電動力學(xué)課程教學(xué)改革的思考與實踐

馬春林，程 菊

(淮陰師范學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院，江蘇淮安223001)

電動力學(xué)課程教學(xué)改革的思考與實踐

馬春林，程 菊

(淮陰師范學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院，江蘇淮安223001)

結(jié)合自身的教學(xué)實踐，基于電動力學(xué)課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、考核方式四個方面分析了教學(xué)中存在的問題及原因，并針對這些問題提出教學(xué)改革的思路.部分實踐已在本校展開，取得了良好的效果.

電動力學(xué)課程;教學(xué)改革;實踐

電動力學(xué)是物理學(xué)科的一門重要基礎(chǔ)理論課，是物理學(xué)的“四大力學(xué)”之一.電子工程、通信、無線電等工科專業(yè)的“電磁場理論”、“電磁場與電磁波”等重要基礎(chǔ)課程都屬于該學(xué)科的范圍.其具有符號、公式、概念抽象不易理解，推導(dǎo)內(nèi)容多且復(fù)雜，教學(xué)效率低等特點.

鑒于電動力學(xué)課程的重要地位和特點，我們應(yīng)該不斷地探索如何對該課程實施恰當(dāng)?shù)摹⑦m合學(xué)科發(fā)展的教學(xué)工作.因此，如何改革現(xiàn)有的電動力學(xué)理論課程教學(xué)存在的問題，提高教學(xué)質(zhì)量和效果，使之適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和當(dāng)今社會需求的變化，已經(jīng)成為人們研究和探討的重要課題［1－4］.面對現(xiàn)狀，我校成立了電動力學(xué)課題組，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，定期開會研討，交流教學(xué)經(jīng)驗，制定一系列教改方案，并加以實施運用，取得了良好的效果.

1 電動力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀和思考

1.1 教學(xué)內(nèi)容

電動力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容的大體框架是電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律、靜電場、靜磁場、電磁波的傳播和輻射以及狹義相對論五個部分［5］.其中只有電磁波內(nèi)容在軍事(探測、定位等)、日常生活(電視廣播、通信等)、生產(chǎn)實際(波導(dǎo)、諧振腔、天線等)和物理學(xué)研究前沿(電磁污染、光纖通信等)應(yīng)用廣泛.在實際的教學(xué)工作中，教學(xué)工作者們往往將大量的時間用在由國家教委頒布的教學(xué)大綱范圍內(nèi)，重視靜電場、靜磁場等內(nèi)容的基本理論、基本方法和電磁波在日常生活及生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，忽視了電磁波在軍事和物理學(xué)前沿方面的應(yīng)用.究其主要原因是電動力學(xué)課程不但自身具有數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、概念抽象，教學(xué)難度大等特點，而且還有內(nèi)容多，課時少，學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)不夠扎實以及學(xué)習(xí)電動力學(xué)缺乏內(nèi)動力等問題.為了提高考試通過率，教師通常會減少教學(xué)內(nèi)容，降低教學(xué)要求，這改變了課程設(shè)置的初衷和教學(xué)目標(biāo)，使得電動力學(xué)失去了原有的魅力和吸引力，也不利于學(xué)生探索精神、創(chuàng)新意識和自主性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng).

1.2 教學(xué)方法

縱觀我國的教學(xué)現(xiàn)狀，傳授式教學(xué)方法根深蒂固.授受式教學(xué)模式主要是以教師為中心，教師利用講解、板書和各種媒體作為教學(xué)的手段和方法向?qū)W生傳授知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)完全屬于被動型.這雖然在知識的傳授方面有一定的意義，但卻嚴(yán)重地影響了學(xué)生解決實際問題能力的發(fā)展，使得學(xué)生碰到問題沒有耐心進(jìn)行獨立思考，降低了學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性和主動性.

