电磁学论文范例

摘要:磁现象和磁性材料无处不在,正因如此,磁学从物理学科向其他学科不断渗透.磁学与化学的结合开辟了诸如分子磁学、磁性材料的制备等具有化学特色的研究新方向.现代社会对于创新人才的需要提出了更高的要求,因此,化学专业应该与时俱进,将磁学研究的先进理论和磁性测试实验添加到教学中,为社会培养全面的综合型人才.

关键词:磁性材料;分子磁学;学科交叉

磁学本身不是新的研究领域,自古就是物理学的一个主要分支.我国古代就对磁性材料进行研究与应用.随着人们对磁学研究的深入,磁学理论不断完善并逐渐从物理学科向其他学科渗透,如生命磁学[1]、环境磁学[2]、医学磁学[3]、地球磁学[4]等一系列交叉学科,开拓出包罗万象的科学生长点.早在20世纪初,磁学就进入到化学领域.当时科学家意识到物质的磁性与物质结构之间存在着密不可分的关系,构成物质的原子内部以及原子核自旋、电子围绕原子旋转都会产生磁场,因此所有物质都存在磁现象.化学的研究对象也是分子和原子,是在微观层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律,进而创造新物质的科学.化学和磁学都以微观物质和微观粒子为研究对象,因此,磁学与化学相互融合,形成一个新兴的交叉科学———磁化学.

1磁学在化学领域中的发展

1977年诺贝尔物理奖得主约翰􀅰哈斯布鲁克􀅰范弗累克(JohnHasbrouchvanVeckl)把物质的磁学性质与原子的结构相联系,通过量子力学对化学元素的单个原子的磁性进行了精确的解释,从而形成现代磁学.自此后,磁学与化学紧密结合在一起,形成了一个丰富多彩、引人入胜的研究领域———磁化学[5].经过化学家们数十年的努力,磁化学领域取得了丰厚的成果,逐步形成无机磁化学、有机磁化学、环境磁化学、高分子磁化学等多个子学科,促进化学学科整体的发展.

2磁学在化学专业教学中的现状

我国的高校,本科生基本按照各自的或职业方向培养,从而导致学生的知识结构和知识视野比较狭窄,对其他专业的了解几乎处于隔行如隔山的状态,很不利于学生对今后工作的适应与发展.由于磁学是从物理学科渗透到化学专业中,受到专业的局限,虽然在20世纪八、九十年代时,已经把磁学作为教学的一部分编入化学专业的教学大纲中,但常常把磁学和电学合并在一起,作为物理化学的一个小分支在教学中一带而过,而且电磁学的教学偏重于物理,缺乏化学的相关知识和专业特色.因此,改革化学专业的磁学教学,增加近年来的研究成果是非常必要的.

1地方本科院校大学物理实验教学现状

大学物理实验是高等院校理工科专业开设的全面系统的必修课，课程独立设置，其任务是通过实验培养学生发现、分析和解决物理问题的能力，让学生系统地掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能。通过该门课程的教学，不仅要加强学生实验技能训练，培养学生的实际动手能力，对实验数据的处理及综合分析能力，更主要是培养学生分析问题和解决问题的能力，科学思维和创新意识，这些都是服务地方经济建设和社会发展所需应用型人才必须具备的素质和能力。目前大学物理实验课程已经独立设课，但是实验内容仍然按照理论课体系来编写，分为力学实验、热学实验、电磁学实验和光学实验四部分。这样安排大学物理实验课程，只是考虑了物理学的理论体系，没有充分考虑不同专业学生的学科特点和专业背景。只注重对物理原理的讲解和学生动手操作能力培养，忽略了学生处理数据，分析误差等综合能力培养。实验教学方式通常是先由教师讲解实验原理、实验步骤、仪器的使用及注意事项等，然后由学生按照实验的步骤，操作实验仪器进行实验和实验数据的记录，课后进行数据处理和误差分析，最后完成实验报告。期末实验的考核，主要依据是最后完成得实验报告。显然，这种教学方式注重实验由易到难、循序渐进，保证了学生掌握基础实验知识和技能，但却忽略开设设计性和研究性实验对学生综合设计能力和创新意识的培养。结果导致学生只能按照实验步骤完成实验各项内容，达不到提高学生创新意识、分析问题和解决问题的能力，培养应用型人才的真正目的。另一方面，扩招制度下的生源素质下降，课程学时量的不断削减。因此，我们有必要打破原有的教学模式和教学观念，改革现有教学内容、教学方法和考核方式，使教学满足应用型才培养的需要。

