地方高校《电磁学》课程教学方法的探索与思考

马磊

摘 要：《电磁学》是物理学的基础学科，具有很强的应用性，有利于学生创新能力的培养。但是针对不同高校的培养目标其教学模式有些不同。本文对地方院校中《电磁学》的教学方法和教学模式进行了思考和探索，引入导师制人才培养模式，以及多媒体教学与实践相结合的教学模式，激发学生学习的主动性，提高学生的思维能力和创新能力。

关键词：电磁学; 教学方法; 探索; 实践

中图分类号：G642.0        文献标识码：A        文章编号：1006-3315（2021）8-083-002

近年来，随着工业、经济、技术的高速发展，基础学科的学习越来越被重视。地方高校作为地方经济发展主要人才的输出地，在推动当地科技进步方面起着举足轻重的作用。物理学在基础学科里是一门很重要的学科，它的各个知识点已经渗透到新技术以及生活的各个角落，其中《电磁学》是物理学的专业核心基础课程，对电工学、通信技术、电子技术、军事医药等各个行业都有重要的影响[1-2]。但是电磁学的知识点繁多、概念抽象，学生在学习中感觉简单，但是在实际考查中遇到问题又不知道如何下手，不能很好地运用知识点解决实际问题。因此时间久了对学生的学习兴趣、学习效率和创新思维都会产生一些负面影响，不利于电磁学的基础教学。

针对《电磁学》教学模式的改革，很多专家学者已经进行了很多的研究和探索。如李道勇等[3]对《电磁学》提出了过程化考核的教学模式;陆文骏[4]提出结合超星泛雅平台电磁场的教学模式;马春林等[5]针对物理师范教学对《电磁学》的教学内容和教学方法提出了新的改革思路;曾丽娟[6]以遵义师范学院为例提出了应用型人才培养背景下的《电磁学实验》课程改革;李唐宁等[7]对面向军校大学物理中的电磁学的教学内容、教学定位以及教学过程提出了新的思路;杜贵峰[8]针对高职院校的《电磁学》教学提出了改革方案。综上所述，如何改革《电磁学》的教学模式已成为各个高校老师研究的重要课题，本文以导师制人才培养模式为出发点，对《电磁学》的教学内容和教学方法提出了新的看法和见解，进行改革和探索。

一、教学内容改革

1.教学目标

本校物理学专业为师范和非师范兼容，主要的培养目标是掌握物理学基本理论、基本知识及实验技能，通过科学研究的初步训练，具备一定的创新能力和实践能力，重点培养适应教育事业改革发展要求的中学物理教师，以及能在物理学及其相关科学技术领域中从事技术、管理工作，具有高度社会责任感和良好道德修养的应用型高级专门人才。因此，基础知识点的掌握是重中之重，结合我们的培养目标，《电磁学》教材选取的是高等教育出版社出版的梁灿彬主编的第三版教材，课程针对本科生在大二上学期开设，学时64课时。该教材的内容整体分为两大部分，基础篇和拓展篇，既能满足学生的基础教学，又能拓展学生的思维和认知的深度，符合人才培养的目标和要求。

2.实践教学改革

《电磁学》中定律和定理都是科学家经过大量的实验获得的，因此实践教学在《电磁学》课程教学中是必不可少的。常规的实践教学主要是普通物理实验三（电磁学实验），但是按照实验课的安排，课时有限，只能从里面挑取一部分实验让学生去完成。而且很多实验都实现了自动化，学生通过简单的操作就很容易完成，学生缺乏自主思考的主动性，导致很多学生做完试验后没有真正理解其中的奥秘，使很多实验没有起到实践教学的效果，不利于动手能力和创新思维的提高。因此，针对目前的实践教学，除了常规的电磁学实验外，我们在课堂上引入了虚拟仿真实验。利用我们学院研发的虚拟仿真平台，让学生进行分组，在平台上自主去完成实验的设计、实验仪器的组装调试以及实验结果的分析，这样就可以把教学内容和实践教学更好地结合在一起，不仅使学生的动手能力得到提高，而且还可以锻炼学生的思维能力和创新能力，因为在自主制作实验时，会让学生把所学的物理很好地运用其中，观察到除了实验结果以外更多的实验现象，能开拓学生的眼界，丰富学生的知识，有利于创新思维和科研能力的培养。同时学生还可以利用虚拟仿真平台完成大学生创新计划项目的训练，每一个仿真实验的完成都可以看作是一次训练，让学生在实践中把理论知识运用到创新设计中去，使学生的发展空间更广阔。

二、教学模式改革的探索

1.導师制的引入

《电磁学》的教学只依靠课程老师和实验老师是不够的，我们要借助整个物理学科的科研团队，加强学生的基础教学和创新思维的培养。目前各个高校教师的学历主要是以博士研究生为主要的师资力量，每一个老师都会有自己的研究方向，如果在教学中引入教师的前沿研究成果，把科研和教学融合在一起，会给学生带来很大的好处，因此我们的教学模式又引入了导师制。首先我们以各个老师的研究方向建立工作室，学生从大一入学开始，按照自己的兴趣选择相应的老师作为导师，形成一个团队，进入老师的工作室进行学习，这样就建立一个以导师工作室为基础，把教学和科研更好地结合起来，有利于创新人才的培养。如图1所示。