只有讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)生成為知識的探索者和創(chuàng)造者，才能使學(xué)生有自覺和持久的學(xué)習(xí)興趣，提高電動力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效果.因此，電動力學(xué)課程的教學(xué)模式和方法的改進(jìn)也成為教學(xué)改革的內(nèi)容之一.

1.3 學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

淮陰師范學(xué)院物理學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)電動力學(xué)課程是在大三第二學(xué)期開設(shè)，到了這個階段大部分學(xué)生已經(jīng)有了明確的擇業(yè)目標(biāo)，如何找份好工作、如何取得較高的碩士研究生初試和復(fù)試成績、如何能通過學(xué)校規(guī)定的各種等級考試(如國家英語四、六級，計算機(jī)二級等)是他們最優(yōu)先考慮的問題，因此學(xué)習(xí)電動力學(xué)難免有些急功近利.雖然電動力學(xué)課程對于完善學(xué)生的知識體系具有重要的意義，對于軍事、日常生活、生產(chǎn)實踐等具有重要的理論價值，但部分學(xué)生因為在短時間內(nèi)沒有看到電動力學(xué)的實際用處，錯誤的認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容與社會嚴(yán)重脫軌，所以對該課程的學(xué)習(xí)積極性不高，甚至出現(xiàn)厭學(xué)心理，導(dǎo)致學(xué)生上課時做自己的事情，不能全神貫注的學(xué)習(xí)該課程的相關(guān)內(nèi)容.學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高另一個原因是由于電動力學(xué)課程自身特點決定的.學(xué)好電動力學(xué)，不僅要求學(xué)生要有較好的物理思想，扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還要在課后將大量的時間和精力用在預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)上，這樣才能在課堂上跟上教師的教學(xué)進(jìn)度.部分學(xué)生因為數(shù)理基礎(chǔ)差，沒有分配足夠的時間來學(xué)習(xí)，在短時間內(nèi)不能有所收獲，覺得電動力學(xué)枯燥復(fù)雜、難于理解、并且毫無意義，也就失去了學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)習(xí)成為一種負(fù)擔(dān).

教師常常感嘆與抱怨，現(xiàn)在的學(xué)生一屆不如一屆，基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)態(tài)度不端正、教學(xué)難等.面對這樣的實際情況，還沒有行之有效的辦法來解決這個問題.如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電動力學(xué)的積極性，變被動為主動，真正品味電動力學(xué)課程學(xué)習(xí)的樂趣，是當(dāng)下教師迫切需要解決的難題.

1.4 考核方式

在我校電動力學(xué)的考核方式由兩部分組成，30%的平時成績，70%的期末閉卷考試成績.其中平時成績包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)，平時作業(yè)完成情況，期末考題則側(cè)重于對書本知識的記憶與模仿，缺乏綜合能力的測試.因此大部分學(xué)生注重最后期末考試，平時缺乏對電動力學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性，碰到問題不是去獨立思考，而是從書本上找答案，通過考前進(jìn)行臨時性的死記硬背而完成該課程的考核.考試已不能反映學(xué)生對知識的掌握程度，成為了一種形式.這種考核方式并不能正確引導(dǎo)學(xué)生的探索式思維方式和研究性學(xué)習(xí)方法，不利于培養(yǎng)學(xué)生正確的思維模式與自學(xué)能力.因此完善課程考核方式已成為當(dāng)前教改課題的當(dāng)務(wù)之急.

