大学地球科学课程报告论坛论文集2018-PDF、封面、目录049

地球物理学专业“电动力学”课程教学改革实践探讨 247 地球物理学专业“电动力学”课程教学改革实践探讨 李祥 谈树成 解朝娣 （云南大学资源环境与地球科学学院，昆明 650091） 摘 要：“电动力学”课程是云南大学地球物理学专业的学科基础课程。文章首先介绍了“电动力学” 课程在云南大学地球物理专业本科开设的现状及建设该课程的重要性，然后从专业人才培养、教学大纲、教学 方法和手段以及师资队伍建设等方面， 简要的阐述了云南大学地球物理专业 “电动力学” 课程的教学改革情况。 关键词：电动力学 教学改革 课程建设 “电动力学”课程的研究对象是电磁场理论及其运用，是一门固体地球物理学专业的必修 专业基础课程。在课程的讲授中，首先引导学生通过分析各个实验定律，从中总结出电磁场的 普遍规律，建立麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式。进而对稳恒电磁场问题，着重说明它的基本 性质和求解的一些基本方法，讨论电磁波的传播，包括无界空间中电磁波的性质、界面上的反 射折射，以及有界空间中的电磁波问题，并介绍相对论的基本概念和相对论的时空观，介绍真 空中的相对论电动力学和相对论质点力学。通过课程的学习，让学生掌握电磁场的基本规律， 加深对电磁场性质和时空概念的理解； 获得本课程领域内分析和处理问题的初步能力及有关理 论物理学中处理问题的方法，为后面地球物理专业课程的学习打下良好的基础，通过对电磁场 运动规律和狭义相对论的学习，更深刻领会电磁场的物质属性。 地球物理学是一门从物理学的角度研究地球内部及太空环境的科学。 地球物理学通过对地 球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形 成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构与构 造、 寻找能源、 资源和环境监测提供理论、 方法和技术， 为灾害预报和预警工作提供重要依据。 云南大学地球物理学专业主要的培养方向为地球内部物理、地震学和地磁与空间物理学，核心 专业课程包括“地震学” “地磁学” “重力学” “地电学” 。因此，电动力学课程中所介绍的关于 电磁场的客观规律及电磁场与物质间相互作用的基本理论， 以及分析解决上述问题的基本方法， 在地球物理学专业课程的教学中是极其重要的。近年来，我们结合云南大学地球物理学实际， 为适应地球物理学专业的发展， 提高教学质量， 服务人才培养这一核心， 我们围绕 “电动力学” 课程改革与建设，逐步开展以下几个方面的教学改革与实践。 一、地球物理专业培养方案、教学大纲的修订 如前所述， “电动力学”课程开设的主要目的是为了后续相关课程的学习提供必要的物理 大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 248 知识储备，主要包括电磁场理论、电磁场与物质之间的相互作用，电磁波的传播等基本规律。 同时通过课程的学习引导学生学习和掌握理论物理中研究和解决问题的基本方法， 如分离变量 法、格林函数法、多极展开场等。因此， “电动力学”课程的开设具有关键的承上启下的作用， 在地球物理学专业课程体系中发挥着不可替代的作用。 结合专业的实际情况和培养方向的要求， 同时考虑本科教学计划执行上的可行性，我们合理地设置“电动力学”课程开课计划和课时设 置，综合考虑与其他课程的衔接，对地球物理专业培养方案进行适当的调整，保证教学大纲中 的各项教学内容能够顺利执行。 另一方面，结合云南大学地球物理学专业特色，通过充分的调查研究，对比研究了相近专 业、国内外其他高校相同专业的电动力学教学大纲，我们适当调整了本专业“电动力学”课程 的教学内容，使课程讲授的内容更好的满足本专业的人才培养需求，同时在课程讲授中适当引 入地球物理专业地磁、地电等相关内容，注重理论联系专业实际，注重教学内容的改革实践， 注重教学内容的创新性，使课程内容进一步与地球物理学科的发展相结合，亦可进一步引导学 生从低年级的数学、物理类基础课程逐步过渡到高年级的专业课程的学习，培养学生的专业认 同感，帮助学生提高对于理论物理课程的学习兴趣。 