時(shí)間：2022-03-04 05:39:32
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學(xué)物理恒定磁場(chǎng)總結(jié)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng)；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；感生電動(dòng)勢(shì)；無(wú)限長(zhǎng)直線電流磁場(chǎng)；矩形線圈
1.前言
在物理學(xué)的發(fā)展史上，曾有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期一直未找到電與磁的聯(lián)系，電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象是被分別進(jìn)行研究的，許多科學(xué)家都認(rèn)為電與磁沒(méi)有什么聯(lián)系，直到丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特1820年發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)以后，人們才逐漸認(rèn)識(shí)到自然界各種基本力是可以相互轉(zhuǎn)化的，電和磁有某種內(nèi)在聯(lián)系，從而開(kāi)始了對(duì)電磁統(tǒng)一性的研究.
2.法拉第電磁感應(yīng)定律
對(duì)于磁通量變化與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，法拉第通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了一條非常重要的定律。假設(shè)在磁場(chǎng)B中有一閉合回路L，以它為邊界的任一曲面記為S，規(guī)定S的法線方向與回路L的繞行方向成右手關(guān)系。設(shè)穿過(guò)S的磁通量為中，則回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
（1）式即為法拉第電磁感應(yīng)定律。其中的方向與L的繞向一致，的正方向與S的法向一致。這個(gè)定律表明導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)回路的磁通量對(duì)時(shí)間的變化率成正比，負(fù)號(hào)代表感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。設(shè)回路的電阻為R，則回路中會(huì)有電流i產(chǎn)生，稱(chēng)之為感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小為i=/R。
3.矩形線圈在無(wú)限長(zhǎng)直線電流磁場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)
3.1 矩形線圈在恒定電流磁場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)
如圖1所示，一矩形線圈ABCD放在無(wú)限長(zhǎng)直線電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)中（與I共面），初速度為，線圈邊長(zhǎng)分別為h，。現(xiàn)以加速度a向右運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻t邊AD距導(dǎo)線距離為x，分析t時(shí)刻矩形線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流及所受的安培力。
以下我們分別利用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式和法拉第電磁感應(yīng)定律兩種方法計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
方法一：矩形線圈做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，矩形線圈的AD和BC兩條邊切割磁感應(yīng)線，因此產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。t時(shí)刻線圈的速度為：
3.2 矩形線圈在交變電流磁場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)
在圖5中，若無(wú)限長(zhǎng)的直導(dǎo)線中產(chǎn)生的是交變電流I=，則周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)將隨時(shí)間而發(fā)生變化，設(shè)線圈仍以加速度a向右運(yùn)動(dòng)，初速度為線圈邊長(zhǎng)分別為h，。某一時(shí)刻t邊AD距導(dǎo)線距離為x，分析t時(shí)刻矩形線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流及所受的安培力。
無(wú)限長(zhǎng)直線電流隨時(shí)間變化，因此產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨時(shí)間變化，當(dāng)矩形線圈做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)磁通量的變化可求出t時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)。
4.結(jié)論
本文主要介紹了電磁感應(yīng)現(xiàn)象及法拉第電磁感應(yīng)定律，并重點(diǎn)對(duì)矩形線圈在無(wú)限長(zhǎng)直線電流磁場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)情況作了深入討論，結(jié)果表明當(dāng)電流為恒定電流時(shí)，線圈中只有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，用法拉第電磁感應(yīng)定律和用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式求得的結(jié)果一致，進(jìn)而驗(yàn)證了法拉第電磁感應(yīng)定律。而當(dāng)電流為交變電流時(shí)，線圈中即產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)又產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，這種情況只能用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1]周奇.法拉第的科學(xué)成就——紀(jì)念法拉第誕辰200周年[J].大學(xué)物理，1991：18-19.
[2]宋德生，李國(guó)棟.電磁學(xué)發(fā)展歷史[M].廣西人民出版社，19960：9-10.
[3]譚樹(shù)杰，王華.物理上的重大實(shí)驗(yàn)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987：29-35.
[4]李椿，夏學(xué)江.大學(xué)物理（電磁學(xué)）[M].北京：高等教育出版社，1999：100-105.
[5]梁壽山.電工基礎(chǔ)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1983：38-42.
[6]張?zhí)m慧.大學(xué)物理（電磁學(xué)）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999：320-330.
關(guān)鍵詞 搞好銜接 銜接教學(xué) 物理 教學(xué)質(zhì)量
中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
On Improving the Convergence Teaching and Enhancing
the Quality of University Physics Teaching
YIN Lan
（College of Mathematics and Science， University of South China， Hengyang， Hunan 421001）
Abstract Physics is an important discipline in natural science， designed to explore the matter in the universal law of motion， including the study of the structure of matter of scientific fields， while in college physics courses， physics as an important course can bring students to have good scientific literacy and develop students ability to innovate， and followed by the rapid pace of technological development， and how to do high school and college articulation work in physics education is an important issue in the future. Aiming to improve convergence teaching of physical education to improve the quality of universities， proposed effective recommendations on how to do the work of both the university and high school articulation bridging course.
