【課程思政教學(xué)案例】《電磁場與電磁波》

課程思政教學(xué)案例——《電磁場與電磁波》一、授課對象電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程專業(yè)二年級本科生二、教學(xué)案例所在章節(jié)第二章電磁場的基本規(guī)律三、教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)麥克斯韋方程組，掌握麥克斯韋方程組的兩種表示形式。四、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握麥克斯韋方程組的兩種表示形式。思政目標(biāo)介紹麥克斯韋方程組提出的過程，指出該方程在物理發(fā)展史上的重大意義，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)研究的遠(yuǎn)大志向。五、教學(xué)重難點重點：麥克斯韋方程組難點：位移電流六、授課形式與教學(xué)方法信息媒介、課堂講授七、教學(xué)設(shè)計/過程1.回顧法拉第電磁感應(yīng)定律，變化的磁場產(chǎn)生電場。2.拋出電容器件與動態(tài)電流的矛盾問題，引導(dǎo)學(xué)生思考在動態(tài)場下電流流動的規(guī)律。3.講解麥克斯韋提出位移電流假說：在電容器兩極板之間存在另一種電流，其值與傳導(dǎo)電流i相等。4.位移電流解決麥克斯韋方程組的不自洽。5.在時變電磁場中，電場與磁場都是時間和空間的函數(shù)；變化的磁場會產(chǎn)生電場，變化的電場會產(chǎn)生磁場，電場與磁場相互依存，構(gòu)成統(tǒng)一的電磁場。6.比較法拉第和麥克斯韋兩人的照片，介紹兩人由于出身、成長背景不同帶來的差異，這種差異也體現(xiàn)在成果的表現(xiàn)形式上。法拉第學(xué)徒出身，教育程度不高，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，欠缺把實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)公式的能力。但是他從不氣餒，通過對電磁實驗現(xiàn)象長期認(rèn)真細(xì)致的觀察研究，提出了重要的電磁感應(yīng)定律，成為皇家學(xué)會會員。麥克斯韋從小接受了良好教育，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)很好，13歲就寫出了卵形線方程。麥克斯韋不僅僅會推導(dǎo)公式，也擅長實驗。照片上他手中的就是三色圓環(huán)，驗證了三原色理論，拍出了人類的第一張彩色照片。當(dāng)麥克斯韋把四個方程寫在一起的時候，他就知道這個方程從數(shù)學(xué)本質(zhì)上來說不自洽。于是他在第四個方程的右邊，加上了一項位移電流。位移電流的加入讓麥克斯韋方程組變得完善對稱。雖然兩人的成長軌跡各不相同，但他們分別由實驗定律和理論推導(dǎo)兩方面，為麥克斯韋方程組的發(fā)展和完善作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。7.重新引出全電流定律，電磁感應(yīng)定律，磁通連續(xù)性原理和高斯定律，組成麥克斯韋方程組。8.麥克斯韋方程組是描述宏觀電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律。9.靜態(tài)場和恒定場是時變場的兩種特殊形式。八、含思政元素的課外思考/練習(xí)搜索楊振寧先生寫的文章，探討麥克斯韋加上位移電流這一項的時候到底是怎么想的。進(jìn)一步加深對麥克斯韋方程組的認(rèn)識。九、教學(xué)效果/評價在課堂公式講解的過程中穿插科學(xué)家的生平故事，介紹相關(guān)公式提出的背景。學(xué)生課堂參與度明顯提