理工科大学《电动力学》课程教学改革探索与思考
罗 春 荣 西北工业大学理学院
2013-07-28-31北京
第十四届全国电动力学研讨会
Smart Materials Laboratory, NWPU Department of Applied Physics, NWPU
一、问题的提出
二、课程简介
三、课程特色
四、教学实践
五、困惑与思考
主 要 内 容
Department of Applied Physics, NWPU
一、问题的提出
科学技术飞速发展,科学知识不断膨胀,高等教育由精英教育转向大众教育。
《电动力学》课程的教学体系、教学内容、教学方法应有相应的转变。
Department of Applied Physics, NWPU
新时期审视传统的《电动力学》课程体系
教学内容 —— 偏难、偏多
教学方法 —— 灌输式
研究方法 —— 解析法
开设电动力学课程的高等院校分为三类
◆综合性大学物理系
◆师范类院校物理系
◆理工科大学应用物理系
物理专业
物理专业
应用物理学专业
材料物理专业
光电信息科学与工程
Department of Applied Physics, NWPU
我校教学实践中的问题
◆教学质量如何界定?是否下滑?
◆学生课程繁重;
◆学生对理论物理课程不感兴趣;
◆学生数学基础差,困难在于数学;
Department of Applied Physics, NWPU
◆加强电磁场理论的工程应用。
课程体系特点应满足:
◆保证电动力学的基本理论;
教学质量与效果不甚理想的根本问题在于:
理工科大学应用物理类专业
电动力学课程体系需要改革
Department of Applied Physics, NWPU
教学内容要体现基础性、实用性、启发性
◆课程体系改革的基本思想
●合理取舍教学内容,使学生能够系统地掌握和理解经典电动力学的基本概念、基本理论和基本方法;
●充实基本理论在现代工程技术中的应用;
●加强基本知识的拓展。
Department of Applied Physics, NWPU
二、 课程简介
课程:电动力学 学时数:60 学分:3.5
开课时间:大二下学期 学生人数:120
选用教材:电动力学(第三版) 郭硕鸿著
参考教材:电动力学(第3版) 主编 罗春荣 陆建隆
(第1、2版)主编 吴寿鍠丁士章
习题:自编 题目数:80
分章装订,学生与教师都方便
Department of Applied Physics, NWPU 主讲教师1人,助研1人
◆第1章 静电场
真空中的静电场方程
介质中的静电场方程
静电场的边值关系
静电场的标势及其微分方程
唯一性定理
静电场问题的基本求解方法:分离变量法;电像法
电多极矩
Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
增加 静电场问题数值解法
扩展学科前沿:电流变液的介电极化模型
◆第2章 稳恒磁场
增加 磁像法;
矢势A的繁杂运算作模块化处理。
Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
稳恒电流与稳恒电场
真空中的稳恒磁场方程
介质中的稳恒磁场方程
稳恒磁场的边值关系
矢势及其微分方程
磁标势
磁偶极矩
◆第3章 电磁现象的普遍规律
应用案例:电动力学超导电性唯象理论
Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
电磁感应定律
真空中的麦克斯韦方程组
介质中的麦克斯韦方程组
洛伦兹力公式
电磁场的能量和能流
◆第4章 电磁波的传播
扩展学科前沿:左手材料的奇异电磁特性
自学专题:圆柱型波导管
电磁波在等离子体中的传播
电磁波在光纤中的传播 等 Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
平面电磁波
电磁波在介质界面上的反射和折射
有导体存在时电磁波的传播
波导中的电磁波
谐振腔
相速度与群速度
电磁波场的矢势标势
推迟势
电偶极辐射
磁偶极辐射
电磁场的动量
自学专题:半波天线、1/4波天线等
Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
◆第5章 电磁波的辐射
◆第7章 运动电荷的势和辐射电磁场
相对论理论的四维形式
电动力学的四维协变形式
相对论力学
◆结束语 经典电动力学的适用范围
◆第6章 狭义相对论
Department of Applied Physics, NWPU
教学大纲
1、将科研工作引入教学内容
2、注重理工结合
◆电流变液的介电极化模型
(2002年厦门会议)
◆左手材料的奇异电磁特性
(2009年泉州会议)
◆静电场问题的数值解法
(电动力学教材 2000年 西交大出版社)
Department of Applied Physics, NWPU
三、课程特色
◆增加实践性环节,基本理论+典型例题;
◆补充数学知识4学时;
◆电子教案授课,节省了板书时间;
◆调整教学内容体系,利于学生接受;
◆尝试研究性教学,提高学生学习兴趣;
◆学习过程从严, 考试注重基本问题;
Department of Applied Physics, NWPU
四、教学实践
◆感恩老师,回馈学生,教学相长。
◆教学质量是否下滑?
◆教学与科研的关系问题
Department of Applied Physics, NWPU
五、困惑与思考
学生投入不足 学生抄袭作业
考试成绩分布不理想 2013.pdf
用“心” 教学 科研是“源”,教学是“流”
◆建议
以研讨会为平台,提出一个可操作的教学体系。 将内容模块化,可自由选择。
祝各位老师暑假快乐! 夏安!
感谢北京工业大学应用数理学院的热情接待!
西北工业大学
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