2大学物理实验改革举措

2.1建立分层次教学体系

培养地方社会发展和经济建设所需要的高素质应用型人才，需要整合大学物理实验的实验内容，改革课程体系，基于专业需求，建立了分层次大学物理实验教学体系。基础性实验主要训练学生实验技能，培养学生实际动手能力，和处理数据的综合能力，教学对象为各专业学生。基础性实验包括长度和密度的测量、示波器和电位计调节与使用及分光计的调节等实验。综合性实验是在基础性实验的基础上，把力学、热学、电磁学、光学的有关知识或测量仪器综合加以应用，以综合实验能力锻炼为目标，教学对象为理、工类各专业学生。综合性实验能够提高学生的综合素质和操作能力，为今后的设计性实验和研究性实验打下基础。设计性和研究性实验教学对象为物理、电子信息科学与技术各专业学生，内容为融合各分支学科和交叉学科的综合创新性实验。

2.2与毕业设计相结合

培养高素质应用型人才，不仅需要完善科学的课程体系，合理的实验内容，还需要为应用型人才的培养多创造实践和锻炼的机会。将大学物理设计性和研究性实验项目作为学生的毕业设计内容或者把大学物理实验室作为完成毕业设计平台。为完成毕业设计的各专业学生开放实验室，学生自主选择实验设备，在教师的指导下完成设计性或研究性实验内容。与毕业设计相结合可分为两种类型，一是先给定某种主要仪器设备，让学生根据已知原理，拟定实验方案，选择和组装实验所需仪器，完成某一物理量的测量。二是给定一个新的实验项目，让学生根据所学知识，自拟实验方案，自选实验仪器，自己组装线路和设备，完成实验项目所提要求。按照以上类型完成实验后、根据实验撰写相关毕业论文，从而培养学生的分析解决问题能力和创新能力。

1大学物理教学存在的一些问题

1.1教学内容和授课计划针对专业性不强

大学物理学作为一门专业基础课，人们更多地强调它的基础性、系统性，重视概念、原理、定律推导和数学公式的表达，忽视了不同专业学生对大学物理内容的不同需求。从而导致在大学物理教学过程中按照多年来形成的固定模式，对不同专业的学生采用统一的教学大纲和同一个授课计划。大部分地方院校大学物理内容以经典物理为主，近现代物理内容所占比例较少，有的院校甚至不讲近代物理。而实际上以量子力学和相对论为支柱的近现代物理是现代科技的先导。大部分大学生以后将在高新技术领域工作，肩负着国家未来科技发展的重任，他们不能不学习近现代物理的内容。教学内容没有和学生的专业需求紧密联系起来，没有用发展的观点来选择、组织传统物理教学内容，导致物理教学与时展、科技进步脱节。这种对各专业和学科不加区分的课程设置，导致学生无法体会大学物理与自身专业的密切联系，从而很难激发学生的学习兴趣。

1.2教学内容宽泛

大多数院校的培养计划不断增加专业课和专业实践课的学时，压缩大学物理的学时。而大学物理教学内容不变，从而导致学生难以在如此短的时间内消化和吸收新知识。并且不同理工科专业的大学物理课时都一样，这样就造成了为了完成教学大纲规定的全部内容，教师往往挑拣考试的内容讲，只重视物理结论定律，很难对知识点的应用进行详细地展开和深入地剖析。因此，如何利用最少的课时，讲解更多的对学生专业有帮助的教学内容，以及如何处理好本学科知识与后续专业课知识衔接等问题，对大学物理教学提出了严峻的挑战。

