汇报提纲 一.改革背景及目的 二.改革的具体措施 三.改革成效与建议

加强课程学习中课堂训练与章节测验 改革尝试与效果 王振林 南京大学物理学院 2016.08.16 第 16 届全国电动力学研讨会, 衡阳师范学院

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汇报提纲 一.改革背景及目的 二.改革的具体措施 三.改革成效与建议

电动力学课程教学 p 课程本身的特点 : 数学推导多, 矢量运算相对复杂 p 现在的环境 : 相对有限课时, 教学内容偏多 p 对教师的要求 : 一门很有用的理论课程, 但要讲的有吸引力不容易 p 过去几年, 我坚持的改进 : Ø 围绕课程体系, 补充前沿课外知识点 Ø 尽可能采用板书的形式, 目前 ~90%

新学期开学之前, 先拿到学生的学分绩 学分绩分布 有喜有忧 忧 :>10% 的学生, 一门以上课程挂红灯 喜 :>10% 的学生, 学分绩很高 时间 ( 周 )

针对优秀学生 围绕课程的知识点, 提供若干研究性课题 提供相关的前沿文献 指定研究生, 给予指导, 及时解答问题 集中答辩 给予点评 总评加分 (1~3 分 )

提供给学生的课外研讨题目 半导体纳米线光致荧光的偏振依赖各向异性 一维光子晶体光学性质石墨烯及其光吸收增强 光纤光波导 介质球回音壁模共振模及其特性 具有相位梯度的超构表面折射反射特性 金属纳米球壳的 surface plasmo 特性 金属表面的 surface plasmo 及其负折射现象 超构表面的非线性光学效用调控 surface plasmo 的量子效应 A-B 效应 超导和高温超导 多普勒效应及激光冷却原子 光钟与相对论 光学天线 Cerekov 效应 提供代表性文献 指派多名博士生给予对口指导提供参加课题组会的机会

课题组助教 研究生与本科生密切交流 实验室网址 pl.ju.edu.c

期末考试结束之后, 组织学生集中汇报 学生 : 文献阅读 分析 讨论 总结 口头报告 ; 博士生 : 指导进行预答辩 ; 青年教师 : 进行点评 ( 研究内容 方法 口头表达等 ); 院系领导重视 : 学院分管教学院长和系主任给予支持

中间和靠后的学生怎么办? 中间的学生如何夯实基础, 并再有提高? 大三课程难度提升了, 靠后和垫底学生怎么办? 平时作业 期中考试 平时作业 期末考试

2012 2013 2014 期中考试成绩分布 人数比例 /% 30 25 20 15 10 2012-2013 快失去兴趣 ~30% 困难生 5 0 >90 80~89 70~79 60~69 50~59 40~49 <40 分数区间 l 快失去兴趣的 困难生占 ~40%

当代大学生的学习习惯 p 老师在黑板上推导演示, 但大部分学生已经不习惯做笔记! p 互联网普及, 使得不少学生完全依赖从电子屏上去获取知识 ; p 平时作业 : 应付了事 ; p 个别学生 : 抄袭作业司空见惯 ; p 学习特困生 : 若不能及时跟上, 面对大四的求职等不如意, 会击碎其脆弱的心理承受力!

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新的改革尝试 加强课堂训练与章节测验 平时作业 期中考试 平时作业 期末考试

新的改革尝试 1. 每章结束, 安排一次一节课堂的小测验 ; 2. 提高小测验在总评中的权重, 提高学生的重视度 ; 3. 每次测验之后, 及时找倒数 10% 的学生谈话, 关注他们的出勤 作业和状况 ; 4. 结合期中考试的表现, 及时与辅导员 助教沟通, 共同做好学习困难生的帮 辅

举例 : 讲授完第一章的课堂测验 任课 出卷教师 : 王振林 (2015 年 9 月 24 日 ) : : : : 1 ε 0 ε ρ P ρ f 测验目的 : 1 Ø 熟悉矢量基本运算 2 2 = 4πδ ( x xʹ) r Ø 加强对基本模型理解 Ø 加深基本概念的理解 D B f v = ( E H) E H f v t t

第二章 : 静电场边值问题 ( 0 ϕ 2π ) 例题 : 将一无限长圆柱形均匀介质放置均匀电场中, 假设圆柱轴线与外电场相垂直, 求空间的电势分布 E! 0

补充知识 : 光致发光 (Photolumiescece, PL) p PL 现象, 指物质吸收光子后, 重新辐射出光子的过程 ; p 从量子力学理论上, 这一过程可以描述为物质吸收 光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态, 同时放出光子的过程 ; p 光致发光是多种形式的荧光 (Fluorescece) 中的 一种 18

p 补充 : 无限长介质柱模型的实例 半导体纳米线

Sciece, 293 (2001) 1455 20

平行激发 垂直激发 see, Sciece, 293 (2001) 1455 21

实验测量 : 当激发光偏振方向沿着纳米线轴向时的荧光强度远大于激光偏振方向与纳米线轴线相垂直时的荧光强度 偏振平行于纳米线轴线时的荧光强度与偏振垂直于纳米线轴线时的荧光强度之比值 几乎不依赖于激发光的波长 ( 思考题 ) 22

