• 4-1 本课程校内发展的主要历史沿革
  

1952年全国院系调整后，复旦大学物理系首先由周世勋教授开设《电动力学》，当时还没有教材，使用的是前苏联塔姆的《电学原理》作为参考书。殷鹏程在周世勋教授之后开设电动力学，使用周光召编写的讲义作为参考书。到文革前，蔡圣善、孙鑫、蔡怀新等教师分别开设过电动力学。使用胡宁的《电动力学》及曹昌祺编写的《电动力学》作为教材和参考书。
1977年恢复高考以后，首先由蔡圣善教授讲授电动力学，并在自编讲义的基础上于1984年由复旦大学出版社正式出版了《经典电动力学》一书，此书获得了国家级优秀教材一等奖。并在2002年作为面向21世纪课程教材由高等教育出版社出版了第二版。在蔡圣善教授之后，戴显熹、陆全康、朱耘、徐建军、林志方、王斌等教师也分别开设过电动力学。本课程目前由周磊教授主持。

• 4-2 理论课和理论（含实践）课教学内容

4-2-1 课程在本专业的定位与课程目标

本课程是物理专业学生的一门重要基础理论课，教学层次上定位于《电磁学》与《高等电动力学》之间，所以重视三门课程在内容上的接轨，保证了讲授内容体系的完全。本课程在学科划分上属于与量子理论并行不悖发展的经典物理一支，包含有许多量子物理所仍旧不能替代的内容。对学生深刻了解与体会现代物理的发端与沿革也很有帮助。并且，伴随近20年来奇异电磁现象在科学前沿重新复苏，本课程也不再以单纯的传授成熟的固定的理论知识的面貌呈现。电磁现象的相关研究，因其物理图像和操作上的直观性，在引起学生对物理研究的兴趣，培养学生科学地分析和解决问题的能力，以至于培养学生独立开展科研方面有着独特的优势。
复旦大学是一所文理综合性大学，物理系学生一部分要培养成对社会有用的通用型人才，另一部分要培养成相关领域的专业型人才。基于这个定位，本课程的人才培养目标是 
1）让学生掌握《电动力学》的基本知识和基本技能；
2）让学生从学习《电动力学》中掌握理论体系建立过程中的思想方法；
3）对今后期望从事相关研究的学生，能通过学习本门课程学到如何提出自己的问题，如何据此开始查阅文献，进行一些独立的计算、编程和计算机模拟，乃至能够初步生成独立工作的能力。

 

4-2-2 知识模块顺序及对应的学时

 

《电动力学》主要研究电磁场的基本性质、运动规律以及电磁场与带电物体之间的相互作用。《电动力学》在《电磁学》的基础上系统的介绍电磁场理论的基本概念和基本方法。教学内容上我们将一些数学要求高，专业性强的知识模块留到《高等电动力学》讲授。具体到本课程的安排如下：

库仑定律、安培定律、法拉第定律、真空和介质中的麦克斯韦方程组、洛仑兹力、电磁性质的本构关系、边界条件；（8学时）

电磁场的能量守恒定律、电磁场的动量守恒定律；（4学时）

静电问题、导体静电学、电介质静电学；（4学时）

唯一性定理、特解法、格林函数法、多极矩法及其与外场的相互作用；（8学时）

静磁场的基本方程、稳定电流分布、磁偶极子、磁介质中的磁场等基本概念和基本方法；（6学时）

似稳场、趋肤效应 （2学时）

电磁波在非导电介质中的传播、电磁波的偏振、导电介质的介电常数、电磁波在导电介质中以及各向异性介质中的传播、电磁波在介面上的反射和折射、全反射和负折射（8学时）

波导管中的场方程和边界条件、矩形波导和谐振腔；（4学时）

推迟势、多极辐射、天线以及天线阵列辐射。（4学时）

爱因斯坦的基本假设、洛仑兹变换、相对论时空性质、物理规律协变性的数学形式、麦克斯韦方程的协变形式、电磁场的不变量、李纳-维谢尔势、运动带电粒子的电磁场（6学时）

 

4-2-3 课程的重点、难点及解决办法

 

