电磁学论文精选4篇

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电磁学论文【第一篇】

关键词：课程教学组；教学团队功能；多元化教学

一、“电磁学”教学概况

自从1958年中国科学技术大学创立以来，“电磁学”就被指定为全校本科生的必修基础课，著名物理学家严济慈副校长亲自主讲，并培养了一大批青年教师。近四十年的教学积累，使“电磁学”课程的教学走向成熟。“电磁学”课程1994年成为中国科技大学物理类最早建成的一类课程，1999年被教育部审定为“国家理科基础创建名牌课程项目”，2000年被评为“国家理科基地名牌课程创建优秀项目”，2001年获中国科学技术大学教学成果一等奖、安徽省教学成果二等奖，2003年被评为“安徽省精品课程”，2005年获安徽省教学成果一等奖，2007年被教育部评为“国家精品课程”。

中国科学技术大学每年招收的1 800多名本科生都要学习电磁学，约分18个教学班，都是周4学时。包括理学院4个班、少年班与零零班、其他7个学院约13个班。

“电磁学”课程教学组一教学团队组成：主讲教师队伍约25人，其中年龄在55岁以上的占30％，年龄在45～55岁的占40％，年龄在45岁以下的占30％。他们来自3个物理系，教师队伍相对稳定，教学研讨活动规范，形成了一支老中青相结合的团队。

已出版两种教材，一种是物理型《电磁学》(1994、1997，高等教育出版社)，另一种是理工型《电磁学》(1997，中国科学技术大学出版社；2007，科学出版社)。计划出版《电磁学》与《电动力学》连贯的物理型教材――《电磁学与电动力学》上、下册(2008，科学出版社)。

二、发挥教学团队功能的制度保障

中国科学技术大学于1977年恢复物理基础课教研室，便成立了电磁学教学组。但是，主要的教学活动都以教研室安排为主，随着招生人数的增多，主讲物理基础课的教师开始从3个物理系安排，以教学组为单位开展教学活动的要求增强。电磁学课一贯受到全校师生的重视，电磁学教学组的教学活动也就在大家的关注下开展得最早、最好，受到学校的重视和鼓励。课程组也形成了一个相对稳定的教学集体。特别是2000年开始，学校施行学院为实体后，教研室已不复存在，理学院便进一步强化了课程教学组的功能，制定了相关的教学条例，并给教研活动以经费支持，并把电磁学教学组作为样板来抓，探索提高教学质量的新路子。学校教务处也高度重视教学组的功能，形成了相关的文件。例如，“中国科学技术大学课程建设工作实施办法”中明确规定：“课程组负责人职责是：统筹规划确立本门课程的基本框架和主要知识点；实施课程和教材建设；培养青年教师，组织必要的专题讲座、听课与试讲；管理和支配经费；接受中期检查和撰写结题报告等。”课程组每年有专项教学活动经费。极大地调动了课程组的积极性，是发挥课程组教学团队功能的制度保障。

三、教学活动规范化，培养青年教师制度化

教学研讨活动是提高教学质量的根本保证，是教学团队生命力的体现。要做到经久不衰，必须规范化。每个学期，教学组至少要开三次教学研讨会。一次是在“电磁学”教学开课的前一学期期末或开课学期的第二周，研讨教学大纲、教学内容、教学的重点及难点，安排相互观摩教学。第二次是在期中考试之前，交流本学期的教学情况、商讨期中考查试题的内容和形式，布置有关“电磁学教学课外系列讲座”的具体事宜。第三次是在期末考试之前，商讨期末试题的内容和形式，进行学期教学总结。同时，常常会按具体情况另行安排一些专题讨论。例如，已经讨论过的专题有：使用多媒体的利和弊？如何使用好多媒体？如何组织好学生课堂讨论？如何将素质教育融入“电磁学”课堂教学？采用双语教学的利和弊？等等。特别是经过几次的研讨后，对如何将素质教育融入“电磁学”课堂的教学有了明确的理解，大家达成了共识，正如爱因斯坦所论述的，“物理学不应该教成一堆技术，而应教成思想概念的诗剧。应该强调思想概念的演变，强调我们企图了解物理世界的历史，以使学生具备洞察未来的能力。”因此，我们应该在强调三基：基本概念、基本理论、基本方法的同时，适当介绍学科发展的历史，从中明白继承与创新的辩证关系、自然科学与哲学的关系：讲述精选的科学家典型的、生动的事例，传播科学精神及其高尚的人格，学习他们成功的科学研究方法，有时还需说明其局限性；认真组织好课堂讨论，培养学生的思维能力和交流能力；适时介绍与电磁学有关的最新科技成果，学用结合，开阔学生的眼界和思路。