Key words convergence； convergence teaching； physics； teaching quality
1 大學(xué)物理與中學(xué)物理的異同
1.1 研究問(wèn)題方法和使用數(shù)學(xué)工具的不同
（1）探討維度和方向的不同。中學(xué)物理以探討一維問(wèn)題為主，一般極少涉及二維問(wèn)題，大學(xué)物理以探討二、三維問(wèn)題居多，甚至?xí)接懮婕暗蕉嗑S問(wèn)題。而中學(xué)物理探討的主要內(nèi)容是標(biāo)量場(chǎng)，大學(xué)物理探討內(nèi)容以矢量場(chǎng)為主，多運(yùn)用矢量代數(shù)工具來(lái)分析問(wèn)題。①（2）研究分析方法不同。中學(xué)物理是基于平均的研究立場(chǎng)，著重于運(yùn)用恒定不變的思考方法，比如，在中學(xué)物理中一般說(shuō)的是平均沖力、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)等恒定的知識(shí)內(nèi)容；大學(xué)物理則傾向于分析瞬時(shí)變化，多運(yùn)用微積分、線面積分和微分方程等，更貼近自然現(xiàn)實(shí)。（3）角度不同。中學(xué)物理是基于宏觀規(guī)律方面的常規(guī)理解，大學(xué)物理則是對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)在微觀本質(zhì)方面的研究，將物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知從具體知識(shí)的分散個(gè)體擴(kuò)展和抽象，并多運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)。
1.2 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)方法和手段的不同
對(duì)于中學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容上一般涉及到的知識(shí)內(nèi)容較為缺乏，而針對(duì)物理的基本概念與原理定律也是缺少的現(xiàn)實(shí)狀況，大多數(shù)的學(xué)生只能憑借著對(duì)物理知識(shí)基本的了解，卻難以產(chǎn)生深刻的認(rèn)識(shí)與體會(huì)，然而，大學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容上是豐富多彩的，此學(xué)科的基本概念與原理定律較中學(xué)物理有明顯的增多，并且，對(duì)學(xué)生的要求更加嚴(yán)格，需要學(xué)生把握物理學(xué)的內(nèi)在實(shí)際的聯(lián)系。②教學(xué)內(nèi)容在很大程度上影響著學(xué)校教學(xué)的實(shí)際開(kāi)展進(jìn)度，而中學(xué)與大學(xué)在教學(xué)時(shí)間上又有著本質(zhì)上的不同，中學(xué)教學(xué)時(shí)間相較于大學(xué)教學(xué)而言更為充足，這就導(dǎo)致了中學(xué)教學(xué)進(jìn)度將會(huì)比大學(xué)進(jìn)度慢。同時(shí)，中學(xué)教師在可控的時(shí)間范圍內(nèi)，可以進(jìn)行更為詳細(xì)甚至多次的講解，以及對(duì)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際演練，而大學(xué)教師因?yàn)樵跁r(shí)間方面的有限性，將會(huì)在教學(xué)上更加注重教學(xué)內(nèi)容的邏輯規(guī)律和系統(tǒng)學(xué)習(xí)，更偏向于論證抽象知識(shí)，促使學(xué)生領(lǐng)會(huì)基本概念的實(shí)際意義，這也導(dǎo)致了學(xué)生在解題技能方面有更多的掌握。最后，我們所經(jīng)歷的中學(xué)物理中通常會(huì)有許多的演練環(huán)節(jié)，教師會(huì)在課堂上通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，或者學(xué)生自行演示實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生掌握更深層次的物理現(xiàn)象本質(zhì)，但是，大學(xué)物理卻因各種因素難以運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
1.3 學(xué)習(xí)方法的不同
一般來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)方法導(dǎo)致了中學(xué)生與大學(xué)生在實(shí)際上的不同，而中學(xué)生通常不會(huì)預(yù)習(xí)課本，也不會(huì)記錄課堂重要內(nèi)容，而著重于完成教師安排的各種作業(yè)，學(xué)生自己學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不足，過(guò)度依賴(lài)于教師的課堂教學(xué)，對(duì)學(xué)習(xí)的理解也存在問(wèn)題，大多數(shù)學(xué)生以為學(xué)習(xí)物理就應(yīng)該多做題、解難題。而大學(xué)課堂因各種因素影響，學(xué)生們一般主動(dòng)性比較強(qiáng)，都注重自學(xué)書(shū)本上的知識(shí)，也會(huì)提前預(yù)習(xí)課本的內(nèi)容，記錄好課堂上重要的內(nèi)容，課后也做到多復(fù)習(xí)，并進(jìn)行內(nèi)容總結(jié)，而在做題的選擇上會(huì)更多地傾向典型題目。受限于物理教學(xué)的因素影響，中學(xué)物理面對(duì)邏輯規(guī)律與概念原理上難以做出深入的說(shuō)明與分析，而大學(xué)物理更傾向于使學(xué)生把握物理學(xué)的真正本質(zhì)，著重于對(duì)物理過(guò)程的論證加以說(shuō)明。 （下轉(zhuǎn)第108頁(yè)）（上接第83頁(yè)）
2 要搞好銜接教學(xué)，提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量
2.1 從教學(xué)進(jìn)度方面的銜接
據(jù)資料顯示，學(xué)生對(duì)教學(xué)方法的改變需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)。中學(xué)課堂在教學(xué)上因時(shí)間充足，教學(xué)進(jìn)度通常較為緩慢，單次教學(xué)內(nèi)容極為有限，而大學(xué)課堂因教學(xué)進(jìn)度較為快捷，內(nèi)容涉及多，學(xué)生在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)渡過(guò)程可能需要教師做出一定的引導(dǎo)，初始時(shí)間可適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度，循序漸進(jìn)，再逐步過(guò)度到大學(xué)應(yīng)有的教學(xué)進(jìn)度，以便于學(xué)生更好地適應(yīng)，領(lǐng)會(huì)大學(xué)期間需采用的學(xué)習(xí)思維方法。③
2.2 從教學(xué)方法上的銜接
在初始時(shí)期，大學(xué)物理教師應(yīng)注意緒論課的教學(xué)，適當(dāng)講解物理學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、現(xiàn)狀及未來(lái)，以吸引學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的興趣，提前說(shuō)明中學(xué)與大學(xué)在物理教學(xué)方面的不同，明確大學(xué)物理的實(shí)際目標(biāo)，并將教學(xué)計(jì)劃涉及到的內(nèi)容方法、考核評(píng)定詳細(xì)知會(huì)學(xué)生，適當(dāng)介紹一些方法經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生更好地適應(yīng)大學(xué)物理教學(xué)。同時(shí)，說(shuō)明大學(xué)物理的實(shí)際內(nèi)涵，作為基礎(chǔ)學(xué)科對(duì)后期學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要性，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程更多地應(yīng)注重思維方法及學(xué)習(xí)方法的提升。
2.3 從教學(xué)內(nèi)容上的銜接
在教材上，中學(xué)與大學(xué)教學(xué)內(nèi)容具有一定的連續(xù)性，大學(xué)物理是中學(xué)物理知識(shí)的更高層次，大學(xué)教師有必要事先了解中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容。在初始教學(xué)時(shí)，大學(xué)物理教師應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)要地復(fù)習(xí)中學(xué)物理內(nèi)容，并指明中學(xué)物理的部分局限，著重說(shuō)明大學(xué)物理會(huì)涉及到的新知識(shí)、新方法，使學(xué)生更好地過(guò)渡到大學(xué)物理上來(lái)。