《电动力学》的教学有3大难点，同时也是课程的3大重点。

（1）难点之一 --- 课时有限，而属于电动力学范畴的内容又太多。

为了解决这个难题，本课程在教学中结合学科发展调整了部分内容，进行一些增删。一方面结合科研前沿，将金属介电常数的统一模型、负折射、奇异阻抗、光力、电磁流变液等概念及内容有机地融入教学内容中，增强了课程的吸引力。另一方面，将一些数学要求较高专业性强的内容，如格林函数法解静电边值问题、静电场电磁场的拉格朗日形式、电磁场的散射及绕射等，留待《高等电动力学》课程讲授。

 

（2）难点之二 --- 数学繁杂

本课程的难点之二在于教学中如何对待、处理一些繁复的数学公式推导过程，相应地如何教学生把握住繁复数学之上的题目的关键，以及理解一些较深较难的概念。我们的教学理念是强调物理图象及物理理解。采取的方法是从特殊情况出发，导出一般公式，再回到特殊例子。对于难掌握的概念多用图像帮助理解，或采取讨论的方式反复强调，也是为了加深理解。在课堂上采用板书的形式，逐步推出公式，使学生跟得上老师的思路。对于典型问题详细讲解，启发学生思考。我们希望强调的是，电动力学绝对不是电磁学和数理方法的简单叠加，有许多重要的物理内容需要在这门课中讲清。

 

（3）难点之三 --- 如何理论结合实际

本课程的难点之三在于排除以往对电动力学认识的一个误区，即以往学生多认为电动力学可应用来解的问题仅限于规则体系（如球、柱形金属或介质等）所以在实际研究中运用的空间有限。教师结合当前实际研究前沿，介绍广泛用于处理实际体系的数值模拟方法，利用课题组的资源开创性地为本科生提供数值计算环境，将学生对问题关注的视野一下拓展到所有实际的体系，体现了电动力学课程改革的一个重要思路。

• 4-3 教学条件

  （含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）

本课程目前使用的教材为徐建军老师参与编写的《电动力学（第二版）》（面向21世纪课程教材系列）；课程中给出英文教材和论文参考文献，意在培养学生主动地与学科前沿接轨的能力。而复旦大学图书馆的纸质和网络资源，为这一设计的实施创造了条件：学生可以很容易地找到最新出版的各类电动力学教材和相关的学术专著，可以查阅到与电动力学有关的文献资料；另外，教师通过开设ftp和复旦大学网络课堂向学生提供课程讲义，并以网络课堂留言和电子邮件的方式创造网络教学答疑条件；在实践方面，课题组的相关模拟软件乃至服务器皆向学生开放，供感兴趣和学有余力的同学开展研究性学习。已建成两年并良好运转的微波实验平台也为学生提供实践环境，并可提供课堂演示录像。

• 4-4 教学方法与教学手段

（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；现代教育技术应用与教学改革） 

 

主讲教师在教学理念上强调使学生能够“快乐地学物理”，在教学设计上注意穿插一些生动有趣的分析和实例，主要采取的教学手段有
（1）每次上课用3-5分钟提纲携领地回顾上次课的内容。这样做的好处是使得学生能从另一个（更高）的角度来理解上次讲过的内容，同时又自然被引入到本讲的授课中来，非常容易进入状态；
（2）每当要展开一个较大篇幅的内容的讲解时，不着急讲授数学内容，而首先用框架图的形式给学生指明讲授的意图、以及最终要引领他们去的地方（如开始对电磁波的传播的教授，参考讲义第十七讲）。这样做最大的好处是使得学生不是被动接受，而是主动思考，养成一个勤于逻辑思考并能掌握全局的科研习惯；
（3）在数学推导繁杂，课堂气氛略显沉闷的时候，适时引入一些‘悖论’来启发学生思考（比如介绍磁偶极子在磁场中的有效相互作用能，参考讲义第十五讲；静电体系的稳定性问题，参考讲义第八讲所留的思考题）。通常这些‘悖论’都能引发学生热烈的课堂讨论，并最终促使学生深入掌握相关学习内容。
（4）在教学讲解中重视加深学生对所学内容的印象，在讲义中融入许多幽默而形象的比喻（如利用金庸的武侠小说人物做比喻等）和对物理图象的解说。
（5）为减轻学生记笔记之苦，主讲教师采取课堂板书和课后提供电子讲义（不仅仅是提纲还包括所有关键处的推导和解说）的教学方式，试图兼取传统与现代化教学手段的优势，学生普遍表示感到这样能更好地跟上老师上课的节奏，同步思考。随之而来的是，学生课堂上能积极思考并与教师交流，课堂气氛比较热烈。
（6）教学中尽可能地增加师生互动的比例，重视发挥细节的力量（如准备一个精彩的开场白）和听取学生反馈，以带动学生学习的热情。师生互动除了课堂问答、练习和课后答疑等基本方式外，还鼓励和引导学生基于课堂讲授的内容和前人发表的论文，思考一些深层次的问题，进行推演，制作课件及Note，在课堂上讲解，与同学分享学习心得。而开放课题组计算机模拟环境和实验平台的举措，更是极大地促进了“学以致用”和“教学相长”的实现。