培养青年教师的重要性是不言而喻的，它是课程组的重要职责之一，必须形成制度。“电磁学”课程教学组中有几位资深的、有丰富经验的教授，学校将他们定为讲座教授和主讲教授，他们肩负着培养青年教师的责任。学院又明确规定，自愿报名、竞争上岗，没有作过主讲的青年教师必须先跟随讲座教授或主讲教授辅导。在讲座教授或主讲教授的指导下讲授一章以上的内容，并得到由督导组和教学组选定的教授考察组实地听课评定通过，才能承担大课主讲。近十年来，“电磁学”课程组培养出十多名青年主讲教师，在保证教学质量的情况下，形成了一‘个结构合理的团队。

相互观摩教学是提高课堂教学质量的又一重要措施。我们每个教学学期都推荐大家听1～2名教师的课，也鼓励相互听课，然后在组内研讨会上分析、讨论，达到相互学习、相互激励的目的。同时，讲座教授和教学组组长有随堂听课的责任，每个教学学期听课班数占开课班数的一半以上。学校还请校督导组听课、考查，反馈意见和建议，加上学生期末给教师的评分，形成交叉评价机制，不断激励以课堂提高教学质量。

四、充分发挥教学团队功能，实行多元化教学

近十年来，我们不断探索、实行多元化教学。多元化教学的实质是将课堂教学与课外教学有机地结合起来，这只有充分发挥教学团队功能才能实现。我们的具体作法是，集体编写、不断更新电子教案，挂在学校教务处的本科生教学网站上，便于学生预习和复习。建立了e网教学网站，便于学生提问和答疑、查看教学演示动画。

组织学生在课外的时间参观相关的实验室，如“国家同步辐射实验室”、“超导托卡马克装置”、“正电子实验室”、“物质结构分析实验室”等，让学生了解电磁学在现代高新科学技术中的应用，增强学习的兴趣。

为开阔学生的眼界和学用结合，每个教学学期，我们安排4个“电磁学课外教学讲座”，聘请作相关科学研究的老师作报告，大部分报告是学科的前沿进展，并且结合了电磁学的教学内容。例如，2007年我们有3个报

告内容很新，“巨磁效应介绍――2007年物理诺贝尔奖”，“超导托卡马克――EAST的电磁原理”，“现代气体探测器中的电磁学”。以往的系列报告有“天体的磁场与起源”、“纳米材料的电磁特性”、“同步辐射加速器原理及使用”、“新的磁性材料”、“等离子体中的电磁场与托卡马克装置”、“地球、空间的磁场”、“晶体光学”、“反物质探索”、“超导材料的电磁特性”、“物质的磁性及其应用”等。

开展学生的小论文活动，让学生围绕电磁学内容自由选题，作小论文，促使他们加深对电磁学原理的理解，进行学用结合的初步尝试。并把小论文评分作为平时成绩计入总评分中，使它成为课外教学的一个重要环节。在此基础上，每个教学学期的期末前十天左右，还开展本学期全校学生的小论竞赛，由各教学班挑选最好的论文参加竞赛。名额的分配为：理学院4个班及少年、零零班每班各两名，其他班各一名，参赛学生约24名。每次聘请评委7名。赛前公布评分标准。我们的评分标准有五条：1，选题新颖，具有创新性：2，思路清晰，观点正确，推理符合逻辑；3，具有明确的结论：4，作者在论文中的贡献；5，PPT报告制作和完成情况。每个报告8分钟，答问两分钟。报告完当场给出评分，当场颁奖。一等奖3名，二等奖6名，三等奖9名，其他为优秀论文奖。奖状、奖品每年都由教务处资助。这个活动得到学生的高度重视，他们把它作为学习经历中的一个重要部分，在请老师写出国的推荐信时，常常是必写的内容。部分好的论文在老师的指导下，经过进一步的研究工作、加深后已经在专业杂志上发表。例如，“生物传感器的应用”，“新型低介电常数材料研究进展”，“DNA微阵列制备的新进展”等。我们已进行了五年的实践，报名参赛的同学越来越踊跃。目前，我校电磁学课程组的小论文竞赛活动在校内外的影响越来越大，《大学物理》杂志编辑还要求我校的小论文一等奖全部在其刊物上发表。

