浅谈如何在电动力学课程教学中体现学生的主体地位

田莲花+金迎九+朱爱东+金星日

摘要：本文提出了在电动力学教学中要体现学生的主体地位。电动力学在高校物理学的教学中是必不可少的一门课程，然而电动力学教与学却存在着矛盾及问题，教学效果并不好。本文通过做问题式分层学习、分组做课题或论文，分组讨论等方式，提高了学生的主体地位，提高了教学效果。

关键词：电动力学；学生主体地位；教学

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）51-0207-02

一、引言

电动力学是物理学、材料科学、电子科学等专业的必修课程，它和《理论力学》、《热力学和统计物理》以及《量子力学》一起通常称为大学物理课程中的“四大力学”[1]。电动力学的研究对象是电磁场的基本属性、运动规律以及它和带电物质之间的相互作用。电磁学是以处理稳态情况为主要内容，而电动力学则是从麦克斯韦方程出发，讨论电磁场和电磁波的性质及其规律[2]。本课程对于学生掌握电磁场基本规律，加深理解时空观，提高学生的科研能力具有重要的意义。

二、电动力学的教学现状

1.电动力学课程特点。电动力学课程的特点是章节之间的关联性、系统性强，且矢量运算和数学推导多，众所周知，物理和数学分不开，物理的概念及规律通过数学的形式体现出来，这点在电动力学中尤为突出，因此，学生普遍认为电动力学难度很大。

2.生源。由于现在各高校扩大招生，近二十年来，我校物理学专业的学生由原来的每年50名增加到100名，这就造成学生入学时的成绩偏差较大，入学成绩最高分和最低分甚至有时达到100分，因此，学生之间的差异较大；另外，由于电动力学属于高年级课程，先行课程有《高等数学》、《电磁学》和《数学物理方法》，这些基础课程学习效果也直接影响了电动力学的学习效果。

3.课程设置对电动力学教学的影响。随着大学教育从精英教育转向素质教育，大学课程设置及内容等发生了非常大的变化，主要增加了公共选修课及跨专业选修课等课程数及学时，而专业课的学时和教学内容都有所缩减，如高等数学（包括线性代数），由原来的192学时减为158学时，数学物理方法由原来的96学时减为80学时（包括复变函数论），学生的数学基础的储备参差不齐，直接影响了后续课程的学习。

4.教学内容与社会需求的关系。如何能够就业，怎样获得高收入，是现代大学生优先考虑的问题，因此，大学生学习态度急功近利，实用主义盛行，电动力学虽然和我们的生活及科技息息相关，然而，从就业角度而言，学生所从事的行业很少与这门课程有直接的关联，导致大部分学生认为，学习电动力学没用，学习积极性不高。

三、提高学生在课堂中的主体地位

面对存在的各种问题，如何有效地把学生融入课堂是关键。而传统的教学模式通常是教师为主体的教学模式，学生被动受教，进入课堂后教师全力以赴传授知识，而学生对课堂中发生的一切事先毫不知情、漠不关心，很难使学生积极主动地去接受知识。

1.问题式分层学习。适当的改变课堂教学全盘由教师讲课为主的模式，采用问题教学法，上课之前提前把下一节课的内容分层段，并以问题形式布置给学生，让学生预习，提供相关的网址，鼓励学生查阅文献，解决问题，课堂上让学生自己讲解，教师做点评。比如在镜像法求解静电场这一节中，提出如下问题：

①接地大平面导体板上有点电荷情况时，像电荷如何分布。

②如果接地导体面是一个球面时，像电荷如何分布。

③如果上面的问题中的导体球面不接地时，像电荷又如何分布。

④分析三者有什么异同点。

⑤總结镜像法的适用条件、像电荷的选取所要满足的条件。

⑥总结镜像法和分离变量法的异同点。

学生们在这种思考问题和解决问题的过程中，自主学习，加深对相对论时空观的理解，同时在课堂上要求回答这些问题，并根据学生的回答做出点评，在此基础上，讲授此节的内容，学生的学习效果会有明显提高。

2.分组合作承担小论文或小课题。前面已经提到，学生的能力存在差异，前期课程的知识储备也有一定的差异，兴趣点也各不相同，因此，可以分组进行学习和讨论，教师提供给学生论文题目和课题，比如：①利用mathematics或matlab等软件编写程序，画出两个点电荷产生的电场线和等势线。②编写小程序，画出利用分离变量法求解矩形波导管中的电位图。③手机信号的传输过程。④光纤的工作原理及应用。⑤波导管的工作原理和应用等。

3.适当拓展课程内容，电动力学的教学内容理论推导繁多，学生学习任务繁重，很容易失去学习兴趣，为了提高学生的学习兴趣，可在课堂中引入一些目前科学研究中比较吸引学生兴趣的有关电动力学内容，比如，结合课程内容，可介绍电磁超材料、光子晶体光纤、光子晶体波导、磁悬浮、超导、铁磁等方面的前沿内容，要求学生就相关问题查阅资料并整理，同时每节课抽出10分钟时间，让学生讲解并展开讨论，使学生能够参与其中，成为教学主体，加深对课程的理解，同时扩展对电磁新效应的了解，拓宽学生的知识面。

4.组织课堂讨论。在讲解课程时，可提出问题，让学生分组讨论，每组选出一名学生回答问题，并讲述得出此结论的推理过程，第一轮回答结束后，还是就原问题进行第二轮讨论，再次重复上述过程，学生将其他组的讲述与自己组的结论及推理进行对比和整理，重新进行思考，最终得出正确的结论。比如，在讲解狭义相对论的光速不变原理时，可以举如下例子[3]：∑′系相对于∑沿x轴向右运动做匀速直接运动，∑′系上有一个小车相对静止，小车中心位置吊挂一个光发射器，A、B分别为车头和车尾的光接收器，当观察者在∑′时，观察到A、B两个接收器同时接收信号，如果观察者在∑上观察时，A、B两个接收器哪个能先接到信号？

学生分组进行讨论并回答，进行两轮讨论后会得出自己的答案，教师在此基础上，说出正确答案，并解释原因，同时进一步说明这是光速不变原理所产生的结果，同时，这也是同时的相对性。通过这类讨论，学生可以整理自己的思路，加深对所学知识的理解，并因为自己的参与，提高了学习兴趣和关注力，提高了学习效果。

四、结语

电动力学是国内外高校物理专业的必修课，电动力学也是物理学研究生课程的前期课程，它和现代科技和科学研究有着密不可分的关系，然而，它又是一门大家公认的难学的课程，因此，如何把高校电动力学的理论及解决问题的方法传授给学生显得尤为重要。在电动力学教学中力求在课程设计、课程内容、课程论文及课题、课程小组讨论等方式体现学生的主体地位，提高学生在课堂中的参与度，提高学习兴趣，从而达到良好的学习效果。

参考文献：

[1]黄遒本，李志兵，林琼桂，等.电动力学研究型教学探索与实践[J].大学物理，2009，28（10）：51-60.

[2]郭硕鸿.电动力学[M].第3版.北京：高等教学出版社，2014：1-2.

[3]蔡圣善，朱耘，徐建军.电动力学[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