2.4 從課堂組織和課后練習(xí)上的銜接
受學(xué)時(shí)和內(nèi)容的影響，大學(xué)物理教學(xué)會(huì)選擇更具有代表性的課堂例題和課后練習(xí)題。可是，現(xiàn)今主流大學(xué)物理教材卻有一個(gè)通病，多停留在中學(xué)物理知識(shí)的求解方面，難以對(duì)學(xué)生的總結(jié)學(xué)習(xí)起到提升作用，故而，大學(xué)教師應(yīng)對(duì)習(xí)題做出選擇，少選用需運(yùn)用中學(xué)物理知識(shí)求解的題目，多選用需運(yùn)用大學(xué)物理新知識(shí)、新方法求解的題目，以達(dá)到鍛煉、提升的目標(biāo)。④
2.5 從學(xué)習(xí)方法上的銜接
大學(xué)物理教師應(yīng)注重提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)能力，在教學(xué)過(guò)程中可為學(xué)生推薦可引用參考的書(shū)目，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)借閱不少于兩本各類(lèi)型的書(shū)籍。其中，教材型的參考書(shū)可便于學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中參考查閱，求解型的參考書(shū)便于學(xué)生在章節(jié)學(xué)習(xí)之后鞏固提升，自我總結(jié)重要知識(shí)，體會(huì)自身適合的解題方法。⑤同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理學(xué)習(xí)的實(shí)踐意義，可適當(dāng)布置部分創(chuàng)造性的題目，要求學(xué)生做一些相關(guān)的小設(shè)計(jì)或者小發(fā)明，以達(dá)到提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和實(shí)踐創(chuàng)造能力。
3 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)中學(xué)物理教學(xué)與大學(xué)物理教學(xué)的銜接處理，對(duì)普遍提升大學(xué)物理教學(xué)的質(zhì)量有著重要的價(jià)值意義，并不斷有效提升學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣與主動(dòng)意識(shí)，通過(guò)大學(xué)后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)完善，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)方法與思維方面都能得到提高。面臨物理教學(xué)的實(shí)際困境，在大學(xué)物理和中學(xué)物理的實(shí)際銜接方面，我們應(yīng)做出更多的研究，綜合各方因素，探討出更為有效的手段和舉措，促進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)向更高層次進(jìn)發(fā)。
注釋
① 何維. 淺談如何運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)提高大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量[J].高教論壇.2010（5）.
② 唐安成.如何使學(xué)生從中學(xué)物理學(xué)習(xí)過(guò)渡到大學(xué)物理學(xué)習(xí)[J].科學(xué)咨詢(xún)（教育科研），2011（9）.
③ 陳紅霞.大學(xué)物理教學(xué)的思考與改革[J].林區(qū)教學(xué)，2011（5）.
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；物理學(xué)史；課堂教學(xué)；興趣激發(fā)
作者簡(jiǎn)介：李玲（1980-），女，湖北荊州人，長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，講師。（湖北 荊州 430020）
基金項(xiàng)目：本文系長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教研基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JY201112）的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）08-0122-02
一、大學(xué)物理課程的意義
物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科，它的知識(shí)體系和思維方法貫穿人們學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的始終，培養(yǎng)人的科學(xué)精神，陶冶人的科學(xué)思維，教會(huì)人應(yīng)用科學(xué)方法解決具體問(wèn)題。大學(xué)物理是工程技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我院”）相關(guān)系部許多專(zhuān)業(yè)課的理論基礎(chǔ)，但因有些學(xué)生認(rèn)識(shí)不到這門(mén)課的重要性，經(jīng)常在課程中期出現(xiàn)畏難厭學(xué)現(xiàn)象。現(xiàn)通過(guò)改革課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，以期提高教學(xué)質(zhì)量。
物理學(xué)史上的許多名人軼事及其主要研究成果的研發(fā)過(guò)程都對(duì)今人有積極的指導(dǎo)作用，如光學(xué)波粒二象性對(duì)立統(tǒng)一的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程。若能結(jié)合教學(xué)內(nèi)容將物理學(xué)史中有代表性的知識(shí)體系發(fā)展融入教學(xué)過(guò)程，既可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，改變滿(mǎn)堂灌的理論推導(dǎo)，又可有機(jī)地將物理知識(shí)要點(diǎn)與科學(xué)的世界觀及哲學(xué)發(fā)展理論結(jié)合起來(lái)，有利于學(xué)生知識(shí)底蘊(yùn)的累積和眼界的開(kāi)闊。
表1 大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配
我院經(jīng)過(guò)數(shù)年的大學(xué)物理模塊化教學(xué)改革[1]后，將學(xué)科內(nèi)容分為六個(gè)模塊（表1），參考課時(shí)分配，本文討論如何在課堂教學(xué)中將物理學(xué)發(fā)明史、名人史等容易激發(fā)學(xué)生興趣的內(nèi)容導(dǎo)入，以及導(dǎo)入后其對(duì)課題教學(xué)可起到的積極作用，課程內(nèi)容以我院現(xiàn)在使用的大學(xué)物理教材[2]為準(zhǔn)。
二、大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容
1.力學(xué)
力學(xué)部分的講授內(nèi)容比較多，是物理學(xué)實(shí)踐探索方法與思想體系建立的基礎(chǔ)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩次課，第一次課緒論開(kāi)端討論物理學(xué)科的研究范圍，介紹從古人對(duì)自然的樸素的感性認(rèn)知，到近代利用微積分等數(shù)學(xué)工具歸納推導(dǎo)大量天文觀測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)而獲得的經(jīng)典物理學(xué)基本定理與定律，再到近現(xiàn)代的量子物理和相對(duì)論，物理的發(fā)展史即人類(lèi)文明的發(fā)展史。這兩次課中要將大學(xué)物理用到的微積分、矢量等數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化介紹，而微積分的發(fā)明者之一牛頓正是近代物理的標(biāo)志人物。