2 電動力學(xué)課程教學(xué)改革的思考與實踐

2.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

通過查閱電動力學(xué)教學(xué)改革文獻(xiàn)和結(jié)合自身的教學(xué)實踐，筆者認(rèn)為電動力學(xué)雖然屬于經(jīng)典理論學(xué)科，但它的基本知識體系和框架結(jié)構(gòu)也不是不可變動的.教學(xué)經(jīng)驗表明，大部分學(xué)生在面對電動力學(xué)復(fù)雜的運算推導(dǎo)時往往表現(xiàn)出畏難情緒，進(jìn)而喪失了對電動力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣.因此，結(jié)合我校學(xué)生入學(xué)起點比較低、多數(shù)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差的實際情況，在講課之初增加了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)部分的講解，主要包括矢量代數(shù)、矢量場論(梯度、散度、旋度)、并矢代數(shù)、張量分析和拉普拉斯方程的分離變量解，并配合相應(yīng)的習(xí)題，且在以后的教學(xué)中做到常講多練，幫助學(xué)生掃除數(shù)學(xué)上的障礙，使學(xué)生樹立學(xué)好這門課的信心.同時在教學(xué)內(nèi)容上雖有教材，但不拘泥于教材，進(jìn)行有針對性的壓縮與拓寬，壓縮與《電磁學(xué)》重復(fù)部分的內(nèi)容(電荷守恒定律、電磁感應(yīng)定律、介質(zhì)的極化和磁化等內(nèi)容)，增加和充實電動力學(xué)領(lǐng)域中新發(fā)展的理論以及電磁理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)中的應(yīng)用(高溫超導(dǎo)的迅速發(fā)展、光纖通信等)，使經(jīng)典理論體現(xiàn)出現(xiàn)代知識結(jié)構(gòu)的特色，從而使學(xué)生真正意識到電動力學(xué)的實際應(yīng)用價值.

2.2 教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)的授受式教學(xué)方法注重于教師的講解，雖然在知識的傳授方面有一定的意義，但不利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和科學(xué)素質(zhì).因此根據(jù)電動力學(xué)課程的性質(zhì)與特點，需要引入科學(xué)的教學(xué)方法與現(xiàn)代化教學(xué)手段，將其與傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行有效結(jié)合，使授課方式多樣化，授課內(nèi)容生動化、直觀化，這將更有利于提高教學(xué)質(zhì)量和效果.

(1)靈活運用教學(xué)方法.分析電動力學(xué)課程不同篇章、不同章節(jié)之間知識的關(guān)聯(lián)，處理方法的共性與個性等，靈活運用各種教學(xué)方法達(dá)到事半功倍的效果.如靜電場和靜磁場在研究方法上相似，我們重點講授靜電場這一章，使學(xué)生掌握靜電場的各種分析方法后，采用類比法處理靜磁場的相關(guān)問題，這樣有助于知識的融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生獲取和運用知識的能力.根據(jù)課程內(nèi)容體系，教師應(yīng)把握有利時機(jī)，創(chuàng)設(shè)問題情境，適時提問，吸引學(xué)生注意力，促進(jìn)學(xué)生思維，加深對知識的理解和記憶，活躍課堂教學(xué)氣氛.在教師啟發(fā)式提問的方式的引導(dǎo)下，適時開展和組織課堂討論，集思廣益地進(jìn)行學(xué)習(xí)，既能鍛煉思維能力，又能提高分析問題、解決問題的能力.對教學(xué)內(nèi)容及時歸納總結(jié)，形成單元之間知識的聯(lián)絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生對整體內(nèi)容的掌握，如電磁場的“三量(方向?qū)?shù)、通量、環(huán)量)三度(梯度、散度、旋度)”［6］，電磁理論基本方程積分形式、微分形式、邊界條件的對應(yīng)等，有利于內(nèi)容的理解，使學(xué)生形成課程知識體系網(wǎng)絡(luò).在講授基礎(chǔ)內(nèi)容時用傳統(tǒng)的授受法，而在介紹與基礎(chǔ)內(nèi)容相關(guān)的一些新理論、現(xiàn)代科技應(yīng)用的技術(shù)等用滲透法，使學(xué)生了解電動力學(xué)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的前沿，從而擴(kuò)展學(xué)生的知識視野.

