电动力学教学难点及多维度对策分析
（天津理工大学 电子信息工程学院，天津 300384）
摘 要：文章提出多维度的电动力学课程改革。首先从电动力学知识框架出发，分析了电动力学教学中存在的矛盾，主要包括：该课程对数理能力较高的要求与学生基础现状的矛盾、有限学时与学习所需较长的时间精力投入之间的矛盾、高度理论化与以人为本教学期望的矛盾。在此基础上，相对应地提出多维度地加强教学改革，主要包括教師角色转变、教学方法手段转变、教学内容重点改革和加强电动力学中的素质教育共四个方面。
关键词：电动力学教学；教师角色转变；教学方法手段转变；教学内容重点改革；素质教育
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）15-0047-02
Abstracts： This paper presents the multidimensional curriculum reform of electrodynamics. In accordance with the framework of electrodynamics， the contradictions existing in electrodynamics are analyzed firstly， which contains the contradictions between the student"s capability requirements and their poor basis， the limitation of class periods and the massive time and energy input and the highly theoretical text and the expectancy of people oriented teaching. On this basis， the enhancement of multidimensional curriculum reforms is proposed correspondingly， including the change of teacher"s role， the transformation of teaching methods， the reform of key teaching points and the strengthening of quality education in electrodynamics.
Keywords： Electrodynamics teaching； transformation of teachers" role； change of teaching methods； reform of key teaching points； quality education
引言
课程教学改革是创新教学理念，提高授课质量，增强办学竞争力，培养和完善学生综合能力素质的重要举措和必然要求。电动力学是电信、自动化等工科专业的必修课。该课程对完善学生专业理论，提升专业研究能力，顺利从事相关工作具有不可替代的作用。因此，开展电动力学教学改革具有重要的教学理论意义和实践意义。
一、电动力学教学的主要矛盾
电动力学是公认的教学难度较大的课程。究其根本原因，作者认为主要矛盾有三：
（一）较强数理能力要求与学生基础现状的矛盾
由于自身特点，电动力学要求学习者必须具备良好的数学能力和数理基础。较高的学习门槛和学生薄弱的数理现状呈现明显对比。
（二）不断压缩的教学课时与较长的时间精力投入之间的矛盾
受各种因素影响，电动力学的课时不断被精简。课堂节奏紧张，讲授过程压缩以及较多的课下配套复习时间使得学生普遍感到学习困难。
（三）高度理论化与以人为本教学期望的矛盾
电动力学是一门纯粹的理论课程，动手实践内容偏少，加之长期忽视其对学生综合素质培养的价值，给教授对象以枯燥乏味，抽象深奥的印象，令人敬而远之。
二、多维度加强教学改革
（一）教师角色转变[1]
电动力学教改中，教师由一元角色向多元角色的转变十分关键。扮演好教学过程中的教授者，指导者，协助者和监督者，切实履行好四者的职能和义务，是课程改革创新的突破口。
教师由如何教授好专业知识本体入手课改，把握好课程整体架构，锤炼授课语言，斟酌遴选讲解方式，把握授课节奏。通过实现好教授者角色，获得学生认可，为其他工作开展打下基础。协助者是教授者的后续角色。电动力学课堂时间比起实际教学时间显然是不够的，这就需要老师在课外的及时跟进。落实好协助者角色，使得学生在学习中感到老师的鼓励，关怀和温暖，及时得到方法技巧的点拨，短板差距的弥补，实现课上课下的联动。
指导者主要表现在课程学习的宏观层面和方向路线中。教师要唤起学生在教学中的主体性意识，不断调动其积极主动性。同时尊重个体差异性，有的放矢为其排解困难，帮助他们认识自身短板，克服困难；协助他们制订学习目标和学习计划。还要注意选择恰当时机介绍往届学生相关经验教训，起到借鉴和警示作用。
无论过去还是当下，教学过程中教师的监督作用始终不可或缺。加强作业，小论文等完成质量把关。针对抄袭作业，放弃考试等易发错误行为，教师应及时掌握相关情况，亲自或者通过有关渠道通知、督促和警示相关学生加强学习，切实提高教学效果和考试通过率。
（二）教学方式与手段的改变
教学方法和教学手段是课堂中教学行为的外在表现，也是教学活动最积极活跃的部分。因此，电动力学教学改革必然触及到教学方法和手段的变革。
1. 讲授法
当前，提到传统讲授法，部分教改文献主要谈论的是其弊端[2]。但是，作者认为坚持讲授法的主导地位符合电动力学的教学实际。课堂讲授的核心在于板书的开展，板书过程本质上就是师生思考的过程。利用板书带领学生实现复杂公式的逐步推导，促进知识点的消化与阶梯过渡的平滑。同时板书也方便讲授者根据学生的反馈调整节奏和即兴发挥。实践中，板书麦克斯韦方程组推导建立，电磁波中势概念的引入以及达朗贝尔方程的建立，洛伦兹变换等复杂推导深受同学歡迎，超过单纯采用幻灯播放效果。
