理工科类大学物理课程中的电磁学教学设计——“库仑定律与电荷三体运动”教学案例TEACHING DESIGN OF ELECTROMAGNETISM IN COLLEGE PHYSICS COURSES FOR SCIENCE AND ENGINEERING MAJORS:A TEACHING CASE ON “COULOMB'S LAW AND THREE-BODY MOTION OF CHARGES”
谢东,王辉,何钰
摘要(Abstract):
库仑定律是大学物理电磁学的核心内容,但中学阶段的“公式化学习”易导致大学教学陷入“浅层复习”误区,错失培养学生“科学研究方法论”的关键机会,成为“中学学过,大学如何再讲”的典型教学痛点。本教学案例依据《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2023年版),针对该痛点提出“熟悉定律陌生化”创新路径:通过再现“观察-猜想-实验-归纳”的科学史进程,深度挖掘库仑定律的历史背景、哲学意涵与方法论价值,推动教学重心从公式记忆转向科学思维能力培养;引入基于氦原子模型的“电荷三体运动”数值仿真,让学生直观发现经典理论与微观物理世界的矛盾,落实金课“高阶性、创新性、挑战度”要求;通过电荷三体关联科幻作品《三体》,在比较中西方叙事方式的基础上融入课程思政元素,探讨集体主义精神与人类命运共同体意识在全球性挑战中的现实价值,实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一,最终为理工科大学物理核心概念教学提供可复制的创新范式。
关键词(KeyWords): 大学物理;库仑定律;电荷三体运动;数值仿真;课程思政;《三体》
基金项目(Foundation): 全国高等学校大学物理改革研究项目(项目编号2024PR074);; 四川省高等教育人才培养质量与教学改革项目(项目编号JG2024-0287);; 西南交通大学本科教育教学研究与改革项目(项目编号JG2024051,20240319)
作者(Author): 谢东,王辉,何钰
DOI: 10.27024/j.wlygc.2025.08.27.02
参考文献(References):
- [1] 理查德·费曼.别闹了,费曼先生[M].长沙:湖南科学技术出版社,2013.RICHARD P.Feynman.Surely You're Joking,Mr.Feynman![M].Changsha:Hunan Science & Technology Press,2013.(in Chinese)
- [2] 吴琪,席特,胡婧,等.关于光子静止质量是否为零相关问题的讨论[J].赤峰学院学报(自然科学版),2019(7):33-37.WU Q,XI T,HU J,et al.Discussion on issues related to whether the rest mass of a photon is zero[J].Journal of Chifeng University (Natural Science Edition),2019(7):33-37.(in Chinese)
- [3] 教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求(2023 年版)[M].北京:高等教育出版社,2023.Teaching Guidance Committee for University Physics Courses in Institutions of Higher Education,Ministry of Education.Basic Requirements for the Teaching of College Physics in Science and Engineering Universities (2023 Edition)[M].Beijing:Higher Education Press,2023.(in Chinese)
- [4] YAMAMOTO T,KANEKO K.Helium atom as a classical three-body problem[J].Physical Review Letters,1993,70(13):1928-1931.DOI:10.1103/PhysRevLett.70.1928.
- [5] 谢东.COMSOL Multiphysics在“大学物理”数字化教学中的应用[C].//2024年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会,2024:15-20.Xie D.Application of COMSOL Multiphysics in Digital Teaching of College Physics[C].//Proceedings of the 2024 National Academic Symposium on Physics Basic Course Education in Higher Education Institutions,2024:15-20.(in Chinese)
- [6] 万紫欣.科幻小说《三体》的文本内叙述视角忖度[J].牡丹,2023(10):23-26.WAN Z X.Analysis of Intratextual Narrative Perspective in the Sci-Fi Novel The Three-Body Problem[J].Peony,2023(10):23-26.(in Chinese)