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二、课堂教学与课外科技活动结合
篇2
基金项目：本文系北京信息科技大学2012年度教学改革立项项目（项目编号：2012JGYB17）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0062-02
工程电磁场和电磁场与电磁波课程分别是电子信息工程和通信工程专业的专业骨干课程。为了使学生能够学好和掌握这门课程，该门课程的教师费劲了心机，想尽了办法，总的看教学效果都不够理想。究其原因，一方面是该类课程的学习的确困难，数学公式繁多，对学生的数学基础要求高，同时电磁场与电磁波既看不见又摸不着，要求学生要有较好的空间想象力，加之教学方法主要以理论教学为主，没有相应的科研课题与之对应，学生得不到感性认知，造成学习该门课程的目的不够明确，学习的积极性和主动性欠缺，影响了后续的微波技术、电磁兼容等课程的学习，甚至影响了考研。为此急需将理论课程的学习与科研项目相结合，探索这类课程教学与实践相结合的方法、具体实施的步骤、理论课与实践课的学时比例等问题，为该类课程的教学改革积累经验，提供第一手资料。
一、本科教学与科研项目结合的优点
1.有效提高学生学习的兴趣和自觉性
工程电磁场和电磁场与电磁波课程的讲授是诸多课程教学的难点之一。在教授该门课程的过程中，经常有学生问老师学习该门课程究竟有什么用？对以后找工作有什么帮助？每当遇到这样的问题，即使老师讲了许多应用实例，学生仍很难得到感性认知。基于上述实际情况，北京信息科技大学专门设立了研究课题。课题以国家科技重大专项中的瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究作为基础，从2010级及2011级电子信号工程专业及通信工程专业的本科生中优选5～10名左右的学生参与该项目的具体研究，以求使他们能够提高对电磁场与电磁波学习的兴趣，增加该门课程的感性认识，深刻地理解和掌握本门课程学习的目的和意义，提高学习的自觉性。同时，为探索本课程教学方法和实践教学的改革积累经验。
2.更好地锻炼学生的实践能力、创新能力
科研项目所研究的内容都是本学科、本专业急需解决的问题，具有很强的综合性，并在某种程度上需要创新。学生参与教师的科研项目，利用已学过的知识，在教师的指导下独立地解决问题，可以培养、锻炼独立工作的能力。由于科研项目研究的都是本学科最前沿的问题，学生难免会遇到没有学过的理论或遇到没有涉及的实际问题，这会激发学生的自学热情及挑战困难的勇气和创新精神。科研项目涉及的内容广泛，需要项目组成员间的紧密协作和良好的沟通，在此过程中可以培养学生的团结、协作精神，提高处理问题、解决问题的能力和沟通能力。
3.有利于培养学生的责任意识
科研项目通常是分割成许多相互联系和相互渗透的子课题。学生承担的部分内容是项目的有机组成部分，如果学生由于自身的原因完不成指导教师所布置的毕业设计，某种程度上就会影响整个项目完成的进度。学生迫于这方面的考虑就会增强责任意识，起早贪黑，刻苦钻研，克服困难，完成任务。
二、具体的实施过程和方法
1.学生的优选
在教师的指导下，优选出的本科学生与研究生多次见面、沟通，探讨课题的研究内容、研究难点和与电磁场与电磁波类课程的关系，使学生真正了解所学课程的用武之地，激发他们的学习主动性和自觉性。例如：研究生的研究课题中有：重叠回线装置的水平层状介质的一维正演解释方法研究、中心回线装置的水平层状介质的一维正演解释方法研究、瞬变电磁信号消噪方法研究、中心回线装置的水平层状介质的一维纵向电导解释方法研究等。通过上述过程，从研究生的研究课题中，减少研究内容和研究难度，确定本科生毕业设计题目。例如：瞬变电磁信号小波阈值消噪方法研究、瞬变电磁信号不同小波分解层次消噪对比分析、瞬变电磁信号独立成分分析消噪方法研究、瞬变电磁重叠回线装置均匀半空间视电阻率的研究、瞬变电磁中心回线装置均匀半空间视电阻率的研究、基于小波阈值的瞬变电磁信号去噪方法研究、不同小波基的瞬变电磁信号消噪对比分析等都是从研究生课题中缩减内容和减少难度确定的。
2.指导过程的有效性
学生选定后，对教师而言即开始了教学与研究项目结合、提升教学效果的实践工作。教师从授课计划到教学方法的改进，乃至教学管理部门——教务处的管理模式都应该有相应的调整。整个过程的每个环节均直接影响该项目的实施质量。教师应做到严格要求、整体把握、指导具体、科学有效。
在学生参加课题研究和上课的同时，教师应指导研究生与本科学生做好确定方案，在研究生的指导下查找相关的文献，拟补参与课题研究所需知识的不足，以便学生尽早进入工作状态。文献检索与应用是科学研究的必备能力之一。合理利用文献资料是了解前人成果、避免低水平重复的必要手段。然而，考虑到学生的能力和精力有限，加之大三时学习任务也较繁重，进行大规模的资料检索工作不太现实，笔者的做法是指定部分关键性的专著和论文，要求学生查找和阅读，以便他们迅速进入状态，少走弯路。
3.与考研方向相结合，促进考研率的提高
出于就业形势的压力和继续深造的要求，很大一部分学生要参加考研。由于考研复习外语和数学与参加课题研究的时间有一定的冲突，处理不好会影响学生对参加课题时间和精力的投入。如果能将课题研究与学生的本科毕业设计和考研后的研究方向相结合则可最大限度地调动学生参与课题研究的积极性。而且，如果他们现在所学习和研究的内容就是他们硕士阶段的研究方向，这对于考研的专业课考试和复试阶段的口试都有极大的帮助，因此学生会投入极大的热情和尽最大的努力学好电磁场与电磁波这类课程，高质量地完成毕业设计。例如，笔者2013年度所带的两个学生所作的毕业设计题目是《瞬变电磁信号独立成分分析消噪方法研究》和《瞬变电磁重叠回线装置均匀半空间视电阻率的研究》。由于这两个学生所做的毕业设计的内容既与本人的科研项目结合，也是他们考研后导师的研究方向，在毕业设计过程中两个学生非常地努力，克服了种种困难，出色地完成了毕业设计，毕业设计答辩获得了优秀成绩。同时，考研的专业课成绩和复试的成绩在考生中名列前茅，分别顺利地被北京邮电大学和中科院录取为硕士研究生，所撰写的科研论文经笔者修改后也发表在核心期刊上。通过毕业设计与考研研究方向结合，取得了较好的效果。
4.建立有效的沟通联系制度
参加教师的科研项目研究是锻炼学生各方面能力的一次极好的机会。然而，由于本科生初次接触这类实践性较强的教学过程，难免有些不适应，建立有效的沟通和联系制度显得十分必要。在上课的同时，又要参加科研实践，对学生的要求较高。笔者的做法是建立研究生与学生讨论的例会制度，坚持每周两次研究生与本科学生会面，其中一次为指导教师答疑解惑时间，另一次为详细讨论、总结交流会。每位同学都要在会上对前一阶段的电磁场与电磁波课程学习中所遇到的问题进行总结，并把课程中所学习的内容与研究课题的内容关联，找出课程中哪些是基础知识、哪些是研究课题中遇到的问题以及解决课题某些难题的需要自学和补充的知识，提出来让大家讨论。在讨论时，指导教师倾听、引导和总结，鼓励学生间的自主交流。这样既可实时掌握课程的教学效果和学生课题研究的参与程度及进展情况，也可以使学生间了解彼此的体会，相互促进，形成良好的学习、科研氛围。笔者近几年的实践表明，例会制度是行之有效的，取得了一定的效果。
5.强调规范化管理和检查制度
对研究生指导本科生参加研究项目、促进电磁场与电磁波课程学习的过程要规范组织管理和操作程序，明确责任，理顺关系，制定完善的规章制度，使管理科学化、规范化。在这个过程中，指导教师要督促和指导学生按照规范化的程序保质、保量按时地完成各阶段的任务。具体地讲，每个参加课题研究的学生要写一个实践报告，总结参加课题的收获和电磁场与电磁波课程学习的体会与方法，供本届和下一届学生参考以及教师授课时讲解。
三、收获与体会
本次研究以提高工程电磁场导论和电磁场与电磁波的教学效果为出发点，以国家科技重大专项中的瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究作为依托，探索和研究本类课程教学的理论与实践方法，以求通过学生参加项目的实施和研究过程，提高对本门类课程学习的积极性和认清学习与掌握该类课程的重要性以及与后续课程学习（例如，天线和微波课程的学习）、考研、毕业后从事相关领域工作的相关性。通过优选的5～10名2010级及2011级学生参加瞬变电磁场监测二氧化碳专题研究项目，跟踪和评价学生参加实际的研究项目对本类课程学习和教学效果提高的促进作用，使学生能够学以致用，为改进电磁场与电磁波课程的教学积累经验，奠定基础。通过本次实践研究得到了以下几点认识：
理论教学与科研项目相结合是科研成果转化为教学成果的途径，是科研与教学相互作用、促进教学水平提高和学生获取课程内容感性知识的有效手段，有助于提高该类课程学生学习的兴趣和自觉性，提高教学效果。
在本项目的实践过程中可以培养学生的团结、协作精神、责任意识，挑战困难的勇气和创新精神，独立地解决问题的能力和沟通能力等。同时，在项目的实施过程中，结合学生的实际情况，提前开设毕业设计题目，摸索行之有效的毕业设计科学和规范的管理方法、正确指导、有效沟通方法，促进毕业设计的质量提升。此外，在项目的研究过程中，有意识地培养学生对本校的眷恋度，提高考研第一志愿报考本校本专业的比例，提高本专业的考研率。
通过本项目的实施探索课程教学改革的有效途径和方法，形成一套行之有效的管理办法，为该类课程的教学提供示范。
探索学科建设成果转化为本科人才培养优势的机制与途径，在此成果的基础上凝练新的学科方向，促进学科建设。
参考文献：
[1]朱希安. 本科毕业设计：尝试与科研项目结合[J].北京教育（高教版），2007，（10）：41-42.