牛頓定律部分由于學(xué)生熟悉內(nèi)容，在理論講授部分很容易分散注意力，因此，介紹相關(guān)物理學(xué)史知識(shí)可以有效地激發(fā)學(xué)生興趣。如被稱(chēng)為近代物理學(xué)之父的伽利略，其著名的比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)、斜面實(shí)驗(yàn)皆入選最美麗的十大物理實(shí)驗(yàn)，[3]其物理思想如慣性、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等，是牛頓定律得以建立的基石。而牛頓在1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出的萬(wàn)有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的最后一節(jié)非慣性系略有些抽象。以科里奧利命名的旋轉(zhuǎn)參考系中的慣性力有許多常見(jiàn)實(shí)例，很容易激發(fā)學(xué)生探究興趣，如臺(tái)風(fēng)氣旋、下水方向、河道兩邊的不對(duì)稱(chēng)沖刷，以及著名的列入十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一的傅科擺。[3]
剛體力學(xué)三次課相對(duì)來(lái)講較難較抽象，需要用到微積分、空間立體幾何及矢量叉乘知識(shí)，質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒可以將開(kāi)普勒第二定律的反向證明作為計(jì)算實(shí)例，而歷史上牛頓正是由開(kāi)普勒第二定律推導(dǎo)定義角動(dòng)量的概念。在大段相對(duì)沉悶的概念講解和定理推導(dǎo)之后，第谷與開(kāi)普勒師生的歷史故事以及他們對(duì)物理學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)很容易引起學(xué)生的興趣。
2.振動(dòng)與波
由于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)方程、平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程等都比較抽象，其對(duì)應(yīng)物理量的計(jì)算和轉(zhuǎn)換多，所以此處學(xué)生最易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
機(jī)械振動(dòng)兩次課，第一節(jié)課可用中國(guó)2013年6月太空課堂的單擺實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入；第二次課的利薩，及其后的阻尼振動(dòng)及共振在生活中的應(yīng)用及歷史中的實(shí)例就更多了，例如著名的18世紀(jì)拿破侖士兵齊步過(guò)橋致橋塌事件。在西方，波動(dòng)現(xiàn)象的本質(zhì)首先是由達(dá)芬奇發(fā)現(xiàn)的。機(jī)械波致質(zhì)點(diǎn)受迫振動(dòng)也可舉共振的例子，如中國(guó)古代戰(zhàn)場(chǎng)上利用共振器判斷敵軍多寡和方位、唐朝寺廟鐘磬聲波共鳴等事例。第二次課中可以用1842年多普勒在散步時(shí)的“多普勒效應(yīng)”導(dǎo)入，目前該效應(yīng)應(yīng)用很廣。
3.熱學(xué)
熱學(xué)部分我院僅勘工和化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)需要學(xué)習(xí)。氣體動(dòng)理論部分的兩次課中涉及到微積分的計(jì)算不太多，學(xué)生們對(duì)克拉伯龍方程也有一定基礎(chǔ)，總體難度不大。第二次課講自由度及麥?zhǔn)纤俾史植悸蕰r(shí)，由于涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué)，相對(duì)比較枯燥且理論公式冗長(zhǎng)。可以在前期已觀察到學(xué)生狀態(tài)及接受水平的基礎(chǔ)上，淡化理論，介紹一下科學(xué)家麥克斯韋生平。麥克斯韋被譽(yù)為牛頓與愛(ài)因斯坦之間最偉大的物理學(xué)家，其一生對(duì)物理學(xué)的卓越貢獻(xiàn)不僅表現(xiàn)在對(duì)后世產(chǎn)生巨大影響的電磁學(xué)上。他在熱力學(xué)方面提出的麥克斯韋速率分布式也是應(yīng)用最廣泛的科學(xué)公式之一，在許多物理分支中起著重要的作用。同時(shí)代的科學(xué)家玻爾茲曼將麥克斯韋速率分布式應(yīng)用到保守力場(chǎng)中，提出了玻爾茲曼速率分布律，在熱力學(xué)研究中也具有重要地位。玻爾茲曼把物理體系的熵和概率聯(lián)系起來(lái)，闡明了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)并引出了能量均分原理。
熱力學(xué)基礎(chǔ)三次課，可聯(lián)系科學(xué)發(fā)展史上對(duì)永動(dòng)機(jī)的探索導(dǎo)入。如第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能被創(chuàng)造出來(lái)是違背了能量守恒定律，但其探索過(guò)程為熱力學(xué)第一定律的建立提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)則違背了熱力學(xué)第二定律。此外，熱機(jī)的發(fā)明是工業(yè)革命的標(biāo)志之一，第二次課的循環(huán)過(guò)程可借此話(huà)題導(dǎo)入。
4.光學(xué)
光學(xué)是一個(gè)古老而充滿(mǎn)活力的學(xué)科。[4]從十七世紀(jì)中葉牛頓和惠更斯分別提出光的微粒學(xué)說(shuō)和波動(dòng)學(xué)說(shuō)之后，對(duì)于光的本質(zhì)的討論一直是科學(xué)界熱點(diǎn)話(huà)題，直到二十世紀(jì)愛(ài)因斯坦提出光的波粒二象性才告一段落。牛頓對(duì)光學(xué)的研究可視為近代光學(xué)的開(kāi)端，其棱鏡分解白光實(shí)驗(yàn)入選十大最美物理實(shí)驗(yàn)，[3]而牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)至今仍是大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典必選實(shí)驗(yàn)之一。因牛頓的權(quán)威，光的微粒學(xué)說(shuō)在科學(xué)界占主導(dǎo)地位達(dá)一個(gè)多世紀(jì)。光的干涉第一次課以十九世紀(jì)初托馬斯楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，這一實(shí)驗(yàn)揭開(kāi)了近代波動(dòng)光學(xué)的序幕，亦是十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第二次課薄膜干涉可以用牛頓環(huán)導(dǎo)入。第三次課中介紹在物理學(xué)史上有重要地位的邁克爾遜（1907年獲諾貝爾獎(jiǎng)）干涉儀。
在衍射部分，將菲涅爾等實(shí)驗(yàn)證明的著名泊松亮斑在第一次課中作簡(jiǎn)單介紹，可以很好激發(fā)學(xué)生的討論熱情，因泊松亮斑的相關(guān)歷史很多學(xué)生都有所了解。第二次課的X射線衍射的發(fā)現(xiàn)過(guò)程亦十分有趣，倫琴（1901年獲諾貝爾獎(jiǎng)）夫人戴婚戒的手骨底片是第一張X光照片。
光的偏振總體上是介紹性質(zhì)的講授，重點(diǎn)是1808年發(fā)現(xiàn)的馬呂斯定律和1815年布儒斯特定律，不作重點(diǎn)但比較有趣的雙折射現(xiàn)象則是早在1669年就被人們發(fā)現(xiàn)的，其在生活中可作為辨別晶體與非晶體的一種方式。
5.電磁學(xué)
經(jīng)典電磁學(xué)理論是大學(xué)物理中的必修模塊，雖然理論推導(dǎo)多、微積分計(jì)算多，但現(xiàn)在電磁學(xué)在生活中的應(yīng)用無(wú)處不在，且名人輩出，將課上得生動(dòng)有趣并不困難。如靜電學(xué)部分的庫(kù)侖定律是1785年的庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)確立的，電荷的不連續(xù)性是由1909年密立根油滴實(shí)驗(yàn)證明，該實(shí)驗(yàn)是十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第三次課講授的靜電場(chǎng)高斯定理因“數(shù)學(xué)之王”高斯得名。高斯生平傳聞?shì)W事很多，尤其是其研究生時(shí)期，誤將懸留兩千余年未解的尺規(guī)作正十七邊形問(wèn)題作為導(dǎo)師布置的課后作業(yè)一夜解決的故事，與學(xué)生們發(fā)散討論其心理學(xué)與教育學(xué)意義，對(duì)于學(xué)生打破心理設(shè)限努力鉆研學(xué)習(xí)很有意義。
穩(wěn)恒磁場(chǎng)八次課，第一次課可介紹中國(guó)古人在磁學(xué)方面的發(fā)現(xiàn)，司南和指南針的意義；1820年近代磁學(xué)標(biāo)志性的奧斯特實(shí)驗(yàn)等，也是學(xué)生們熟悉且有興趣的內(nèi)容。第二次課的畢奧-薩伐爾定律，可介紹其定律的得出與安培、拉普拉斯等在數(shù)學(xué)上的幫助密不可分，再次強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理學(xué)習(xí)中高數(shù)知識(shí)的重要性。安培是一位在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)領(lǐng)域都有很高造詣的科學(xué)家，約第四、五次課中學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)安培環(huán)路定理、安培定律都由他發(fā)現(xiàn)，被稱(chēng)為“電學(xué)中的牛頓”。