五、体会和展望

从中国科学技术大学的实际情况出发，我们认为本科生的基础教学应该发挥以课程组为单元的团队功能，这是一条提高基础课教学质量的新路子。我们的体会是：

1，要充分发挥教学团队的功能，必须要有制度保障。

2，每个团队要有由讲座教授和主讲教授组成的核心力量。他们的责、权要分明。

3，教学团队的教学活动要规范化，培养青年教师要制度化。

4，将课堂教学与课外教学有机地结合起来，即实行多元化教学，确实能有效地提高教学质量。然而，要实行多元化教学必须充分发挥教学团队的功能。

5，一花独放不是春，百花齐放春满园。只有充分发挥教学团队的功能，才可望百花齐放，也才会带来大面积甚至全面的教学质量的提升，这才真正达到国家精品课程的标准。

我们希望进一步做好以下几件事：

1，把课堂教学与演示实验、基础物理实验结合好；

2，把学生小论文与大学生研究计划结合起来；

3，办好双语教学试点班；

电磁学论文【第二篇】

关键词：电机学；建构主义；变压器；旋转电机

作者简介：赵海森（1982-），男，河北邢台人，华北电力大学电气与电子工程学院，讲师；刘晓芳（1961-），女，内蒙古呼和浩特人，华北电力大学电气与电子工程学院，教授。（北京102206）

基金项目：本文系北京市优秀教学团队，“电机学”部级精品课建设项目（项目编号：GJ2011023）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）13-0049-02

“电机学”是高等学校电气工程学科的重要专业基础课程，同时也是许多后续专业课程的基础。由于其具有涉及知识面广、理论性强以及时空概念抽象等特点，该课程长期以来一直被认为电气专业既难教又难学的课程，学生也称之为“天书”。华北电力大学（以下简称“我校”）经过十几年努力，通过三维动画、人机交互以及可视化等现代科学技术，开发了基于多媒体的辅助教学课件，成功解决了电机内部电磁场的可视化问题。[1，2]在教学过程中如何能够较透彻地讲授一些涉及电磁场理论方面难于理解的、抽象的物理概念，使得学生能够在课堂上更容易接受，这就有必要结合现代认知理论对“电机学”这门课程的讲授技巧以及教学方法进行相应改进。本文针对这一问题，将建构主义认知理论应用于“电机学”变压器和旋转电机部分的教学实践中，在激发学生学习热情的同时，取得了明显教学成果。

建构主义认知理论是高等教育心理学中认知理论的重要一个分支，该理论主要关注如何利用原有的认知结构与信念来建构新知识，强调学习的主动性、社会性与情感性，该认知理论的观点主要包括接受知识、建构学习过程以及教学生长点三方面。[3]以下分别对这三个方面的理论及其在“电机学”教学中的应用展开论述。

一、建构主义接受知识方面的理论及其应用

1.接受知识方面的理论描述

在学生接受新知识方面，该理论强调学习是学生主动建构内部心理表征的过程，并不是把知识机械地从外界搬到记忆中，而是以原有经验为基础来建构新知识体系。这就要求对于“电机学”的学习并不是单一地接受电机理论知识，而是要紧密联系以往所学知识并将其应用于新知识学习中，进一步构建新的知识体系。例如，在“电机学”课程之前，学生已经学过“电路”、“大学物理―电磁学”等基础课程，这使得学生初步具备了从“路”的角度去分析一些电力工程实际问题的能力，同时，对于“场”的概念也具有了一定认识。而“电机学”是一门集电路、磁场以及磁路结构为一体的交叉性综合课程，其基本要求就在于让学生在学习过程中熟练掌握磁场和电路的基本物理概念，并利用其从磁路角度分析变压器和电机内部的电磁关系，最终能够实现利用一种等值电路来描述上述电磁关系，以达到分析工程实际问题的目的。