[2]朱希安.浅析教学改革的制约因素和基本出发点[J]. 辽宁大学学报（哲学社会科学版），2007，109（1）：85-87.
[3]廖志凌，邵学军，刘贤兴等. 高校本科毕业设计中存在的问题及对策[J]. 江苏大学学报（高教研究版），2004，（2）：82-85.
[4]宫新保，马伟敏，周希朗.通过毕业设计培养学生的科研能力[J]. 电气电子教学学报，2002，（6）：217-219.
篇3
下面以“广播与电视”一节课为案例，来阐述如何利用能力导向进行教学设计，如何注重在教学环节上对学生能力的培养与提升，从而构建高效的课堂.[3]
1教学设计思路
《广播与电视》是义务教育物理课程九年级第十五章第二节的内容，本章节通过介绍通信技术的基本知识，开拓学生的视野，扩大知识面，激发学生学习物理兴趣.本章属于介绍性的科普常识，知识比较浅显，要求不高，注重科普知识的普及教育，让学生了解现代化通信技术的初步知识，这对他们将来学习物理知识和其他自然科学知识是非常有必要的，同时也是现代生活中必备的科学常识.[4]为此我们设计了以下教学目标：
知识目标
了解无线电广播与电视的大致工作过程，扩大学生视野，激发学习兴趣.
能力目标
通过学习广播与电视的工作流程，挖掘学生主动学习的潜力，培养学生总结概括的能力与应用知识解决实际问题的能力.
德育目标
通过学习广播与电视的工作流程，让学生体会到科技改变生活.
2教学过程
（1）复习提问，引入新课
[师]新年到来了，现在请班长用对讲机在教室外为我们带来新春的祝福
[班长]祝福同学们在新的一年里学业有成，万事如意.
[师]班长刚才是借助什么为我们传递祝福的呢？
[师]同学们回答得很好，是电磁波.电磁波在生活中广泛被利用，可以用来进行无线电通信，那么电磁波如何将信号传递出去呢？
[以情感祝福激起志趣，增强学生的学习的趣味性，让物理走进生活]
[师]请同学们思考一下，在古代科技没有这么发达，人们又是如何将信息传递出去的？
[生甲]古代战争时用烟来传递信息，比如长城上的烽火台.
[生乙]“飞鸽传信”利用信鸽来传递信息.
[生丙]现代的快递非常发达，邮差利用车辆、火车、飞机等交通工具将信件邮寄出去来传递信息.
[师]同学们大家有没发现这些传递信息的共同点都要借助搭载工具完成信息的传递.
（2）进行新课
[师]]下面请同学们交流、讨论古老传递信息方式，以邮差传信为例大家讨论以传递流程图的方式写到我们导学案上.
[建立思维导图将知识图示化，揭示概念间的层次与联系.能力是从提出问题、分析问题和解决问题中得到培养的，培养学生由具体模型延伸到另一模型的迁移能力，培养学生概括能力，为无线电的传递信息做好铺垫.]
学生在交流讨论中完成下面图1
[师]下面请小组同学学会描述它的整个过程.
[生]（通过交流、讨论回答出）信件邮寄的整个流程，总结出传递信息要有载体.
[师]今天我们要介绍的无线电通信的载体就是电磁波.
[师]电磁波传播速度是C=3×108 m/s且能在真空中传播，所以传递信息又快又远，那我们的信号又是如何搭载在电磁波上进行传播的呢？今天我们就一起来学习.
①无线电广播信号的发射和接收
下面请同学预习课本，总结出电台是如何将无线电广播信号传递出去呢？
[引导学生自主学习，学会阅读教材思考问题，坚持以学论教、因学定教.]
[生]在台里播音员对着话筒讲话，将声音的信号变成音频信号，音频电信号只有转化成电信号才搭载在频率较高的电磁波上进行发射.
[师]对，那么被搭载的电磁波就要求穿透能力要强、频率要高，那么如何获取高频率的电磁波呢？
[生]要靠载波发生器产生高频振荡电流激起高频率的电磁波，这样的电磁波传播得远、抗干扰性强，我们要搭载的电磁波就通过载波发生器产生的.
[生]最后由发射天线发射电磁波，根据登高望远的原理，将发射天线安装在较高电视塔上进行发射.
[师]同学们总结的非常的好，刚才同学讲的是无线电广播的发射流程，下面请同学思考无线电广播接收流程又是怎样的呢？
[生]空中有很多无线电信号，我们要有选择接收，我们利用收音机上天线与调谐旋钮，选取我们要收听的某一频率的电磁波.
[生]选出电台广播的特定频率信号后，我们要将音频信号从高频率电磁波上卸载下来，把音频信息先进行功率放大再送到扬声器，最后扬声器把音频电信号转换成声音信号，我们就听到了特定频率的广播电台的节目.
[师]同学们讲得非常好，也就基本掌握了无线电广播的流程，下面请同学结合课本里的物理专业用语，将无线电广播的发射与接收流程填入下表中，并用语言描述它的整个过程.
学生轻松完成无线电广播的发射与接收流程图，填入下图3.
请同学上台用投影仪展示交流，如下图4：
[通过概念图，让本节知识在学生头脑中形成知识结构，让学生层层递进、轻松掌握.
[师]那么电视信号即包含音频信号也包含视频信号，那它将如何进行传递的呢？
②电视的发射和接收 [板书]
（播放电视信号的传递流程视频，学生看完讨论得出结论）
[生]电视信号也需要借助电磁波进行传递的，他传递的是“二条龙”信号，一条传递的是图像信号龙头是摄像机龙尾是显示屏，另一条是传递的声音信号龙头是话筒龙尾是扬声器.
[生]电视信号中的声音信号的发射与接收跟无线电广播的工作流程大致相同.
[生]电视信号中的图像信号需借助摄像机转换成电信号，然后像广播信号一样搭载在高频率的电磁波上在空中进行发射.
[生]最后接收时用电视机中的显像管将其还原成图像信号.
（3）小结
通过本节课的学习，我们初步了解了无线电广播与电视的工作流程，请同学们观察屏幕上的工作流程图，自己学会阐述本节课内容.
（4）布置作业
课外作业（科普知识的推广）
①请同学们思考一下电视对我们的生活有哪些影响？阅读课本，并说出你的看法.
②向你的爷爷、奶奶介绍无线电信号发射和接收的基本原理
[让物理走向生活，走向社会，将科学知识应用于日常生活和社会实践，并积极成为科普知识推广者，增强学生学习物理知识的兴趣]
3教学实践效果与反思
《广播与电视》是本县参加中学优秀青年教师教学大赛的课题.本人的这节课教学实践在教学大赛中获得一等奖，并荣获县优秀青年教师称号.本节课是一节科普教育课，着重要培养学生基本的科学素养，所以对本节课教学本人始终以培养学生信息收集能力、初步的分析能力、初步的信息交流能力和自学能力为导向组织教学，让不同知识层次的同学都能参与进来，成为一个科普知识的宣传员，有效地提高学生的信息交流、培养学生分析能力与自学能力，提高了每个学生学习科学知识的优越感与自豪感.同时本节课围绕开展概念图教学，让学生建立学习模型，使学生的知识结构化、系统化，最终上升为学生的学科能力，这样的一堂课使学生不仅增强了科学素养又培养了学习兴趣和能力.这节课结束前学生主动响起了掌声，这是对老师的肯定也是对自己所获取的知识能力的肯定，这种效果只有在初中物理能力导向的课堂才能呈现，这也是对我们开展课堂教学改革的又一次肯定，说明能力导向课堂是有效的、高效的.[2]
参考文献：
[1]余文森.n堂有效教学的理论与实践[M].北京：北京师范大学出版社，2011.
[2]郑明纪.初中物理能力导向课堂的有效教学 [D].福州.福建师范大学硕士论文， 2014.5
[3]郑明纪，叶德美，郑文生.有效的探究 高质的课堂――谈《机械效率》一节课的教学[J].《中学物理》初中版， 2010（11） .