電磁感應(yīng)部分則由著名科學(xué)家法拉第的故事導(dǎo)入。被譽(yù)為電磁學(xué)領(lǐng)域的平民巨人，著名的自學(xué)成才的科學(xué)家法拉第，生于英國(guó)一個(gè)貧苦鐵匠家庭，僅上過(guò)小學(xué)。1831年，他作出了關(guān)于力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破，永遠(yuǎn)改變了人類(lèi)文明。[4]法拉第是一位無(wú)以倫比的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，在電磁學(xué)、化學(xué)、電解、氣體液化等實(shí)驗(yàn)方面都做出了巨大貢獻(xiàn)。而且法拉第十分幸運(yùn)地在晚年遇到了既能理解他的物理思想，又長(zhǎng)于數(shù)學(xué)的麥克斯韋，第三、四次課中的感生電場(chǎng)和位移電流假設(shè)都是由麥克斯韋提出。麥克斯韋于1873年出版了科學(xué)名著《電磁理論》，系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場(chǎng)理論，這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。1888年，赫茲經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了人們懷疑和期待已久的電磁波，由法拉第開(kāi)創(chuàng)、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，得以完美的證明。
6.相對(duì)論與近代物理
這部分內(nèi)容我院只有全模塊的勘工和建環(huán)專(zhuān)業(yè)按十六課時(shí)教學(xué)并考試，其他專(zhuān)業(yè)都只作為了解內(nèi)容，用物理學(xué)史的故事串講主要內(nèi)容即可：
（1）被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大物理學(xué)家的愛(ài)因斯坦，其狹義相對(duì)論的兩個(gè)重要結(jié)論：時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，及物理學(xué)史上著名的雙生子佯謬已被實(shí)驗(yàn)證明，而為愛(ài)因斯坦贏得1921年諾貝爾獎(jiǎng)的是光電效應(yīng)的研究。
（2）光電效應(yīng)方程中的普朗克常數(shù)對(duì)描述光的量子性非常重要，因研究黑體輻射而提出該常數(shù)的普朗克（1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）是量子力學(xué)的創(chuàng)始人。有趣的是，普朗克本人并不認(rèn)同量子理論的許多觀點(diǎn)，直到愛(ài)因斯坦利用能量子假設(shè)完美地解釋了光電效應(yīng)。
（3）被戲傳一舉拿下諾貝爾獎(jiǎng)（1929）的德布羅意也是量子力學(xué)創(chuàng)始人之一，以物質(zhì)波假設(shè)理論最初的確是在其博士論文中提出的，因德布羅意是法國(guó)公爵兼德國(guó)王子，使其曾被傳聞是一位花花公子，事實(shí)上德布羅意終身獻(xiàn)身于科學(xué)，深居簡(jiǎn)出，是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作狂。
（4）提出氫原子能級(jí)假設(shè)的天才玻爾是著名的哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。
（5）概率波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人薛定諤，提出著名假設(shè)“薛定諤的貓”。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文按長(zhǎng)江大學(xué)使用的《大學(xué)物理》教材[2]中各章節(jié)先后順序列出各章可能提及的名人軼事，希望對(duì)執(zhí)教于大學(xué)物理的同仁們?cè)谡n堂教學(xué)中有所助益。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān) 鍵 詞】 電磁感應(yīng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；重要考點(diǎn)
一、明確教學(xué)重點(diǎn)和流程
第一，學(xué)情分析。本課題是大學(xué)物理中電磁感應(yīng)部分的一個(gè)重要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的前提和基礎(chǔ)，也是統(tǒng)領(lǐng)第八章的綱要。學(xué)生已學(xué)習(xí)了《靜電場(chǎng)》與《穩(wěn)恒磁場(chǎng)》的內(nèi)容，為本課題的學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)。中學(xué)楞次定律的學(xué)習(xí)，便于學(xué)生理解電磁感應(yīng)定律數(shù)學(xué)表達(dá)式中“一”的具體物理意義。
第二，教學(xué)目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo)：理解產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件；掌握電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容；了解電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。能力目標(biāo)：增強(qiáng)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硭季S方法，提高學(xué)生運(yùn)用電磁感應(yīng)定律分析問(wèn)題解決實(shí)際問(wèn)題的能力。情感目標(biāo)：通過(guò)三峽水電站的介紹，增強(qiáng)學(xué)生們的民族自信心和自豪感。
第三，要采用有新意的教學(xué)引入，為本課題開(kāi)一個(gè)好頭。如1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)；1831年8月，法拉第通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象；1831年11月24日，法拉第向皇家學(xué)會(huì)提交的一個(gè)報(bào)告中，把這種現(xiàn)象定名為“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，并概括了可以產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種類(lèi)型：變化著的電流、變化著的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)恒電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。這樣的設(shè)計(jì)意圖在于，通過(guò)物理學(xué)史，介紹科學(xué)家探索磁生電的過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的不易，進(jìn)入本節(jié)課教學(xué)。并設(shè)疑：在現(xiàn)在我們看來(lái)，法拉第總結(jié)的這五種類(lèi)型都是引起了某一個(gè)物理量的變化，具體是哪個(gè)物理量呢？下面就來(lái)研究一下電磁感應(yīng)現(xiàn)象，探究一下磁生電的條件。
二、教授重要考點(diǎn)
（一）法拉第電磁感應(yīng)定律
這是本課題最核心的知識(shí)和考點(diǎn)。需要通過(guò)經(jīng)典例題引導(dǎo)學(xué)生正確理解知識(shí)、掌握解題方法。如某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置如圖2甲所示，圖乙為其俯視圖。將8塊外形相同的磁鐵交錯(cuò)放置組合成一個(gè)高h(yuǎn)=0.5m、半徑r=0.2m的圓柱體，其可繞固定軸OO′逆時(shí)針（俯視）轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=100rad/s。設(shè)圓柱外側(cè)附近每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.2T、方向都垂直于圓柱體側(cè)表面。緊靠圓柱體外側(cè)固定一根與其等高、電阻R1=0.5Ω的細(xì)金屬桿ab，桿與軸OO′平行。圖丙中阻值R=1.5Ω的電阻與理想電流表A串聯(lián)后接在桿a、b兩端。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A. 電流表A的示數(shù)約為1.41A
