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大学物理电磁学教学的思考与实践 　　摘要：本文从电磁学课程开设的必要性、电磁学核心物理思想的提出以及电磁学中的数学物理分析能力的培养等方面阐述了在新形势下大学物理电磁学教学中如何突出核心内容实现教学目标，并运用于实践，取得一定的效果。 　　关键词：大学物理；电磁学；物理思想；物理思维；场 　　中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0194-02 　　电磁学教学一直是大学物理教学的重难点，一方面该课程存在知识较抽象难懂，系统性强的特点；另一方面课程的新概念多，涉及的数学物理方法也多。加之新形势下大学物理课程受到的各种冲击，如课程整合、微课、慕课的开展等，电磁学教学改革迫在眉睫。近年来，结合许多物理教育工作者从电磁学理论体系、电磁学数学物理方法等多方面提出改革方案[1][2][3]，我校的课程团队也从电磁学课程开设的必要性、电磁学核心物理思想的提取以及电磁学中的数学物理分析能力的培养等方面阐述了在学时有限的电磁学教学中如何突出核心教学内容体现教学目标，并运用于实践，取得一定的效果。 　　一、充分认识大学物理中电磁学教学的必要性和重要性 　　近年来，应用型人才的培养目标以压缩学时和整合内容为实现手段，给新背景下大学物理教学提出了新的考验。有针对性地分层分类教学已经打破了传统体系的完整性，某些类型的大学物理课程已经开展了内容的大删除，电磁学是某些专业删除的对象之一。 　　电磁学是研究电和磁相互作用、规律和应用的物理学分支学科。由于知识的膨胀，快餐文化的冲击，经典电磁理论被简单地认为是脱离实际的概念和现象，定理定律以及复杂的微积分运算的总和，基于学生学习反馈的“难”字，更是加深了对电磁学学习的误解。一方面是因为现有教学与新形势需求之间的矛盾，另一方面是教学实施未能体现电磁学教学的核心和本质。无论是教育者还是被教育者都应该充分认识到大学物理电磁学教学的必要性和重要性。 　　1.经典电磁学理论的建立过程确立了电磁学的重要物理地位。众所周知，电磁学理论的完善和牢固地位的确立经历了漫长的历史时期。从早期单独电现象和磁现象的研究，到18世纪中叶发现了电力和磁力的平方反比定律，到18世纪末电堆发明引入的电磁运动以及之后电流的磁效应、欧姆定律、安培定律、电磁感应定律的发现，再到19世纪中期，麦克斯韦建立电磁学理论，最终确立经典电磁理论地位。麦克斯韦建立的电磁场理论统一描述了各种电磁现象，实现了经典电磁理学的大综合，被人们公认为继牛顿之后学力学史上第二个里程碑式的人物[4]。电磁学的学习承载了更多物理思想和物理思维方法以及创新能力培养的目的，而非仅仅停留在理论学习的表面。 　　2.电磁学中核心物理思想明确了电磁学学习的重要性。从经典电磁理论的建立过程和电磁学理论框架中不难确立两大核心物理思想。 　　第一是“场”理论的建立。关于近距作用力和超距作用力的争论，以法拉第的“场线”和“场”的提出打开了另一扇理论分析的窗户，从此在人们眼中物理对象不再仅仅是肉眼可见的实物，还多了一个看不见摸不着无处不在的场。通过电磁学学习，建立“场”理论，初步掌握场基本分析方法是电磁学学习的目标之一。第二是电磁统一的物理思想。人类从单独的电现象和单独的磁现象开始研究，到奥斯特发现电流的磁效应，引发法拉第电磁感应现象的发现，到激发麦克斯韦经过严密的理论推导，提出感生电场和位移电流假设，最后统一了电和磁，建立电磁场方程。人们眼中原来两个完全不同的物理现象其内涵本质却是一致的，电磁学理论的建立和学习充分体现了物理现象下面本质的联系。基于自然界四种基本作用力的大统一理论分析也是科学家们一直探索的方向。基于电磁学中出现的两大核心物理思想[2]，电磁学的学习至关重要。 　　3.电磁学中数学语言的表达必然强化高等数学基本知识的理解和应用。电磁场同其他场对象一样，共同的特点是无处不在，即弥散性。且电磁场是矢量场，具有叠加性。所以分析场特性、相互作用时必不可少的数学工具是矢量和微积分。众所周知，矢量和微积分是高等数学中最基本也是最重要的数学知识，多数大学生学完高等数学后不能深刻地理解数学语言表达的内涵，数学课上更加强调定义和运算法则，这就需要在实际对象研究中体现这些优美的数学语言。大学物理力学部分开始接触简单的矢量运算的重点在一维的微积分应用，电磁学从一维线性向三维空间作了推广，并且把矢量运算和微积分融合，即矢量微积分运用较多。比如通量、电势、安培力求解等，并在这些数学分析中展现场特有的物理属性、高斯定理的有源无源性、环路定理的有旋无旋性等。电磁学教学一方面培养学生的物理思想，还有更重要的一个方面就是学会场理论的数学描述，并反哺数学学习，提升数学与物理现象的互译能力。 　　二、改革大学物理电磁学教学，真正体现电磁学