篇4
大家知道长期使用电脑的人都会或多或少出现过头晕、眼睛疼等症状。究其原因，不得不从电磁辐射说起。电场和磁场的传播过程生成一个作用力场，这个作用力场就叫做电磁场，而这样的传播过程就叫做电磁辐射。电磁辐射对人类的贡献非常大，主要集中在工业、通讯、医疗和军事等方面，与人们的日常生活也息息相关。近年来，随着电子化、智能化时代的到来，人们家中的电视机、电活、音响、空调、电脑、手机、微波炉等一应俱全；办公设备增加了复印机、传真机、碎纸机等，自动化程度和工作效率大大提高。人们在享受工作和生活极大方便的同时，己不知不觉地将自己放置于高密度的电磁环境之中。电磁辐射在给人类生活、工作带来巨大益处的同时，也造成了越来越严重的环境污染。有环境科学家预言步入21世纪后，人类生活中电磁环境的严重恶化将取代噪声污染，而成为首要的物理污染因素。联合国人类环境会议也把微波列为必须控制的“公害”之一。
电磁辐射对人的影响可由三个要素定义：1、辐射源的强度；2、受辐射的时间；3、与辐射源之间的距离。人们生活中常见的电脑、电视、微波炉、手机等都存在电磁辐射，辐射源发出的电磁强度越强对人体的危害越大，距离越近对人体的危害越大。电磁辐射还有一个累计的效应，偶尔一两次看不出什么毛病，但是日积月累到一定程度就会慢慢对人体产生危害。
通常受到电磁辐射的人都会感觉到头痛、头昏、失眠、多梦、记忆力减退等症状，体征变化也可能有脱发、掉发的情况，眼睛通常会发涩、发干、大强度的会导致白内障。血象上还会有一些变化，比如血压时高时低，白血球有时候也发生过高的现象，另外检查心电图还可能发现心悸、心律不齐的症状。有研究报告显示常用的电脑显示器产生的电磁波主要对眼睛、头、骨骼肌、皮肤等能够产生危害。电脑对妊娠和胎儿有影响。长期从事电脑作业，精神紧张，心理压力大，易全身疲劳等。
电磁辐射的防护方法
作为多媒体语音室重要组成部分的学生终端就包括电脑显示器，因此出于健康方面的考虑，我们在构建和维护语音室时不得不考虑电磁辐射对使用者造成的可能伤害。
对于语音室，电磁辐射来自显示器、主机、机箱、甚至鼠标，当然最主要的辐射还是来自于显示器，因此做好显示器的防辐射工作是必须的。可采取的防护方法分为被动防护和主动防护两种。
被动防护法防护措施包括：
l通过课程时间安排缩短学员和教师对辐射的一次性接触时间；
l配备显示器防辐射屏，指导教师使用防辐射护肤霜等。
防辐射屏必须能够导电，因为只有能够导电的东西才能屏蔽电磁波，普通视保屏两面都是不导电的，防辐射屏至少有一面是导电的，这样才能起到屏蔽电磁波的作用。
l调整显示器的摆放位置，尽量别让屏幕的背面朝着有人的地方，因为辐射最强的是背面，其次为左右两侧，屏幕的正面反而辐射最弱；
l水是吸收电磁波的最好介质，可在显示器的周边放瓶水，容器必须是塑料瓶或玻璃瓶的才行，绝对不能用金属杯；
l减少待机当电器暂停使用时，不让它们长时间(一个小时及以上)处于待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累；
l及时洗脸洗手，显示屏表面存在着大量静电，其集聚的灰尘可转射到脸部和手部皮肤裸露处，时间久了，易发生斑疹、色素沉着，严重者甚至会引起皮肤病变等，因此在使用后应及时洗脸洗手；
其实防护措施除采取屏蔽、加强个人防护及现场工作注意事项外，还可以注意以下二个方面
一、食疗，多食用一些胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心莱、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物，以利于调节人体电磁场紊乱状态，加强肌体抵抗电磁辐射的能力。
二、药疗，如果从中医理论出发，研制出有固本、怯邪、补肾、壮骨、调整阴阳等功效的中药，用做接触电磁辐射之前或之后的防护药物和治疗药物，可以清除体内导致多种疾病的自由基因并能提高机体的免疫功能。
主动防护法则是从电磁辐射的“源头”——显示器部件下手。在CRT时代，低辐射显示器是健康显示器的应用标准。当前低辐射的LCD日益普及，将CRT显示器更换成LCD显示器也成为语音室建设应该考虑的硬件升级内容之一。然而LCD显示器因为高亮度等原因也存在对使用者视觉的伤害。有研究发现，只有用户与屏幕的距离达到1米以上，否则300cd/m2以上的亮度将会对用户的视觉造成一定的伤害。
诚然提起多媒体教学，来自教师的好评如潮，诸如图文生动、信息丰富、授课新颖、寓教于乐之类，好处多得说不完。但是学生家长的反对声也不小：一是教师的粉笔板书对学生写字的示范作用减弱；二是投影屏幕或电脑屏幕，对正处发育期学生眼睛又是一个刺激，学生回家总闹眼睛疼。有鉴于此，我们在发挥多媒体教学优势的同时，多考虑其不利因素的预防与控制，这样就可以实现教学与健康的双赢。
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启发式教育指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。本文针对《随机介质中波的传播与散射》课程具体阐述了该“启发式”教学方法。
二、“启发式”教学实施
1、大纲设计与进度安排
研究生培养目标的核心是创新精神，因此大纲的制定和进度的安排都要考虑这个目标。《随机介质中波的传播与散射》这门研究生课程主要讲授电磁波在随机介质中的传播和散射，该课程要求的数学知识较多，涉及的公式较复杂，并且需要学生具有非常扎实的电磁场理论知识。为了能够让学生顺利地学习，第一章用了6学时，主要讲授该课程的知识结构。第三章内容较多用6学时，第二、四和五章用4学时，2学时的实验实践，随后用6学时进行讨论（第六章涉及最前沿的研究成果，适合创新性讨论）。
2、团队划分与课堂讨论
“启发式”强调学生是学习的主体，教师要调动学生的学习积极性，实现教师主导作用和学习积极性相结合；教学方法关键是因材施教，结合学生本身的特点启发学生的独立思考，发展学生的逻辑思维能力，尽量让学生提出创新思路。因此，在课堂讨论分组及划分团队时要充分考虑同组人员的性格及组员之间的关系，每个小组里最好有一名性格外向的学生（不至于整个小组沉默），同一个小组内的成员避免一个宿舍（很容易闲谈、唠嗑）。组间讨论不但会提高学生的学习积极性，而且会学到“真知识”（讨论出真知）。
授课教师要经常组织同学讨论（使讨论成为一种习惯），每次讨论前要给出一个特定的问题，对于认真思考、积极讨论（哪怕只是态度积极）的学生要给予一定的奖励性成绩（透明度越高越好），建议这个成绩占最终成绩的10%。到本课程第六章时，要以学生自学为主讲授为辅，若有条件最好让每个学生都登上课堂试讲授。这种方法不但能检验学生的自学成果，并且还能锻炼学生的表达能力，是一种非常好的方法。
3、实验验证
由于该课程理论性非常强，单靠教学讲授远远不够。因此，我们采用最新研究成果和经典理论相结合，教师课堂教授与学生自学相结合，学生讨论与实验验证相结合的三结合方法，以达到熟练掌握理论知识，培养创新精神的教学目的。其中，最关键的是理论与实践联系，书本与实验联系。《随机介质中波的传播与散射》这门研究生课程理论性很强，但理论对否最终还要用实验来验证，因此我们准备依托学科科研力量，建设研究生教学实验，并用实验来验证最新科研成果。
4、学习报告及考核
结合本课程的特点，建议学生考核方式如下：
总成绩=讨论（10%）+程序（30%）+学术报告（60%）
篇6
“工程电磁场”课程以分析各类电磁现象的基本规律和应用原理与方法为核心内容，是培养合格的电气信息类专业本科生所应具备的知识结构的必要组成部分。[1]但是“工程电磁场”课程一直被认为是难教、难学的两难课程，究其原因主要集中在以下几个方面。一是课程要求学生具有坚实的矢量分析、微积分等基础知识；二是电磁场是人类无法直观感知的特殊形态物质，要求学生在学习和应用过程中要有较强的抽象思维和逻辑推理能力；三是经典理论内容与课时安排之间的矛盾导致目前教学方式主要以理论教学为主，缺乏经典且深入的工程实例辅助教学，导致学生学习该门课程的主动性欠缺。[2]针对以上问题本文从该课程特点出发，提出从教学内容调整、教学手段多样化等方面激发学生兴趣，提升“工程电磁场”教学效果。
一、教学内容调整
“工程电磁场”课程的前接课程为“大学物理”，与“大学物理”中的电磁学部分相比，“工程电磁场”更加重视以麦克斯韦方程为基础的宏观理论体系、工程中电磁问题的数学描述――边值问题及其求解方法、电磁能量和电磁力以及电磁场与电路之间的联系等，而大学物理中的电磁学部分内容更突出物理现象的实验描述及其机理的微观阐释，两者在电磁场麦克斯韦方程部分存在重叠。同时工程电磁场又与电类相关的工程实际联系紧密，就电气工程专业来讲，其后续课程“电路”、“电机学”、“电力系统暂态分析”、“高电压技术”等核心课程的基础理论及其应用分析均基于电磁场基本原理进行。因此建议在学生已有大学物理基础知识的背景下，对“工程电磁场”课程内容进行如下安排。
（一）适当减少静电场内容
“工程电磁场”在教学安排上遵循先静电场后时变场的思路，且静电场所占比例较大，但这部分内容中基本物理量、基本性质、导体和电介质、电容等内容学生在大学物理中有所接触，因此重点讲授静电场的边值问题及其解的物理意义。
（二）加强时变电磁场理论和应用部分内容
“大学物理”对时变电磁场部分内容仅限于电磁感应现象和结论，而时变电磁场特别是其中的时谐电磁场在电气工程、自动化等专业中有着广泛的应用背景，应是此门课程的教学重点，可适当增加授课学时；在内容讲解上可适当增加时变电磁场理论的具体应用和发展现状，有助于学生理解相关概念，提升学生积极性，提高教学质量。
（三）增加工程应用背景内容
“工程电磁场”这门课程有着广泛的工程应用背景，尤其在工程实践、科学研究以及日常生活中。[3]对电磁现象应用背景的介绍可以提升学生学习兴趣。比如结合所学内容可以讨论为什么封闭的接地金属导体可以屏蔽手机及其他电磁信号，微波炉为什么不能加热金属，变电站或输电线对附近居民身体的影响等问题，使学生深刻意识到本课程的工程应用性，而提高学习积极主动性。