1.3考评方式单一

绝大部分普通院校对大学物理学的考核手段非常单一，就是简单地采用期末考试成绩为主（占总成绩的80%），出勤率及课后作业完成情况（占总成绩的20%）为辅的考核方式。大多数院校都是进行统考统评，老师上课时为了应付考试对一些与学生专业知识相关但又不考试的内容不敢深入讲，学生也是处于考试压力之下被动学习。这种单一的考评方式并不能真正地反应一个学生对知识的掌握和应用程度。大多数期末考试题一般都是填空、选择和计算题，其中计算题占分较重，这种考核方式最终把学生导向用记概念公式、背定理定律的学习方式来学学物理课程。另外，有的院校甚至还规定了期末考试及格率的底线，如果及格率低于所规定的低线，学校将问责任课教师，所以教师为了提高及格率尽可能的降低考试要求，甚至于出现老师给学生划重点，学生背试卷考试的不良现象。

一、生物类专业大学物理教学案例收集的方法与途径

生物物理学典型教学案例的选择和构建需要一定的针对性，只有准确地把握生物类各个专业的学科内容与专业特点，才能挑选出合适的教学案例，以便让不同专业的学生能够关注到生物类专业科学知识中的物理学问题，并充分认识到大学物理知识和教学方法对生物类专业学生后期学习与研究的基础性和重要性作用。面对这样的问题，学校应注重4个主要条件的积累。首先，学校的物理学教研室通过有计划地加强生物物理学教师团队的构建，让教师团队成员都具有一定的生物学研究经历，对物理学和生物学的交叉学科亦有深刻的认识；其次，学校对公共基础课程教学实施研究生助教助学的政策，这个政策有效地缓解了因“大班上课”导致的主讲教师工作量大的问题，使得主讲教师有更多的时间进行教学改革与课程创新设计；再次，教师的授课对象应以创新实验学院、生命科学院、动物科技学院、动物医学院的生物类专业学生为主，通过将课程论文和报告引入到大学物理教学环节中，让学生最大程度地参与到教学过程中，充分展现学生的学习诉求；最后，学校要加强与相关专业教师的沟通，了解学生后续课程的教学内容以及教师的科研状况，梳理出生物类专业学生后续学习与科研工作的重点。

综合前期的调研，笔者有计划地选取了生物流体力学、生物电磁学与电磁生物学、生物声学与超声生物学、生物光子学与激光生物学、辐射生物学等5个框架性主题，对生物学中涉及到的物理知识和研究方法作了简单介绍。该部分内容已在2008年高等教育出版社版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《大学物理学》中有所体现，并将在2013年的教材修订版中有所加强，但这部分教材内容依然强调物理学基础理论的讲授。以此为基础，任课教师根据自身的专业特长，分工合作，加强对典型案例的科学性、代表性和综合性进行考究，在研究生助教和专业学生的协助与参与下，逐渐把5大框架性主题丰富起来，这5大框架性主题主要涉及到物理学在植物科学、动物科学、动物医学和人体医学方面的应用实例。而且每个专题都要注意到研究对象和教学对象的扩展问题，每个主题都有多个可以选择的案例，方便教师在不同的专业教学中使用。

教师根据选定的案例，调整具体的教学内容与教学计划，并据此修改通用的大学物理电子教案，教案多采用PPT（含图片）和小短片的形式，力求做到短小精悍。为实现教学案例的动态更新并检查案例教学的效果，笔者有针对性地制定了与调整后的教学内容和教学计划相匹配的课后作业体系。首先，选定一些专业取向性较强的小型研究题目，考察学生独立解决专业问题的能力；其次，在以多媒体技术为主的教学环境下，采用板书和教具演示相结合的教学模式，增加教学的互动性；再次，对新的教学方法进行及时的总结和反思，并对先前选定的教学案例和教学内容作相应的改进与完善。

二、生物类专业大学物理教学典型案例库的构建

作为公共基础必修课程，大学物理的基础内容包含了力学、热学、光学、电磁学、原子物理等内容。为体现教学案例的代表性和针对性，笔者选取了生物流体力学、生物电磁学与电磁生物学、生物声学与超声生物学、生物光子学与激光生物学、辐射生物学等5个主题作详细的介绍。