• 4-5 教学效果

（含校内同事举证评价、校外专家评价及有关声誉的说明；校内学生评教指标和近两年学生的评价结果）

 

课程改革的逐步展开，一方面使学生可以得到科研的初级训练，产生极大的满足感，另一方面对他们图像化地理解电动力学很有帮助。并且在学生头脑中建立了数值计算的理念，实际应用于其它课程或科研活动中。而课堂报告的形式也极大地活跃了课堂气氛，学生的总结和口头表达能力得到锻炼，综合能力得到提升。

4-5-1 历届学生评教

《电动力学》课程在满分5分的评教程序中的得分始终保持在4.3分以上，并逐年上升，到08年春季为4.78，09年春季4.81，特别是在09-11年秋季连续获得4.98-4.99的高分。学生的评语中包含“友好和善”，“认真负责”，“启发性”，“有趣”，“清晰严谨”等关键词。

学生评教摘抄

l         周磊老师讲课善于举例，经常将一些难以理解的内容比作大家日常生活中的事例，深入浅出，将枯燥艰深的电动力学讲的非常有趣。

l         称得上物理学家的老师给我们上课真是幸运，周老师是系里数一数二的教授，除了对本科生关心帮助外，谦逊，传授给我们很多他经过多年科研生涯领悟出的物理图像，理解精辟深刻

l         周磊老师是物理系讲课最好的老师之一，他对课程准备认真，讲授清楚，并从不吝惜时间来帮同学们答疑解惑。

l         周老师讲课思路非常清楚，课件也能及时下发，一学期下来，虽然这门课很难，但还是听得很顺利。

l         ···

 

4-5-2 被学生评为“我心目中的好老师”

 

