美国MIT“电与磁”公开课的启示

胡 江

(电子科技大学电子工程学院，四川成都611731)

0 引言

“电磁场与电磁波”是一门高等院校工科电类专业的核心专业基础课，其内容物理概念抽象、理论性强和公式繁多，是一门难学难教的课程［1]。如何增加学生对该课程学习兴趣，提升教学内容的可理解性，使学生真正理解电磁现象的物理本质，融会贯通解决问题的能力，已成为承担该课程教学的每一个教师亟待解决的问题。

关于“电磁场与电磁波”的教学方法，已有不少文献涉及［2-4]。近来诸如麻省理工学院、耶鲁大学和牛津大学等世界名校都在网络上公布了他们的一些公开课程［5]，其中也包括电磁理论在内的课程。这给我们学习借鉴国外名校名师先进的教学理念和灵活的教学方法，审视自身在相关教学上的不足提供了一个可贵的机会。笔者针对自己在“电磁场与电磁波”教学上的一些困惑，认真地观看了麻省理工学院W.Lewin教授所讲授的“电与磁”公开课程，从中获得了良多启发和思考。

1 以实验为基础提升学生课堂兴趣

实验是帮助学生理解电磁规律的很重要的工具，往往一个生动的实验比黑板上书写的原理公式更能说明问题。W.Lewin教授的教室就像一个大的实验室，在讲台上和周围布置了大量的实验设备。他平均每堂课会进行至少三次以上演示实验，整个课程36课时会进行百余次演示实验。这些实验不仅活跃了课堂气氛，更重要的是加深了学生对抽象的电磁现象的理解，将理论与工程实践问题有机地联系了起来。

一个生动的例子是为了讲解电磁波里基波和高次谐波的概念，他专门安排四名学生各自演奏小提琴、单簧管、小号和萨克斯风四样乐器，将乐器里发出的基波和谐波音频转化为电信号，并在示波器上显示出来。在一片悠扬的音乐声中，学生们通过听觉和视觉接受了基波和谐波的概念。它使一门理工课程充满艺术气息，一点也不显得唐突，我们不得不佩服老教授在授课上的精巧构思。通过这些生动有趣的实验，学生们在轻松的氛围中将这些抽象的原理深深地记在了脑海中，相比于平白的讲述和推导，两者的效果高下自现。

Lewin教授的授课风格以轻松幽默见长，印象最为深刻的是他对麦克斯韦方程组的总结。为了让学生认识麦克斯韦方程组的伟大意义，他在课堂上特别准备了上百朵黄色的水仙花，并要学生下课后每人带一朵回家以纪念这个有意义的时刻。在授课的最后，他让黑板、幻灯及屏幕上都显示出了四个麦克斯韦方程，并宣告“因为大家今天第一次全面认识了麦克斯韦方程组，所以你们从此将变得不同，You've lost your virginity”。随之教室里爆发出会心的欢笑和热烈的掌声。这句话是多么幽默和让人印象深刻的总结!

相比之下，我们的“电磁场与电磁波”的课堂教学中，上课大部分时间在推公式，随堂演示实验所占的比重很小，学生和教师都感索然乏味。我们认为，应以Lewin教授为榜样，在课堂上尽量多地展开实验教学。即使现有的实验条件还无法一步到位，我们也可以循序渐进，逐步丰富实验内容。至于授课风格，这与教师的个人性格、专业知识和人文积淀都有很大关系。我们并不要求每位教师都风趣幽默，而是都应根据自己的特点去着意塑造适合自己的并让学生感兴趣的授课风格，有热情把三尺讲台变成表现自己授课魅力的舞台。

2 理解原理是关键

在我们原有的“”电磁场与电磁波“”教学中，有很大一部分课堂教学时间用于讲解例题。这一方面是因为课程本身对数学的要求较高，另一方面是受应试教育的影响，学生学习一门课程最关心的是能否取得好的考试成绩。这导致的直接后果就是物理课变成了数学课，教师上课的大部分时间是在推导公式，学生课堂兴趣下降。而间接后果是学生可能最后考试的分数很高，但并没有真正理解和掌握电磁现象的规律。