(2)合理采用多媒體教學(xué)手段.采用多媒體教學(xué)手段，使課程的改革和教學(xué)實施建立在現(xiàn)代教育技術(shù)平臺之上.由于電動力學(xué)內(nèi)容多，課時少，傳統(tǒng)的“粉筆加黑板”很難在給定的學(xué)時內(nèi)按照教學(xué)大綱的要求完成教學(xué)任務(wù)，采用多媒體輔助教學(xué)大大提高了課程的教學(xué)進(jìn)度.通過多媒體，使得教學(xué)內(nèi)容生動形象，如在電磁波的傳播一章中，矩形波導(dǎo)中TE10波的電磁場和管壁電流的分布是難點，理論分析復(fù)雜，學(xué)生理解困難，利用多媒體中的動畫效果，有關(guān)TE10波的電磁場和管壁電流在波導(dǎo)中的分布就能形象直觀的展現(xiàn)在學(xué)生眼前，對學(xué)生理解疑難問題起到至關(guān)重要的作用，同時又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.在使用多媒體時要注意講課的語速，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理地把握節(jié)奏，在重點、難點問題上速度要放慢，要讓學(xué)生能夠看清楚、有思考的余地和記錄要點的“間隙”.當(dāng)涉及到復(fù)雜而重要的推導(dǎo)時建議還是用板書的形式進(jìn)行推導(dǎo)，使學(xué)生跟上節(jié)奏，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力.

2.3 教學(xué)效果的提高

(1)豐富課程考核的內(nèi)容與方式.目前我校多數(shù)考試課程仍然使用傳統(tǒng)的考核方式，學(xué)期末的閉卷考試是學(xué)生成績的主要組成部分，而可訓(xùn)練他們能力的平時成績僅僅占很小的比例，因此筆者認(rèn)為考核改革的重點是加大平時成績的比重，以學(xué)習(xí)為目的、考核為手段，使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)過程的重要性.本課程為考試課程，應(yīng)從多方面考核學(xué)生的知識和能力.首先原有的課堂表現(xiàn)與作業(yè)完成情況繼續(xù)保留作為平時成績的一部分，同時為了幫助學(xué)生認(rèn)識和建立起整個課程框架結(jié)構(gòu)，了解學(xué)生對單元知識的學(xué)習(xí)情況，每一單元結(jié)束時進(jìn)行單元測試和總結(jié)是非常必要的，并將單元測試成績作為平時成績的一部分.此外附加研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容，堅持教研結(jié)合，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究問題的學(xué)習(xí)活動，通過查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)，相互協(xié)作開展對某一電動力學(xué)問題、科研課題的研究，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識、分析問題和解決問題的能力以及自主性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的能力，并將研究性學(xué)習(xí)的結(jié)果形成小論文，最后教師以小論文的評定結(jié)果作為該門課平時成績考核的一部分.最后期末試題應(yīng)包括基礎(chǔ)題、提高題、深化題，通過考試，讓學(xué)生進(jìn)一步了解在學(xué)習(xí)中所存在的問題，在今后的學(xué)習(xí)中進(jìn)行彌補和改進(jìn).

(2)加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流.調(diào)查中多數(shù)學(xué)生反映，高校師生關(guān)系不如高中時的密切，這主要是因高校師生之間缺乏溝通所造成的.多數(shù)教師與學(xué)生見面機(jī)會僅限于課堂，且無更多的交流，導(dǎo)致教師不了解學(xué)生，學(xué)生不關(guān)心教師，更談不上關(guān)心教師講授的內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣越來越低，教師的教學(xué)效果越來越差，形成了惡性循環(huán).如果教師能夠與學(xué)生多交流多溝通，親近學(xué)生，就能夠在學(xué)生心中樹立更好的形象，從而激起學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生真正成為教學(xué)中的主體.