在该奖项从2010年改革评选机制后，周磊老师于2010-2011连续两年被物理系学生高票推选为侯选人并当选，这也与学生在电动力学教学过程中获得的感受密不可分。

学生推荐语摘选：

（06级本科生）
孙午炯：周磊老师是一位理论学术过硬的教授，物理概念清晰，并且思维活跃而又细腻。同时也为本科生倾注了很多心血，是一位在教学上也有很高造诣的好导师。
李博：周磊老师为我们上过两门课，他上课准备充分，讲课清晰透彻，同时对待学生非常亲切，是深受学生爱戴的好老师。
李欣：周老师上课认真积极，讲问题清晰透彻，对学生热情洋溢，认真负责，是不可多得的好老师。
李自龙：周老师上课条理清晰，讲课认真耐心，课件准备充分，而且在课下也会关心同学的各个方面，是一个认真负责的好老师。
（07级本科生）
张咪：磊锅不怕讲课难，电动力学只等闲。麦克斯韦腾细浪，静电静磁走泥丸。三教走廊笑容暖，校园偶遇谈笑晏。最是课后还不忘，鼓励大家做科研。
邱伟峰：电动考试前碰见他，问他只记得Maxwell方程组行不，他笑着回答，你会现推就行，没问题。于是我就真的揣着一个方程（四维的那个，又可以少记三个…）上了。自然考得不好，周老师在考后两天就发了封邮件来鼓励我，说要打牢基础云云，记忆深刻。
朱海宁：周老师是为数不多的坚持用粉笔为学生演算所有内容，同时提供学生电子版讲义的老师。他的课堂内容设计深入浅出，讲课时全情投入。他在上课之余也关心学生的人生规划，他很严格但很风趣，他很认真却又很随和，他不仅是年轻的物理学家，也正往一个物理教育家的方向发展前进着。
朱宝成：周磊老师是我现在的指导老师，也是本科四年最让我感动的任课教师。他教过我们四大力学之一的电动力学，不仅让我学到了丰富的知识，增长了见识，为以后的科研打下坚实的理论基础，而且也让我学到了很多书本上学不到的知识和技巧。同时，在平时的生活学习中，我也时时刻刻都能体会到周磊老师的人格魅力。
顾海川：周磊老师是为数不多的每节课写两三黑板板书的老师，理由是便于学生的理解，能紧跟他的思路。当然这样也增加了他备课的量(PPT比较容易混过去)，以及对他的体力和臂力都提出了比较高的要求。课上挥汗擦板的英姿也为他赢得了不少女粉丝。
林芸：上周老师的课，和周老师聊天沟通都有如沐春风之感，他是我心目中温良儒雅，学识渊博的中国君子。遇到这位老师，真是三生有幸！
芦维宁：听周磊老师讲课总能使我脑海中生成相应的物理图像，受益匪浅，并且采用学生设计习题这种独特的教学方式让我们进一步巩固所学的知识，也为不少同学打开了物理之门。
周宇辰：周老师让我印象最深的地方就是他会和学生一起打篮球，一点架子也没有，和男生们像哥们一样。上课条理特别清晰，声音也很有磁性，很有亲和力。
樊秦：周老师记性特别好，见过一两次面的同学都能叫出名字，让我感到特别温暖亲切。
古杰：周磊老师上课条理清晰，跟学生很随和，上课不用PPT，课堂内容丰富多彩，并且非常注重生活质量，是我们的好榜样。
徐超：周磊老师为人热忱，光明磊落，分析问题周到全面，故名周磊。
侯婕：还记得您笔下的麦克斯韦方程组是多么的光辉灿烂；还记得您一路小跑奔赴3教的守时主义；还记得您飘逸的衬衫和阳光的笑……
张惠澍：周老师风趣幽默，很Man很可爱，非常非常nice，对学生非常关心。

 

4-5-3 专家推荐

 

同行评议方面，系内邀请的评估专家王迅院士来听课之后深表赞许。
目前共有孙鑫教授、陆建隆教授、王振林教授等三位专家提供了书面评价意见。

附具体评价意见：

评价意见1
（孙鑫，复旦大学物理系教授，国家级精品课程《热力学与统计物理学》负责人）

在看了我系周磊教授主持的电动力学精品课程网站材料，听了周磊教授所作的关于电动力学教学的报告之后，就我曾多次讲授该课的经历，为它申报上海市精品课程写一点推荐意见。
该课由两部分组成：1. 经典场论 2. 物质的电磁性质，他都取得了突出的成效。经典电动力学的理论系统是非常成熟，逻辑体系是十分完善的，而由Maxwell方程组直接推导得出的结果，就可以很好地描述实际电磁波的各种现象。这无不让人感到理论物理之美。所以好的电动力学教学应该把这种理论体系的美也传达给学生。然而这也正是这门课教学的难点所在，因为要想领略电动力学的妙处，先要掌握其中繁琐的数学，这对于刚从普通物理阶段过渡到理论物理阶段的本科生来说并不特别容易。而实际情况是，即使在上世纪80、90年代学生都远比现在用功的时候，感到电动力学枯燥、繁难的也不在少数。但现在看周磊教授的班上，学生们被课程所吸引，出勤率相当高，相当一部分同学还具有很高的学习热情，这本身就是一个巨大的成功，可以作为重要的衡量标准。
看过周磊教授的教学视频，并且听了他的教学报告，我感到在他的教学中有若干亮点。首先是他讲课语言生动，娓娓道来，在繁琐的数学运算中能把握住要害，把物理讲清楚。基本内容讲得透彻，就使大部分学生能够跟上课程进度，不感到困难重重，甚至对课程内容发生了浓厚的兴趣。然后是他在课程中引入前沿内容，效果很好，这也是令人惊讶的成功。并且他还愿意凭借自己的研究经验，花时间培养班上聪明好学的拔尖学生，引导他们能够朝科研活动更进一步。现在的年轻教授能够像周磊教授一样花这么大精力上课的并不多，这很值得我们学习。据实验中心的老师说，上过周磊教授电动力学课程的一些同学，在实验课上遇到问题能想到用数值模拟的方法来解决，而有一位在课上作过演讲的同学，正在尝试从实验上重复他演讲的内容。这都是令人鼓舞的消息。
最后，我对课程内容还有一个建议，就是加深学生对“场”的理解。在物理系本科基础课中，其它课都处理“粒子体系”，只有电动力学处理“场”。“场”在物理学中更基本，在此意义上，适当加强“电动力学”可使物理系的整个课程体系更趋于完善。不过就这门课程本身来说，已经很够格作为一门精品课程了。

