结合自然科学史和哲学专题多方位提高《电磁学》教学效果

薛霆

摘 要：文章针对现今的时代特点，分析了大学生的学习环境和《电磁学》课程的特殊性，对课程的教学理念、教学方法和教学手段提出改革建议。特别提出在教学过程中，应该结合自然科学史和哲学专题进行讲解，改变一味地灌输式教学，提升学生学习兴趣，从多个角度提高学生求知欲。教学方式应该利用学生乐于使用的移动通讯等工具，教师和学生通过“提问式”、“专题式”和学生互动，提升教学效果。

关键词：电磁学；教学效果；教学方式

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）12-0083-03

Abstract： In view of the characteristics of the present time， we analyze the learning environment of college students and the particularity of the course "Electromagnetism"， and we give some suggestions on the teaching ideas， teaching methods of this course. In particular， we propose that in the teaching process， we should combine the history of natural science and the topic of philosophy to explain， change the blindly instilled teaching， enhance students' interest in learning， and improve students' thirst for knowledge from multiple perspectives. In addition， we should take advantage of mobile communication tools which students are willing to use， and teachers and students can enhance their teaching effect through the interaction such as "questioning"， "special topic"， etc.

Keywords： Electromagnetism； teaching effect； teaching method

一、時代的困惑

20世纪末以来，随着电子技术、通讯技术的发展，特别是个人电脑、智能手机的发展、普及，拉近了彼此间的距离，方便了人们之间的沟通，人们更容易获取各方面的知识；但是与此同时，这些技术也提供了各种各样的娱乐方式，极大转移了人们的学习兴趣和生活乐趣，甚至对人们的幸福观念也产生了潜移默化地影响。到处可以看到“低头族”们翻阅着手机屏幕，电脑屏幕面前的“游戏族”们兴奋地敲打着键盘和鼠标，电视面前少男少女们看着韩剧满面泪流；与此同时，缺少了校园中朗朗地读书声，冷清的图书馆和自习室鲜少有人出入。

课堂教学上也可以窥见一斑，即使是上午3、4节课，不少大学生们拎着早餐，打着哈欠，走进教室，入座之后，醉眼朦胧地听着教师在宣讲，下课铃刚响，便唤醒手机，迫不及待地看视频，扫网页。回到寝室，教师布置的作业和课本扔在一旁，打开电脑，在虚拟的游戏世界、感情电视剧中获得快感和满足。

面对这样一幅幅场景，大学教师该做些什么改进，才能重新让学子们爱上我们的课堂，爱上我们的教学，爱上我们的科学知识？这是摆在我们教师面前的世纪性的挑战。

二、《电磁学》教学改革创新的必要性

《电磁学》是很多理工科必修的一门基础课程，也是很多专业课的基础。而《电磁学》课程本身有着和其他课程不同的特点[1]。《电磁学》是一门物理课程，但是学习本课程，需要一定的高等数学知识，是公认的难教难学的一门课程。在“快餐”时代的冲击下，要较好地学好这一门课实属不易。因此，有必要对这门课进行必要的教学改革，以适应新时代的特点。

三、《电磁学》教学改革创新的途径

和社会科学一样，理工科基础课程和专业课程，每一个知识点都不是凭空产生的，都有其历史背景和当时科学或者生产的需求，而这一点在已有教材上体现不多，教师在课堂上往往也不涉及这一点，会给学生产生两个感觉：首先，学生不知道知识点从何而来，这个知识点起什么作用，为什么要学习；再有，给学生感觉“填鸭式”地灌输，会使很多学生被动地接受，体会不到学习的乐趣和必要，因此逐渐产生不愉快地感受，慢慢对所学课程失去兴趣。一旦失去对课程的兴趣，教师再卖力，都不会产生良好的教学效果。针对在教学过程中遇到的这些问题，我们觉得应该在以下两方面做一些改革。

（一）本课程教学理念的改革

本人认为课程的教学不能只以知识点的传授为主，学生也不能只为了获得知识，把通过课程考试、获得毕业证书、找工作作为学习的主要目标。这些虽说都是必要的，但是教学的主要目的并不在此，而理工科的教学，特别是本课程内容属于基础理论，应该提倡学生对于自然的热爱，对于自然规律和奥秘的理解和追求[2，3]。回顾自然科学的科学史，所谓的“创新”本身的动机往往不是为了创新，而是好奇心和对自然规律、哲学意义的追求。如果忽视这种动机，科研和教学都将失去活力和动力。

作为基础课的《电磁学》来说，本课程不仅是一门专业基础课，也是数理专业的基础课。但是，因为涉及大量的物理和数学知识和技巧，需要较强的抽象思维能力和数学物理基础，因此难教难学。以往的教学，往往从头至尾给学生灌输理论知识和较多的习题，学生要么失去兴趣，要么忙于应付，更不要说有兴趣。但是，本学科涉及较多的科学大师和哲学大师，他们也不是一开始就能有如此发现，而是经过长期思考和实验后，才逐步建立起现在的理论大厦。因此，有必要向学生们介绍理论发展的历史背景和发展过程。