在具体教学过程中根据“工程电磁场”以麦克斯韦方程为核心，静态场均为其在不同条件下的特例的特点，教学中应了解电磁场知识的总体结构，如表1所示，应突出静电场这一基本内容和时变电磁场这一核心内容，学会对比总结，方便理解和记忆。在课程的教学过程中应适当讲述散度和旋度、通量和环量的数学概念，从流体力学中流速场出发，形象化地重点阐明此概念的物理意义。因为“工程电磁场”中所涉及的四种场的基本性质都是以此概念为基础展开的。
二、教学方法
（一）课堂以问题为基础教学方法
“工程电磁场”这门课程在电类专业中有着广泛的应用背景，在教学中过程中可采用基于问题的教学方法。首先根据教学内容提出与工程实践和实际生活紧密相关的问题；针对问题引导学生思考将问题切分，并逐一介绍与子问题相关的基本理论知识；在知识汇总的同时由子问题解决方案逐步推导出所提问题的各种可能方案，并结合工程实践数据或结论验证提出解决方案的正确性；最后汇总与此问题相关知识体系，并扩展介绍在工程实际中的同类问题。这一过程中的难点是如何筛选具有一定理论深度并能够吸引学生的问题，从论题中逐步展开切分成一系列与基础知识体系对应的子问题，激发学生探究与子问题对应的教学内容，产生学习动机。[4]比如静电场学习中可提出：雷雨天气里的闪电是如何产生的？接闪器如何吸引雷电并如何释放巨大的雷电能量？学习恒定电场中电流场部分内容时，可引入雷击高压输电线路杆塔，雷电流在土壤中泄流导致杆塔附近鱼塘中的鱼大量死亡的新闻。时变电磁场内容的学习中可形象直观地给出发电机、电动机、变压器等时变电磁场理论的经典应用实例。通过诸如此类与工程实际、日常生活紧密结合的问题，不但可以引导学生学习工程电磁场的经典理论知识体系，并且培养学生遇到问题勤于思考，并能科学地借助相关理论分析问题，解决问题的能力。
（二）多种教学方式相结合
工程电磁场知识体系的学习需要学生具有的优秀的逻辑推导能力和抽象思维能力。教师在常规基础内容的PPT展示基础上，对部分重点数学推导知识进行板书推导，并对于不易理解的电磁场空间分布及时变特性进行动画及图形展示，如典型输电线路、电力设备的电场强度、电场线、电位分布图等，使学生在抽象理论知识的数学推导中对其对应的电磁场这种特殊形态物质有一个定量的形象化认识；对于时变电磁场相关知识内容，可制作精美的电磁场演示动画，例如电磁波在空气中传播特性、电介质在时变电场中的动态极化特性等动画视频，可直观反映电磁波传播特点，有助于学生对抽象的基本概念的理解。
（三）数值计算软件仿真教学
随着计算机技术的迅猛发展和电磁场数值计算理论的逐渐成熟，实际工程中的电磁场问题均可以通过相应的软件建模求解。电磁场数值计算软件众多，如：ANSYS、COMSOL、ANSOFT、HAFF等，且此类商业软件只需学生掌握基本理论知识，通过制作简单几何图形，选择求解域控制方程、自然边界条件、分界面的衔接条件等过程即可计算工程实际问题，结合相应的后处理即可得到直观形象的电磁场结果。这种充分利用最新科技成果的形象化教学可以培养学生的学习兴趣，使教学内容更加丰富充实，并得到理想的教学效果。
（四）作业模式的多样化改革
课后作业是巩固课堂知识，提升综合应用能力，反馈学习效果并据此改进课堂授课模式的重要方式。目前，课后作业大多为课后习题，存在理论性强、难度大、与工程实际联系不紧密等特点。部分学生由于没有兴趣或不能独立完成，而选择抄袭，然后向老师交差完事，并没有起到作业应有的效果。[4]因此为提升教学效果，完善整体教学过程，应对作业的内容、形式及考核方法进行改革。
减少课后习题的布置量，增加课程报告环节，即根据其基础知识内容对应设置多个工程应用课题，由学生分组自由选择并协作完成。设计的工程课题主要应包括以下几种类型：1.应用分析型，要求利用所学的电磁场知识计算分析简单电力、电子、通讯设备产生电磁场。2.编程验证型，要求通过C++、MATLAB等计算机语言编程实现简单电磁场问题的数值计算，并与经典理论对比验证。3.数值计算类，要求对实际工程中典型电磁场问题采用ANSYS、COMSOL等软件建立模型，求解，并进行简单分析。作业以报告论文为主课堂宣讲讨论为辅的形式提交，报告中应阐明解析计算、数值计算所用到的公式、原理，展示程序设计流程图及代码、数值计算模型，列写详细的分析和验证过程及计算结果演示等内容。
三、总结
“工程电磁场”是电类专业的专业基础课程，又是众多相关交叉学科和新兴边缘学科发展的基础，而该课程在目前的教学过程中呈现“教”、“学”两难的状态，如何提高该课程的教学效果值得探索和实践。本文针对该课程教学中的问题及其专业基础课的特点，在“工程电磁场”教学内容和教学方式方面初步改进措施，旨在培养学生抽象思维能力和逻辑推导能力，建立由问题出发、探寻基础理论、不断实践的科学学习方法，提高电磁场教学效果。
[ 注 释 ]
[1] 黄麟舒，柳超.疑难课程“电磁场与电磁波”中类比教学方法的探索[J].中国电力教育，2013（23）：68-70.
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基金项目：本文系浙江省高等学校精品课程建设项目、中国计量学院校立高教课题资助（编号：HEX200727、HEX200872）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）08-0051-02
“电磁场理论与微波技术”是电子信息工程、通信工程和电子科学与技术类专业的一门重要专业必修课。也是一门学生公认较难学难教的课程，该课程既与前期的高等数学、大学物理学等课程的知识紧密联系，又对目前移动通信、电磁兼容和生物电磁学等前沿学科的学习与认知起着重要作用。[1-2]随着信息技术的快速发展，为满足社会对从事于微波工程、电磁测量技术和无线电技术等领域人才的需求，中国计量学院（以下简称“我校”）始终如一支持该课程的建设，我们对“电磁场理论与微波技术”进行课程改革和教学实践，有效地提高课程的教学质量，改进了教学效果，[3]2009年被评为学校精品课程，在2010年被增选为浙江省精品课程。本文对课程的改革和实践作初步总结。
一、课程建设和教学实践历程简述
我校“电磁场理论与微波技术”课程建设与教学改革实践经历多年，从原先“电磁场理论”和“微波技术与天线”分开授课，然后合并成“电磁场理论、微波技术与天线”课程，发展到目前为“电磁场理论与微波技术”，期间主要经历了三个时期：
2004年以前，课程建设初期。“电磁场理论”和“微波技术与天线”单独设课，两个课程安排在不同学期，理论与实践相隔一个学期，总体教学效果不明显。
2005至2006年，课程建设的起步期。学校根据高校微波专业的电磁场培养目标，决定将原来的“电磁场理论”和“微波技术与天线”合并为“电磁场理论、微波技术与天线”课程，电信、通信和电科三个专业同时开设该课程，并进行教学方法、教学手段的改进，以及教材建设和师资队伍建设。编写了《电磁场理论与微波技术》实验指导书；在校内实行微波实验室“全日制”开放，积极开辟学生第二课堂；制作《电磁场理论与微波技术》课件，改革教学方法与手段，结束了“黑板+粉笔”的单一教学模式，聘请外校知名教授来校讲课和培训新教师，取得了一定的教学效果。
2007年至今，课程的建设改革期。2007年申请了校级教改课题，开展“电磁场理论与微波技术”课程实践和教学探索，并以建设学校重点课程为契机，全面修改课程内容体系。从内容的广度、深度都有了质的改变，强化了电磁场理论的基本原理、基本知识，以及仿真、设计、制作方法和步骤等内容，进行精品课程建设，全面提高教学质量。
二、课程建设和教学实践的主要内容
1.完善教学大纲，调整教学内容
教学大纲是指导课程教学、评价教学质量的主要依据。根据培养计划和课程设置等情况，最近五年对教学大纲进行了三次较大的修改和完善，使学生掌握电磁场和微波的基本结构，建立相关概念间的联系，对本课程理论知识有比较完整的理解，为后续课程的学习打下基础。比如在电磁场理论方面，重点要求重点掌握静电场的梯度和散度、静电场的基本性质、恒定磁场的磁通连续性、磁介质的磁化及矢量磁位和矢量泊松方程、标量磁位和拉普拉斯方程、麦克斯韦方程组的内容及其物理内涵和时变电磁场中的分界面的边界条件等内容；在微波技术方面，掌握传输常数、特性阻抗、反射系数、驻波比等微波传输线的基本概念及其物理意义。掌握不同负载时的传输线的工作状态和传输线的阻抗圆图及其应用，掌握导波系统中的波型、传播常数、相位常数、截止波长、相速、群速等的概念，掌握微波网络分析中常用的参量和双口网络的工作特性参量，对矩形波导的波型及传输特性、TE10及波导壁的电流分布也予以重点要求，掌握各种基本微波元件的结构、原理和使用，使学生能对微波器件等最新技术有更加深入的认识，为学生在将来选修天线等知识时打下良好的基础，对于课程其余知识则要求了解。虽然本课程总学时数有所下降，但是教学大纲仍能在知识更新和课程体系结构等方面保证其合理性。
2.精选教材，突出“化繁为简”理念
根据教学大纲选择合适的教材是教学质量的基本保证。近些年来，我们先采用高等教育出版社1999年出版，谢处方、饶克勤编的《电磁场与电磁波》和西安电子科技大学出版社2001年出版，刘学观、郭辉萍编的21世纪高等学校电子信息类系列教材《微波技术与天线》，由于课本内容太多，公式推导繁琐，影响部分学生学习积极性。然后就改选用西安电子科技大学出版社2002年出版，盛振华编著的《电磁场微波技术与天线》，在与学生的互动过程中，学生反映对矢量分析这部分内容比较困惑，希望能在课本中列出这部分知识。于是又选用机械工业出版社2007年出版，傅文斌主编的《微波技术与天线》为教材，[4-6]该教材属于普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
