第31卷第6期西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2006年12月Vol 31 No. 6Journal of Southwest China Normal University(Natural Science)D2006文章編號:1000-5471(2006)06-0187-0對電動力學(xué)課程改革的研究羅琬華西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,重慶40071摘要:分析了在新的歷史時期,電動力學(xué)課程存在嚴重的課程教學(xué)效率低下的問題及存在的原因,從電動力學(xué)課程設(shè)置的目的發(fā)展、課程設(shè)計理論以及對學(xué)生和教師的調(diào)查三方面進行研究,在此基礎(chǔ)上提出電動力學(xué)課程改革的設(shè)想關(guān)鍵詞:電動力學(xué)課程;調(diào)查;人本主義;課程改革中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A隨著大學(xué)教育從精英教育轉(zhuǎn)向大眾教育,大學(xué)課程的設(shè)置,教學(xué)內(nèi)容的選擇,教學(xué)方法的應(yīng)用都必然要有相應(yīng)的變革.雖然在實際教學(xué)中人們已經(jīng)看到了傳統(tǒng)做法帶來的種種困惑,但是如何應(yīng)對和變革卻還遠遠沒有開始,盡管這已經(jīng)是非常急迫的問題.電動力學(xué)課程是大學(xué)本科物理專業(yè)的一門專業(yè)課程,是所謂四大力學(xué)課程之一.在新的歷史時期,電動力學(xué)課程遇到很大挑戰(zhàn),存在嚴重的課程教學(xué)效率低下的問題.對此我們做了一些初步研究1現(xiàn)狀和思考1.1生源變化使學(xué)習(xí)變得更加困難電動力學(xué)課程一直以來是物理專業(yè)學(xué)生認為學(xué)習(xí)最困難的課程,上世紀80年代末期,西南師范大學(xué)物理系曾經(jīng)對畢業(yè)生做過調(diào)査,大多數(shù)學(xué)生認為電動力學(xué)課程是4年來收獲最小的課程,主要的原因是這門課太難,沒有學(xué)懂.現(xiàn)在的生源和80年代比,發(fā)生了很大的變化.以西南師范大學(xué)物理專業(yè)為例,80年代個年級只有30幾個學(xué)生,現(xiàn)在多達300多學(xué)生,是原來的近10倍.生源擴大,必然學(xué)生的物理專業(yè)基礎(chǔ)降低.對電動力學(xué)課程,原來的學(xué)生尚且感到困難,現(xiàn)在的學(xué)生更可想而知.筆者在近年的電動力學(xué)教學(xué)中,感到教學(xué)的難度很大,絕大多數(shù)學(xué)生很難對教學(xué)產(chǎn)生應(yīng)有的響應(yīng),完全靠被動記憶,教學(xué)效果不可能好.這種現(xiàn)象在其他大學(xué)也普遍存在.2004年8月,在重慶大學(xué)召開的全國電動力學(xué)教學(xué)會議上,不少同仁都談到這一點1.2課時減少使原有的教學(xué)要求難以保證2000年以前西南師范大學(xué)物理專業(yè)的電動力學(xué)課程周學(xué)時是5,每學(xué)時50min.上世紀90年代后期所有的物理專業(yè)課程學(xué)時數(shù)都降低了,電動力學(xué)改為周學(xué)時中國煤化工學(xué)時改為40min,如此可以看到,這門課程一學(xué)期減少教學(xué)時間1700min,現(xiàn)在HHCNMHG63%,即不到2/3.那么現(xiàn)在的學(xué)生是不是有更多的課余時間呢?回答是否定的.在上世紀80年代初,低年級周學(xué)時數(shù)通常不超①收稿日作者簡們方鶿據(jù)195-).女,四川南充人,教授,主要從事物理教育研究188西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第31卷過22學(xué)時,高年級不超過20學(xué)時,而現(xiàn)在低年級周學(xué)時數(shù)達26~28,高年級也在22以上.一方面是由于素質(zhì)教育的需要,增加了一些其他課程,比如外語比以前增加了,公共課比例加大了;另一方面,由于就業(yè)壓力,主要課程全部安排在前3年級,進入4年級就只有選修課、實習(xí)等.學(xué)生根本沒有多少課外時間進行專業(yè)學(xué)習(xí),即使有,也基本上用來準備英語4、6級考試.