电磁学知识结构体系与教学研究

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1、第8卷第2期天津职业院校联合学报NO.2Vo.l82006年3月JournalofTianjinVocationalInstitutesMar.2006电磁学知识结构体系与教学研究向永红,贺静,王泽玲(天津工程职业技术学院,天津市300280)摘要:电磁学知识结构体系分为/静态0知识结构和/动态0知识结构。在电磁学教学中,只有把教育理论与电磁学内容有机结合起来进行教学改革,才能有效地提高学生的科学素质,达到事半功倍的效果。关键词:电磁学;知识结构;教学改革中图分类号:O441文献标识码:A文章编号:167

2、3-582X(2006)02-0139-04电磁运动是物质的一种基本运动形式,电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用。其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象,电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。只有在教育科学理论指导下,从物理学的本身进行研究,并从它自身的特点出发挖掘物理教学的育人功能,才可能寻找出最佳的教学结构体系。按照这样的思

3、路,我们在电磁学的教学中作了一些探索性的工作,即把教育科学中的/结构理论0及系统科学的一些成果与电磁学自身的特点相结合,建立了一个电磁学教学结构体系,从实践反馈的信息来看效果是好的。一、电磁学知识结构体系所谓学科知识结构理论指的是美国心理学家布鲁纳倡导的,而又被美国教育哲学家施瓦布等人完善的关于课程的理论。布鲁纳指出:/不论我们选教什么学科,务必掌握该学科的结构。0我们从他的代表作《教育过程》中领会他所指的学科结构是由学科的基本概念,基本原理、基本定律组成的体系。但重大欠缺是他的学科结构只注重了理论知识的

4、组成,施瓦布等人针对这种理论的不足,补充、完善了学科结构理论,他主张从概念的产生、形成过程以及知识体系的形成过程,还有主体认识过程的操作/工具0一研究方法去把握结构。可见,知识结构应包括两个方面,为区分起见,我们将这两个方面所反映的知识结构分别称为/静态0知识结构一反映一定历史阶段的理论知识成果和/动态0知识结构一展现了理论认识成果的产生及发展过程。学科知识结构是两者的有机统一,这样的知识结构便是在教学中务必使学生掌握的基本结构。结构的概念来源于系统科学,因此知识结构体系具有这样几个特征:整体性、稳定性、

5、层次性和动态性。我们从三个方面对电磁学知识结构体系进行研究。(一)电磁学/静态0知识结构体系电磁学是物理课中最/成熟0同时又是最重要的组成部分,它不仅内容丰富、应用广泛,而且在概念和处理问题方法上都是继力学之后一个新的里程碑。整个电磁学是以下列问题发展演进的。第一,电磁作用的本质和机制是什么?电磁场是否是物质?第二,电场与磁场究竟是彼此无关的,还是有内在联系的相互制约的统一体?电磁场变化运动的规律如何?有什么重要的物质性质?第三,怎样描述电磁场与物质(指有质量的实物)的相互作用?各种物质的微观电磁结构如何

6、?怎样描述物质的电磁性质?第四,麦克斯韦的电磁场理论是怎样建立的?有何预言?他的实验如何作出最终的决定性判断?为什么它被誉为19世纪物理学最伟大的成就?从它的建立能够得到什么重要的启迪?第五,如何用/场0的观点来定义、分析和总结电路中的概念和规律,使我们对电路有更深刻的理解?上述问题横贯电磁学整个课程之中,给予全面的回答也并非电磁学这一部分的任务,但应以此统帅全课,吸引学生关注怎样逐步解决以收稿日期:2005-09-26作者简介:向永红(1967-),女,湖南人,天津工程职业技术学院高级讲师,学士,主要研

7、究物理教学;贺静(1964-),女,河北省人,天津工程职业技术学院讲师,主要研究经济数学;王泽玲(1962-),女,天津人,天津工程职业技术学院讲师,主要研究计算机信息技术。#139#上问题。电磁学的内容基本上可以归纳成两部分:/场0(电场和磁场)和/路0(直流电路和交流电路)。其中场的部分占较大比重,只有明确它们各自的特征及相互联系,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。我们用图1表示电磁学总体/静态0知识结构。图1由此图可看出:场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质,是物质相互

8、作用的特殊方式.大学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,静电场、稳恒磁场、恒定电磁场、变化电磁场等,组成一个关于场的系统,该系统包括大学物理电学部分的各章内容。/路0是/场0的一种特殊情况。大学教材以/路0为线的大骨架可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。/场0和/路0之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以/场0为基础的。/场0是电磁运动的实质,因此可以说/场0是实质,/路0是方法。