大学物理恒定磁场总结范文

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1.引言

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、基本相互作用规律的一门自然科学，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产实践中的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。在人类追求真理、探索未知世界的过程中物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，不仅物理学的知识对各行各业的工作起到指导作用，物理学的研究方法也被大量应用于其他学科及工程技术的各个方面，物理学在人才的科学素质培养中也具有十分重要的地位［1］。因此，以物理学为基础的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课（大多数高校的文科专业也开设了相应的大学物理课程），是每个科学工作者和工程技术人员，以及管理人员所必备的。

近年来，随着我国教育改革的推进，非物理类专业大学物理的教学也遇到了一些新问题，其主要表现为以下几个方面：诸如存在物理教学内容不断膨胀而学时却在减少的矛盾，大学的不断扩招与学生的学习水平的矛盾，以及当前国内的大学物理教材一些内容与中学重复太多或有明显脱节的问题，等等。要使学生更快地在中学物理的基础上理解掌握大学物理的学习内容，大学物理课程与中学物理课程的衔接就成为了目前亟待研究的问题。

2.中学物理与大学物理恒定磁场内容的比较研究

2.1中学物理恒定磁场部分的内容标准

高中物理课程标准（以下简称“新课标”）的磁场知识在选修模块选修3-1中，教材包括电场、电路和磁场。新课标在磁场部分的内容标准［2］：

（1）列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。

（2）了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场。

（3）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。

（4）通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向，会计算匀强磁场中安培力的大小。

（5）通过实验，认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。

2.2大学物理恒定磁场部分的内容要求。

教育部2008年颁发的“理工科类大学物理课程教学基本要求”（以下简称“要求”）中有恒定磁场部分的内容要求。

2.2.1真空中的恒定磁场

在真空中的恒定磁场中，内容要求有：恒定电流、电流密度和电动势；磁感应强度：毕奥―萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理；恒定磁场的高斯定理和安培环路定理；洛伦兹力；安培定律。

2.2.2恒定磁场中的磁介质

在恒定磁场中的磁介质中，内容要求有：物质的磁性、顺磁质、抗磁质、铁磁质；有磁介质存在时的磁场。

2.3恒定磁场部分“新课标”和“要求”的比较

都涉及了例如磁场、磁感应强度、磁通量、安培力、洛伦兹力等磁场方面的基本概念，以及都要求会计算力的大小，只是要求要掌握的程度不同、计算方法不同；大学物理课程要求有而中学物理没有的主要是毕奥―萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理，恒定磁场的高斯定理和安培环路定理，物质的磁性。

2.4恒定磁场部分高中物理教材和大学物理教材的比较

本文以2007年1月第2版的人民教育出版社的《物理》教材（普通高中课程标准实验教科书，以下简称高中物理教材）和2010年8月第1版的机械工业出版社出版的《大学物理》教材（以下简称大学物理教材）进行比较。

在高中物理教材的第二章中的电源、电流、电动势和电路在大学物理教材中第14章前两节中均有涉及，其中基本概念只是略微提过，研究方法和内容完全是更深层次；大学物理教材中第14章后四节的内容都是在高中物理教材的第三章磁场中的内容的基础上进行了更深入的描述，其中就包含新知识：毕奥―萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理，恒定磁场的高斯定理和安培环路定理等；而大学物理教材的第15章的内容只是在高中物理教材中提到了一个概念：磁性。