2.典型教学实例分析

在“电机学”绪论部分教学内容中，需要对磁路的概念进行介绍，为后续变压器和旋转电机部分的基本电磁关系奠定基础。该部分内容中涉及磁路基本定律和一些基本物理概念，例如磁动势、磁通、磁阻等，在上“电机学”之前，学生并未接触过上述概念。只通过书本中的文字描述对磁路基本定律进行学习，学生理解起来较抽象且难度较大。如果将该部分内容与“电路”中所学的电路模型进行对比讲解，便可明显增快学生认知过程。为此，引入如图1所示的简单磁路模型及其等效磁路图，图中F为磁动势，Φ为磁通，Rm为磁路磁阻。在教学过程中，以此图为例引导学生将图示等效磁路和已经学过的电路模型进行对比分析，并进一步将磁路分析中所涉及的磁动势、磁通、磁通密度、磁阻、磁导等一系列抽象物理概念与学生知识体系中所掌握的电动势、电流、电流密度、电阻、电导等概念进行一一比较，寻找两者的共同点，这样便有助于学生对上述抽象物理概念的理解，达到事半功倍的效果。

二、建构主义在学习过程方面的理论及其应用

1.建构学习过程方面的理论描述

在学习过程方面，该理论强调学习过程既包括建构新信息、新知识结构体系，又需要对原有知识体系进行改造与重组。这就要求在“电机学”学习过程中，针对某一部分的知识点，在课堂上不能单纯地灌输，应将教学内容中前后有关联的知识点有机联系在一起，做到融会贯通。

2.典型教学实例分析

在“电机学”中，一种重要的分析方法是将电机内部磁通按其作用和分布特点分为主磁通和漏磁通两部分对基本电磁关系进行分析，然后利用电磁感应定律和基尔霍夫定律分别列出各个绕组的电路方程进而得出等值电路。在变压器教学部分，由于变压器属于静止电机，学生能够直观接受其实际结构及其基本工作原理，尤其是对于主磁通和漏磁通的理解，故该部分内容相对而言较容易讲授，如图2（a）所示变压器的二维模型图，图中Φm为主磁通、Φs1和Φs2分别为原副边漏磁通。但对于旋转电机而言，受三维结构影响，学生对电机绕组分布及铁芯结构尚缺乏深入了解，无法深刻认识电机主磁通和漏磁通的特点。为此，可建立电机三维物理模型，对其各部分漏磁场进行可视化描述，如图2（b）中的主磁通Φm和漏磁通Φs1所示。在此基础上，进一步通过分析漏磁通产生位置及性质的差异，将漏磁通分为槽漏磁、端部漏磁和谐波漏磁三部分。利用上述方法讲解后，可使学生对电机三维结构进行全面了解的基础上，更加深入理解“电机学”中利用主磁通-漏磁通法分析旋转电机基本电磁关系的分析方法，同时也可以完成对变压器和旋转电机基本电磁关系分析方法的整合和重组。

三、建构主义在教学生长点方面的理论及其应用

1.教学生长点方面的理论描述

在教学生长点方面，该理论强调教学不能无视学生的经验，应该把学生现有知识或经验作为讲授新知识的起点并引导学生从中“生长”出新的知识经验。这就要求教师在教学过程中，需要寻找从已经讲授内容中衍生出来的和未讲知识的结合点，帮助学生利用已经构建的知识体系去学习未知的、抽象的电机理论知识。

2.典型教学实例分析

在电机学教学内容中，电机内部磁场分布以及磁极判别通常是初学者比较难理解的内容。此前的学习过程中学生已经较熟练掌握了变压器基本电磁关系部分的知识，为此，在讲授该部分内容时，结合变压器基本结构及电磁关系，将其与电机之间建立必要联系，为分析电机的磁路和磁极服务，所设计的课件如图3所示。其中，图3（a）为单相壳式变压器铁芯模型；假设其绕组通入直流电，所通入电流流向、磁通路径和形成的N、S磁极如图3（b）所示，然后将壳式变压器的气隙由细长型变为圆形，可得磁路和N、S磁极如图3（c）所示；进一步将变压器外圆和槽形也变为圆形，便可得到如图3（d）所描述的电机简化模型，可以看出此时的磁路仍在铁心范围内，而N、S磁极仍在铁芯内圆。

利用上述方式对电机内部磁场和磁极进行分步讲解后，得出的旋转电机可以看作带有气隙的变压器，使得学生能够在课堂上结合以往所学变压器知识对旋转电机结构和内部磁场以及磁极判别进行认知，同时，进一步引导学生从变压器的角度去理解旋转电机，这也有助于后续教学内容中同步电机和异步电机中等值电路内容的顺利开展。

四、总结

“电机学”课程的教学内容涉及知识面广、物理概念抽象且较难理解。本文将建构认知理论融入“电机学”课堂教学中，一方面，从认知理论角度将以往学过的知识用于建构新的知识体系；另一方面，在学生对新知识学习的过程中改进了讲授技巧和教学方法，降低了对电机学中抽象物理概念的理解难度。实际课堂教学实践表明，结合现代认知理论所改进的讲授技巧和教学方法明显提高了学生对“电机学”的学习兴趣，同时也能够适应不同认知特点及不同知识层次的学生，对教学过程中新知识的学习以及能力培养方面均起到了积极作用。

参考文献：

[1]罗应立，刘晓芳，陈希强，等。电机学多媒体课件的体系结构和知识表示方法[J].电气电子教学学报，2004,(1):60-64.

