2017年5月9日中午1点,大学物理课程在虎溪校区理科楼五楼公共讨论区进行了第3期教师学习共同社活动,大学物理课程教师学习共同社,是由教师自主组织的,以如何进行大学物理课程的有效教学结构设计为主题的教师学习活动。活动的开展得到了教务处、教师教学发展中心的大力支持,是学校启航计划背景下公共基础课程教师卓越教学研修项目的重要内容之一。
本次活动的主题是环流定理、电势能、电势、电势梯度部分有效教学结构的讨论,由苏荀、曾代敏老师主讲,来自大学物理课程的14位任课老师参加了本次活动。从万有引力做功引出静电场力做功,从势能引出电势能,从保守力与势能关系引出场强与电势关系。本部分的教学目标重点是掌握两种求电势的方法及电势差求电场力做功的方法。前测部分可以考察学生对保守力做功的两种表述的掌握,从而引出标量场的概念。参与式教学部分主要以问答的形式,辅以小实验示范和学生讨论逐步地展开。在介绍旋度概念时,准备装半杯水的透明玻璃水杯,顺时针或逆时针旋转水杯,请学生观察形成的漩涡,速度矢量沿漩涡积分不等于零,这说明这种速度场是有旋场,而静电场的环流为零,所以静电场是无旋场。在这里还可用利用水的两种运动方式:平动和转动,说明为什么要引入通量和旋度的概念。在讲完电场强度和电势梯度的关系后,设计几个判断题,请学生讨论后回答,教师进行归纳总结。后测可出两个小计算,如缺小孔的均匀带电的球面内电势的求解,非均匀带电球面球心处的电势等。总结部分可从一个定律(库仑定律)、两个定理(高斯定理和环流定理),两个物理量(场强和电势)总结静电场的内容。
本部分内容采取类比的方法,可加强力学与电磁学中相关知识点的联系,便于学生理解。在引入电势之前,应向学生说明为什么要引入电势来描述电场?叠加法计算电势的方法已经隐含着选取无穷远为电势零点的条件,场强积分的方法计算电势要选择合适的积分路径。匀强电场的电势差可写为Ed,但非匀强电场则需用场强积分公式计算。此外,老师们还讨论了如何讲解电介质的极化这一部分的内容。本次教师学习共同社活动对环流定理、电势能、电势、电势梯度部分的内容做了详细的讨论,提出了如何将这部分内容讲得更出彩的方法,并讨论了教学中存在的其他一些问题,达到了很好的效果。