2. 分组教学法
分组教学法主要应用在习题课及课后作业讲解中。该方法有效调动学生的主动性，尊重学生的主体地位。学习较好的学生应在给同组他人讲解时，自身理解和记忆得到进一步强化，进一步提高了学习兴趣和欲望。欠佳的同学在听的过程中，避免了面对教师的紧张隔阂感，同时在榜样效应的激发下，能够迎头赶上，形成先进带后进的有利局面。
3. 分解教学法
分解任务教学法是一种层次分明，步步推进的教学法。该方法将教学内容细化分解，形成一系列前进阶梯，减轻了难题的负载冲击。教学中，对一些历届学生都反映的难点问题上，可以专门引入该教学方法。
4. 适度引入多媒体技术，回归教学初衷
多媒体和动画技术一定程度上降低了学习者对电动力学中一些复杂运动过程知识点的理解。多媒体技术也确实方便了教师授课，但是在使用中，要特别注意不要让幻灯片取代教师的授课，把人人面对面交流的课堂退变成为所谓的“程式化的教学”，避免妨碍课程的开展和打击学生听讲积极性。
5. 网络即时通信工具应用
网络和移动终端等信息技术在时空上的无限延伸性深刻改变着师生的思维方式，也使教学方式产生了变革。互联网与移动终端设备的普及打破了课堂时空界限，促进教学的触角进一步延伸，最大程度保证了学生学与教师教两个过程的及时对接。新的信息载体使得个体信息可以被共享，从而产生群体影响。信息化技术的引入缓解了电动力学有限课时同较高教学要求和较大学习投入之间的矛盾，需要在未来持续予以关注。
（三）教学内容重点的改革
1. 加强数学分析和计算能力
电动力学所涉及数学概念和数学工具繁多，客观上具有一定难度。首先要明确数学对于学好电动力学的重要性，坚定学生使用数学工具理解思考相关物理含义过程的信心。其次，依据章节涉及数学基础制定好相关复习计划。课上，当学生对讲授回应带有迟疑困惑时，应特别留意背后的数学短板是否补齐。指导学生理解数学工具和物理含义之间的关联，通过数学推导加深物理内涵的理解和运用。
2. 重心适度倾向例题和习题
充分挖掘例题的教学价值是提高教学质量的有效切入点[3]。教材章节所附例题是对电动力学经典场景的描述和阐释。教师要引导学生灵活运用新学习的相关定理定律求解例题；通过例题的求解更好的促进定理概念的理解。教师还应引导学生深刻理解例题最终所求出的定量或者定性的结论又恰好是所学新的定理和定律的契合和印证。这也是经典例题之所以成为经典的重要原因之一。习题是检验学习效果的试金石，有力突出教学中的问题导向。教师依据习题完成的整体质量把握教学现状，以及针对个体完成情况加以专项辅导。因此，加强习题课设计和改革是电动力学教改的重要环节之一[4]。一是进一步优化习题课和理论教学时间比例结构和分布。二是习题布置要有层次性，按照基础和提高，必做和选择进行划分。使得不同水平学生能够按自身定位选择相应层次的题目。
（四）加强电动力学中的素质教育
丰富理工科大学生的人文修养，拓展综合素质，培养其思考和创新能力，实现人的全面协调发展是高校特别是理工科院校教改的重要目标和前进方向。作为一门典型的理科课程，电动力学在较长一段时间内一直存在只重视理论知识讲授，忽略其对学生综合素养培育价值的倾向。适当地在电动力学课程中加入人文教育内容，不仅能够一定程度对课堂教学起到润滑作用，减轻师生的紧张枯燥感；而且有益于激发学生的学习热情，更好的增进对理论本身的理解认知。
1. 挖掘自然之美，增强审美教育
电动力学是一部蕴含着丰富的逻辑美，数学美，自然美的理论。探寻和品味蕴含在理论中的对称美，自洽美，简洁美，包容美，和谐美是师生共同的追求。揭示美学在电动力学建立过程中的推动作用是教学的一项工作。美不仅是结果，还是原因。例如，麦克斯韦和爱因斯坦都相信自然是简单而和谐，正是在这种美学观念的引导之下，二人分别建立了电磁方程组和相对论，从而取得伟大成就。审美教育不仅提高学生学习兴趣，而且对他们的自然观，世界观的正确养成也大有裨益。
2. 增强人文教育，培育科研素养
电动力学是一部人类对未知领域大胆探索，严谨推断，勇于创新，细致分析直至成功的鲜活范例。正因如此，电动力学也是一部不可多得的培养学生形成良好的科研态度，科研动机，科研能力和科研习惯的生动教材。从现象发现，原理猜测，到有目的性的实践探究，直至最终的数学语言的完整描述这条理论确立主线入手，实现学生分析能力，想象能力，动手能力的三提高，解决好高校学生在学习、研究和社会实践中的当务之急。
三、结束语
电动力学的教学改革是一项长期性，复杂性的系统工程。开展这项改革，需要教学全体特别是教师要有高度的责任感和紧迫感，要有摸着石头过河的探索精神以及百折不挠，默默奉献的实干精神。在这个过程中，要主动结合最新教育理论，吸收借鉴同行和国际知名高校的研究成果，回归教改初衷，不断推动电动力学教学事业的发展。电动力学教学不易，但是惟其艰难，方显勇毅，惟其磨砺，始得玉成。面对物理学众多先贤大师历经百年创建的电磁理论，教育工作者有责任，有义务将这部理论讲授好，让一届又一届学生从中受益。
参考文献
[1]刘洁.大学英语网络自主学习模式中教师新角色的探讨[J].中国轻工教育，2013（3）：82-83.
[2]刘发民，陈强，林敬与.电动力学教学改革与实践[J].物理，2004，10（10）：771-774.
[3]李洪亮，蔡晓璇，陈楚旋.电动力学课程教学方法改革探讨[J].哈尔滨职业技术学院学报，2013（4）：76-77.
[4]马春林，程菊.电动力学课程教学改革的思考与实践[J].通化师范学院学报，2011，32（10）：71-73.
基金项目：“基于创新实践课程的研究性教学体系的探讨与实践”天津理工大学教学基金项目（编号：YB13-12）杨晓苹；天津理工大学教学改革研究资助项目“硬件描述语言（VHDL）课程教学模式研究”（编号：YB12-09）刘君。
作者简介：白扬博（1985-），女，天津理工大学电子信息工程学院讲师，研究方向：光纤激光器与光通信技术。