电磁学论文【第三篇】

詹姆斯・克拉克・麦克斯韦，英国著名的物理学家、数学家，他的一生与电磁密不可分。1931年，爱因斯坦在麦克斯韦生辰百年纪念会上曾指出，他的工作是继牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作。

麦克斯韦在物理学界创造出了天翻地覆的理论，这些理论标志着一个科学时代的终结和另一个科学时代的开始。

电与磁的渊源

我国早在公元前16世纪到公元前15世纪，殷商时代的甲骨文字中就有“雷”字。西周时代的青铜器上发现刻有“电”字。西汉末年，《年纪纬・考异邮》中有“玳瑁吸”的记载，它告诉人们经过摩擦的玳瑁，能够吸引微小的物体。东汉王充把顿牟（琥珀）摩擦后可以吸引微小物体与磁石吸引针的现象同时提出……

在欧洲，公元前600 年左右，古希腊七贤之一的泰勒斯做了一系列关于静电的观察。从这些观察中，他认为摩擦使琥珀变得磁性化，这与磁铁矿的性质迥然不同……

为什么会产生这些吸引现象，从古至今，从国外到国内，人们一直被电与磁困扰，并且一直试图为二者关系提供最正确的解释。

麦克斯韦与他的电磁学

回顾电磁学的历史，在1820年以前都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”――热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。到了1820年7月，丹麦物理学家汉斯・奥斯特公布的他所发现的电磁现象却与前人有所不同。奥斯特所观察到的电流与磁体间的作用有两个基本点不同于已知的现象：它是由运动的电显示出来的，而且磁体既不被引向带电流的金属线，也不被它推开，而是对于它横向定位。同一年，法国科学家安德烈・玛丽・安培用数学方法总结了奥斯特的发现，并创立了电动力学，此后，安培和他的追随者们便力图使电磁的作用与有关瞬时的超距作用的现存见解调和起来。

麦克斯韦的电学研究始于1854年，他被法拉第的《电学实验研究》一书中新颖的实验和见解吸引住了。麦克斯韦在剑桥学者约瑟夫・约翰・汤姆逊的指导下得到了启示。他在认真地研究了法拉第的著作后，感受到力线思想的宝贵价值，也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的青年科学家决定用数学思想来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第1篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。麦克斯韦在论文的开头评论了当时电磁学的研究状况，认为必须把已有的研究成果“简化概括成一种思维易于领会的形式”。许多历史学家认为这是麦克斯韦第1篇“伟大的”论文，也是他论述电和磁论文中的首篇。

随后的9年中，麦克斯韦以前人的理论为基础，采用严格的数学形式不断完善他的电磁理论。1862年，他在英国《哲学杂志》上发表了第2篇论文《论物理的力线》。1865年，麦克斯韦在《伦敦皇家学会学报》上发表了第3篇论文《电磁场的动力学》。

麦克斯韦是继法拉第之后，又一位集电磁学大成于一身的伟大科学家。他全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。

麦克斯韦的电磁理论是建立在可靠的实验定律基础上的，尽管他的理论是完善的，但在当时并未得到承认。德国物理学家劳厄在《物理学史》中评论道：“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性并和一切经验相符合，但它只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太不平常了，甚至像亥姆霍兹和玻耳兹曼这样著名的、有异常才能的物理学家为了理解它也花费了几年的力气。”

麦克斯韦的遗产

麦克斯韦生前没有享受到他应得的荣誉，因为他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来。所以人们常说麦克斯韦是活跃在19世纪而对20世纪有着深远影响的科学家。

麦克斯韦发现的电磁波，使得电视、无线电、雷达和移动电话的出现成为可能。他用红黄蓝三种颜色、以不同比例混合的加色原理制作出第一张彩色照片，使人们看到的美好事物，被完美地保存下来。他是应用场方程表示物理过程的第一人，他的电磁场方程是启发爱因斯坦创立狭义相对论的主要源泉，同时电磁场方程也在普朗克的能量量子发现中起了作用。