3.大学物理和中学物理在恒定磁场部分的衔接和深入

3.1真空中的恒定磁场部分的衔接及深入

这一部分在中学和大学联系最主要的是磁感应强度这一块。在中学是用理想条件下的探究实验得出的结论：三块相同的条形磁铁并列的放在桌上，认为它们中间的磁场是均匀的，将一根直导线的水平悬挂在磁铁的两级间，导线的方向与磁场的方向垂直。保持磁场不变，改变电流强度和导线在磁场中的长度其中的任一条件，观察导线的受力情况。经过多次试验，得出安培力公式F=BIL，式中的B与电流和导线长度无关，但在不同的情况时B的值是不同的。而B正是能够表征磁场强弱的物理量――磁感应强度B=［3］，安培力是洛伦兹力的宏观变现，带电量q的粒子在均匀磁场中与磁场方向垂直以速度v运动，得出B=。方向由左手定则判定。在高等物理中，磁场对外的重要表现是磁场对引入场中的运动的试探电荷的作用。实验发现如果电荷在一点沿着与磁场方向垂直的方向运动时所受磁力最多F，而这个力正比于运动试探电荷的电荷量q，也正比于电荷运动的速度v，但比值却在这点具有确定的量值，而与运动试探电荷的qv值的大小无关。这样可引入磁感应强度（矢量B），大小可定义为B=。改点磁场的方向就是磁感应强度的方向［4］。在接下来的任一点电场强度的求解方面上就仿照静电场的方法引入了毕奥―萨伐尔定律d= （正电荷）。在关于洛伦兹力的数学表达式上，当带电粒子运动方向与磁场方向平行时受力为0；当带电粒子运动方向与磁场方向垂直时它所受的磁场力最强F，F=qvB；一般情况下带电粒子运动方向与磁场方向夹角为θ，此时F=qvBsinθ，根据右手定则确定洛伦兹力的矢量表达式为=q×（正电荷），负电荷的方向正好相反。

3.2恒定磁场中的磁介质部分的衔接及深入

关于磁性在高中物理中只是简单地提到物理被磁化后物体拥有磁性，简单地根据物体磁化的容易程度划分了顺磁质和抗磁质。在大学物理课程中，因为磁化后的介质会激发附加磁场，从而对原磁场产生变化得=+。根据相对磁导率μ的大小将磁介质分为四类：抗磁质（μ＜1），附加磁场磁感应强度与外磁场磁感应强度反向相反，磁介质内的磁场被削弱；顺磁质（μ＞1），附加磁场磁感应强度与外磁场磁感应强度反向相同，磁介质内的磁场被加强；铁磁质（μ?垌1），磁介质内的磁场被大大加强；完全抗磁体（μ=0），磁介质内的磁场等于0（如超导体）。然后根据叠加后的磁场和前面推导的公式进行不同的应用。

4.结语

通过分析大学物理教材和高中物理课程标准实验教材，我们知道，中学物理注重对知识的探究，大学物理静电场知识是在中学物理知识点的基础上，根据学生认知能力的提高，应用不同的方法，如微积分知识和矢量代数知识，把中学常用的在匀强磁场的结论推导到一般的静磁场中，并且为电磁场理论打下基础。

参考文献：

［1］教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求.北京：高等教育出版社，2008.

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作者简介：张平娟（1981-），女，安徽怀远人，安徽科技学院机电与车辆工程学院，讲师。（安徽　蚌埠　233100）

基金项目：本文系安徽科技学院教研项目（项目编号：X201095）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）30-0048-01

一切电现象都会产生电磁场，而电磁波的辐射与传播规律更是一切无线电活动的基础。电磁场与电磁波广泛应用于现代电子通信技术领域。“电磁场与电磁波”是多种学科的交叉点，它不仅是微波、天线、电磁兼容的理论基础，而且各种现代通信方式，如光纤通信、移动通信、卫星通信以及电视、雷达等各种专门学科都是以电磁波携带信息的方式来实现的。广泛应用的超小超薄的大规模集成电路更是充满了电磁场的问题。由于“电磁场与电磁波”是众多学科的理论基础，从而成为相关专业课程建设非常重要的环节。

“电磁场与电磁波”课程理论性、系统性很强，逻辑严谨，学习它不仅可以获得场和波的理论，而且有助于培养正确的思维方法和分析问题的能力。

但是就是这样一门课程历来被公认为是一门难教、难学的课，电磁场与电磁波课程教学现状：电磁场与电磁波课程主要涉及电磁场的源与场的关系，电磁波在空间传播的规律，电磁波的产生、辐射、传播、电磁干扰、电磁兼容以及电磁理论在各方面的应用。主要有以下几个特点：该课程理论性强，概念抽象，数学推导繁多；教学计划修订后该课程的教学学时被压缩，既要在教学计划学时内完成教学内容，这就会使每节课的上课内容增加；课程涉及的知识点多，包括时域、频域、空域和极化，相应的物理量需用复数来表示。这就要求学生有复变函数、矢量分析和场论的基本知识。