由于进行精品课程建设，对教材也提出更高的要求。吸取以往选择教材的经验，现在使用北京邮电大学出版社2010年出版，李媛、李久生编写的《电磁场与微波技术》，与以前教材相比，该教材根据面向21世纪电类技术基础课程教学改革的要求，并考虑到电子类专业的特点，注重对电磁场与微波技术的基本概念、基本规律、基本分析方法的介绍，着重对广大普通学生分析问题、解决问题能力的培养。本书内容由浅入深、重点突出，基本理论推导去繁就简，着眼于应用，方便学生理解，使学生更易于接受课程知识。[7]
3.促进教学科研互动，培养创新能力
教学与科研的相互结合，可促进教学质量提高。任课教师在授课过程中，把自己相关的科学研究项目和研究结果介绍给学生，例如在讲授微波滤波器知识时，介绍如何用微带设计新型微波器件，并用Ansoft HFSS和MathCAD等仿真软件进行设计和分析，画出设计电路原理图，然后再播放相关滤波器件的实际电路图，这样一方面使学生对利用微带设计微波器件等复杂过程和抽象概念有简洁的理解，加深对理论知识的认识，另一方面提高学生对本课程的学习兴趣，为学生今后做相关微波研究和创新设计打下基础，例如利用MATLAB软件进行练习和处理，学生还可以自己动手实践，起到良好的效果。目前太赫兹波的研究利用是近些年比较热门的课题，在车站、奥运会和出入境等安检以及食品质量检测方面具有越来越多的应用前景，鼓励有潜力的学生利用学校太赫兹波实验室进行研究和创新设计，允许学生与老师一道，积极参与发表科研论文和撰写专利，有些学生在攻读硕士研究生时，继续选择与本课程相关的课题作为研究方向，学生的创新能力得到培养。
4.改进实验教学，提高实验效果
根据教学大纲，改革实验内容，重新编写实验指导书，增加综合性和设计性实验。在实验中，教师首先讲解实验要点和注意事项，然后以学生操作为主，教师指导为辅进行实验，对实验结果进行当场验收并进行相关理论知识的提问，以此作为评定学生实验平时成绩的主要依据，有助于学生的实验预习和增强学生的动手积极性，鼓励学生多角度分析实验现象，检验实验数据的可靠性，规范学生实验报告，提高实验效果。实验室还提供高要求的选做实验和开放性实验，利用学院建立的RF-2000系列射频实验基地，鼓励学生自行创新设计，切实体验和探索电磁场和微波技术在工程中的应用，使学生感受理论知识与实际工程的联系，增进对基本概念的认识。
5.重视教学电子资源建设，拓宽课程信息来源
课程组利用学校教学网络设施，建设本课程的教学网站，列出该课程的教学团队情况、教学大纲、教学日历、电子教案、授课录像、实验指导书、实验大纲、思考题、习题及解答和多媒体课件等信息，鼓励学生经常点击浏览。作为随堂答疑的补充，还安排教师负责解答学生提出的疑难问题，解决学生在学习中遇到的困惑，增强学生对学习本课程的自信心，也为学生提供了一个崭新的自学环境，拓宽了本课程信息来源。
6.改革考试方式，促进考核公平公正
本课程的考试方式曾经采用开卷考试，相当一部分学生就以为只要考试时带上书本就能考好，在平时也不认真做作业和复习，实际情况是考得不是很理想。课题组教师决定改变考试方式，采用闭卷考的方式，建立20多套试题库，由于本课程的公式较多，有的公式又较繁琐，就在每套试题后面附上公式，而且公式不按照章节的先后顺序排列，比如有关相速度的公式可能就有；；；；；等公式，需要学生真正了解试题所指物理概念才能找到正确公式。期末考试时由学校教务处随机抽取试题进行考试，任课教师也不清楚具体会考什么题目，使学生打消了以前认为的平时可以不来上课，只要划重点的那节课来了就能考好的投机心理，从而重视平时按时上课，既提高了课堂出勤率，又促使学生自觉加强考前复习，改善了学习效果，促进学生考核更加公平和公正。
7.建设精品课程，提升教学水平
精品课程建设对教学质量的提高起到积极作用，已成为课程建设的重要标志。本课程积极参与精品课程建设，整合课程资源，优化教学内容体系，全面提升课题组的教学水平，在2009年经学校评审成为校级精品课程，2010年被增选为浙江省精品课程，表明该课程建设取得了良好成果，课程的教学水平也得到进一步的提升和认可。
三、结束语
课题组教师经过多年的不懈努力，“电磁场理论与微波技术”课程建设和教学实践取得了初步成效，学生对本课程的学习积极性更加主动，教学效果得到明显改善，在校内外获得了积极评价。当然，还有许多工作需要进一步完善，我们一定会在今后的教学中继续改进。
参考文献：
[1]周雪芳,钱胜,李齐良.“电磁场与电磁波”精品课程建设的探索与实践[J].中国电力教育,2011,(4):68-69.
[2]李丹美,仇润鹤,叶建芳.“电磁场与电磁波”课程教学改革探索[J].实验室研究与探索,2005,(S1):157-159.
[3]姜宇.在“电磁场与电磁波”课程中建立创新理念[J].电气电子教学学报,2009,31(1):95-96.
[4]谢处方,饶克勤.电磁场与电磁波[M].北京:高等教育出版社,1999.
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近年来，我国教育正在发生在翻天覆地的变化，其中高等教育逐年扩大招生，教育规模也随之迅速扩大，并且正在从精英式教育转向大众化教育[1]。在这个阶段，社会对人才的需求也有了变化，呈现出多样化的趋势，他们更青睐于既有扎实理论基础又有较强实践能力的人才。全国高校中工科院校占多数，是国家培养工程技术性人才的主要阵地。沈阳化工大学是一所以工科为主、多学科协调发展的应用型本科院校，工科占有较大比重。按1999年教育部备案的专业目录，国内多数高校将原来的精细化工专业（工科）改办为应用化学专业（理科），无疑这是工科背景下的理科专业，我们学校也是如此。工科院校的理科专业有别于理科院校理科专业，在保证理科专业的课程设置的前提下，应适当体现工科特色，加强理工结合，培养复合型人才，以适应当今社会的需要。按照教育部“工科院校应用化学专业按理科建设”的要求，沈阳化工大学应用化学专业定位为：培养具有化学基本理论、基本知识和较强的实验技能，具备应用化学和应用分析方面知识，在功能性精细化学品、涂料、农药、催化剂等的研究开发，化工产品分析检测技术，计算机应用等相关工程技能等方面，受到全面的培养和锻炼，在化学或相关科学技术领域理工结合型的高素质应用型人才[2]。我校的应用化学专业是立足于精细化工行业的应用研究型专业，本专业坚持理工结合，协调发展，立足辽宁，面向全国，服务于振兴辽宁老工业基地的人才需要，服务于地方经济社会发展和国家现代化建设。
波谱分析课程是我校应用化学专业本科生的专业必修课程。本课程的教学任务主要讲述紫外（UV）、红外（IR）、核磁共振（NMR）和质谱（MS）的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过对本课程的学习，学生能掌握有机化合物结构波谱分析的基本概念、基本原理和基本方法，并能应用光谱法对有机化合物进行结构剖析，进一步提高学生识图、解图的能力，最终达到培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程、毕业论文和今后的工作及深造奠定良好的基础。1986年我校成立精细化工新专业，波谱分析课程为选修课。1999年国家专业目录调整，精细化工专业改名为应用化学专业，在新制订的教学计划中波谱分析课调整为专业必修课，理论学时为48学时。在本学科的发展过程中，先后有10余位教师主讲了波谱分析课，波谱分析课程的建设也得到逐渐发展和完善。作者从事波谱分析教学及相关科研工作已经十几年，积累了一定的教学和科研经验。下面介绍作者在波谱分析课程的教学改革方面所作的一些有益尝试和探索。
1 教学内容力求实用和新颖
波谱分析课程涉及的每种仪器方法都有各自的理论基础、应用范围和研究内容，在教学时容易使课程显得内容庞杂、结构松散，导致学生在学习时容易产生零散、枯燥的感觉。我们在教学中首先明确“波谱”与电磁波的联系。UV、IR、NMR谱学方法都是电磁波与样品分子作用的结果，不同的电磁波作用在分子上，呈现出不同的波谱特征，从谱图产生的原理上理解三大谱学之间的联系。每章的学习首先介绍该波谱方法的原理、仪器类型、介绍其制样方法，然后阐述各类化合物的波谱特征，最后介绍该种谱学方法的实际应用。这样能使学生清晰地把握波谱分析课程的框架，掌握课程内容的重点。同时我们在波谱的应用中引入科研实例，根据我校的应用化学是立足于精细化工行业的应用研究型专业，在解析实例中引入功能性精细化学品结构解析，激发学生学习兴趣，注重理论与实际的有效结合。这门课的最终目的是提高学生解析谱图的技能，我们在学生掌握了各类谱图的基本规律之后，通过大量的科研实例使学生增强感性认识，掌握解析各类化合物谱图的基本特征，使学生所学知识得以巩固。
2 教学手段多样化
（1）计算机辅助教学改变了传统的、枯燥的教学方式，他用生动的声音、图像展现动态的视频，让学生身临其境，耳目一新。他的运用能够达到传统教学方式无法达到的效果[3]。现代多媒体计算机辅助教学，已成为最具潜力的教学模式。在教学中合理的运用计算机辅助教学系统的过程中，不仅可以利用讨论式、启发式等教学手段，还可以制作电子课件、教学大纲、电子教案，并且可以通过网络进行答疑，及时了解教学反馈，和学生进行互动等为一体的局域网教学平台，这样可以做到无限的延伸我们的课堂教学，变学生的被动接受为主动参与，真正成为课堂的主人，满足不同学生的不同需求。
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一、立足岗位，面向专业，优化课程结构