他的思想实验――麦克斯韦妖，被创造性地应用到信息理论和计算机科学中。

他设计并创建的卡文迪许实验室是科学发现的摇篮，电子和DNA结构的发现就在其中……

电磁学论文【第四篇】

关键词：物理类专业；《电磁学》；教学改革；研究性教学

中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）15-0165-03

《电磁学》是应用物理专业学生的一门必修课，是一门重要的专业基础课，是学习许多后续课程的基础，其基本原理在现代自然科学和工程技术等领域有着广泛而深入的应用。《电磁学》的研究方法高度集中了物理与数学结合的逻辑上的严密性与系统性，其基础理论对于学生今后从事教学与科学研究以及工程技术应用领域的研究都十分重要。如何提高这门课程的教学水平和教学质量，为培养高素质人才做出了更大的贡献，是摆在广大基础课教师面前的一项重要而紧迫的课题。随着世界经济的全面高速发展，社会对高素质人才的培养更加关注，近几年来已经引起了我国社会各界有识之士的普遍关注。高等教育在新中国成立以来特别是在改革开放二十年来取得了巨大成就，为国民经济发展和社会的全面进步做出了很大贡献。然而，长期以来我国高等院校对学生创新精神和创新能力的培养是一个突出的薄弱环节，教学观念落后，不利于学生学习能动性的发挥，教学模式单一不利于学生个性发展和拔尖人才的脱颖而出。教学方法过死，满堂“灌疏式”的现象基本上没有得到彻底的改变，考试方法和考试内容引导学生死读书本。对学生的评价主要以课程考试中的一次成绩评定等，束缚了学生创新意识和创新能力的发展。然而，一个国家的综合国力最终将取决于其科技实力，而科技实力在于人才，人才的根本源于教育。而具有严密体系和数理逻辑思维的高等物理教育教学在培养高素质人才方面可以发挥十分重要的作用。在这种背景下，我们结合实际，在应用物理专业《电磁学》课程教学中进行了研究式教学的探索与实践，根据实际情况提出了在《电磁学》教学中实施研究式教学的几点思考。

一、物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学的探索与实践

从狭义上讲，研究式教学就是在课堂教学中就某一具体问题进行专题研究的全过程，通过这一过程使学生获取相关知识与技能的同时，对某一问题具有比较深入的掌握与理解。从广义上讲，研究式教学是指在教师的指导下学生就自然科学、社会科学和生产生活实际中选择和确定专题进行研究的过程。根据上述对研究式教学的理解，我们认为在《电磁学》课程教学中首先应当对其教学内容做必要的调整和改革，特别是应当增加与当前工程技术领域密切相关的现代化内容。

1.《电磁学》课程教学内容的现代化改革。《电磁学》这门学科的基本内容是经典电磁学部分，它主要包括静电学、静磁学、电磁感应和Maxwell电磁场基础理论，课程内容多、学时少。教学中如何把与当前工程技术领域密切相关的现代化内容补充进来，是教学过程中要认真解决的问题。为此，我们将其课程内容做了如下的改革：绪论部分讲《电磁学》的重要性时，介绍一些它在现代科技和生活实际中的应用，如从家电到高技术领域，从微电子技术、信息技术、能源和材料科学到纳米科技等相关知识。第一章讲到电荷的量子化时，介绍分数电荷、夸克的发现和种类。在讲到作为静电理论基础的库仑定律时，介绍高速运动的点电荷之间不满足经典库仑定律的几种情况，并写出在相对论情况下库仑定律的具体数学表示式，介绍用矢量和标量来描述静磁场时讲矢量和标量描述的相对性。第二和第三章为静电场中的导体和电解质，讲物质电结构时介绍电子和质子的发现以及原子吸收和发射光谱研究是了解原子内部造的重要手段。电介质物质分子的结构与极化过程和电偶极子的物理模型在现代原子与分子物理中的重要应用，如静电复印机和静电屏蔽等。第四章讲经典电子论时讲其应用的局限性和现代量子理论对物质电导率的准确解释。基尔霍夫方程组仍然是研究似稳电路的基础。第五章静磁场一章中，讲非稳恒电流元的毕―萨定律的含时形式与磁延迟效应。第六章讲带电离子与磁场相互作用时，讲重元素质谱仪、同步回旋加速器、磁流体发电等。讲磁约束时介绍磁约束和惯性约束高温等离子体核聚变以及天体热核聚变等离子体，同时介绍离子体作为物质世界七种基本形态（固、液、气、等离子体、超密态、反物质和真空）之一，即物质的第四态是由足够数量的正负带电离子组成，其运动由电磁力支配的另一种物质状态。宇宙中99%的物质处于等离子体状态。由于地球的低温环境仅存在少量的等离子体，如电解液、电离气体、空间电离层等。在讲磁聚焦时介绍了电子显微镜的基本原理，特别介绍了扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope简称STM），它是IBM公司苏黎世研究所的宾尼格和罗勒于1981年发明的，并获得了1986年的诺贝尔物理学奖。在第七章讲磁介质的顺磁性、抗磁性和铁磁性物质的特性和磁化机理，介绍了各种磁性材料，如软磁材料、硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料等基本特性与应用。在分析抗磁性时介绍超导抗磁性（迈斯纳效应）、磁悬浮和超导磁悬浮列车。超导体的零电阻效应及高温超导材料的研究状况和应用前景。

