中美著名大学《电动力学》课程的比较及启示

中美著名大学《电动力学》课程的比较及启示

张立彬（教育部南开大学外国教材中心，天津 300071）
杨 浩（南开大学物理科学学院，天津 300071）

内容摘要：根据中美高校物理学排名，笔者搜集了美国12所顶尖高校与中国10所著名大学的电动力学课程及其教材等信息，在此基础上，比较了中美著名大学电动力学课程的内容、教材与参考书使用情况、培养目标、教学方式、考核方式、师资力量等。通过比较发现了美国电动力学教学的特点和国内教学的不足，本文可为国内电动力学课程教学的改善提供一定的启示与借鉴。
关 键 词：电动力学；美国大学；中国高校；课程特点；课程比较；物理教材

电动力学是“四大力学”的物理课程之一。对于各高校物理教学是必不可少的基础课
程。电动力学的研究对象是电磁场的基本属性，它的运动规律以及它和带电物质之间的相
互作用。电磁场是物质世界的重要组成部分之一，在生产实践和科学技术领域内，存在着
大量和电磁场有关的问题。例如电力系统、凝聚态物理、光波导和光子晶体、等离子体、
天体物理、粒子加速器等，都涉及不少宏观电磁场的理论问题，在迅变情况下，电磁场以
电磁波的形式存在，其应用更为广泛。总之，掌握电磁场的基本理论对于生产实践和科学
实验都有重大的意义。[1]
为了深入了解电动力学的教学情况，我们调研收集了美国物理学排名前十二的高校的
课程情况、教材使用等信息，通过分析美国高校的培养目标、课程内容、学时、教学方式
等来了解他们
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略1006字，正式会员可完整阅读）……　
的东西，而是一种客观而具体的物理属性。从历史上看，“狭义相对论”的
建立是源于十九世纪末二十世纪初对电磁规律的深入研究，因此，传统上也将“狭义相对
论”内容纳入电动力学课程教学中。
电动力学是国内外著名高校物理类学科的必修课程之一，为了进一步提升国内电动力
学的教学水平，需要我们不断的学习借鉴国外著名大学的教学内容和教学模式，以充实电
动力学的教学内容，提高我们自身的教学水准。
通过比较美国各大高校的课程内容发现国内外的电动力学教学内容大同小异，见表
1。

表1：美国部分高校电动力学的课程信息及教材、参考书（星号标记）信息

美国大学
麻省理工
学院[2]

课程名称
电动力学

课程代码
8.311

教材及参考书

[1]Jackson, John
David Classical
Electrodynamics.
John Wiley & Sons,
Incorporated ISBN-13:
9780471309321
[2]Schwinger, Julian
Seymour; DeRaad Jr.,
Lester L.; Milton, Kimball
A.; Tsai, Wu-Yang;
Norton, Joyce Classical
Electrodynamics.
[3]Perseus Books
Group ISBN-13:
9780738200569
Schwinger Ebk Classical
Electrodynamics .
Dgtl Bncom ISBN-13:
9780813346625

课程描述

包含电磁学的基本
原则：在实验的基础
上，静电磁场稳定的电
流，动生电动势和电磁
感应，麦克斯韦方程
组，电磁波的传播和辐
射，电场和磁场的物质
特性和守恒定律。在强
调物理现象和原则基础
上使用适当的数学手段
解决问题。

斯坦福大
学[3]

中等电磁
学I

PHYSICS
120

中等电磁
学II

PHYSICS
121

包含向量分析，包
括静电领域的边界值问
题与多极展开。电介
质，静态和可变域，磁
性材料，麦斯威尔方
程。
包含守恒定律和电
磁波，坡印廷定理，张
量的提法，电势领域。
平面波的问题（_空
间，导体和电介质材
料，边界）。偶极和四
极辐射。狭义相对论和
变换域之间的电场和磁
场。

加州理工
学院[4]

电动力学

Ph106c

哈佛大学
[5]

电动力学

Physics

153

普林斯顿大
学[6]

高等电磁
学

PHY 304

针对高年级本科
生。重点是电磁场的性
质和来源和波的领域方
面。课程从静电场开
始，其后发展是麦克斯
韦方程组。主题：静
电，电介质，磁学，电
动力学，辐射，波传播
的各种媒体，波动光
学，衍射和干涉。许多
在现代物理学中的电动
力学和光学的应用进行
了讨论。
包含电磁场理论基
础是麦克斯韦方程。通
过麦克斯韦张量了解静
电学问题，包括边界值
问题，介质和能源方面
的问题。静磁学和磁性
材料。电磁波辐射和推
迟势。熟悉向量微积分
假设。

加州大学
伯克利分
校[7]

电磁学与
光学

110A-
110B.

[1]Griffiths
INTRODUCTION
TO
ELECTRODYNAMICS,
3rd Ed., 1999, Prentice
Hall
[2]Pedrotti
INTRODUCTION
TO
OPTICS,
Benjamin
Cummings, 3rd Ed., 2006

包含每周三个小时
的演讲和一个小时的讨
论。课程强调电磁理论
与应用，电荷和电流，
电磁领域；绝缘，导
电，和磁介质的相对
论，麦斯威尔方程。波
的传播媒体，辐射和散
射，傅里叶光学，衍射
和干涉，射线光学和应
用。

康奈尔大
学[8]

经典电动
力学

PHYS 6561

芝加哥大
学[9]

中等电磁
学 I-II

PHYS 22500-
22700

包含涵盖了狭义相
对论，麦克斯韦方程，
守恒定律，电磁场的
势，转换定律，格林公
式，电磁波，色散，辐
射理论，天线，和散
射。在实际中应用适当
的数学方法的重要性。
包含主题包括静电
场，静磁场，电磁感
应，电场和磁场的领域
中的平面电磁波，电磁
波的反射和折射和电磁
辐射

伊利诺伊
大学香槟
分校[10]

电磁学 I

PHYS 435

[1]Introduction
to
Electrodynamics,
3rd
Edition, D. J. Griffiths

电磁学 II

PHYS 436

加州大学
圣芭芭拉
分校[11]

电磁学

PHYS 110A
PHY ……（未完，全文共11872字，当前仅显示2824字，请阅读下面提示信息。收藏《中美著名大学《电动力学》课程的比较及启示》）