从图1可以看到，导师制下建立了三个工作室，计算物理工作室、师范技能工作室和电子设计工作室。其中，计算物理工作室主要是进行多学科虚拟仿真实验，工作室已经安装linux系统，会编译Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator （LAMMPS）开源软件包，VASP软件包，Materials Studio软件等等。利用计算机集群进行大规模并行计算模拟各种电磁材料的物理、化学以及各种机械特性，并能通过origin 和ovito软件对微观机理的演变进行仿真。电子设计工作室又名创客空间，电子设计工作室涉及物联网、光电设计、电子设计三大板块的内容，主要以应用为主，着重培养学生的动手实践能力和实验操作能力。师范技能工作室是培养师范类学生的专业素养，强化教师教育技术技能的基础培训。通过培训，让学生学习到很多关于教育技术技能的知识，为以后的教育工作奠定一定的基础，同时让学生对教师这个职业的内涵有更深层的了解，因为本校的物理专业属于师范类与非师范类兼备的类型，在师范技能方面有“2+2”模式中的专业课程进行培训，所以师范技能工作室主要的任务是准备师范技能竞赛，进一步强化教师教育技能。因此在《电磁学》中引入导师制，利用工作室资源可以实现《电磁学》线上线下的课程设计，进一步加强实践教学，提高学生的动手能力，把教学和科研更好地结合起来，提高教学质量。

2.智慧教室的利用

多媒体教学是课堂教学的必要设备，传统教学模式引入多媒体后使得信息化教学效果显著增加，克服了只依靠黑板教学带来的限制。多媒体教学可以把很多抽象的理论通过多媒体中的图片、动画或者视频更直观的形象展现给学生，加深学生对知识点的理解程度。比如《电磁学》中电荷周围电场的分布，验电器的展示，电通量的演示图，霍尔效应，稳恒磁场的分布以及涡旋场的展示等等，漂亮的动画可以改善学生只看黑板的枯燥情绪，使得知识点更接近实际，这有利于提高学生的学习兴趣，增强对知识的求知欲望。不过目前常规的多媒体设施大多数只有电脑和投影仪，缺少信息化辅助设备和软件。因此在多媒体教学的基础上，建立智慧教室，信息化教学效果会更进一步提高。智慧教室中的设备除了电脑外，还有触控投影仪一体机、无线麦克风、功放和问答器等先进教学设备组成，可以代替传统的黑板教学，实现无尘教学，是现代化教学的重要手段，使课堂更加高效和智能，全方位的提高学生自主思考和学习的能力。而且智慧教室是基于物联网技术，可以实现教学环境的智慧调节，学生上课的智能考勤，教学过程中自动录播，远程视频监控等一体化的新型现代化教学系统。目前本专业已经建立了一定数量的智慧教室，已经开始应用到《电磁学》等各个学科的教学中，为学生提供了一个更好的学习环境，有利于增强学生的实践能力和科学研究能力，使教学质量更上一个台阶。

三、结束语

结合本校的物理学专业（师范兼非师范）培养模式，根据地方高校的办学条件和资源，本文以《电磁学》为主要研究对象提出了一系列新的教学改革方案，从教学目标、实践教学和教学模式三个方面提出了见解，结合导师制和智慧教室教辅模式，在改革《电磁学》的教学中具有很强的应用性，有利于学生创新能力的培养，从而激发学生学习的主动性，提高学生的思维能力和创新能力，对提高电磁学的课堂教学效果具有一定的参考价值。

基金项目：1.2019年湖南文理学院校级教学改革重点项目;项目内容：“虚拟仿真在“材料科学基础”课程教学中的探索与研究”;项目编号：JGZD1942;2.2018年湖南省高等学校教学改革研究项目;项目内容：“地方高校基于人才培养质量的多重导师制探索与实践”;项目编号：JGZD1816;3.2020年，湖南省高等学校教学改革研究项目;项目内容：“2+4物理师范生培养方案探索”;项目编号：HNJG-2020-0737

參考文献：

[1]陈琳，李勇，欧永康等.电磁学教学实践与改革研究[J]铜仁学院学报，2016，18（04）：47-49

[2]孟旭东.电磁学教学改革与实践，物理通报[J]2019（05）：19-20

[3]李道勇，石绍华.基于过程化考核的《电磁学》课程教学模式改革，教育现代化[J]2019（83）：105-106

[4]陆文骏.结合超星泛雅的电磁场与电磁波教学模式改革，高师理科学刊[J]2020，40（5）：93-95

[5]马春林，程菊.电磁学课程教学改革的思考与探索，教育现代化[J]2019（87）：113-115

[6]曾丽娟.应用型人才培养背景下的《电磁学实验》课程改革探究，遵义师范学院学报[J]2019，21（6）：136-138

[7]李唐宁，康慧珍，徐筠.面向军校大学物理电磁学教学的新情况与思考，教育现代化[J]2020（09）：58-59

[8]杜贵锋.高职院校电磁学教学改革的研究与实践，科技创新导报[J]2020（18）：159-160