在2005年的一次學(xué)生座談中,學(xué)生講到對電動力學(xué)課程,有50%的學(xué)生全部學(xué)習(xí)活動就在課堂上,完全沒有預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),作業(yè)都是到課堂上來抄別人的當(dāng)然這已經(jīng)不僅僅是學(xué)習(xí)時間不夠,而是學(xué)習(xí)態(tài)度也同樣存在問題.1.3社會觀念的改變對學(xué)習(xí)態(tài)度造成沖擊如何能夠就業(yè),怎樣最大限度地獲得收入好的工作,是現(xiàn)在的大學(xué)生最優(yōu)先考慮的問題,因此對學(xué)習(xí)的態(tài)度難免會有急功近利,實用主義的現(xiàn)象.在改革開放之初,學(xué)生對電動力學(xué)本身思維的嚴密,抽象有興趣愛好而深入鉆研的人較多,但是現(xiàn)在更多的同學(xué)認為電動力學(xué)枯燥,抽象,學(xué)了沒有實際用處,有時間也寧可用來背英語單詞,好通過4級、6級,因為有4、6級證書是一種標志,或者學(xué)計算機,認為這些更有實用價值.還有相當(dāng)一部分學(xué)生缺乏刻苦精神,不愿意在學(xué)習(xí)上下工夫.北京大學(xué)俞允強教授談到他在北京大學(xué)和清華大學(xué)教授電動力學(xué)課程的經(jīng)歷,兩所大學(xué)無論是物理專業(yè)班,還是理科基地班,電動力學(xué)期末考試都有大量的學(xué)生不及格,超過30%甚至50%.北京大學(xué)、清華大學(xué)是我國最優(yōu)秀的大學(xué),學(xué)生也是我國最優(yōu)秀的青年,電動力學(xué)學(xué)業(yè)成績差,主要是對這門課的學(xué)習(xí)態(tài)度問題.勿用諱言電動力學(xué)課程已經(jīng)是一門對學(xué)生沒有吸引力的課程.面對這樣的實際,教師往往抱怨學(xué)生不學(xué)習(xí),學(xué)生基礎(chǔ)差,教學(xué)難等,但是卻沒有找到有效的策略來解決這個問題.常見的做法是:①減少教學(xué)內(nèi)容.筆者對研究生的調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多學(xué)校大大減少教科書內(nèi)容(雖然實際情況是現(xiàn)在的教科書越來越厚),而這樣的減少缺乏科學(xué)的論證,只是看哪些內(nèi)容易教易學(xué)就保留哪些內(nèi)容;②降低要求.隨意減少思維訓(xùn)練或者數(shù)學(xué)的練習(xí),考試搞考前復(fù)習(xí),降低了考試的信度如此下來,電動力學(xué)課程迷失了它的意義,也失去了它的魅力2對電動力學(xué)課程改革的研究對電動力學(xué)課程開設(shè)的目的,課程內(nèi)容選擇什么,程度如何,以什么方式呈現(xiàn)?這些問題都是我們研究要回答的問題.2.1對已有的各種電動力學(xué)教材的研究電動力學(xué)作為物理專業(yè)四大力學(xué)課程之一,開設(shè)的必要性從來沒有人懷疑過,但是有必要重新審視這門課程的開設(shè)目的.歷年的各類教材可以看到人們對開設(shè)電動力學(xué)這門課程的目的的不同看法.比較有代表意義的觀點有:闞仲元—“①掌握電磁場的基本規(guī)律,加深對電磁場性質(zhì)的理解,了解狹義相對論時空觀及有關(guān)的基本概念;②獲得用電動力學(xué)方法分析和處理一些最基本問題的初步能力,為學(xué)習(xí)后繼課程和獨立解決實際工作中的有關(guān)冋題打下必要的基礎(chǔ);③進一步培養(yǎng)辯證唯物主義的世界觀”.郭碩鴻——“①掌握電磁場的基本規(guī)律,加深對電磁場性質(zhì)和時空概念的理解,了解狹義相對論的時空觀及有關(guān)的基本概念;②獲得本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力,為今后解決實際冋題打下基礎(chǔ);③通過電磁場運動規(guī)律和狹義相對論的學(xué)習(xí),更深刻領(lǐng)會電磁場的物質(zhì)性,幫助我們加深辯證唯物主義的世界觀”.可見兩者的觀念幾乎是一致的.近年關(guān)于電動力學(xué)課程的觀念有了不同的聲音.北京大學(xué)俞允強認為,“基礎(chǔ)理論課中應(yīng)保留的主要是理論的系統(tǒng)性和中國煤化衛(wèi)反對在經(jīng)典理論上花太多精力,也反對過多過深的習(xí)題練習(xí),甚至反對延伸和聯(lián)HCNMHG不僅是減輕學(xué)生的負擔(dān),更重要的是讓學(xué)生將注意力和精力放在關(guān)注前沿和研究的問題.所以他的教材《簡明電動力學(xué)教程》與其他教材比較篇幅小很多,但是俞先生的教學(xué)實踐即使他在自己看來也不認為是很成功的.