物理是机电类专业的基础课程，必须立足于机电类岗位，服务于机电类专业课程。机电类中职培养机电技术及应用方面的操作维护使用及管理技能型人才，面向制造业各岗位。制造业为国民经济各部门，包括国防和科学技术的进步提供先进的手段和装配，其技术装备是数控机床（CNC）、柔性制造单元（FMC）和柔性生产线，这些装备的操作使用、维护管理要求高，需求复合型人才，并且随着科技和生产的发展，机电产品生产工艺及装备技术水平在不断提高，对机电设备操作使用维护要求也提高，制造类各岗位如机械制造、数控加工编程、汽车维修、模具加工与修理、电子产品装配、机电维修、机电产品质量检验、机电设备营销等等都需要多门课程知识的综合，需要扎实的专业基础知识，强调基础及对岗位的适应能力和以后的扩展能力。中职生在短短三年间掌握机电类某一岗位群所需的全部知识和技能是不可能的，只能是掌握该岗位群所需的基本知识与基本技能，只有夯实基础，拓宽基础，才能提高社会的适应能力。专业基础课是为专业岗位服务的，而物理课在提高学生的科学素养、为机电类专业基础课程打基础方面起着无可替代的作用，所以物理是机电类专业基础的基础，其内容与结构必须满足专业与岗位的需求。
考虑到机电类各专业后继课的特点，将物理分为I、II两类：I类包括知识模块有：直线运动，牛顿运动定律，冲量与动量，功与能，曲线运动、万有引力定律，机械振动与机械波，分子运动论、理想气体，热量与功，静电场，恒定电流，磁场，电磁感应，电磁振荡和电磁波，几何光学，光的本性，原子和原子核。II类是将I类中的静电场，恒定电流，磁场，电磁感应，电磁振荡和电磁波内容合并到电工基础中。II类是面向电子、计算机等专业，对物理、电工、电子等课程的要求相对较高。在第一学期开设《物理》，而第二学期起就依次开设《电工基础》、《模拟电子》和《数字电子》三门课程。I类是面向机械、机械制造、模具等专业。另外，增加选修模块，如自制物理实验、创新制作内容。各个不同专业学时数亦不相同。
二、做学合一，培养创新能力
物理课教学中的学主要是指理论知识学习；做是做实验、做习题和课外活动，主要是实践过程，无论是学还是做，都是为了理解基本概念与定律，分析物理现象与自然规律，掌握物理科学方法与知识。由于各种原因，中职生入学的实际情况是基础差、底子薄，文化素质相对较低，但其思维能力和智力水平并不低。按照职业教育观点[1]，他们只是智力类型的不同，而非智力水平的高低。中职生的培养目标是技能型人才，注重实际应用与操作。鉴于上述情况，中职物理教学首先要调动学生主动参与学习过程，发挥其主体能动作用，发掘其能力与潜力；其次加强技能培养。为此采取如下措施：（1）在学的方面，降低理论知识的难度，强调实用性和实践性，注重培养学生的学习能力和分析问题、解决问题的能力，淡化理论推导，突出物理概念的理解，注重计算能力的培养，并将部分概念与定律内容实验化，转化为可以做的内容，加大课堂演示内容及份量；同时采用多样化教学手段，充分运用投影、幻灯、录象、计算机辅助教学软件（CAI）等现代化手段进行教学，注重形的视觉作用，加深对物理概念与定律的理解。对于每个章节，明确目标任务，以任务为驱动，教师指导学生主动思考，学生带着思考的头脑进入课堂。理论联系实际，联系生产生活实际，联系专业实际，联系学生实际，循序渐进，由浅入深。（2）做的方面，充分利用习题、实验与课外活动。这样在学中做、在做中学，做学合一，发挥学生的学习积极性、主动性，增强学生的主体意识，提高学生的动手能力，掌握科学方法，提高科学素养。
创新能力的培养是深化教育体制和结构改革、全面推进素质教育的重点，创新教育要求学生学习的是解决问题的方式方法，而不仅仅是知识的本身。在中职物理教学过程中，培养学生的创新能力应从以下三个方面进行：（1）在理论课教学中训练学生的创新能力，设计提问，激发学生问题意识，引入课题；指导学生发现，启发学生思考、交流、探究；引导学生独立学习，启发学生大胆质疑；注重挖掘物理教材中的研究问题的方法，培养学生的创新能力。（2）在习题教学中培养中学生创新能力，一题多解，训练学生的发散思维；一题多变，训练学生思维的灵活性。（3）在物理实验教学过程中培养创新能力，在规定学生完成一定的实验计划和要求的前提下，可以鼓励、引导学生不拘泥于教材中的做法，进行一些创新改进，或自己另外设计不同的方案或者自己提出实验研究课题，设计开放性实验，设计实验方案，独立或与同学合作进行实验。（4）在课外活动中培养学生创新能力，举办“异想天开”发明创造“金点子”方案竞赛；举办发明创造讲座、科普知识讲座、发明创造作品展览；开展“小发明、小创造、小制作、科学小论文”等竞赛，以激发学生的创新意识，增强创造能力。
三、对教师的要求
物理理论与实验教学设计与实施，需要高素质的教师队伍。教学过程设计、教学情景设计、学生情况分析、创新能力培养都对教师提出了很高的要求，不仅要求教师具有丰富的相关专业知识与娴熟的实践技能，而且要具有灵活的教（下转第149页）（上接第145页）学方法、较强教学情景设计能力和现场调控能力和创新教学能力。为此，教师必须经常收集资料、补充自己的专业知识、了解最新科技动态，及时掌握科技方面的新技术、新工艺、新设备及岗位所需技能；钻研教学艺术，深入学生调查研究分析，做到因材施教。如教学过程设计中每个章节找出恰当的切入点，“万有引力定律”以“人造卫星、黑洞例子”切入；“机械波”以“地震、超声波和次声波”切入；“能量守恒”以“长江三峡”切入；“电场中的导体”以“静电的防止和利用”切入；“电阻定律”以“超导”切入；“磁场”以“磁悬浮列车”切入；“原子核”以“核武器”切入等。引入这些例子，不仅可以引出问题，激发学生学习兴趣，还可增强学生对科学的崇尚。
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一、微波技术课程特点
《微波技术》作为通信工程、电子工程、电子信息以及微波等专业的重要专业基础课，是在学习了《电路基础》和《电磁场与电磁波》等课程基础上深入研究微波领域的重要科目，其内容丰富、概念抽象、理论性强、对数学方法的依赖性强，教与学都有难度。微波技术课程主要包括传输线理论和圆图的应用；微波网络基本理论、s 矩阵及其特性等方面。在讲解波导理论时以简正波理论为线索介绍矩形波导的物理构成及其工作原理，其场结构在三维空间分布，因而要求学生有一定的空间想象能力和抽象思维能力。而课程涉及到的多由理论均以麦克斯韦方程组为理论依据，其中重要的结论推导都离不开高等数学和复变函数的知识。由此可见，微波技术课程教学难点主要表现为课程理论性更强、内容复杂而抽象、分析方法多样、对数学知识要求较高[1-3]。
二、微波技术教学中存在的问题
通过对以往教学过程中出现的情况，结合本专业特点，发现《微波技术》课程的讲授过程中存在以下几个问题：
（一）在现有的教学过程中，往往过于偏重理论教学，而实践教学所占比重较小；仅是按照课本简单设计教学计划，将基本的、重要的概念、原理、方法在有限的课时教学中教授给学生，而缺少介绍微波技术的发展前沿，因而学生课程学习意义不明确。
（二）由于该课程需要大量的先进仪器设备，而有限的学科建设及科研经费造成实验室先进仪器设备相对匮乏，导致学生缺少开放式教学环境。
（三）教学方法相对于其它课程比较传统，网上教学辅导与课堂教学难以有效结合；对学生的考核仅限于分数的高低；在课程建设过程上未能引进国外先进的教学理念、教学方法及教材，未能及时更新配套的实验教材，使学生不能在多层次、开放式的教学环境下学习。
三、微波技术教学改革的实践探索
针对以上教学中存在的问题，认为从以下几个方面对《微波技术》教学改革进行探索：
（一）注重合理利用教材，配套实验教材。以教材更好地适应当前教学的需要为目的，对教材在保留原有经典基础理论的同时，增加新的理论和实用技术；结合当前微波技术的发展，增加的新型微波元器件的原理和使用方法介绍。
（二）不断更新课程内容，提高学生学习兴趣。微波技术课程内容比较抽象，学生在学习中不易建立概念，也会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。因此，应多注重对于课程内容实际应用背景的介绍，比如介绍未来移动通信技术中的射频技术等，以提高学生的学习兴趣。
（三）将实践性教学与启发式教学相结合。本课程紧密结合实际，教学中应加强实验教学环节。为节省设备经费，采取硬件平台与软件辅助相结合，学生实际动手操作与演示相结合的方法，开发基于仿真实验平台的实验内容，从测量微波的基本参量入手，将“电磁场与电磁波”实验与“微波技术”实验有机结合，使学生加深对书本知识的理解。
（四）积极改革教学内容组织方式。基础理论教学方面，教学内容以讲授基本原理、基本方法为主，使学生了解基本理论知识，掌握重点、难点问题，在讲授该课程时，把重点放在基本概念和基本原理的解释上；实践课程教学方面，结合理论课程教学内容，精心设计典型的实验范例，利用实验室拥有的微波仪器设备，进行微波系统基本参数的测量；实践环节教学方面，主要包括课程设计和毕业设计，让学生利用所学的知识，培养学生的实践技能。
（五）开展互动式教学与研究式教学。开展互动式教学，在授课过程中，鼓励学生提问，每一章结束后都进行分组讨论，培养学生的独立思考、分析问题、解决问题的能力。开放式、研究式的讨论，使学生总结归纳所学内容，用一条龙“串”起来，写出“小论文”形式的学习笔记。这些措施促进了学生的积极性和自信心的提高，帮助学生克服了畏难情绪，增强了对自己将来从事微波科研工作的兴趣和信心。
（六）坚持推进优师建设，加强教学经验与资源的总结、研究与推广，实现科研与教学的融合，不断优化教师队伍结构，全面提高任课教师水平。
（七）积极进行网上教学改革试验。充分利用利用网络教学来补充课堂教育，将网络教育与课堂教育有机地融合起来。
（八）设计教学信息调查表和听课记录表。调查表在课程结束时使用，听课记录表由课程教学负责人教学过程中随机听课时填写。对负责人每学期听课次数定量化，并要求分别对相关教学环节进行评价。根据学生填写的调查表和负责人填写的听课记录，分析教学过程中所存在的问题以及教学改革与创新的效果，为教学研讨和教改指明方向。
四、结语
通过对《微波技术》教学手段，教学方法和实验环节等多方面的不断地探索，为深化《微波技术》课程教学改革，提高课程的教学水平和教学质量提供有益借鉴。
参考文献：
篇11
一、微波技术课程特点