基于现状，笔者结合自身教学实践，就教学内容和教学方法的改进方面提出了一些见解，希望和同行进行交流。

一、教学内容优化

1.根据课程需要，合理进行学时分配

电磁场与电磁波是在公共课程大学物理基础上开设的，大学物理的下册电磁学理论部分已经包括了真空和介质中的静电场、恒定电流场和恒定磁场、电磁感应现象，并做了详细的讲解，对麦克斯韦方程组也进行了简单介绍。与“电磁场与电磁波”相比较发现两门课程在内容上有较多的重复，但是大学物理侧重于静态电磁场以及电磁场的物理性，应用对象以物理为主，而“电磁场与电磁波”在内容上有了较大的扩展，不仅包括静态场还有时变场以及电磁波的发射传播、传播和接收，更注重时变的场和波，应用对象以通信、电视、雷达遥感等和电磁波的发射、传输和接收相关的技术领域。在课程的讲解过程中还要根据实际情况调整各章节的学时，静电场部分在大学物理中详细介绍，在这里可以适当压缩，由于时变场是本课程的重点，应当增加学时，使学生能够更加深入理解电磁波传播的特性，掌握时变场的分析方法。无线传输的在现代自动化控制系统中的应用越来越广泛，这就使得电磁波的发射和接收成为其中主要的部件之一。天线是完成电磁波发射和接收的功能元件，因此应增加此部分内容的讲解力度，保证与后续的专业课程衔接。

2.注重矢量分析与场论知识的讲解

在课程的开始，教材一般会安排矢量与场论部分的知识，因为这部分知识是用来研究电磁场的重要工具。学生虽然在“电磁场与电磁波”课程之前也有过矢量分析、场论以及电磁场理论分析中使用的一些特殊函数，但是学得不够深，有的已差不多忘记，所以在介绍电磁场内容之前要把这部分知识讲透彻，这样才能使学生后面的学习轻松些，而不是开始就一头雾水，之后就完全跟不上。

二、教学方法探讨

教学过程是课程教学效果的关键。长期以来，对于“电磁场与电磁波”这样理论性较强的课程教学都是老师在台上讲、学生在下面听，为了在有限的课堂教学时间内完成教学计划的全部内容，教师基本上是满堂灌，但是实际效果往往不是很理想，就个人教学的实际得到一些教学方法上的体会。

1.教学手段更新

“电磁场与电磁波”之所以让教师感觉难教、学生感觉难学，是因为本课程基本上用数学语言来描述物理现象，讲解过程中用到拉普拉斯方程、泊松方程、散度、梯度、旋度等大量的数学知识。在传统的板书教学中，公式推导就会占用大量的时间，降低课堂讲授效率，也使得学生感到枯燥、乏味，而且板书教学不能把抽象的物理概念、模型很好地显示出来，现代多媒体技术能够弥补板书教学的缺陷。首先，可以把重要的理论推导事先通过公式编辑器编辑好，在上课时重点讲解难点，这样就可以节省了课堂时间，提高了效率。另外，还可以借助一些软件，比如MATLAB、FLASH来画点位分布、时变场分布图等，还可以进行一些仿真。把抽象的概念变得直观，增加了学生学习的兴趣。在教学上采用板书和多媒体的有机结合，使课堂教学快慢有序，更好地提高教学效果。

2.增加应用背景介绍

随着科技的发展，电磁场理论在工程实践、科学研究和家庭生活中应用越来越广泛，在教学的过程中若能有意识地利用好这些教学实例，在课堂上提出一些问题：飞机为什么可以隐身？微波炉为什么不能用金属器皿？短波收音机为什么在晚上收到更多的台、电磁炉的工作原理等，就可以让学生带着问题学习，充分认识课程的重要性，提高学习的主动性，让他们在理解基本点的同时激发学生学习的兴趣。另外，在教学过程中也可以让同学们通过一些实际应用课题及时了解学术动态，提高自学能力和学习效果。