2.课堂专题和课程论文。在上述对电磁学课程在基本概念和基本原理的基础上，通过对整个课程增加现代科学和工程技术应用知识进行整合。在课堂教学中，采用课堂专题讲座和课堂讨论的方式介绍现代物理内容。课堂专题有利于把有关知识比较深入地介绍给学生，而开展课堂讨论有利于调动学生的积极性，也有利于学生综合素质的提高。专题讲座和课堂讨论的基本原则是不追求把所有专题问题全部讲深、讲透，而是就某一专题突出重点，要给学生留有思考的余地。专题讲座中的题目可以由教师提出，也可以由学生自行拟订，题目所涉及的内容主要包括三个方面的内容：（1）就某一电磁学的原理和基本概念进行深入的分析研究；（2）就某一电磁学原理密切相关的应用课题进行专题研究；（3）涉及了与其他的学科融合交叉的综合性专题研究。在专题讨论、课堂基本概念和基本原理教学的基础之上，指导学生通过互联网和图书馆等有关途径搜集有关资料的方法，学生通过自身的思考、分析、总结，培养和锻炼了自己提出问题、分析问题和解决问题的能力。学生通过自己的努力写出有关专题研究的论文，下面就最近四年中部分学生的电磁学课程论文列述于下：（1）电磁学发展史；（2）晴天大气电场的利用（探讨人类如何利用雷电所释放出的能量）；（3）金属导电的微观解释（由固体理论结合经典电子论讨论了金属的电导率与环境温度的关系）；（4）超导体及其电磁学性质（讨论昂纳斯超导转变温度和零电阻导体特性）；（5）Hall效应及其应用（历史渊源和Hall传感器的应用）；（6）库仑定律严格平方反比关系的几点讨论（讨论库仑定律严格反比关系与光子的零静止质量、真空色散、电荷守恒等的一些关系）；（7）右手平直定则的来源与通用性（而矢量的叉积确定第三矢量的问题）；（8）我的有关地磁场的假说（讨论有关地磁场反转问题的历史发展，提出了自己独到的见解）；（9）电场和磁场性质的数学解释（讨论电场、磁场散度和旋度的数学表示）；（10）电磁场中的动量和能量守恒（研究电磁场中的动量和能量守恒问题）；（11）相对论条件下库仑定律的形式与电磁场变换（推导相对论条件下库仑定律的形式及电磁场变换关系）；（12）电磁波的应用――微波加热与检测（讨论微波加热、除菌、测温、脱水与解冻、金属表面裂纹检测等）；（13）静电复印机的工作原理；（14）偶极子与分子环流的电磁学性质（类比了两种物理模型的电磁性质）；（15）趣味电磁学――生物罗盘之迷（讨论动物与人类的磁敏感性）；（16）空心载流圆柱体磁场的计算（从数学上推导计算了空心载流圆柱体在空间一点处的磁场）；（17）日光灯的工作原理及整流器的安全运行机制；（18）磁流体发电――一种新的发电方式（介绍磁流体发电的原理及应用前景）；（19）温差电现象及应用（温差电测温）；（20）互感器及其应用（互感变压器）；（21）回旋辐射的几点讨论（韧致辐射与回旋辐射在生物医学领域的应用等）；（22）超导技术及其应用（讨论了12种超导材料的超导临界温度和超导输电、磁悬浮等问题）；（23）趋肤效应的定性与定量分析（就一个具体的高压电路传输中电流密度与导体相关物理量的关系进行了比较细致的分析）；（24）对称才是美的――对磁单极存在的一点猜测；（25）稳恒电场边值问题的唯一性定理（讨论了在稳恒电场中的边值问题）；（26）电介质的极化机理；（27）压电效应及其逆效应的原理和应用机制（压电效应及其逆效应在信号传输中的应用）；（28）长距离输电中一个容易被混淆的概念（指出漏电导为常数并不能说明单位长度的电流损失也是常数）；（29）半导体帕尔帖效应及应用（讲述半导体帕尔帖效应制冷原理及半导体冰箱）；（30）场致发射的应用前景（FED、PDP与LCD等显示器的分析对比）；（31）同步回旋加速器的原理及其应用（讨论了工作频率与离子质量的关系）；（32）地球磁场是怎样产生的（回顾历史讨论地磁产生的原因）；（33）弹性载流线圈在均匀磁场中的运动（讨论弹性载流线圈在均匀磁场中的伸缩现象）；（34）惠斯通电桥的研究（讨论非平衡情况下电桥的灵敏度与电阻的测量方法）；（35）平面圆电流外一点处的磁感应强度的计算；（36）电子感应加速器的工作原理；（37）磁性材料的应用与发展（讨论磁光记录和磁记录材料的应用）。