各種觀念的分歧明顯存在,不同版本的教材代表了各自的觀念,而且趨勢是教材越來越厚,內(nèi)容越來越多.總的來講都是強調(diào)知仸府的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的知性能力第6期羅琬華:對電動力學(xué)課程改革的研究1892.2現(xiàn)代課程設(shè)計理論的研究按照現(xiàn)代課程理論,課程設(shè)計是隨教育觀,課程觀的不同而不同的,主要有3種課程設(shè)計4(1)重知識因素的設(shè)計.這種觀點認為人類知識是支撐社會的存在與發(fā)展的支柱.夸美紐斯是這方面的代表,他強調(diào)注重百科全書知識.美國的布魯納更是倡導(dǎo)立足于“學(xué)科結(jié)構(gòu)”之上的“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”,著眼點也在于通過學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí),習(xí)得基本概念與廣泛的遷移(2)注重社會因素的設(shè)計.這種設(shè)計盛行于20年代的美國,其特點是注重社會功能性知識,即著眼于使學(xué)習(xí)者掌握社會生活所必須的知識,技術(shù),技能,主張由社會現(xiàn)狀去尋找課程設(shè)計的目標(3)重學(xué)習(xí)者因素的設(shè)計.這種設(shè)計強調(diào)學(xué)生的興趣,需要,能傾作為課程設(shè)計的核心,使課程適應(yīng)學(xué)習(xí)者,而非使學(xué)習(xí)者適應(yīng)課程上述3種取向的課程設(shè)計反映了課程的不同屬性—文化屬性,社會屬性和人文屬性.任何一種課程都是那個時代所追求的“國民素養(yǎng)”的最集中,最具體的反映.“國民素養(yǎng)”就是在憑借學(xué)校教育中的課程使人類文化的精華內(nèi)化為人的種種見識,能力,品格的過程中形成起來的.70年代以來,課程改革的基調(diào)不再一味強調(diào)“學(xué)科”、“學(xué)問”、“卓越知性”,取而代之的中心概念是“人性”,“個性”、“自我實現(xiàn)”、“文化”、“完整的人”等等°由課程理論的硏究可見,電動力學(xué)課程傳統(tǒng)上主要是基于重知識因素的課程設(shè)計,強調(diào)“學(xué)科”、“學(xué)問”、“卓越知性”.這和近年來,國家和社會一再強調(diào)的以人的因素為中心的“素質(zhì)教育”不一致.我們認為因為過于強調(diào)電動力學(xué)學(xué)科知識本身,對學(xué)生的個性特征以及社會因素考慮不夠,也許正是目前電動力學(xué)課程的困難原因.社會在發(fā)展,人們的課程設(shè)計理念也應(yīng)該隨之而變.過去大學(xué)教育是精英教育,現(xiàn)在轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?這個轉(zhuǎn)變?nèi)绱酥?使許多教育者沒有思想準備,從觀念到物質(zhì)(教材等)都不能適應(yīng).我們應(yīng)該建立以學(xué)科知識為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)者因素為中心、滿足社會需要為目的的課程設(shè)計理念,并且以此作為我們課程設(shè)計的出發(fā)點2.3對學(xué)生和中學(xué)教師的調(diào)查研究作為師范大學(xué),培養(yǎng)的對象是未來中學(xué)教師.因此,依據(jù)新的課程設(shè)計理念,對學(xué)生和中學(xué)教師做了關(guān)于電動力學(xué)課程的調(diào)查,目的是了解學(xué)生的學(xué)習(xí)因素以及社會的需求(1)對學(xué)生的調(diào)查調(diào)查對象為西南師范大學(xué)物理學(xué)院學(xué)生,共發(fā)放320份問卷,回收有效問卷170份.主要結(jié)果有①對電動力學(xué)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度是消極的45.3%的同學(xué)認為學(xué)習(xí)電動力學(xué)沒有用處,有39%的同學(xué)不喜歡電動力學(xué),有41%的同學(xué)對電動力學(xué)的感覺為一般,只有17%的同學(xué)喜歡電動力學(xué);②多數(shù)學(xué)生對電動力學(xué)感到學(xué)習(xí)困難54%的同學(xué)認為該門課程對數(shù)學(xué)要求太高,尤其是定量計算很困難③教材不適是學(xué)生學(xué)習(xí)困難的主因在回答“你學(xué)習(xí)電動力學(xué)時,認為學(xué)習(xí)電動力學(xué)的障礙有哪些時,有69%同學(xué)選C教材本身太抽象,不利于理解(2)對中學(xué)教師的調(diào)査對象為重慶市和浙江省共7所中學(xué),其中省級重點中學(xué)3所,其余為縣以上普通中學(xué).