比如电磁学中的麦克斯韦理论，包括了四个非常优美的公式，完美地给出了电磁场的规律[1，4]。里面包含了极为丰富的物理思想和哲学内涵，被爱因斯坦赞为“牛顿之后，物理学史上的最重大的发现”。如果能给学生清晰地讲解这一理论，不仅可以激发学生对自然科学的爱好，也能激发学生对于自然哲学的爱好和思考。麦克斯韦总结前人的经验，进行了两个推广，两个假设，得到了两个预言（预言了电磁波的存在，也预言了“光”就是一种电磁波）。对于“光”的本质，从古至今，科学家和哲学家都进行过研究和思考[5]，而真正对“光”的本质正确认识是麦克斯韦。因此，教学过程中，可以展开对于“光”的本质的调研和探讨，让学生在调研和探讨过程中，逐步培养对自然的热爱，对自然规律的追求，激发学生学习的积极性。也让学生课后有事可做，自由建立研究小组，搜索资料，整合资料，总结资料，并对研究成果进行宣讲和讨论，培养理工科学生对科学研究和哲学研究的兴趣。

（二）教学方法和手段的改革

根据近年来的教学经历来看，很多学生数理基础不够扎实，而且缺乏对自然科学的热爱，加之本课程涉及到一些较难理解、抽象的概念，也需要一定的数学基础。如果一味地采用“灌输式”地教学方式，不能激发学生兴趣，势必得不到好的教学效果。而且课程连续性较强，如果前面的知识点没有掌握，就会严重影响后面的学习。因此，教师的教学方式应该多样化，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习热情。课堂上，可以采用“提问式”、“专题式”和“应用式”等等教学方法，切忌“填鸭式”教学。下面各举一例说明。

1. “提问式”：比如对于“场”的概念，可以采用提问学生“大家的概念中什么是物质？“场”是什么？让学生进行哲学性思考，逐渐让学生认识到摸不到看不见的“场”也是一种物质存在的形式[6-8]，并且介绍从古至今，人类对物质的认识不断提升的科学史。让学生觉得思考这些问题很有意义，而不全是枯燥的理论。

2. “应用式”：本课程中大量知识在近现代都得到广泛应用，因此在课堂中可以知识点结合实际应用进行教学。比如宣讲有导体存在时的电场这一知识点，结合静电复印机、避雷针这些应用[1]；宣讲涡旋电场时，结合电磁炉的原理；介绍麦克斯韦电场理论时，结合现代无线电通讯产物电视、无线电话，wifi等等宣讲。让学生觉得这些知识非常有实用价值。

3. “专题式”：为了激发学生兴趣，对某些适合的内容可以用“专题式”和学生进行互动。比如在讲解麦克斯韦电磁理论时，可以引入麦克斯韦如何预言电磁波的科学史，后来如何证明电磁波的存在，此后，麦克斯韦通过计算电磁波的速度与光速一致，从而预言“光”也是一种电磁波，后来如何证实这一结论的过程。这样层层递进，层层深入，逐渐吸引学生对科学的兴趣。

此外，可以对课后作业做一些改革尝试。现在的大学生电脑、智能手机已经普及，而且QQ、微信的交流方式也很普遍。因此除了布置一些传统习题供学生练习外，教师们可以加入学生班级QQ群、微信群或者朋友圈，适时提一些问题让大家参与思考，然后各个同学可以加以评论，阐述自己对某一问题和习题的看法。大家的评论也可以作为平时成绩的依据。通过这种方式对学生平时学习程度的掌握，在某种程度上，这种方式比从作业本获取的各学生学习态度和平时表现更为真实。而且，这种互动方式，师生之间互不见面，可以让平时不太愿意和教师交流的学生也能参与讨论。

（三）成绩评定和考核方式的改革

成绩评定除了学期末的考试，平时可以展开其他方式的考核。对课程中遇到的一些知识点，选择特定的专题，比如“光的本质”专题，展开讨论，给学生布置“小论文”作业，开课堂学术会议，现场打分。或者组队进行演讲，增加学生对知识的深刻认识。

四、结束语

总之，结合自然科学史和哲学专题，从多方位入手，改革《电磁学》的教与学，适应社会的变迁和时代的需求，推动高校基础物理教学的改革创新，是很有必要的。不但能够使学生爱好学习的兴趣，提高教学效果，而且逐渐摆脱庸俗的、有害的兴趣爱好。

參考文献：

[1]胡友秋，程福臻，叶邦角.电磁学与电动力学[M].北京：科学出版社，2017.

[2]曹天元.量子物理史话[M].沈阳：辽宁教育出版社，2011.

[3]约翰·塔巴克.数学与自然法则[M].上海：商务印书馆，2007.

[4]费恩曼.费恩曼物理学讲义[M].上海：上海科学技术出版社，2013.

[5]霍金.时间简史[M].长沙：湖南科学技术出版社，2016.

[6]约翰·塔巴克.数[M].上海：商务印书馆，2007.

[7]约翰·塔巴克.代数学[M].上海：商务印书馆，2007.

[8]彼得·柯文尼，罗杰·海菲尔德.时间之箭[M].长沙：湖南科学技术出版社，2018.