B. 桿ab移產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=2V
C. 電阻R消耗的電功率為2W
D. 在圓柱體轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電流表A的總電荷量為零
導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的即時(shí)值用公式E=BLv計(jì)算，桿ab移產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=2V，B正確；電流表A的示數(shù)I===1A，A錯(cuò)誤；電阻R消耗的電功率為P=I2R=1.5W，C錯(cuò)誤；電量q=It=
t===，在圓柱體轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電流表A的總電荷量為零。D正確。故答案為BD。
講解例題時(shí)，老師還要做好方法總結(jié)：E=是求整個(gè)回路的總電動(dòng)勢(shì)，并且求出的是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而公式E=BLV求出的只是切割磁感線的那部分導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不一定是回路中的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且它一般用于求某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
（二）電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題
這是本課題中較難的知識(shí)，需要老師通過(guò)例題引導(dǎo)學(xué)生做知識(shí)遷移，掌握相關(guān)解題方法。例如：兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行直導(dǎo)軌MN、PQ與水平面成θ角放置，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，它們的電阻不計(jì)。現(xiàn)讓ab桿由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑。
（1）求ab桿下滑的最大速度vm；
（2）ab桿由靜止釋放至達(dá)到最大速度的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求該過(guò)程中ab桿下滑的距離x及通過(guò)電阻R的電量q。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式和牛頓第二定律，有：E=BLv，I=，F(xiàn)A=BIL，mgsinθ-FA=ma，即mgsinθ-=ma，當(dāng)加速度a為零時(shí)，速度v達(dá)最大，速度最大值vm=
（2）根據(jù)能量守恒定律有mgxsinθ=mv+Q，得x =+
（3）根據(jù)電磁感應(yīng)定律有=
根據(jù)閉合電路歐姆定律有=
感應(yīng)電量q=Δt==
得q=+
對(duì)于電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，應(yīng)弄清在過(guò)程中有哪些能量參與了轉(zhuǎn)化，什么能量減少了，什么能量增加了，由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律即可求出轉(zhuǎn)化的能量。能量的轉(zhuǎn)化和守恒是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的，安培力做功是聯(lián)系電能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的橋梁。因此，也可由功能關(guān)系（或動(dòng)能定理）計(jì)算安培力的功，從而確定電能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的量。
（三）電磁現(xiàn)象中的功能關(guān)系
功能關(guān)系在近幾年高考中常考，需要學(xué)生引起高度重視，尤其在新高考實(shí)施之后，老師更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生掌握。可舉例題如：
如圖所示，在與水平面成θ=30°角的平面內(nèi)放置兩條平行、光滑且足夠長(zhǎng)的金屬軌道，其電阻可忽略不計(jì)。空間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T，方向垂直軌道平面向上。導(dǎo)體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與金屬軌道接觸良好構(gòu)成閉合回路，每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=2.0×10-2kg，回路中每根導(dǎo)體棒電阻r=5.0×10-2Ω，金屬軌道寬度l=0.50m。現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒ab施加平行于軌道向上的拉力，使之勻速向上運(yùn)動(dòng).在導(dǎo)體棒ab勻速向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，導(dǎo)體棒cd始終能靜止在軌道上。g取10m/s2。
老師可做如下設(shè)問(wèn)：（1）導(dǎo)體棒cd受到的安培力大小；（2）導(dǎo)體棒cd運(yùn)動(dòng)的速度大小；（3）拉力對(duì)導(dǎo)體棒ab做功的功率。并為學(xué)生解答：
（1）導(dǎo)體棒cd靜止時(shí)受力平衡，設(shè)所受安培力為F安，則F安=mgsinθ=0.10N。
（2）設(shè)導(dǎo)體棒ab的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，通過(guò)導(dǎo)體棒cd的感應(yīng)電流為I，則E=Blv，I=，F(xiàn)安=BIl，解得v==1.0m/s。
（3）設(shè)對(duì)導(dǎo)體棒ab的拉力為F，導(dǎo)體棒ab受力平衡，則F=F安+mgsinθ=0.20N，拉力的功率P=Fv=0.20W。
方法總結(jié)：導(dǎo)軌上雙金屬棒運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的模型的處理方法一般用動(dòng)量守恒和能量守恒處理。
三、善于為課堂做總結(jié)
通過(guò)對(duì)物理教材和高中物理課程教材的分析，本次課題的設(shè)計(jì)使得教學(xué)內(nèi)容更緊密聯(lián)系實(shí)際。除了有精心的課程設(shè)置，也有與考試密切相關(guān)的考點(diǎn)分析，更有解題思維和方法的指導(dǎo)。
教師一方面采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示，另一方面充分利用各種現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段，全面整合文本形式、圖片、試題等教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推倒，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生分析能力和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)對(duì)電磁感應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中的介紹，鍛煉學(xué)生解題能力的同時(shí)也鍛煉了其發(fā)散性思維。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)；精品課程；教學(xué)實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介：裘國(guó)華（1974-），男，浙江紹興人，中國(guó)計(jì)量學(xué)院信息工程學(xué)院，講師；李九生（1976-），男，廣西桂林人，中國(guó)計(jì)量學(xué)院信息工程學(xué)院，教授。（浙江杭州310018）
基金項(xiàng)目：本文系浙江省高等學(xué)校精品課程建設(shè)項(xiàng)目、中國(guó)計(jì)量學(xué)院校立高教課題資助（編號(hào)：HEX200727、HEX200872）的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）08-0051-02
