場論課程教學中的問題探討

王兵

摘 要：專業(yè)基礎課場論是以數(shù)學方法研究各類場的性質的課程，是學習重力勘探、磁法勘探、電法勘探等專業(yè)課的基礎。本文根據(jù)實際教學情況，結合這門課程特點，將教學中遇到的問題予以探討，為學生學習和教師教學提供有益的幫助。

關鍵詞：場論；教學改革；地球物理勘探

場論是研究各類物理場的分布及其相互作用的理論。物體在其周圍可以形成各種各樣的場，如引力場、電磁場、核輻射場等，這些場的性質、分布特征和規(guī)律與物體自身的性質及幾何特征有密切的關系。通過場論的學習，我們可以知道場與物體自身性質之間的定量關系。場論課程知識體系非常系統(tǒng)，包括數(shù)學基礎、引力場、穩(wěn)恒電場、穩(wěn)恒磁場以及時變電磁場等。該課程理論性強、公式多、推導復雜、概念抽象難理解，學生在學習這門課程時普遍反映教學課時量偏少，知識點在短時間內很難理解和記住，課程難學。教師在教學過程中的體會是，由于課時量壓縮以及大學擴招導致學生優(yōu)劣明顯，層次差別較大。所以，需要從學生學習場論課程的認知過程出發(fā)，對課程教學中出現(xiàn)的問題進行探討。

一、明確場論課程的地位

場論是研究各類宏觀場的基本性質的理論，其研究對象是引力場、電場、磁場等的基本屬性，它們的運動規(guī)律以及和物質之間的相互作用，是勘查技術與工程和地球物理等很多專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是后續(xù)學習部分專業(yè)課的基礎。比如，以研究引力場為基礎的重力勘查、以研究磁場為基礎的磁勘查、以研究電場和電磁感應場為基礎的電勘查、以研究核輻射場為基礎的核勘查、以研究彈性波場為基礎的地震勘查等，這些都是以場論的學習為基礎的。場論告訴我們通過利用儀器測量某些物理量，進而明白地質勘查的基本原理是什么，所以場論課程是勘查技術與工程和地球物理等很多專業(yè)的一門非常重要的課程。場論學得好不好，學得深不深，直接關系到后續(xù)專業(yè)課程學習效果的優(yōu)劣。

二、注意場論與大學數(shù)學的銜接

場論雖然是勘查技術與工程及地球物理等專業(yè)的一門基礎課，但其與高等數(shù)學有著非常密切的聯(lián)系，課程中大量用到高等數(shù)學教材學到的概念和結論。如標量、矢量、叉積、點積等，以及通量和散度、環(huán)量和旋度等，這些概念都已經(jīng)在高等數(shù)學中出現(xiàn)過。

從場論的一系列計算公式中我們可以看到，課程中大量用到導數(shù)（全導數(shù)和偏導數(shù)）計算，比如，向量場的散度、環(huán)量面密度和旋度，的標量場的方向導數(shù)和梯度計算都是通過對場函數(shù)或其分量求偏導數(shù)來完成的。另外，課程中還大量用到數(shù)學中的積分運算，如向量場的環(huán)量以及通量的計算是通過對矢量的曲線積分和面積分來完成的。所以，可以說場論中的定義、定理、計算和討論的問題均是以高等數(shù)學知識為基礎的，是高等數(shù)學相關內容的實用化。

三、課程學習要特別強調理論聯(lián)系實際

由于課程教學中推導較多，很容易導致學生只注意數(shù)學推導這一表象，而忽視或不注意問題本身所具有的物理意義。比如，時變電磁場中的麥克斯韋方程組包含非常豐富的電磁場理論知識，是預言電磁波存在的理論基礎；場的頻域分析，雖然在推導中只是抽象的公式，但其具有非常強的物理意義，等等。這就要求學生學習時不能單純硬套數(shù)學公式，還應理解公式的物理背景。

四、注重課程教學中多媒體和網(wǎng)絡的應用

雖然課程自身理論推導較多，板書較多，教師在講授課程時，還是要充分利用多媒體和網(wǎng)絡的優(yōu)勢。多媒體直觀、互動性強的教學方法可以彌補傳統(tǒng)板書教學的不足。將板書教學和多媒體教學有機結合起來，優(yōu)勢互補，就能提高教學效果，并使學生在從傳統(tǒng)教學到多媒體教學的轉變過程中可以更好地適應。比如，教師可以將課程中相關引力異常、電磁場的傳播等許多抽象的物理問題通過圖像、動畫直觀地展現(xiàn)出來，幫助學生更好更快地理解這些概念；可以將多媒體課件按照學習目標、預備知識、授課內容、練習和總結等幾個教學過程進行展開，通過循序漸進的方法逐步將學生帶到授課內容中；也可以通過網(wǎng)絡將課件發(fā)給學生，方便其隨時隨地進行預習和復習；或者利用網(wǎng)絡平臺解決學生遇到的問題，進而形成良好的互動。

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