上面仅列出了部分《电磁学》课程论文的题目及主要内容。到目前为止，学生共完成课程论文203篇，内容几乎涉及了与《电磁学》有关的所有内容。通过四年来的研究式教学的探索与实践我们认为：（1）通过课堂专题和讨论，学生从选题、查阅资料到完成课程论文提高了学生独立分析问题和解决问题的能力。（2）激发了学生学习的兴趣和学习的积极性，这一点可以从学生广泛阅读的大量相关资料中看到。（3）对《电磁学》中的有关基本原理有了更加深入的理解。

二、对《电磁学》课程教学中研究式教学探索的几点思考

1.教学方法的改革。针对当前高等学校物理专业基础课教学的教学情况和我们几年来对应用物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学探索与实践的总结分析，我们认为课堂教学应努力激发学生的求知欲望，积极培养学生自主获取知识的能力、独立分析问题和解决问题的能力。为此，在课堂教学中我们做了如下几方面的探索：（1）以讨论式和启发式为主的特点。对专题中拟定讨论的问题，鼓励引导学生发挥其创造性思维，发扬求知探索精神，引导学生充分展示其思考问题的方法，培养学生分析问题的能力。（2）对有关讨论的题目及时给出相应的参考资料的来源，方便学生课后即时地获取有关资料为及时深入的研究打下基础。（3）可以由学生自拟题目，通过教师引导进行课堂讨论。

2.教学评价制度的改革。对课程教学评价制度的改革是教学改革的重要方面之一。在对应用物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学探索与实践中，我们采用综合评定学生成绩的办法，即学期末的考试成绩为70%，课程论文20%，平时作业10%。改变了学期末一次考试评定学生成绩的办法，这种办法有利于研究式教学的实施，也得到了学生们的欢迎，同时对教师课堂教学的评价也应改变过去较为单一的评价办法。

3.对研究式教学实施可行性的一点思考。近几年来，以培养高素质创新人才为宗旨的高校教育教学改革取得了可喜的成绩。这种改革所提供的良好氛为研究式教学的实施提供了良好的思想基础。但是，实施过程中还需解决以下的具体问题：（1）要建立全面而有效的教学评价体系。（2）图书馆，网络资源要保证学生能有效的得到有关所需的资料。（3）为学生的课题研究提供必要的经费支持。

上文对四年来应用物理专业《电磁学》课程教学中研究式教学的探索与实践的一些情况作了简单的总结说明。目前，一些高校提出了建设研究型大学的宏伟蓝图，极大地激发了高校广大师生进行教学改革的热情和勇气。而研究型大学作为高校综合生态系统要求有世界顶级的学术大师、世界一流的科技成果，通过研究式教学获取知识和进行专门性课题研究的良好氛围，从这个意义上来说，我们在应用物理专业《电磁学》课程的教学改革中所进行的探索是有意义的，有利于提高人才培养的水平和质量。

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