3.简化数学推导，及时归纳总结

当学生拿到教材看到尽是数学推导时就会产生厌恶感，另外，有的同学会从高年级同学那里得知这门课程很“难”，便会在心理上排斥。针对这种情况，笔者采用的是简化数学推导、重思路分析和结果的方法。这样就不会有繁琐的数学公式推导。在教学内容上对一些知识点，比如恒定电磁场部分的静电场和恒定磁场以及恒定电流场、静态场中的极化和磁化、时变场的中的时变电场与时变磁场之间有些对偶知识点要及时总结归纳，并与相对应的一些知识点比较，这样可以增加记忆效果。

4.增加习题训练，提高分析能力

在教学过程中，经常会听学生说“老师上课讲的都懂，可是不会做题”，这是历届学生中普遍存在的现象。因为电磁场不是单纯的数学问题。在教学中老师要及时掌握学生的学习情况，并调整教学进度。讲解知识点的时候要及时进行总结，讲解例题并归纳解题方法，多做课后习题，及时辅导。电磁场这门课程还存在教学内容多而教学学时少的矛盾，可以借助网络来进行交流。

5.提高教师的自身素质和教学水平

在教学中提倡互动，但教师仍然是占主体地位的。只有教师的自身素质提高了才能有效地改善教学效果。首先，教师要热爱所从事的教育事业，把全部精力投入到教学工作中。教师要经常通过进修的方式提高自己的知识水平，通过和学生互动以及教师间的交流发现教学中的不足并能够及时改正。教师还应在教学中加强教学管理，不断地完善教学资料，建立习题和试题库，注重教学研究和与兄弟院校间的交流，不断地提高教学水平。

三、结束语

电磁场是电类专业的一门核心课程，教学过程特点鲜明，如何组织教学非常重要。教学改革就是要重点提高学生的学习兴趣，在内容上使复杂的问题简单化，方便学生理解，互动地组织教学，有效提高学生应用所学电磁场理论知识解决问题的能力。

参考文献：

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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0010-02

随着信息时代的到来，作为通信传输技术基础的电磁场理论得到越来越广泛和深入的研究与应用。“电磁场与电磁波”是电气、电子信息、通信等工科电子类专业的一门重要的技术基础课，它是在大学物理电磁学的基础上，进一步研究宏观电磁现象的基本规律和分析方法。这不但是为了后续课程的需要，也是深入理解和分析工程实际中的电磁问题所必需掌握的基本知识，而且电磁场理论也是微波通信、卫星通信、电磁兼容和生物电磁学等高新技术的理论基础及交叉领域新学科的生长点。[1，2]所以电类专业的学生，无论是从当前的学习出发，还是为了拓宽将来的专业面，都应该重视这门课程，学好这门课程，打好专业基础。此外，学好这门课，对培养学生树立严谨的科学思想、科学分析问题的方法、复杂抽象的思维能力、勇于开拓的创新精神等将起着十分重要的作用。[3，4]另外由于独立学院学生普遍基础不是很好，并且对抽象的理论课程的学习兴趣不大，更加重了独立学院重“电磁场与电磁波”课程的教学工作。

一、“电磁场与电磁波”课程特点

1.基础知识要求多

“电磁场与电磁波”课程是以大学物理、高等数学、电路分析、数学物理方程、复变函数等为基础，所涉及的内容很广 。大学物理中，电磁学部分内容是“电磁场与电磁波”的物理基础，而矢量分析、特殊函数等内容是学好“电磁场与电磁波”课程必需的数学工具，由于涉及复杂偏微分和特殊函数的计算，难度不小。因此要学好这门课程，必须熟练掌握这些基础课程的相关概念、理论和运算等。同样对担任本课程教学的教师提出了较高的要求，即一方面需要有较好的物理、数学及电路知识；另一方面需要有比较全面的专业知识。同时，又需要对通信工程实际情况有较广泛的了解。因此本课程的教学相对而言比较不易。