REPORTS Highly Polarized 惊奇的是 文章对实验现象 Photolumiescece ad 的解释就采用了一个公式 Photodetectio from Sigle 而且就是我们刚刚推导得到 Idium Phosphide Naowires 的公式 Jiafag Wag,1* Mark S. Gudikse,1* Xiagfeg Dua,1 Yi Cui,1 2 Charles M. Lieber1,2 荧光强度 I pl Ecylider We have characterized the fudametal photolumiescece (PL) properties of idividual, isolated idium phosphide (IP) aowires to defie their potetial for optoelectroics. Polarizatio-sesitive measuremets reveal a strikig aisotropy i the PL itesity recorded parallel ad perpedicular to the log axis of a aowire. The order-of-magitude polarizatio aisotropy was quatitatively explaied i terms of the large dielectric cotrast betwee these freestadig aowires ad surroudig eviromet, as opposed to quatum cofiemet effects. This itrisic aisotropy was used to create polarizatiosesitive aoscale photodetectors that may prove useful i itegrated photoic circuits, optical switches ad itercoects, ear-field imagig, ad highresolutio detectors. l studies of oe-dimesioal (1D) aores have focused primarily o lithocally ad epitaxially defied quatum 1 5) embedded i a semicoductor me- corded at room temperature with the polarizatio of the excitig laser parallel (Fig. 1B) ad perpedicular (Fig. 1C) to the aowire show a giat polarizatio aisotropy. Esse- tio ratios (" ' 0.60) tha we observed. I our case, the large polarizatio respose ca be accouted for i terms of the large dielectric cotrast betwee the aowire ad its air or vacuum surroudigs. We have modeled this effect quatitatively by treatig the aowire as a ifiite dielectric cylider i a vacuum, because the wavelegth of the excitig light is much greater tha the wire diameter (Fig. 2C). Whe the icidet field is polarized parallel to the cylider, the electric field iside the cylider is ot reduced. But whe polarized perpedicular to the cylider, the electric field amplitude is atteuated accordig to Ei " 2ε 0 E ε # ε0 e (1) where Ei is the electric field iside the cylider, Ee the excitatio field, ad ε (ε0) is the dielectric costat of the cylider (vacuum) (13). Usig the dielectric costat for bulk IP of 12.4, we calculate a theoretical polarizatio ratio, " # 0.96, which is i excellet agreemet with the maximum values determied i our experimets. These calculatios show that classical electromagetic theory accouts well for the observed polarizatio aisotropy ad suggest 23 subthat quatum effects do ot cotribute statially. Moreover, these results suggest

举例 : 讲授完第二章的课堂测验 任课 出卷教师 : 王振林 (2015 年 10 月 22 日 ) : : : : 1 0 p R. 9 2 1 I = E 2 E 2 1 1 0

0 ρ ρ = ( I ) ( I I ) I // // + I ρ 1 1 6 6 2ε =12. 4. ϕ( r, φ) r ( A r + Br ) cos( φ) + ( Cr + Dr ) si( ) = A0 + B0 lr + φ = 1 = 1 测验目的 : Ø 重视课堂学习 Ø 重视新问题的思考 Ø 重视基本知识的运用 Ø 鼓励课外阅读与学习

实施课堂训练与测验的好处 p 最直接的变化 : 课堂上动笔的开始多了! 本想应付作业的 或者懒得来听课的都不敢了! p 能对学生的课堂学习的积极性 主动性形成一种压力, 对好学生有激励效果, 对差学生更有鞭策作用 ; p 能及时发现学生对知识的掌握程度和共性的问题 ; p 能及时掌控落后学生状况, 及时提醒他们端正学习态度 改进学习方法 ; p 将课堂测验纳入成绩统计, 更加科学评估学生对知识的理解 掌握和运用

汇报提纲 一. 改革背景及目的 二. 改革的具体措施 三. 改革成效与建议

改革成效 : 与未实施改革的同期班级对比 1 期中考试 人数比例 /% 35 25 15 5-5 2015-2016 期中成绩分布 >90 80~89 70~79 60~69 50~59 40~49 <40 分数区间 改革 Ø 高分段的比例增多 Ø 不及格的比例减少 未改革

2 期末考试 25 2015-2016 期末成绩分布 人数比例 /% 20 15 10 5 0 >90 80~89 70~79 60~69 50~59 40~49 <40 分数区间 改革 未改革 Ø 不及格的人数减少 Ø 高分段人数更多

其他建议 p 向教务员索取学生上学年的学分绩分布 p 从辅导员那里了解困难生的名单和情况 p 选好和重视助教的作用和积极性 : 平时作业的批改 习题讲解 课外资料补充 更新 课外阅读小组协调 汇报主持 小测验 期中 期末考试的批改 成绩统计

小结 : 电动力学教学的几个重视 p 重视 : 主讲教师及时更新教学内容, 补充前沿性成果 知识介绍 ; p 重视 : 教学形式更新, 鼓励学生自身的课外阅读 前沿问题探索 口头报告的多方位自我展示 ; p 重视 : 课堂训练与分章测验, 与期中 期末考试一起, 形成对教 学质量的全程监控 ; p 重视 : 主讲教师与助教 教务员 辅导员 困难生的多渠道沟通

致谢 l l 台湾交通大学张文豪教授 香港科技大学沈平教授

谢谢各位聆听!