為了給師生間創(chuàng)造更多的交流機(jī)會、幫助學(xué)生解決疑難問題，我院安排教師定期在校值班，學(xué)生可以向老師請教在學(xué)習(xí)中存在的問題，教師可以利用值班期間到學(xué)生自習(xí)室進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師與學(xué)生之間的溝通與交流有利于教學(xué)相長.每次期中教學(xué)檢查，分管教學(xué)院長、輔導(dǎo)員教師召集各年級班干部(如班長、考勤班長、學(xué)習(xí)委員等)和學(xué)生代表就課程教學(xué)問題開座談會.通過座談會，可以了解教師在教學(xué)過程中存在的問題，最后將座談會的結(jié)果及時反饋給相關(guān)教師，有利于教師及時發(fā)現(xiàn)和矯正教學(xué)上的不足，針對學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點，容易混淆的概念，經(jīng)常出現(xiàn)的問題等，及時組織專題輔導(dǎo)，以習(xí)題課、輔導(dǎo)課等形式幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難，為今后更好的教與學(xué)打好基礎(chǔ).

(3)采用雙主教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性.“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)改革一直是各級教育部門探討的問題，該教學(xué)方法具有很強(qiáng)的主體性、交互性、實踐性等特點.電動力學(xué)課程施行“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，知識、素質(zhì)和能力協(xié)調(diào)發(fā)展”的現(xiàn)代教育理念，教學(xué)中突出學(xué)生的主體地位，注重對大學(xué)生邏輯思維能力、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，教與學(xué)雙方相互支持、相互促進(jìn).為了突出以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，在教學(xué)的全過程中采用運用啟發(fā)、引領(lǐng)、指導(dǎo)的方式進(jìn)行拓展式、啟發(fā)式的教學(xué).注重師生互動，溝通思想，更大限度地挖掘?qū)W生的潛力，將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生從專業(yè)課的學(xué)習(xí)中享受學(xué)科知識的快樂，為學(xué)生營造一個寬松活躍的教學(xué)氛圍.

(4)實行“層次化”教學(xué).由于課時的限制和學(xué)生從業(yè)目標(biāo)的不同，我校實施“層次化”教學(xué)，努力體現(xiàn)因材施教和以人為本的教學(xué)理念.《電動力學(xué)》課程分為兩個層次開設(shè)，實行“層次化”教學(xué)，即:保證本科基本要求的《電動力學(xué)》以及用于讓有興趣的同學(xué)近一步鉆研和提高的《電動力學(xué)(Ⅱ)》，分兩個學(xué)期開設(shè)，前者為專業(yè)必修課(大三第二學(xué)期開設(shè))，后者為專業(yè)選修課(大四第一學(xué)期開設(shè))，列入人才培養(yǎng)計劃嚴(yán)格執(zhí)行，這種方法取得了較好的效果.以考研為例，《電動力學(xué)》課程優(yōu)質(zhì)的教學(xué)活動對學(xué)生知識與能力結(jié)構(gòu)的構(gòu)成、專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)等方面發(fā)揮了重要作用.學(xué)生在報考碩士生應(yīng)試、復(fù)試或面試電類課程中取得理想成績.最近幾年的數(shù)據(jù)顯示應(yīng)屆考取與本課程相關(guān)專業(yè)的碩士生人數(shù)占物理與電子電氣工程學(xué)院考取總?cè)藬?shù)的百分比為65%左右，在生源文化基礎(chǔ)相對薄弱的情況下，本課程在人才培養(yǎng)中較好地發(fā)揮出課程教學(xué)的功能與作用.

3 結(jié)語

電動力學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課程，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考的能力，需要在教學(xué)內(nèi)容、方法和手段等方面進(jìn)行不斷的改革，使其具有更大的吸引力和魅力.本文所述的部分改革方法已在本校的電動力學(xué)課程教學(xué)中得到了應(yīng)用，取得了明顯的效果，受到了學(xué)生的歡迎，課程考試的平均成績有了很大的提高，不及格人數(shù)明顯減少，這也說明電動力學(xué)的教學(xué)改革取得了一定的成績.

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G642

A

1008－7974(2011)10－0071－03

2011－04－10

馬春林(1980－)，女，江蘇漣水人，碩士，淮陰師范學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院教師.

(責(zé)任編輯:王前)