2.数学推导计算多

课程涉及大量的物理知识以及各种数学方法，在学习过程中如何处理数学与物理的衔接，数学方法和物理概念的联系以及理论分析与工程应用的关系至关重要，这也是学生较难处理的问题。

3.抽象的概念多

“电磁场与电磁波”每章内容都会引入一些新的、较难理解的概念、定律。例如散度和旋度是两个比较抽象的数学概念，学生们甚至在课程结束之后仍感到这两个概念很抽象，不理解在电磁场与波学习中为什么始终与之打交道；静电场中的自分布电容、互分布电容、广义力、虚位移等；恒定磁场中的矢量磁位、标量磁位；边值问题求解中的镜像法、分离变量法等。这些新的概念及定律不仅抽象、难理解，而且所涉及的公式通常比较复杂，计算起来难度较大。基于以上特点，对于“电磁场与电磁波”这门课程，学生普遍认为“难学”，教师普遍感到“难教”。

二、“电磁场与电磁波”教学存在的问题

1.学习问题

由“电磁场与电磁波”课程的特点可知课程本身过于抽象，学生普遍反映难学难懂，表现为抽象的纯理论和概念多，复杂的偏微分公式多，计算求解难度大，而对老师来说教好这门课也具有相当的难度。另外，在学习“电磁场与电磁波”课程过程中，学生常常难以将已经学好的数学知识和电磁场内容很好地结合。在学习“电磁场与电磁波”之前，学生一般都具备矢量场论的基本知识，但是在学习“电磁场与电磁波”的过程中却难以将所学知识与电磁场理论融会贯通、学以致用。还有许多学生数学基础薄弱，学习起来备感吃力。

2.教材问题

目前绝大多数教材都只强调经典的理论知识，缺乏有应用背景和紧密跟踪最新前沿发展的内容，这样不但导致理论与实际应用脱节，也很难激发学生的学习热忱。特别是对基础知识差的学生来说，一看到大量的证明和数学推导问题就失去了信心。

3.缺少实验设备

由于资金和实验设备的匮乏，使得大部分高校在“电磁场与电磁波”教学中缺少实验设备，导致无法开展实验课程。这样原本就十分抽象的课程，完全变成了一门纯理论教学的课程，也导致了学生学习中理论与实践的脱节问题。

4.课时问题

随着这些年的教学改革，大学生要求的总学分略有下降，而开设课程又增多的趋势导致“电磁场理论”的教学课时被极大压缩，由以前的80学时被压缩到40学时，导致教学自由度受到了较大的限制。

三、提高“电磁场与电磁波”教学质量的方法

1.制订教学大纲，确定教学内容

现有的“电磁场与电磁波”教学，大部分都是一些纯理论讲解的内容，而学生在学习的过程中经常问学这门课有什么用，学某一章节有什么用。看是一个简单的问题，但作为老师一定认真思考，给学生一个满意的答案。因为从这个问题上一方面反映了老师讲课不能只是大谈理论讲解，另一方面也反映了现有教材在实际应用方面的缺陷。对这个问题回答的好坏直接关系到同学们学习的效果和兴趣。基于以上原因和笔者多年的“电磁场与电磁波”的教学经验，自编内部教材讲义，此讲义最大的特点是以通俗的语言来讲解抽象的概念，以实际的例题来帮助理解重点理论，并且在每个知识点都有对应的应用实例。

由于“电磁场与电磁波”理论是人类在认识自然规律和生产实践活动中发展起来的，在日常生活、科学研究和军事等领域中的应用非常广泛，例如在微波炉、磁悬浮列车、隐形轰炸机、移动电话中的应用等。这些在此讲义的每一章的后面都是一个拓展知识的介绍，比如在第二章静态电磁场的最后一节中，就针对磁悬浮列车和卫星电推进器做了详细讲解，提高了同学们的学习兴趣。