评价意见2
（陆建隆，全国电动力学研究会副理事长兼秘书长，南京师范大学物理科学与技术学院教授）

对复旦大学《电动力学》课程的推荐意见
电动力学是物理系本科生专业课中的所谓 “四大力学”之一，是使学生从大学物理进入到理论物理领域的重要基础课。复旦大学的《电动力学》课程建设有非常好的基础，现在周磊教授的主持下，经过进一步的建设，取得了显著的建设成效，主要体现在：
1、该课程积极推进教学内容和课程体系的建设，在电动力学教材建设方面取得了突出的成果，由蔡圣善、朱耘和徐建军合著的、高等教育出版社出版的《电动力学》教材在国内获得了广泛的好评。
2、该课程教学在加强电动力学基础与现代科技前沿联系、通过设计性作业培养学生的研究性学力、课堂教学注重师生互动、传统板书与现代化教学手段有机结合等改革方面做了大量工作，深受学生欢迎，切实提高了电动力学教学质量。
3、该课程重视多媒体教学和技术支撑的平台建设，建立了丰富的电动力学课程网络资源，特色鲜明。
4、该课程重视教师队伍建设，形成了以“杰青”、长江特聘教授周磊老师为课程负责人、学历、职称、年龄结构合理的教师队伍，为课程建设的可持续发展奠定了基础。
综上所述，复旦大学的《电动力学》课程建设目标明确、思路清楚、措施得力。愿意推荐该课程申报上海市精品课程。
2010年3月6日

评价意见3
（王振林，南京大学物理学院教授，全国电动力学研究会理事）

推荐信
根据我本人与任课教师的交流，以及阅读相关的材料，了解到复旦大学物理系的电动力学课程教学工作积极推进教学内容和课程体系改革。作为国内的同行，我做以下几点评价：
主讲该课程的老师都是电磁场理论研究方面的专家。在教学过程中，任课教师不但认真地完成教材内容的教学，而且更重要的是，他们注意结合各自的研究，及时将国际上一些最新的物理动态展现给学生。据我所知，周磊教授还针对部分基础好的同学，指导他们对一些有兴趣的问题开展研究，加深了学生对物理问题的理解，做到“教学相长”，这成为该课程教学的一大特点。
在保证教学基本内容的前提下，该课程选用国内外经典教材作为参考书，充分适应教学实际的需要，自主编写有特色的丰富翔实的讲义。课堂教学采用传统板书与多媒体相结合的教学方法，电子教案全部上网，方便同学在课后学习。
该课程率先引进的新颖的现代化教学理念，教师根据学生的提问，鼓励他们借助数值模拟工具和微波实验设备开展小课题研究，在课程中增加师生互动学习，请若干同学作讨论报告．很好地调动了学生的学习积极性。
复旦大学的电动力学课程教学在扎实的基础之上锐意改革、创新，在教学内容、手段和方法等各方面展示了宝贵的经验和显著的成绩。该课程的建设特色鲜明，具有很好的示范作用。因此，我强烈推荐复旦大学物理系申报其电动力学课程为上海市精品课程。
2010年3月15日

更为详细的学生评教和专家评价内容可参看网站的相关部分：[教学效果]-[学生反馈]&[专家评价]。

• 4-6 课堂录像

（课程教学录像资料要点）

周磊老师七节课：10-1 镜像法举例，10-2 本征函数展开法，16-1 似稳条件，16-2 似稳场方程——扩散方程，17-2 电磁波在非导电介质中的传播，19-2 电磁波在导电介质中的传播，旋光介质，27-2 《电动力学》教学总结及感言；
林志方老师一节课：电偶极辐射和短天线辐射（§6.3）；
肖江老师三节课：麦克斯韦方程组的建立，多极矩、电势的球极展开，格林互易定理。

逐步更新的课堂录像资料可参看网站的相关部分：[课程录像]。