發(fā)放問卷100份,回收有效問卷66份.主要結(jié)果有①回答對四大力學(xué)中印象最深的是電動力學(xué)的僅有13%,低于理論力學(xué)和熱力學(xué)統(tǒng)計物理,和量子力學(xué)相當(dāng).耐人尋味的是這其中工作15年以上的教師和畢中國煤化工幾兒,全部沒有印象的竟然是一位畢業(yè)3年的青年教師THCNMHG②認為四大力學(xué)與中學(xué)教學(xué)關(guān)系最密切的是電動力學(xué)的也僅有13%,低于理論力學(xué)和熱力學(xué)統(tǒng)計物理,略高于量子力學(xué)③對電動力學(xué)課程具體內(nèi)容印象的調(diào)查190西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第31卷表1中學(xué)物理教師中關(guān)于電動力學(xué)課程的調(diào)查Table 1 The Investigation on Electrodynamics Course to Physics Teachers of High School知識點有印象/人沒有印象/人希望知道/人麥克斯韋方程組電磁場的能量、動量56電磁場的邊值關(guān)系介質(zhì)性質(zhì)電偶極子756424鏡像法求電場分離變量法求電磁場唯一性定理多級展開法求電磁場平面電磁波的性質(zhì)13132342電磁波在界面的性質(zhì)導(dǎo)體中的電磁波波動方程推遲勢電偶極輻射帶電粒子和場的作用98446456586相對論的時空性質(zhì)物理規(guī)律協(xié)變性相對論力學(xué)表中可見,對求解方法相關(guān)的知識遺忘最嚴重,均超過60%,對一些基本的重要概念如推遲勢等也遺忘嚴重3基于新課程理念的電動力學(xué)課程設(shè)計所謂新課程設(shè)計理念是以學(xué)科知識為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)者因素為中心、滿足社會需要為目的的課程設(shè)計理念,以學(xué)習(xí)者為主要因素是特征.那么,學(xué)習(xí)者的興趣、需要、原有知識結(jié)構(gòu)、能傾是必要的因素興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動力.對現(xiàn)在的大學(xué)生來講,學(xué)習(xí)的興趣不完全在于學(xué)科知識本身的特點以及內(nèi)容的呈現(xiàn)方式.曾經(jīng)物理學(xué)吸引了很多優(yōu)秀青年去鉆研,去為之努力奮斗,固然物理學(xué)簡潔的理論形式深奧的內(nèi)涵是吸引青年的重要原因,但是物理學(xué)在20世紀初創(chuàng)造的輝煌成就才是主因.興趣實際上和青年渴望成功的需要密切相關(guān).現(xiàn)在我們大多數(shù)學(xué)生的興趣在哪里呢?最有助于就業(yè)競爭的肯定是最能吸引學(xué)生的.從這個角度來審視電動力學(xué)課程確實難以引起大多數(shù)學(xué)生的興趣,尤其是師范大學(xué)學(xué)生的興趣.同樣學(xué)習(xí)的興趣也和學(xué)生的原有知識結(jié)構(gòu)有關(guān),若當(dāng)前面對的學(xué)習(xí)資料無法和自己原有的知識結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來時,學(xué)習(xí)是沒有興趣的.電動力學(xué)在知識系統(tǒng)上有好多方面和學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)有很大的距離,尤其是在現(xiàn)在學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)大打折扣的情況下.而電動力學(xué)需要較高的抽象思維能力,邏輯推理能力這對現(xiàn)在學(xué)生的這方面的能力基礎(chǔ)也是很大的挑戰(zhàn)在這樣的現(xiàn)實背景下,即學(xué)習(xí)者因素和電動力學(xué)課程特點有很大矛盾情況下,如何基于學(xué)習(xí)者因素設(shè)計電動力學(xué)課程?