《微波技术》作为通信工程、电子工程、电子信息以及微波等专业的重要专业基础课，是在学习了《电路基础》和《电磁场与电磁波》等课程基础上深入研究微波领域的重要科目，其内容丰富、概念抽象、理论性强、对数学方法的依赖性强，教与学都有难度。微波技术课程主要包括传输线理论和圆图的应用；微波网络基本理论、S矩阵及其特性等方面。在讲解波导理论时以简正波理论为线索介绍矩形波导的物理构成及其工作原理，其场结构在三维空间分布，因而要求学生有一定的空间想象能力和抽象思维能力。而课程涉及到的多由理论均以麦克斯韦方程组为理论依据，其中重要的结论推导都离不开高等数学和复变函数的知识。由此可见，微波技术课程教学难点主要表现为课程理论性更强、内容复杂而抽象、分析方法多样、对数学知识要求较高[1-3]。
二、微波技术教学中存在的问题
通过对以往教学过程中出现的情况，结合本专业特点，发现《微波技术》课程的讲授过程中存在以下几个问题：
（一）在现有的教学过程中，往往过于偏重理论教学，而实践教学所占比重较小；仅是按照课本简单设计教学计划，将基本的、重要的概念、原理、方法在有限的课时教学中教授给学生，而缺少介绍微波技术的发展前沿，因而学生课程学习意义不明确。
（二）由于该课程需要大量的先进仪器设备，而有限的学科建设及科研经费造成实验室先进仪器设备相对匮乏，导致学生缺少开放式教学环境。
（三）教学方法相对于其它课程比较传统，网上教学辅导与课堂教学难以有效结合；对学生的考核仅限于分数的高低；在课程建设过程上未能引进国外先进的教学理念、教学方法及教材，未能及时更新配套的实验教材，使学生不能在多层次、开放式的教学环境下学习。
三、微波技术教学改革的实践探索
针对以上教学中存在的问题，认为从以下几个方面对《微波技术》教学改革进行探索：
（一）注重合理利用教材，配套实验教材。以教材更好地适应当前教学的需要为目的，对教材在保留原有经典基础理论的同时，增加新的理论和实用技术；结合当前微波技术的发展，增加的新型微波元器件的原理和使用方法介绍。
（二）不断更新课程内容，提高学生学习兴趣。微波技术课程内容比较抽象，学生在学习中不易建立概念，也会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。因此，应多注重对于课程内容实际应用背景的介绍，比如介绍未来移动通信技术中的射频技术等，以提高学生的学习兴趣。
（三）将实践性教学与启发式教学相结合。本课程紧密结合实际，教学中应加强实验教学环节。为节省设备经费，采取硬件平台与软件辅助相结合，学生实际动手操作与演示相结合的方法，开发基于仿真实验平台的实验内容，从测量微波的基本参量入手，将“电磁场与电磁波”实验与“微波技术”实验有机结合，使学生加深对书本知识的理解。
（四）积极改革教学内容组织方式。基础理论教学方面，教学内容以讲授基本原理、基本方法为主，使学生了解基本理论知识，掌握重点、难点问题，在讲授该课程时，把重点放在基本概念和基本原理的解释上；实践课程教学方面，结合理论课程教学内容，精心设计典型的实验范例，利用实验室拥有的微波仪器设备，进行微波系统基本参数的测量；实践环节教学方面，主要包括课程设计和毕业设计，让学生利用所学的知识，培养学生的实践技能。
（五）开展互动式教学与研究式教学。开展互动式教学，在授课过程中，鼓励学生提问，每一章结束后都进行分组讨论，培养学生的独立思考、分析问题、解决问题的能力。开放式、研究式的讨论，使学生总结归纳所学内容，用一条龙“串”起来，写出“小论文”形式的学习笔记。这些措施促进了学生的积极性和自信心的提高，帮助学生克服了畏难情绪，增强了对自己将来从事微波科研工作的兴趣和信心。
（六）坚持推进优师建设，加强教学经验与资源的总结、研究与推广，实现科研与教学的融合，不断优化教师队伍结构，全面提高任课教师水平。
（七）积极进行网上教学改革试验。充分利用利用网络教学来补充课堂教育，将网络教育与课堂教育有机地融合起来。
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引言
无线通信系列课程覆盖面广，从传统的专业基础课程，如电磁场与电磁波，微波技术基础，射频理论设计与应用，到先进应用背景的专业型课程，如宽带无线接入和移动通信等课程，都与电子科学技术的发展十分紧密。这些课程的应用前景非常广泛，如电子标签设计（RFID），物联网中的远程智能遥控技术，高速宽带无线接入方法，远程无线智能定位等领域中都得到迅速和广泛地应用。但是受到软硬件条件的影响，实验教学课程不能及时跟踪最新技术的发展，不能适应社会对人才技能的要求，造成人才的培养与社会需求之间的脱节，因此对高校的无线通信系列实验课程的改革势在必行，同时改革过程中也出现了一些问题，而这些问题也正成为国内高校教学改革的关注焦点[1]。
一 无线通信工程课程系列现状分析
就目前而言，国内许多高校开设的无线通信系列课程存在的主要问题集中在以下几个方面：
1 基础环节薄弱，缺乏必要的授课基础
由于上个世纪90年代对无线通信系列课程的忽视，很多学校取消了微波技术基础等课程，师资也随着出现断层，以致造成国家在无线技术关键领域与美国相差很多年。随着无线通信业的发展和国家对无线通信人才的迫切需求，特别为解决物联网，电子标签技术（RFID），以及军事中的遥感遥测，国家北斗导航系统,国家探月工程等实际工程问题，对具有无线通信人才的需求越来越迫切，同时对专业技能的要求也越来越高。随着社会的发展，本世纪初很多学校又恢复了无线通信系列的专业基础课程和实验课程，但是师资力量已经严重不足，实验设备也严重老化，无论是理论课程还是实验课程，都面临着前所未有的困难，授课基础薄弱[2]。
2 技术更新过快，授课内容难以紧跟学科发展
无线通信专业是一门实用性较强的应用型课程。一方面需要授课教师紧跟学科技术的发展，结合实际情况，因材施教，不能因循守旧，另一方面又需要授课教师注重与基础课程的衔接，在提高基础和专业知识的同时，满足社会需求对专业技能的要求。教师需要通过相关的实验课程、实践课程和课程设计等教学方式提高学生的能力，这些要求无疑提高了对教师本身素质的要求。随着无线通信技术越来越向高精尖方向发展，需要授课的内容同样具有较高的广度和深度，这一定程度上增加了授课难度。但是现在国内这类应用型课程缺乏教学实验平台，授课效果也很成问题[3]。
3 实验教学环节缺乏创新性理念和工程思想的灌输。
无线通信系列课程的实验问题是困扰各高校的一个难点问题，无论是基础实验还是专业型实验的开设，都涉及到频谱和射频相关的设备，而这些设备的科技技术含量都非常高，而且几乎被国外垄断；而国内不但生产的厂家少，而且同样价格昂贵，因此，即使是购买基本的实验器材，都需要投入大量的资金，这对于很多高校来说都是难以承受的；另一方面，传统的实验思路也对课程的开设带来了问题，在过去，无线通信系列课程实验不是验证性实验，就是演示型实验，缺乏向上拓展空间；但是，就业市场需要学生具有创新性理念和有较强的动手能力一定的工程素养，能够熟练地使用各种测试仪器，这与传统的演示实验思路格格不入[4]。所以迫切需要进行新的实验教学的研究和探索，寻求解决的方法。
就目前的就业市场而言，对通信工程专业人才的需求十分可观，与移动通信、网络通信相关的各公司企业，特别是对无线通信方面的学生尤其青睐[5]。因此国内各大高校都十分重视无线通信方向发展，无线通信不仅仅是高校研究者的重点关注对象，也成为教学过程中的重点发展对象，各高校都投入大量人力、物力，对无线通信的教学体系展开研究，以期迎合就业市场的需求[6]。
二 构建新的无线通信系列实验课程体系
根据无线通信系列课程体系，研究实验内容，以及系列课程实验的衔接问题，开发相关的专业实验平台，从广度和深度两个方面对现有的实验内容进行扩充。首先开发与宽带无线接入技术、下一代无线物联网互联技术、卫星通信系统技术等国家发展规划相关的实验课程体系。其次结合社会的实际要求，开发RFID设计和无线智能遥控邻域等具有一定应用前景的实用型实验课程，构建完整的无线通信实验基础教学和应用教学体系。最后需要根据学科发展的要求，并结合其他学科的发展，融合不同学科的知识，构建交叉性的大型实验，并设立为期两周以上的课程设计教学体系，培养具有扎实理论基础和熟练操作技能的专业人才。
在构建上述三大类实验内容体系的过程中，要建立相应的实验课程的实施方式，也就是实验课程的具体的实现方法体系。整个实验体系将以现有的基础性、综合性和设计性实验为基础，在应用型课程中推出创新性实验环节，通过引导教学法，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时增加实验学时的比例，实现理论与实践的充分结合，并通过创新性平台，培养学生的工程素养。
根据上述的实验内容体系和具体实施方法体系，需要进行具体的实验教学体系规划。国内各高校根据实际情况也有不同的具有实现方式。根据自身状况，各高校形成了各自的实验课程体系，并针对具体的课程教学和具体的实验教学内容进行了大量的研究，并根据实际教学基础和人才培养的目标分别实施了具体的实验教学内容和方式。譬如清华大学、北京大学、北京邮电大学、上海交通大学、成都电子科技大学、东南大学、浙江大学、复旦大学等多所名牌大学都拥有阵容非常强大无线通信系列课程教学群，开设了电磁波、微波技术、射频技术、遥感技术、无线微控制技术、医疗电磁技术、能源电磁转化技术等具体的实验课程体系，并且还在不断扩充中，为了能适应社会对专业人才的技能要求，对无线通信系列的实验课程改革和研究正在成为教学改革关注的热点。
从纯粹的知识基础角度分析，无线通信系列课程必须包括电磁场与电磁波、微波技术基础、宽带无线接入、锁相技术、天线与电波、射频电路设计、移动通信系统、卫星通信系统等课程。目前，重庆大学具体实施的无线通信课程系列的主要实验教学架构如图1所示。该课程体系包括三个层次，第一个层次为理论基础课，课程包括电磁场与电磁波、微波技术基础和射频电路设计与应用，第二个层次为实验教学课程，课程包括为微波技术基础实验、射频电路设计实验、数字通信实验和移动通信实验，第三个层次为无线通信的应用环节。以微波技术基础实验和射频电路设计实验为基础，学习相关的硬件和软件后，进行较为综合的课程设计，设计时间连续两周。设计的内容涵盖射频电路知识，射频电路的仿真、宽带无线接入、移动通信和卫星通信课程等相关的实验课程。
