁周围铁屑分布情况，这种铁屑在磁铁周围有序的分布状态可以直观形象地展示力线的存在。

二、使用演示教学

通常，我们的形象思维要比抽象思维发达，而对图像以及动态图像的形象记忆和理解更为深刻，对诸如数字、公式等抽象思维知识的理解和记忆较差。因而我们在课堂教学中适当地加入演示物理实验，激发学生兴趣，吸引学生的注意力和调动学生积极主动的思考。麻省理工学院的大学物理课程开在一个大实验室里面，教师上课时可以通过一个一个的实验引入理论教学，进而通过一个一个的实验演示所学的理论知识，直观的实验教学贯穿整个物理学的教学过程中。这样的课堂教学，对教师而言可以减少口若悬河的解说，一切用实验事实说话，更具说服力；对学生而言，直观明了，易于理解，学生更乐于主动思考。

由于受教学条件所限，目前我们还不能将大学物理的教学开在实验室里，但可以把一些简易的、方便演示的实验带入大学物理教学的课堂中去。比如在讲授物体带电这节内容时，为了让学生区分电介质带电和导体带电的异同，我们把演示物理实验中的一个小实验[2]带入课堂，实验器材如图1所示。演示之前向学生提问，在干燥的冬季化纤衣服容易产生静电，这种静电不容易去除，又容易反复产生。我们要真正了解其中的原因，就要从两类带电体的材料出发，化纤类的衣服等属于绝缘体，也就是电介质，正是电介质与导体带电有着本质的不同，才产生不同的带电现象。这样一来，我们就可以通过一个简单的小演示实验，清晰地向同学们展示电介质带电和导体带电的区别。此实验还可以扩展延伸，当我们用氖泡将圆盘所带电荷导走以后，再将圆盘靠近塑料板，同样的发光现象还会出现，如此反复多次，发光现象仍然存在。这种演示，一方面，可以清晰地理解日常生活中化纤类衣服带电不容易去除，另一方面，这种感应起电的耗能非常小，无污染，如果我们可以大规模利用这种感应起电来进行发电，将会是极其清洁又低耗能的一种发电方式。[3]

三、开展讨论式教学

在课堂教学中，想要真正体现“教师为主导，学生为主体”的教学理念，实际实施起来并不简单。适当地开展讨论式教学，[4]在组织恰当的情况下，可以充分体现学生自主学习的主体地位，此时，教师作为讨论的主导，需要对学生的思维加以引导和启发。在讨论式教学中，由于每个人对问题都有着不同的理解，这样就会形成强烈的讨论氛围，引起学生的高度兴趣和注意力。讨论式教学，信息源多，信息的交换量大，能够充分调动学生的学习主动性和积极性，有效地培养学生思维的敏捷性、灵活性和独立性，能很好地锻炼学生的口头表达能力。[5]另外，讨论式教学一方面可以突出学生的主体地位，另一方面也让学生体验面试的境况。现阶段，大部分公司在面试的第一轮都会有群面和小组面试两部分，这种小组面试的形式跟课堂讨论式教学相似，既要强调个人的思维，又要体现合作的精神。

开展讨论式教学，在选取问题时，内容既不能太简单，也不能太复杂，否则都不能够达到讨论式教学的效果和目标。这对教师的准备工作提出了很高的要求，既要充分了解学生学习能力，还要把握讨论式教学的进度，不至于最后陷入无休止的争论中。例如我们在静电场部分的高斯定理讲完以后，开展了应用微元法和高斯定理求电场强度的讨论式教学，首先让学生分三组就无限长带电直线和无限大带电平面两个具体的实例进行两种方法的求解比较，然后每组推荐一名学生对求解过程做一简述，组内同学可以对推荐学生不完整表述进行补充。学生通过讨论，总结出两种方法求解的异同，得出在电荷具有很好对称性分布的情况下，高斯定理可以很轻松地求解出空间电场强度的分布，进而也讨论出如何根据电荷对称性不同而选取合适的高斯面。

在大学物理电磁学内容的课堂教学中，需要充分运用讲授、讨论、演示、类比法等各种教学方法，将抽象的知识具体化，这样才可充分调动学生的学习积极性，也可以培养学生的坚韧品格、口头表达能力以及创新能力，进而提高学生的综合素质。

[1]王洛印，胡化凯，孙洪庆.法拉第力线思想的形成过程[J].自然科学史研究，2009(2)：156-171

[2]张智.大学物理演示实验[M].长沙：湖南大学出版社,2010:111-112

[3]邓忠茂.静电感应起电机的起电原理及实验验证[J].物理教学探讨，2010，28(367):57-58

[4]韩晓静，王运滨.大学物理教学方法初探[J].科技创新导报，2012(32)：127.

[5]邹勇，马建军.大学物理多媒体教学中引入讨论课的探索[J].安徽工业大学学报(社会科学版)，2011(2):125-126.

(责任编辑 雷金火)

Research on the Teaching Method of Electromagnetics and its Practice

GAO Yan, WANG Xiu-jun

(School of Mathematics & Physics, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

The electromagnetics with abstract concept and various contents is an important part of University Physics Course, by means of introducing the teaching method of lecturing, demonstration, and discussion to the classroom teaching to stimulate students' interests in learning and effectively promote their comprehensive quality.

electromagnetics; lecturing; demonstration teaching; discussion teaching

2014-10-16

国家自然科学基金资助项目(61402008)；安徽省自然科学基金资助项目(1408085QF128)

高 艳(1984-)，女，安徽淮南人，安徽工业大学数理科学与工程学院助教，硕士。

G642

A

1671-9247(2015)02-0093-02