（一）生物流体力学

摘要：

为了实现构建物理实验创新教育体系，在对我校物理实验创新特点调查问卷的基础上，对物理实验创新教育的原始动机有了初步的认识，新鲜事物的尝试、满足感、重视收获、表现才干、奖励刺激，这五种因素是创新最基本的原动力，希望能进一步在学习因素的关联度上有进一步研究。

关键词：

大数据；物理实验；创新教育

1概述

从东北地区现实发展看，东北地区近几年受传统发展模式的影响，面临着资源型城市主导的产业随资源衰竭而衰退。2015年在东北调研时强调，抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。不创新就要落后，创新慢了也要落后。要激发调动全社会的创新激情，持续发力，加快形成以创新为主要引领和支撑的经济体系和发展模式。基于大数据分析的物理实验创新教育，是培养服务于东北区域经济人才的重要教育模式，具有深刻的应用价值。通过大数据分析物理实验课程创新教育，对于教育者而言，有利于人才培养方案的及时调整。监测学生学习动态，是为了能让高等教育研究者有效定型学生的进行物理实验创新内在动力和外在表征。

2基于大数据视角物理实验

摘要：为使大学物理教学适应新形势下工科人才培养的需要，通过分析大学物理课程现状及困境，在教学内容的调整、教学手段多样化、教师队伍建设和考核方式的多元化方面提出了相应的改革对策．这些策略对于改变传统的"应试教育"起到积极的推动作用．

关键词：大学物理；工科院校；教学改革

物理学是一门重要的基础学科，它是除了数学之外一切自然科学的基础，对当今世界的科技进步起着不可替代的作用，它推动了社会的发展，人类历史上的几次重大技术革命也无不与物理学密切相关．大学物理是工科专业重要的基础课程，对于工科大学生后续专业课程的学习提供了必要的支持，对提高学生科学素养，培养学生创新意识、逻辑思维能力、工程实践能力等方面起着重要的作用．但长期以来，大学物理课程存在教学内容陈旧、教学手段单一等诸多问题，已不能适应新形势下工科专业学生的教学需求，因此，大学物理教学改革势在必行．

1大学物理课程现状与困境

目前国内高校使用的大学物理教材中经典内容（力学、热学、光学、电磁学）所占比例大多在80％以上，近代物理学所占比例较少，反映当代科技前沿的物理内容更是少见［1］，其结果导致大学物理的内容与当代科技发展脱节，学生对于物理学在现代高科技应用方面的知识较为匮乏．大学物理的经典内容过多，并且重复了中学物理的大部分内容，所以部分学生对大学物理兴趣不大，认为很多大学物理内容就是中学物理加微积分．另外，缺乏与专业相适应的教材，大学物理的教学往往与专业脱节，当然现在大学里的专业非常多，很难针对各个专业都去编写相应教材，所以如何处理好不同专业的教学内容，强化大学物理为专业服务功能是亟需解决的问题．大学物理课程属于基础课程，教师队伍以教学型为主，由于大部分教师不在科研第一线，对科技前沿动态与高新技术的应用方面不太了解，不能将物理知识与科技应用做到很好结合，无法满足工科学生的学习需求［2］．此外，大学物理教学中还存在教学手段单一、考核方式单一的问题．上述问题均是影响大学物理教学效果的重要因素，需要做相应改变，以符合大学物理教学需求．

2大学物理课程教学改革对策

2．1教学内容的调整

第一篇：大学物理有效教学理论与实践研究

一、大学物理有效教学的理论和原则

所谓有效教学，其内涵的理解具有多样性，通过对相关文献的分析和总结，可以将有效教学理解为在教学目标的基础上，重视并促进学生对知识的体验、发现和理解，关注学生学习能力的发展，将教学实践有效融入到教学理论中，从而实现结论与过程相统一的教学活动。促进学生全面发展，这是有效教学的核心内容，也是其重要目的。