2.循序渐进的教学方法

电磁场与电磁波是利用场的观点来研究空间某一物理量的确定值问题，而矢量分析正是研究此问题的重要教学工具。应用矢量分析的方法，可以使电磁场的基本定律、公式以简洁的形式表述出来，且与坐标的选择无关。所以先要学习一下矢量分析的内容，包括矢量运算、三种坐标系、矢量的散度和旋度等内容。以后每个章节的教学，采用从易到难、从静态场到时变场、从电场到磁场再到电磁场、从三维空间到四维空间的循序渐进的教学顺序。

首先，从较为容易掌握的静电磁场开始进行学习，此章节的教学应详细地分析各种情况，其中包含对基本方程、边值问题等理论的推导以及物理含义的分析，以及静电能量与力的分析等，而静磁场的讲解一定要和静电场的知识进行类比学习。这样就为时变电磁场、电磁场波的传播、波导等教学内容打下一个比较好的基础。后续各章节的教学，也应注意与静电磁场的理论进行比较。从静止电荷产生的静电场到研究运动的稳定电荷产生的恒定电场，然后研究电流引入的恒定磁场，随后进行电磁感应以及时变电磁场分析，并且在时变电磁场的分析中，推测电磁波的产生。之后讲解均匀平面电磁波在无界空间的传播、反射和透射，以及导行电磁波、电磁波辐射等知识，最后进行传输线理论的讲解。按照逐步深入方式，进行知识的扩充，使课程知识具有连贯性，学生也比较容易掌握。

3.巧妙使用类比方法

“电磁场与电磁波”课程体系中，小到一个公式，大到整个理论框架，都存在着对立统一的关系。通过这些知识点的类比，不仅使学生学到了“电磁场与电磁波”课程的精髓，也使他们体会到“电磁场与电磁波”课程体系中的对称美。类比包含两个方面的类比，一是课程、领域之间的横向类比，例如与“大学物理”相关知识点的类比，“电磁场”和“流体力场”、“电磁波”和“机械横波”的比较。由于电磁波与机械波都是横波，都具有横波的特性等方面的类比，水波的传播与电磁波能的传播的类比，电磁场与流体力场的类比等等，类比的教学策略进行更加形象直观的传授，启发创造性思维。另一个则是纵向类比，譬如该课程本身的静电场和静磁场、静电场和恒定电流场等的对比。这样，既拓宽了学生的知识面，也使学生通过类比对电磁场波动函数表达式有了深刻而又直观的理解。

4.仿真软件在教学中的应用

对于电子信息、通信专业的学生，基本上都会使用MATLAB软件，并且场与波的分析往往涉及复杂的绘图和大量的计算，将MATLAB仿真技术应用到“电磁场与电磁波”实验教学中，十分有助于将抽象的理论变成容易理解、接受的结论，这必将有助于“电磁场与电磁波”的课堂教学。[5]比如，利用MATLAB编写的程序可以绘制三维矢量的静态和动态分布图，给出了均匀平面波、矩形波导的传输模和截止模、电流元的电场和磁场的分布图，这将大大提高同学们的空间想象力和对这部分知识的理解能力。

5.适当的习题练习

对“电磁场与电磁波”课程的学习，不但要有正确的教和学的方法，还要有适当的习题练习。其实，习题都是针对某一知识点的实际应用而设计的，在同学们做习题的过程中一方面帮助他们理解知识点的应用，另一方面也巩固了课堂老师所讲内容。

在课堂教学中，不可能留出时间让学生来学习题，只能有针对性地来讲解有代表性的例题，做习题只让同学们在课下做，让同学把遇到的问题汇总起来，在集体答疑的时间来给同学们做详细的解答。在讲义中不但针对每一知识点精心设计应用实例，而且还设计了一定量的习题要求同学们完成。

此外，习题不仅仅是计算，在每一章结束后给学生出了一些思考题，让学生自己去查找资料来完成。比如假如存在磁单极子，麦克斯韦方程的形式是什么样的？

四、总结

本文是笔者多年来在“电磁场与电磁波”教学中的一点体会，本课程涉及的基础知识比较多，对教师的专业课程知识的要求较高，同时需要教师密切结合本校学生的基础、实验设备、课时、教学大纲的制订等实际情况进行分析。教学过程的每一个环节都需要周密思考、认真备课，注意平时在科研项目中随时积累，在教学中随时涉猎其他专业的知识。教师的视野开阔了，学生才能在电磁场领域的思维角度开阔一些，能够掌握宏观电磁场与电磁波的基本性质及基本规律，培养他们的抽象思维能力，分析解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]田雨波， 张贞凯.“电磁场理论”教学改革初探[J].电气电子教学学报，2008，30（1）：11-12.

