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课程思政教学案例│电磁场与电磁波(一)

 学思践悟必有成 2022-12-31 发布于甘肃

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编者按:为全面落实立德树人根本任务,将思想政治教育贯穿人才培养体系,2022年,学院组织开展课程思政教学案例收集与汇编工作。现将学院专业课程思政教学案例予以展示,为教师找到思政教育切入点提供启发和参考,发挥好每门课程的育人作用,深入推进电子信息类专业课程思政建设与教学改革,实现潜移默化的育人效果。

课程名称

电磁场与电磁波

授课对象

电子信息科学与技术、通信工程专业二年级本科生

案例撰稿人

李元新副教授

教学案例所在章节

第二章 电磁场的基本规律

教学内容

学习麦克斯韦方程组,掌握麦克斯韦方程组的两种表示形式。

教学目标

  1. 知识目标

    掌握麦克斯韦方程组的两种表示形式。

  2. 思政目标

    介绍麦克斯韦方程组提出的过程,指出该方程在物理发展史上的重大意义,引导学生树立科学研究的远大志向。

教学重难点

  • 重点麦克斯韦方程组

  • 难点:位移电流

授课形式与教学方法

信息媒介、课堂讲授

教学设计 / 过程

1. 回顾法拉第电磁感应定律,变化的磁场产生电场。

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2. 抛出电容器件与动态电流的矛盾问题,引导学生思考在动态场下电流流动的规律。

3. 讲解麦克斯韦提出位移电流假说:在电容器两极板之间存在另一种电流,其值与传导电流 i 相等。

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4. 位移电流解决麦克斯韦方程组的不自洽。

5. 在时变电磁场中,电场与磁场都是时间和空间的函数;变化的磁场会产生电场,变化的电场会产生磁场,电场与磁场相互依存,构成统一的电磁场。

6. 比较法拉第和麦克斯韦两人的照片,介绍两人由于出身、成长背景不同带来的差异,这种差异也体现在成果的表现形式上。

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法拉第学徒出身,教育程度不高,数学基础薄弱,欠缺把实验现象转化成数学公式的能力。但是他从不气馁,通过对电磁实验现象长期认真细致的观察研究,提出了重要的电磁感应定律,成为皇家学会会员。

麦克斯韦从小接受了良好教育,数学基础很好,13岁就写出了卵形线方程。麦克斯韦不仅仅会推导公式,也擅长实验。照片上他手中的就是三色圆环,验证了三原色理论,拍出了人类的第一张彩色照片。当麦克斯韦把四个方程写在一起的时候,他就知道这个方程从数学本质上来说不自洽。于是他在第四个方程的右边,加上了一项位移电流。位移电流的加入让麦克斯韦方程组变得完善对称。

虽然两人的成长轨迹各不相同,但他们分别由实验定律和理论推导两方面,为麦克斯韦方程组的发展和完善作出了不可磨灭的贡献。

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7. 重新引出全电流定律,电磁感应定律,磁通连续性原理和高斯定律,组成麦克斯韦方程组。

8. 麦克斯韦方程组是描述宏观电磁现象的基本规律。

9. 静态场和恒定场是时变场的两种特殊形式。

含思政元素的课外思考 / 练习

搜索杨振宁先生写的文章,探讨麦克斯韦加上位移电流这一项的时候到底是怎么想的。进一步加深对麦克斯韦方程组的认识

教学效果 / 评价

在课堂公式讲解的过程中穿插科学家的生平故事,介绍相关公式提出的背景。学生课堂参与度明显提高。课堂思政环节,学生对法拉第和麦克斯韦两人的故事有较大兴趣,乐意参加课堂讨论,更容易潜移默化接受思政点

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供稿:李元新

责任编辑:陈培宇

初审:林玥琪、林嘉欣

审核:蒋爱军

审核发布:刘   飞

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