“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”是電子信息工程、通信工程和電子科學(xué)與技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)必修課。也是一門(mén)學(xué)生公認(rèn)較難學(xué)難教的課程，該課程既與前期的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理學(xué)等課程的知識(shí)緊密聯(lián)系，又對(duì)目前移動(dòng)通信、電磁兼容和生物電磁學(xué)等前沿學(xué)科的學(xué)習(xí)與認(rèn)知起著重要作用。[1-2]隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，為滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)從事于微波工程、電磁測(cè)量技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)等領(lǐng)域人才的需求，中國(guó)計(jì)量學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）始終如一支持該課程的建設(shè)，我們對(duì)“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”進(jìn)行課程改革和教學(xué)實(shí)踐，有效地提高課程的教學(xué)質(zhì)量，改進(jìn)了教學(xué)效果，[3]2009年被評(píng)為學(xué)校精品課程，在2010年被增選為浙江省精品課程。本文對(duì)課程的改革和實(shí)踐作初步總結(jié)。
一、課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐歷程簡(jiǎn)述
我校“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”課程建設(shè)與教學(xué)改革實(shí)踐經(jīng)歷多年，從原先“電磁場(chǎng)理論”和“微波技術(shù)與天線”分開(kāi)授課，然后合并成“電磁場(chǎng)理論、微波技術(shù)與天線”課程，發(fā)展到目前為“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”，期間主要經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：
2004年以前，課程建設(shè)初期。“電磁場(chǎng)理論”和“微波技術(shù)與天線”單獨(dú)設(shè)課，兩個(gè)課程安排在不同學(xué)期，理論與實(shí)踐相隔一個(gè)學(xué)期，總體教學(xué)效果不明顯。
2005至2006年，課程建設(shè)的起步期。學(xué)校根據(jù)高校微波專(zhuān)業(yè)的電磁場(chǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，決定將原來(lái)的“電磁場(chǎng)理論”和“微波技術(shù)與天線”合并為“電磁場(chǎng)理論、微波技術(shù)與天線”課程，電信、通信和電科三個(gè)專(zhuān)業(yè)同時(shí)開(kāi)設(shè)該課程，并進(jìn)行教學(xué)方法、教學(xué)手段的改進(jìn)，以及教材建設(shè)和師資隊(duì)伍建設(shè)。編寫(xiě)了《電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；在校內(nèi)實(shí)行微波實(shí)驗(yàn)室“全日制”開(kāi)放，積極開(kāi)辟學(xué)生第二課堂；制作《電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)》課件，改革教學(xué)方法與手段，結(jié)束了“黑板+粉筆”的單一教學(xué)模式，聘請(qǐng)外校知名教授來(lái)校講課和培訓(xùn)新教師，取得了一定的教學(xué)效果。
2007年至今，課程的建設(shè)改革期。2007年申請(qǐng)了校級(jí)教改課題，開(kāi)展“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”課程實(shí)踐和教學(xué)探索，并以建設(shè)學(xué)校重點(diǎn)課程為契機(jī)，全面修改課程內(nèi)容體系。從內(nèi)容的廣度、深度都有了質(zhì)的改變，強(qiáng)化了電磁場(chǎng)理論的基本原理、基本知識(shí)，以及仿真、設(shè)計(jì)、制作方法和步驟等內(nèi)容，進(jìn)行精品課程建設(shè)，全面提高教學(xué)質(zhì)量。
二、課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐的主要內(nèi)容
1.完善教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)大綱是指導(dǎo)課程教學(xué)、評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量的主要依據(jù)。根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃和課程設(shè)置等情況，最近五年對(duì)教學(xué)大綱進(jìn)行了三次較大的修改和完善，使學(xué)生掌握電磁場(chǎng)和微波的基本結(jié)構(gòu)，建立相關(guān)概念間的聯(lián)系，對(duì)本課程理論知識(shí)有比較完整的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。比如在電磁場(chǎng)理論方面，重點(diǎn)要求重點(diǎn)掌握靜電場(chǎng)的梯度和散度、靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)、恒定磁場(chǎng)的磁通連續(xù)性、磁介質(zhì)的磁化及矢量磁位和矢量泊松方程、標(biāo)量磁位和拉普拉斯方程、麥克斯韋方程組的內(nèi)容及其物理內(nèi)涵和時(shí)變電磁場(chǎng)中的分界面的邊界條件等內(nèi)容；在微波技術(shù)方面，掌握傳輸常數(shù)、特性阻抗、反射系數(shù)、駐波比等微波傳輸線的基本概念及其物理意義。掌握不同負(fù)載時(shí)的傳輸線的工作狀態(tài)和傳輸線的阻抗圓圖及其應(yīng)用，掌握導(dǎo)波系統(tǒng)中的波型、傳播常數(shù)、相位常數(shù)、截止波長(zhǎng)、相速、群速等的概念，掌握微波網(wǎng)絡(luò)分析中常用的參量和雙口網(wǎng)絡(luò)的工作特性參量，對(duì)矩形波導(dǎo)的波型及傳輸特性、TE10及波導(dǎo)壁的電流分布也予以重點(diǎn)要求，掌握各種基本微波元件的結(jié)構(gòu)、原理和使用，使學(xué)生能對(duì)微波器件等最新技術(shù)有更加深入的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生在將來(lái)選修天線等知識(shí)時(shí)打下良好的基礎(chǔ)，對(duì)于課程其余知識(shí)則要求了解。雖然本課程總學(xué)時(shí)數(shù)有所下降，但是教學(xué)大綱仍能在知識(shí)更新和課程體系結(jié)構(gòu)等方面保證其合理性。
2.精選教材，突出“化繁為簡(jiǎn)”理念
根據(jù)教學(xué)大綱選擇合適的教材是教學(xué)質(zhì)量的基本保證。近些年來(lái)，我們先采用高等教育出版社1999年出版，謝處方、饒克勤編的《電磁場(chǎng)與電磁波》和西安電子科技大學(xué)出版社2001年出版，劉學(xué)觀、郭輝萍編的21世紀(jì)高等學(xué)校電子信息類(lèi)系列教材《微波技術(shù)與天線》，由于課本內(nèi)容太多，公式推導(dǎo)繁瑣，影響部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。然后就改選用西安電子科技大學(xué)出版社2002年出版，盛振華編著的《電磁場(chǎng)微波技術(shù)與天線》，在與學(xué)生的互動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生反映對(duì)矢量分析這部分內(nèi)容比較困惑，希望能在課本中列出這部分知識(shí)。于是又選用機(jī)械工業(yè)出版社2007年出版，傅文斌主編的《微波技術(shù)與天線》為教材，[4-6]該教材屬于普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。
由于進(jìn)行精品課程建設(shè)，對(duì)教材也提出更高的要求。吸取以往選擇教材的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在使用北京郵電大學(xué)出版社2010年出版，李媛、李久生編寫(xiě)的《電磁場(chǎng)與微波技術(shù)》，與以前教材相比，該教材根據(jù)面向21世紀(jì)電類(lèi)技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的要求，并考慮到電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，注重對(duì)電磁場(chǎng)與微波技術(shù)的基本概念、基本規(guī)律、基本分析方法的介紹，著重對(duì)廣大普通學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。本書(shū)內(nèi)容由淺入深、重點(diǎn)突出，基本理論推導(dǎo)去繁就簡(jiǎn)，著眼于應(yīng)用，方便學(xué)生理解，使學(xué)生更易于接受課程知識(shí)。[7]