二、教学方法、教学手段的改革 “电动力学”是理论物理学中一门重要的课程，课程内容复杂，涉及大量的理论推导，对 公式推导、微积分等数学基础要求较高，对于地球物理专业的本科生在理解其理论体系及主要 物理图像方面存在较大难度。基于此，在课堂教学中，我们逐步尝试改变传统课堂以教师讲授 具体内容为主的教学方法， 采用以教师引入问题启发学生思考引导学生解答问题教师归 纳总结的教学方式，以物理图像和理论脉络为核心，以解决理论问题为导向，激发学生在课程 学习时思考问题的积极性，着力培养和提高学生提出问题、解答问题的能力。在课堂教学过程 中，由于课程涉及大量理论推导，仍然坚持以板书推导为主，将黑板粉笔在理论公式推导的优 点体现出来。在进行板书推导教学过程中，适当删减繁杂的数学推导，突出物理概念和物理图 像，加深学生对课程内容的理解。与此同时，我们将多媒体展示等现代教学手段有机地结合到 部分章节中，利用多媒体技术弥补板书推导的不足，实现传统教学手段和现代多媒体技术的相 互补充，取得了良好效果。我们将进一步建设该课程的网络教学平台，依托网站、手机 APP 等技术手段，提供教师与学生融洽交流的在线平台，激励学生通过网络途径，在课前、课堂中 和课后积极参与到教学的各个环节， 加深对教学内容的理解， 促进教师与学生之间的有效沟通。 三、师资队伍建设 从专业人才培养到具体的课程建设，师资队伍始终是根本。首先，为保障电动力学课程建 设需求，地球物理系依托学校、学院人才引进政策，搭建人才引进长期平台，引进优秀年轻归 国博士、博士后出站人才，不断充实教师队伍。同时，为使年轻教师尽快在教学理念、教学能 力等方面不断进步，本课程组聘请退休教师作为指导老师，对即将担任本课程教学的青年教师 地球物理学专业“电动力学”课程教学改革实践探讨 249 采用听课、试讲、评教等机制，促进年轻教师教学水平快速进步。在师资队伍建设中，我们始 终将本科人才培养的要求放在首要位置，一方面不断激励教师参与课程建设和教学改革，每年 立项资助建设一批优质课程和优质教材， 将本科教学纳入教师工作考核、 职称晋升等重要环节。 另一方面，重视教学与科研相结合，激励教师将科研成果不断融合到教学当中，注重知识的更 新，力求在教学内容上反映出本学科的发展前沿。每年派遣教师参加国内外重要学术会议，加 强与其他高校、科研院所之间的沟通合作，及时了解专业课程的改革方向，吸取其他高校在课 程改革上积累的有益经验。 四、结论 云南大学于 1975 年设立地球物理学专业，是继北京大学、中国科学技术大学之后开办的 为中国地震局系统培养高层次地球物理专业人才的地方高校。 多年来， 为国家培养了大量地震、 地球物理领域的专业人才，积累了丰富的人才培养经验，目前已经形成学术水平突出、年龄结 构合理的师资队伍。通过多年的努力，地球物理专业初步形成了地球内部物理、地震学和地磁 与空间物理学等特色培养方向，覆盖地球物理学一级学科的各学科领域，学科方向特色鲜明， 优势突出，社会需求大。多年来始终坚持面向全国开放办学的指导思想，承担了科技部、国家 自然科学基金等国家级重要科研项目，取得了一系列具有重要科学价值的成果，为西南地区及 国家防震减灾工作做出了突出贡献，成果丰硕。 自专业开设之初， “电动力学”课程就始终是本专业重要的课程之一，经过多年来的不断 改革，课程逐步完善。云南大学课程改革的特色主要体现在：a. 结合云南大学地球物理专业的 实际情况，对“电动力学”这一门经典的理论物理课程进行了内容上的优化创新，使课程讲授 的内容更好的满足本专业的人才培养需求； b. 在继承传统理论物理类课程的教学方法和教学手 段的同时，提倡将现代化教学方法、教学手段有机地融入课程的各个教学环节，提高新时代学 生对传统课程的认同感，加深学生对教学内容的理解；c. 始终注重教师队伍建设、重视任课教 师自身素质的提高，激励教师将科研与教学有机融合，搭建教师队伍对外交流平台，通过提升 教师队伍素质促进课程教学水平不断提高。 参考文献 1 何丽娟，卢鑫. 大学物理教学改革的探索与