從點電荷到場的升華
——大學物理中關于電磁學教學的思考

秦吉紅,邱紅梅,許軍軍,梁 穎

(1. 北京科技大學 物理系,北京 100083;2. 北京科技大學 應用物理系,北京 100083;3. 北京師范大學 物理學系,北京 100875)

大學物理是工科本科學生必修課程,是學習其它專業課的先修課程之一.梁昆淼先生曾經提到:中學物理課程與大學物理課程對學生的要求很有些不同,由于剛入大學的一年級學生還保留著許多中學生的特點,因而不能立刻適應大學物理的要求[1].對于工科學生,第一學期大學物理學習的內容通常是力學和電磁學兩部分.電磁學的應用和國家的發展緊密相連,例如關于導彈的精確制導以及特殊裝置的電磁屏蔽等研究都需要具備充分的電磁學理論儲備,學生切實掌握電磁學知識,夯實未來參與科技強國建設的知識基礎.

在電磁學教學中,一般從基于點電荷的庫侖定律出發,引入場的概念,并自始至終強調“場”是核心內容,許多定義和定理也是圍繞“場”展開,因此需要學生把“場”牢記于心.對于點電荷,將其與力學中的質點進行類比,學生很容易理解,但對于場這一相對比較抽象的概念,學生理解起來往往比較困難,特別是對于初學者.如何實現從點電荷到場的升華,如何以場為核心展開教學,就成了整個教學設計的關鍵.筆者在電磁學教學實踐中,圍繞“場”這一核心內容,將“實驗規律→場的性質→場與物質的相互作用”這一線索貫穿始終,如圖1所示.運用問題導向,激發學生思考[2],最終理解經典電磁學的兩……