3.促進(jìn)教學(xué)科研互動(dòng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
教學(xué)與科研的相互結(jié)合，可促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高。任課教師在授課過(guò)程中，把自己相關(guān)的科學(xué)研究項(xiàng)目和研究結(jié)果介紹給學(xué)生，例如在講授微波濾波器知識(shí)時(shí)，介紹如何用微帶設(shè)計(jì)新型微波器件，并用Ansoft HFSS和MathCAD等仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，畫(huà)出設(shè)計(jì)電路原理圖，然后再播放相關(guān)濾波器件的實(shí)際電路圖，這樣一方面使學(xué)生對(duì)利用微帶設(shè)計(jì)微波器件等復(fù)雜過(guò)程和抽象概念有簡(jiǎn)潔的理解，加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，另一方面提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生今后做相關(guān)微波研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，例如利用MATLAB軟件進(jìn)行練習(xí)和處理，學(xué)生還可以自己動(dòng)手實(shí)踐，起到良好的效果。目前太赫茲波的研究利用是近些年比較熱門(mén)的課題，在車(chē)站、奧運(yùn)會(huì)和出入境等安檢以及食品質(zhì)量檢測(cè)方面具有越來(lái)越多的應(yīng)用前景，鼓勵(lì)有潛力的學(xué)生利用學(xué)校太赫茲波實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，允許學(xué)生與老師一道，積極參與發(fā)表科研論文和撰寫(xiě)專(zhuān)利，有些學(xué)生在攻讀碩士研究生時(shí)，繼續(xù)選擇與本課程相關(guān)的課題作為研究方向，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。
4.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高實(shí)驗(yàn)效果
根據(jù)教學(xué)大綱，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重新編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，教師首先講解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，然后以學(xué)生操作為主，教師指導(dǎo)為輔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行當(dāng)場(chǎng)驗(yàn)收并進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)的提問(wèn)，以此作為評(píng)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)的主要依據(jù)，有助于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手積極性，鼓勵(lì)學(xué)生多角度分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提高實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)室還提供高要求的選做實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，利用學(xué)院建立的RF-2000系列射頻實(shí)驗(yàn)基地，鼓勵(lì)學(xué)生自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，切實(shí)體驗(yàn)和探索電磁場(chǎng)和微波技術(shù)在工程中的應(yīng)用，使學(xué)生感受理論知識(shí)與實(shí)際工程的聯(lián)系，增進(jìn)對(duì)基本概念的認(rèn)識(shí)。
5.重視教學(xué)電子資源建設(shè)，拓寬課程信息來(lái)源
課程組利用學(xué)校教學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，建設(shè)本課程的教學(xué)網(wǎng)站，列出該課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)情況、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、電子教案、授課錄像、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、實(shí)驗(yàn)大綱、思考題、習(xí)題及解答和多媒體課件等信息，鼓勵(lì)學(xué)生經(jīng)常點(diǎn)擊瀏覽。作為隨堂答疑的補(bǔ)充，還安排教師負(fù)責(zé)解答學(xué)生提出的疑難問(wèn)題，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困惑，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本課程的自信心，也為學(xué)生提供了一個(gè)嶄新的自學(xué)環(huán)境，拓寬了本課程信息來(lái)源。
6.改革考試方式，促進(jìn)考核公平公正
本課程的考試方式曾經(jīng)采用開(kāi)卷考試，相當(dāng)一部分學(xué)生就以為只要考試時(shí)帶上書(shū)本就能考好，在平時(shí)也不認(rèn)真做作業(yè)和復(fù)習(xí)，實(shí)際情況是考得不是很理想。課題組教師決定改變考試方式，采用閉卷考的方式，建立20多套試題庫(kù)，由于本課程的公式較多，有的公式又較繁瑣，就在每套試題后面附上公式，而且公式不按照章節(jié)的先后順序排列，比如有關(guān)相速度的公式可能就有；；；；；等公式，需要學(xué)生真正了解試題所指物理概念才能找到正確公式。期末考試時(shí)由學(xué)校教務(wù)處隨機(jī)抽取試題進(jìn)行考試，任課教師也不清楚具體會(huì)考什么題目，使學(xué)生打消了以前認(rèn)為的平時(shí)可以不來(lái)上課，只要?jiǎng)澲攸c(diǎn)的那節(jié)課來(lái)了就能考好的投機(jī)心理，從而重視平時(shí)按時(shí)上課，既提高了課堂出勤率，又促使學(xué)生自覺(jué)加強(qiáng)考前復(fù)習(xí)，改善了學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生考核更加公平和公正。
7.建設(shè)精品課程，提升教學(xué)水平
精品課程建設(shè)對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高起到積極作用，已成為課程建設(shè)的重要標(biāo)志。本課程積極參與精品課程建設(shè)，整合課程資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系，全面提升課題組的教學(xué)水平，在2009年經(jīng)學(xué)校評(píng)審成為校級(jí)精品課程，2010年被增選為浙江省精品課程，表明該課程建設(shè)取得了良好成果，課程的教學(xué)水平也得到進(jìn)一步的提升和認(rèn)可。
三、結(jié)束語(yǔ)
課題組教師經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，“電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)”課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐取得了初步成效，學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性更加主動(dòng)，教學(xué)效果得到明顯改善，在校內(nèi)外獲得了積極評(píng)價(jià)。當(dāng)然，還有許多工作需要進(jìn)一步完善，我們一定會(huì)在今后的教學(xué)中繼續(xù)改進(jìn)。
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