[2]王家礼，朱满座，路宏敏.电磁场与电磁波[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.

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一、引言

新课程标准实施以来，全面促进了各地物理教学的研究，促进了教师改变教学理念，培养出一批具有创新精神的优秀教师。同时一些比较好的学校开设了丰富多彩的选修课，拓宽了学生的知识面，丰富了学生的文化生活。

但现在高中采用的是模块教学的方式，由于课时限制和高考的要求，绝大多数学生不能把高中所有模块都学完，造成学生知识结构不完整，对大学理工科专业的学习产生不利影响。因此有必要对高中物理模块进行调整。

二、高中物理教学中遇到的困难

1、初高中衔接问题

初高中的思维方式和学习方法不同，思维方面从初中的定性、具体、感性到高中的定量、抽象、理性是一个跳跃，学习方法从初中物理学习偏记忆到高中物理偏理解又是一个转折，学生学习方法的转变需要一个适应的过程。

高中物理与初中数学的衔接不够，初中物理对数学的依赖性不强，但高中物理对数学依赖性较强。学生刚进入高一学习，数学工具跟不上，如讲位移、速度、加速度时有关矢量的表示；讨论s―t、v--t图象时斜率的物理意义等。运动学和力学章节调整后情况又是好转，但学习力的合成和分解时三角函数知识的缺乏对学生学习还是造成很多困难。

2、物理教学课时不足，矛盾突出

课标规定一个模块的学习课时为36个学时，这不能满足实际教学的课时要求。课标规定必修和选修的总体学习时间为三年，但是为了保证毕业会考和高考有足够的复习时间，课程内容往往高二就全部结束，这样三年的教学内容压缩到两年来学，课时少的矛盾更加突出，加上模块的学习有选择性，在课时紧缺的情况下，教师只得放弃知识结构的完整性，通过减少模块的学习保证高考的复习时间。

3、科学探究活动不能得到充分落实

高中物理课程标准指出：实验是物理课程改革的重要环节。探究教学的意义和作用得到广大教师和学生的充分肯定，但由于探究的过程需要较多的时间，加上实验条件的限制，学生的科学探究活动往往不能得到充分的开展和落实。

4、模块选择和教材编排有不合理之处。

例如，动量定理和动量守恒定律属于力学知识，也是物理学的重要定理，没有和动力学知识一起放在必修模块里，而是放在选修模块里是不恰当的；相对论和波粒二象性都属于近代物理学知识，又分别放在3-4和3-5两个模块里也是不合理的。高中物理3系列共有7个模块，包括2个必修和5个选修模块，而许多中学除了必修的2个模块之外，5个选修模块只学习2个或3的。怎么选择由教师决定，有悖于当初制定选修模块的初衷。

三、高校部分理工专业对高中物理的要求

本科教育规模大幅度增长使高等教育由精英教育向全民素质教育转化，高中毕业后绝大多数学生都能进入高校继续深造，高中阶段的学习状况直接影响大学的学习。大学物理作为一门核心基础课程是许多理工科专业的必修课程，确保大学物理课程与高中物理顺利衔接是学好这门课的必要条件。

我们以大学理工科专业的课程内容作为研究对象，通过对不同专业课程内容的分析，呈现大学学习所需的高中物理基础知识。

对于机械和电子类专业，与物理有关的课程主要有普通物理、工程力学、电工电子学、电路、模拟 / 数字电子技术，这些课程的学习需要有高中物理力学和电磁学为基础。

对于材料科学与工程专业，与物理有关的课程主要有物理化学、 材料性能Ⅰ――物理性能、材料性能Ⅱ――力学性能、材料热力学，这些课程的学习需要有高中物理力学、热学和原子结构为基础。