反观Lewin教授的教学，他始终把对电磁现象原理的理解和应用作为最重要的目的。前面所讲到的幽默地讲授风格和丰富多彩的实验，其实都是为这个目的服务的。在他课堂教学中几乎没有讲解任何的例题。有时候为了把问题讲清楚必须进行数学推导(这是不可避免的)，他都尽量采用对学生来说易于理解的初等数学的方式。数学形式的目的是服务于物理内涵，只要能把问题说清楚就行。只有真正理解了原理才能知道如何去应用它。

要改变目前授课过多关注于解题计算这个弊端，首要的是改变现有的以考试为主的评价机制，将更多考察学生分析问题/解决问题能力的环节引入评价机制。例如Lewin教授在课程中安排了一个自制电动机大赛，优胜者不仅获得表彰，而且在考评成绩上也会完全反映出来，他还要学生加强课外的自主投入。Lewin教授的课程只有36学时，远低于国内同类课程的学时。但他为不到一百名学生配备了十几名助教，这些助教在课后组织学生讨论，进行答疑等工作。据笔者了解，国外高校学生在课外投入的时间一般几倍甚至十几倍于课堂教学时间，像解题练习类的工作都是在课外完成的。可见，我们应该完善助教体系，加强课外辅导。

3 促进双语教学

像“电磁场与电磁波”这种即使用中文都难讲难学的课程，在开展双语教学上主要存在着两方面困难:第一是教师口难开;第二是学生听不懂。尽管在电磁类课程双语教学的理论和方法上已有一些介绍［6]，但这些文章中，无法对教师真正用英语开口上课提供学习的榜样。而Lewin教授的“电与磁”由于在教学内容上几乎涵盖了我国的“电磁场与电磁波”课程，能够为我们开展双语教学提供生动的借鉴。就笔者的个人体验而言，首先是知道了这门课该如何用英语去讲;其次是学习到了一些专业术语的口头表述方法;最后还学习到了一些有益的教学方法。

当然，MIT的“电与磁”公开课的教师和学生几乎都是以英语为母语的，而我们无论是教师，还是学生，其英语能力与之还有很大的差距。这就意味着我们不能照搬照抄公开课上讲授方式和表述方法，必须根据我们的具体情况，循序渐进地学习提高。

首先，我们应该让学生熟悉专业词汇，包括选用合适的英文教材，在板书和PPT上尽量使用英语，让学生逐渐习惯英语的阅读环境，但在口头表述上还是以汉语为主，避免跨度过大。在学生熟悉了解专业词汇后，就可以在口头表达上逐渐加入英语成分，开始可以是关键词，然后是关键句，这时我们就可以完全借鉴公开课里面的表达方式，这时要逐渐减少口头表达中的汉语成分，慢慢形成一个英语的听说环境。这一阶段口头表述中汉英所占比例主要取决于学生的反应，师生互动的过程将持续较长时间，也能为教师提供一个适应过程。我们建议选出英语基础较好的学生和英语授课能力较强的教师组成一个全英文教学实验班，完全按照公开课的模式进行授课。从而使教师和学生的专业英语能力达到一个质的飞跃。

我们应以美国MIT的“电与磁”公开课为借鉴，形成一套符合自身情况的行之有效的双语教学方法，最终提升本课程学生的英语学习能力和教师的英语授课能力。

［1] 谢处方、饶克谨编，杨显清等修订，电磁场与电磁波(第4版)［M] ，北京:高等教育出版社，2006

［2] S.C.Mukhopadhyay，Teaching electromagneties at the undergraduate level:a comprehensive approach，European Journal of Physics，2006，27:727-742

［3] 潘锦，电磁场教学中的挑战与新实验建设［J] ，南京:电子与电气教学学报，2008，30(5):54-55

［4] 陈宇，崔炜，赵爽，“电磁场与电磁波”课程教学方法探讨［J] ，北京:教育与职业，2008(12):167-168

［5] 宫天然，美国名校网络公开课的启示与借鉴［J] ，北京:首都师范大学学报，2011(6):142-144

［6] 王熠，浅谈电磁场与波双语教学方法比较研究［J] ，重庆:科技咨询(科技·管理)2011(7):110-111