三 适时引入实验课程的创新机制
在构建实验课程体系时还需要引入创新机制。利用已有的实验教学平台，综合分析实验课程的内容和形式，进行合理的调整，建立实验课程的创新机制。
一方面通过各种奖励措施和鼓励措施提高教师开设新的实验教学课程，提供必要的实验教学经费和设备，激发教师的创新能力。
另一方面在学生中征集有意向的志愿者参与平台开发，针对不同层次的学生，构建实验体系，并确定基础性，综合性和设计性实验为基础，三个层次的实验在整个体系中的分布情况和切入深度，构造立体交叉性实验平台，并检验实验平台的设计思想的可实现性，积累经验，完成创新平台建设。
构架基础性实验、验证性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验的五个层次的实验教学体系。以基础性实验为基础和验证性实验为基础，培养学生设计能力和创新能力为最终目标，建立实验课程发展体系。紧跟前沿无线通信技术，建立最新实验内容。实验中引入最新实验内容和实验仪器，紧跟技术发展的趋势，培养出能为企业带来技术革新和提高效率的人才，同时将实验内容和企业提供的项目结合起来，锻炼学生的实际动手能力。
针对理论教学的课程改革，对实验教学进行同步改革，我们引入更多的设计性环节，并加入先进技术发展趋势讲座。通过趋势分析，引导学生的思维方式转变，使之能逐渐完成从被动接受到主动思考的转变，这是引导学生形成创新性意识基础环节，实现理论和实验教学改革相结合的方式，避免实验教学与理论教学的脱节。以培养学生“厚基础、宽口径、动手能力强、有创新意识”为目标，坚持以理论与实际、基础与先进、经典与现代技术统一，面向不同专业要求，优化教学内容，建成具有鲜明的时代特征的合理的实验教学课程体系。
四 加强科研和实习的教学实践活动
实验体系涉及到大量的工程设计问题，而这些问题有些不能在实验室中完全解决，需要依靠校外实习基地，进一步提高学生对学习这些课程知识的认识。为此，我们每年专门组织学生参观“中国移动公司科技生活馆”、“中国联通公司科技中心”“重庆大学电信机房”、“重庆有线电视中心”、“重庆铁通公司发射中心”和“重庆广播电视中心”等基地。但是在很长一段时间里，校外基地并未真正发挥其优势，学生在校外基地的活动也仅仅是走马观花似的参观，难以真正涉及工程问题的解决，也达不到培养学生工程素养的目的。
随着越来越多的企业与高校进行合作，设立研究中心和交流基地。教师在理论教学的同时要求进行相关的科研工作，这两方面都促进了教师对本学科领域的发展状态，也为理论知识联系实际提供了一个良好的平台。因此，研究实验教学和科研工作的具体问题，抓住学校本身的有利条件，进一步提高实验教学的质量，是一个非常值得探讨的问题。
另外也不能以创新实践为名，盲目将本科生引入科研活动，必须进行细致周密的安排。一般情况下，低年级本科生主要进行基础性的实验，结合理论知识的学习，加深对知识的理解和运用；而高年级学生需要结合教师实际项目或者学生感兴趣的问题，进行相关的研究。总体上本科阶段的学生还是缺乏实际科研能力，还需要诱导，因此安排学生参与哪类科学研究，参与到什么程度，都是需要研究的。
总之，研究面向应用和创新的实验课程体系是实验课程体系改革的目标和研究的主要内容。其中，构建适应社会需求的实验课程体系建设，是无线通信实验课程改革和发展的一个重点。
参考文献
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[2] 邵玉斌,龙华,刘增力等.通信工程教学实践环节中仿真技术的应用[J].现代教育技术,2009,19:309-311.
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The Innovation and Experiment of Teaching for Wireless Communication Engineering
CHEN Jian-junJIANG YangHAN Qing-wenFENG Wen-jiangWU Yu-cheng
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物理教育，从内容上看作为一门研究物质结构和物质运动基本形式和运动规律的基础科学，给人们带来视野广阔而又深邃的世界观和宇宙观。如伽利略的理论，改变了地球中心说;建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学描绘了整个宇宙演化的图景，正在不断改变和深化人类关于整个世界的看法。又如牛顿建立的经典力学体系在天文学上的极大成功让确定论的认识模式长期渗透在人的思维中，而大量分子运动的统计分布、量子力学中的海森堡准不准关系、天体力学中三体问题的不确定现象等使随机论的思维模式得到承认。再如按经典的还原论，要认识物质必须首先认识物质的分子结构，而认识分子结构就要揭开原子的奥秘，即任何复杂的、整体的事物可以把它还原为简单的、部分的子系统来研究，然后把各部分的性质、规律加起来，就能得到整体的性质、规律，但还原论忽略了子系统间的相互作用，而部分间祸合性质对整体的贡献有时却是必须正视的，如强相互作用的结合能与强子自身的能量是可比的，这样我们就应以系统论的观点来研究问题。可见，作为一种认识真理的探究活动，物理学不断丰富、深化或改变着人们的思想观念、文化传统，导致人们在认识论、方法论及自然观等方面发生重大变化。
做为一名教师在自己的教学活动中要完成上述的教育内容，教师与学生两者之间就要有认识上、感情上和行动上的交流与探讨，通过认真塌实的探究、实事求是地获得结论等活动，让学生体会形成科学的过程，把握科学、自然、社会和人类的关系，养成尊重他人和成果的正确态度，以及不断追求的进取精神。严谨的科学态度、克服困难的意志品质，这为物理教育中人文价值的体现提供了广阔的平台。
物理教师如何通过有效的课堂让学生体会物理教育中的人文精神呢?
一、教学中加强科学价值取向的指导
要使科学真正造福人类，必须从人文价值的视野中来逐步看待和理解科学。因此，物理教师在教育中要加强科学价值观方面的教育，使学生掌握真理，具有理性，能够从科学的层面扩展到社会的层面，关心他人，关心社会，用联系、发展的观点看待问题，使科学在人文的关照下，真正朝着对人类有利的方向发展，避免出现有悖于科学教育目的的负效应。如学习原子能，既要让学生了解核技术可以用作医疗、能源，同时也必须向学生介绍核污染、核放射可以杀伤人类甚至摧毁地球;介绍水力发电，可适当介绍修建大坝对环境的影响。另外，要鼓励学生将物理学习与生活实际以及社会问题(如能源、环境)相对接，在课堂与大世界连接的氛围中吸吮人文思想的乳汁，学会与他人和谐共处，增强社会责任感，确立正确的科学价值观。如:学习了能源的知识后，让学生扮演未来的工程师，根据当地的地形特征、能源分布及社会发展要求情况，对火力发电、水力发电、核电站的建设进行大胆的设想;学习了声学知识后，组织学生到工厂车间现场体验，调查噪声的危害，并尝试提出减少噪声的有效措施;学过电磁场和电磁波的相关内容之后，让学生研究身边的电磁污染，了解电磁污染的产生原因、电磁污染对人体的危害、公众对电磁污染的了解程度以及怎样防治电磁污染等。这样，学生获得基础知识与基本技能的过程同时也就成为形成正确价值观的过程。
二、培养学生的科学精神
客观求实、理性求真，批判创新等科学精神的培养应贯穿于物理教学的过程中。科学精神是人文精神不可分割的重要组成部分‘科学核神与科学活动内在地直接相关，物理学史上许多实验发规都经过曲折，只有靠科学家实事求是的科学态度和坚韧不拔的精神，才最终取得了成功。科学家薄重事实，坚持不懈，勇于探索，他们在致力于科研活动的同时，处处重视人的价值，孜孜不倦地追求社会的和谐发展，是科学精神和人文精神结合的楷模。牛顿的名言“如果我看得更通那是因为站在巨人的肩上”，既表现出对他人劳动虎果的薄重，也体现了实事求是的态度。爱因斯但在第二次世界大战期间，从人类的企义感出发，劝说美国总统罗斯福抢在纳粹德国以前研制原子弹;当研制成功以后，他又从人类的良知和社会责任感出发，和原子弹之父奥本海默一起，联合反对使用原子弹。教师在教学中，将这些科学史内容与物理知识相融合，其中蕴涵的科学家充满人文主义的态度和精神将激起学生心灵的震动。
三、离辩证唯物主义教育于物理教学中
物理课程面对的主要是物质世界，探讨物质世界运动变化的规律，其中包含了丰富的辩证唯物主义的观点和方法，如电荷间、磁体间相互作用，表面上与中介物无关，被称为超距作用，法拉第提出电荷、磁体周围存在着电场、磁场，赫兹实验证实电磁波愉存在，场是物质便毫无疑问了;“作用与反作用气“分子引力与斥力”、“波粒二象性”、“辐射与吸收”等都是辫证唯物主义中“对立统一”的物理事实;“物质的三态,.,;“全反射中的临界角”、光电效应中的极限频率，体现了奉物在柑互作用与转化中的“量变引起质变”……这些丰富的素材对培养学生科学世界观的作用不容置疑
四、教学中弘扬道德价值
道德是人的全面发展所追求的最高鸽的。21世纪所需的高素质人才，需要柑应一的道德修养，“公”、“诚”、“勤”、“勇”、‘谦”、“和”等美德在物理教育中都有极为丰富的内涵。物理是一门以实验为基础的学科，实验是培养学生严谨求卖的科学态度的良好载体;《墨经》中杠杆平衡与小孔成像的观察研究、原予弹氮弹的爆炸、人造卫星的上天能激起学生的民族自东感，而科技落后必遭污辱的道理又能激起学生的历史责任意识;“两弹一星”功勋.奖章获得者王淦昌、邓稼先等隐姓埋名、顽强拼搏，玻尔在薄重老师与科学之间的抉择，居里夫人发现镭后将成果的无偿奉献，这些科学家的人格力量让人肃然起敬·。一物理教学中，爱国主义与社会责任感的教育、道德价值的弘扬可有机地融人教学内容进行。