中國煤化工(1)按多層次目標設(shè)課在教育目標上,人們一直有培CNMHG爭,作者本人是贊成通才”教育的,即培養(yǎng)具有廣泛適應(yīng)力的人才,其實就是素質(zhì)教育.但是“通才”教育也要對不同學(xué)習(xí)者對象設(shè)計課程,不可能要北京大學(xué)的學(xué)生和西南師大的學(xué)生具有同樣的電動力學(xué)學(xué)科素質(zhì),學(xué)生的需要,或者社會對學(xué)生的需要不相同,學(xué)生的能力基礎(chǔ)也不相同.因此對電動力學(xué)課程,在素質(zhì)教育這個基本的出發(fā)點上,孩婿不同的學(xué)生確定不同層次的目標第6期羅琬華:對電動力學(xué)課程改革的研究191(2)按不同目標選擇不同的教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)電動力學(xué)都要學(xué)習(xí)電磁場的基本規(guī)律,但是可以對不同的對象或著重規(guī)律和公式的推導(dǎo),或著重理解建立規(guī)律的思路;對未來從事物理硏究工作的學(xué)生多講一些解決實際問題的方法,而對另一些學(xué)生多介紹電動力學(xué)和方方面面的聯(lián)系,開闊眼界,具體方法可以要求不那么高;對科技工作者來講,進行辯證唯物主義教育是必要的,但是對更多的學(xué)生來講,還可以選擇電動力學(xué)的內(nèi)容進行自然美、思維的魅力等情感教育.總之在電動力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)上針對不同對象選擇不同的內(nèi)容強調(diào)不同的教育功能.電動力學(xué)課程是一個豐富的寶藏,完全可以滿足不同的需要(3)按不同的對象以不同的方式呈現(xiàn)電動力學(xué)內(nèi)容都說電動力學(xué)課程難,一個重要的原因是抽象,數(shù)學(xué)化.這好像成了電動力學(xué)的基本特征.我們是否可以對不同的對象用不同的方式來呈現(xiàn)電動力學(xué)的內(nèi)容呢?比如可以用簡明的數(shù)學(xué)語言描述電動力學(xué)理論,也可以用語言、圖象,定性和半定量地描述電動力學(xué)理論體系,這是我們應(yīng)該花大力氣尋找的途徑以上的研究只是理論上的,更重要的是實踐.有很多很困難的工作等著我們?nèi)プ?但是只有踏踏實實去做,才能取得教學(xué)改革的成功,使電動力學(xué)課程煥發(fā)其應(yīng)有的魅力,根本改變目前電動力學(xué)教學(xué)的困境參考文獻1]闞仲元.電動力學(xué)教程[M].北京:人民教育出版社,1979:52]郭碩鴻.電動力學(xué)[M.第2版.北京:高等教育出版社,1997:7[3]俞允強.電動力學(xué)簡明教程[M].北京大學(xué)出版社,19994]鐘啟泉.試論素質(zhì)教育課程設(shè)計的教育模型「冂].教育硏究,195.2:6-105]鐘啟泉.課程設(shè)計基礎(chǔ)[M.濟南:山東教育出版社,2000:6.A Study on Reformation about Electrodynamics CourseLUO Wan-hSchool of Physics and Technology, Southwest University, Chongqing 400775, ChinaAbstract: In the new historical period, there are many difficulties in Electrodynamics course. This paperanalyzes the causes of the problems and studies the purpose and the development of electrodynamicscourse, the humanism theory of curriculum design, and the survey on dynamic curriculum reform to teachers and students. Based on the studies, a scientific basis for Electrodynamics course reform is providedand a reference to other theoretical physics curriculum reform is also providedKey words: electrodynamics course; investigation; humanism; curriculum reform責(zé)任編輯潘春燕中國煤化工CNMHG