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