物理铁磁质教学与工程教育素材相结合 .doc

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1、物理铁磁质教学与工程教育素材相结合物理铁磁质教学与工程教育素材相结合物理铁磁质教学与工程教育素材相结合物理铁磁质教学与工程教育素材相结合　　在大学物理课程关于铁磁质内容的教学中，按照理论联系实际的教育原则，结合所讲授的知识点，引入与该知识点相关的工程实践内容，深入营造与该知识点相对应的工程教育情境，有助于提高学生学习的积极性，培养学习兴趣，实现在大学物理课堂教学中，帮助学生树立工程和实践意识的目的．　　１铁磁质理论知识点教学基本要求　　我们知道，铁磁质是一种性能特异、用途广泛的磁介质．其主要特点有两个方面：高磁导率和磁滞．这两个特点是铁磁质应用特别广泛的主要原因［１］．对照《理工科

2、非物理类专业大学物理课程教学基本要求》，对铁磁质理论知识的讲解，要使学生理解铁磁质的基本理论，掌握磁场在磁介质中的分布规律，了解铁磁质在工程实践中的应用以及相关的科技前沿问题［２］．铁磁质理论知识是大多数理工科学生专业理论的重要基础知识．以电类专业学生的知识结构为例，铁磁质及其理论是学生后续课程如介质物理、电机、变压器等诸多课程的基础．如果将这个知识点放在比较突出的位置，就能够更好地促进基础课、专业基础课和专业课的紧密衔接．同时通过营造相应工程教育情境，能够引导学生理论联系实际，帮助学生以工程和实践应用的视角来学习这个知识点．因此，通过挖掘铁磁质在工程中的应用实例，并将应用实例融入

3、到课堂教学中，将有助于提高课堂教学效果．　　２传统铁磁质理论工程教育素材在课堂教学中的融入　　２．１软磁材料工程教育素材在课堂教学中融的入　　文向学生介绍软磁材料在工程实践中的一些应用．由于笔者的授课对象是电气专业的学生，在讲解时突出展示了在电力工业中，从电能的产生、传输到利用的过程中，软磁材料所起到的能量转换作用的实例；同时也展示了从通信、自动控制、广播、电视等领域内，软磁材料起到的信息的变换、传递等作用的案例．通过上述软磁材料一系列应用的介绍，使学生在获得感性知识的同时，也会主动思考或想象硬磁材料的相关应用．这对于硬磁材料的讲解创造了很自然很有效的教学情境．　　２．２硬磁材料工

4、程教育素材在课堂教学中融的入　　硬磁材料由于矫顽力高，它能长期保持很强的磁性，因此硬磁材料又称永磁材料或恒磁材料［４］．硬磁材料的应用较广泛，结合电类专业特点，笔者在讲授时融入了这样一些素材：如利用永磁铁磁极间的相互作用力可实现磁传动、磁悬浮、磁起重、磁分离等应用实例．笔者在讲述这部分内容时，还向学生强调永磁功能器件具有节能、高效、与系统兼容、便于操作及可靠性高的优点，而这些优点与当今生产实践中的高效节能环保等理念是相符的．　　２．３矩磁材料工程教育素材在课堂教学中融的入　　矩磁材料是磁信息材料的一种，磁信息材料是用磁学方法存储和记录信息的磁载体材料［５］．按所采用的磁学原理和方法

5、的不同，分为矩磁性存储、磁泡存储、磁记录和磁光记录．课堂上，利用图文展示磁存储是随着计算机的兴起而发展起来的，磁记录则是从录音开始的，接着扩展到录像和数码，形成了广阔的磁信息技术领域，磁信息材料在当代信息社会中有着广泛而重要的应用．矩磁材料制成的磁芯或磁膜可以组成计算机的内存储器，它利用矩磁材料的矩形磁滞回线的两个稳定的剩磁状态，构成计算机二进位制的“０”和“１”双稳态，进而再利用脉冲磁场存取信息．讲授时，辅以存储原理方面的图文，吸引学生的注意力．　　３巨磁阻效应工程教育素材在课堂教学中的融入　　巨磁阻效应是指磁性材料在不同的磁化状态下电阻率存在巨大差异的现象．这是一种量子力学效应

6、，属于铁磁质理论的一个科技前沿领域．为了让学生了解这一科技前沿，应向学生介绍巨磁阻效应．如何融入呢？笔者借助一个教学案例，说明如何将巨磁阻效应融入到课堂教学当中．笔者先营造了这样一个情境：通过图文展示最早的磁头，这是一种采用锰铁磁体制成并通过电磁感应的方式读写数据的磁头．但使用这种传统磁头的硬盘由于存储密度低，要想制造大容量的磁盘，体积也相对较大，从而影响存储器的便携性．要想使硬盘体积不断变小，容量却不断变大，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，相应地这些区域所记录的磁信号就会越来越弱．这就要求磁头的设计体积应越来越小，灵敏度应越来越高．通过上述问题情境的营造，学生对

7、该问题必然十分感兴趣．这时笔者又以图片展示了１９９７年由ＩＢＭ公司投放到市场的全球首个基于巨磁阻效应的读出磁头，然后结合图文说明这一新式磁头的工作原理：它是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，使用了具有巨磁阻效应的材料和多层薄膜结构，即相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，产生更加灵敏的电流，从而可以实现更高的存储密度．然后通过列表比对现有的电磁感应磁头与ＧＭＲ磁头的存储密度的很大差别：使用电磁感应磁头所能够达到的盘片密度为３～５千兆位每平方英吋，