对于能源与动力工程专业，与物理有关的课程主要有力学理论（工程力学、流体力学）、热工学理论（工程热力学、传热学等）、电工电子学理论等。这些课程的学习主要需要有高中物理力学、电磁学和热学为基础。

对于有关航空航天专业，与物理有关的课程主要有理论力学、材料力学、流体力学甲、弹性力学、振动力学 、气体动力学、飞行器结构动力学，这些课程的学习均需有扎实的力学和热学基础。

对于有关海洋科学与工程专业，与物理有关的课程主要有理论力学、材料力学、流体力学、传感与检测技术，这些课程的学习均需高中物理力学和电磁学的知识基础。

对于有关光学信息工程专业，与物理有关的课程主要有应用光学、物理光学、光电子学、光电检测技术及系统 、光电信息综合实验，这些课程的需要有一定的力学和光学基础。

通过以上分析，考虑到还有未统计的专业，可以发现，力学和电磁学是几乎所有理工科专业都涉及到的知识，热学的涉及范围也很广，其次是光学和原子物理学知识。

三、高中物理新的模块设计

针对以上分析，可以把高中物理3系列的知识重新进行整合。考虑到现在许多中学必修+选修只学4―5个模块的现状，把现在的7个模块（包括2个必修模块和5个选修模块）整合成5个模块（包括3个必修模块和两个选修模块）。具体划分如下：

必修一划分为三个章节，分别是运动、力学、牛顿运动定律，与原来一致。

必修二划分为三个章节，分别是曲线运动、机械能及其守恒定律、动量守恒定律。与原来必修二不同的是撤掉天体运动，增加动量守恒定律。这样划分的依据是：天体运动是曲线运动的拓展，涉及许多物理学史等人文方面的知识，作为选修内容更加合适。动量守恒是物理学重要的守恒定律，应该作为必修内容，放在机械能守恒的后面是因为动能和动量这两个物理量有很高的相似度，同时它们的学习方法存在着顺迁移，放在一起可以促进相互之间的学习。

必修三划分为五个章节，包括静电场、恒定电流、交变电流、磁场、电磁感应。电磁的相关应用包括“互感和自感”、“涡流 电磁阻尼和电磁驱动”、传感器建议划分到选修二电磁波这章。因为力传感器在探究牛顿第三定律的时候就有涉及，磁传感器在前面磁场中有涉及。在“互感和自感”中有介绍到电流传感器，故将传感器一章的内容浓缩到一节或放在电磁波后面进行总结比较好。

选修一划分为四个章节，包括分子动理论、气体、物态和物态变化、热力学定律共四个小节。具体内容与原来热学的选修3-3一致。

选修二划分为七个章节，包括机械振动、机械波、光、电磁波、波粒二象性、原子结构和原子核、相对论。这样划分的依据是机械振动、波、光在本质上有相似性，波的反射和折射用波面和惠更斯原理来解释，学生不好理解，这部分内容建议删除。 “实验：用双缝干涉测量光的波长”建议删除，定量的分析过难。“相对论简介”这部分内容可以简化，教师对于这部分内容难讲，学生也很难理解，只需向学生传达出科技正在发展变化的思想即可。黑体辐射、康普顿效应、概率波和不确定关系等物理知识，应适当降低难度，可以将这部分知识作为科普知识介绍。

四、小结

高中物理模块按照以上方式调整以后，便于教师教学，学生的知识结构也相对完整，为选择理工科专业的学生进入高校顺利学习打下了扎实的基础。

参考文献：

[1]普通高中物理课程标准

[2]余远奕.高中物理新教材优缺点

[3]文奥教育.高中物理和大学物理有什么联系以及有什么区别

[4]李金波.高职机械类专业大学物理课程教学改革[J].河南教育学院学报（自然科学版），2009（6）：59-61.

[5]徐静.普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究[D].西南大学，2007

[6]张军朋.高中物理教材的国际比较研究[J].物理教师，2003（6）：1-6.