1.有效教学的理论基础

（1）认知构建主义理论。

作为传统行为主义以及认知主义的进一步发展，认知构建主义认为学习是一个过程，即一个不断学习和积累经验来改造并提升自己知识结构和水平的过程。从大学物理的角度来说，认知构建主义要求新物理知识的获得要以之前积累的物理知识为基础，然后在此基础之上对原来的物理知识进行丰富、调整和改造，从而使得新知识得以构建。

（2）社会认知理论。

摘要：大学物理是医学生的一门重要的基础课，但是教学效果通常不甚理想。文章分析了医学专业的大学物理教学存在的问题，并详细介绍了几点改进教学的新尝试。

关键词：医学类专业；大学物理教学；医学生；教学改革

一、引言

大学物理是医学类专业医学生第一学年的一门基础课，根据我们在教学实践中的经验，医学生大学物理的教学主要存在以下几个方面的问题：（1）课时少，任务重。以我们的教学安排为例，一个学期共设72个学时，需要完成大学物理上、下两册所有内容的教学。大学物理本身就是难度较大的一门课，又要在有限的时间内讲授较多的知识。对教师来说，难免会因为赶进度造成课堂内容的枯燥；对学生来说，没有足够的时间消化和吸收学到的新知识。（2）学生对物理的学习兴趣不足，这是很多非物理专业学生的通病。具体到医学类专业，很多学生认为，物理与医学没有关系，要做一名医生，只要学会看病就行了，学物理没有实际意义。有了这种想法，学生就只会机械式地应付考试，学习效果也会大打折扣。为了解决这两个问题，我们从以下两个方面做出了一些尝试。

二、强调物理与医学的联系

大学物理作为一门基础学科，对其他学科的发展具有推动作用，与很多学科有交叉。在医学方面，某些疾病的病因与治疗方法有其物理原理，医学仪器大多也是根据基础的物理原理制造和使用的。为了使学生更好地认识学学物理的意义，我们在教学过程中努力将物理与医学结合起来，在完成基础知识讲授的前提下，介绍一些与物理原理对应的医学应用。以下列举几个在教学过程中使用的例子。1.流体力学。在大学物理教学中，流体力学并不是重点。但是在医学中，流体力学与血流关系密切。因此，我们抽出一部分时间介绍一些流体力学的医学应用。如动脉粥样硬化和血压的测量，动脉粥样硬化的形成过程可用初步的流体力学知识解释，将血液看成在动脉中稳定流动的理想流体。由于动脉内有脂质堆积使该处动脉的横截面积缩小，从而该处血液的流速变大、压强变小，更多脂质再堆积，形成恶性循环，造成动脉粥样硬化。用血压计测量血压则涉及湍流。液体作湍流时，会产生人耳听觉范围之内的声音。测量血压时，当血压计袖带中的压强稍低于心脏的收缩压时，血液通过被压扁的血管形成湍流，此时在听诊器中可听到湍流声；当袖带中的压强继续降低，血管完全恢复原状时，湍流声消失，这时袖带的压强恰好与心脏的舒张压一致。2.声学。提到声学在医学方面的应用，学生们很容易就能想到超声成像。我们在上课时通过播放科普视频向学生们系统介绍了超声成像的原理。超声在人体内传播的时候，在两种不同组织的界面处会发生反射和折射，在同一组织中传播的时候也会因为人体组织的不均匀性发生折射。超声通过不同的器官和组织就会得到不同的反射和散射信号，这些信号最后通过处理转化为我们看到的超声图像。进一步学习的多普勒效应又可用于彩色多普勒超声成像。3.光学。我们的眼睛就是一套精密的光学系统。有的同学眼睛近视，要戴近视眼镜。这样我们就很容易地把凸透镜、凹透镜以及组合透镜的原理与学生们的专业和生活联系起来了。此外，还有许多例子，如力学在骨骼和运动中的应用、电磁学在核磁共振成像中的应用、核物理在核医学中的应用以及医用直线加速器的原理和应用等。这样可以使学生更多地了解物理在医学中的作用和意义，也可以使教师在教学过程中更好地与学生互动，让学生在学习物理的过程中减少恐惧感，同时提高学生的学习兴趣。

三、作业形式多样化