关键词： 电磁学  

ISBN: (纸本)9787301317945

关键词： 高中物理   电磁学   核心概念   学习进阶  

摘要： 学生对知识的掌握决定于对概念的理解程度,我国课程标准也提出要帮助学生理解学科的核心概念,这让核心概念成为当前教育界研究的重要领域。而对核心概念进行学习进阶研究作为国际教育科学界广泛关注的课题,其开发在课程与教育的整合方面起到了促进作用。本文以高中物理电磁学为研究对象开展了如下的研究。研究一,确定电磁学主题下的核心概念。笔者对普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1和3-2教材、《普通高中物理课程标准(2017版)》进行梳理,初步整理出电磁学内容的重要概念。再通过对具有五年以上教龄的教师进行访谈,了解教师对筛选出的核心概念的认可程度,最终确定了电磁学主题下的四个核心概念。研究二,构建学习进阶假设。对四个核心概念下所涉及到的其他概念进行了概念梳理,分别作出以核心概念为中心的概念图,呈现出概念间的逻辑关系和学生学习概念的思维过程。以此为基础结合新课标要求和学习进阶理论初步构建电磁学核心概念的学习进阶假设。研究三,开发一套检验假设的可靠的测量工具。具体步骤如下:(1)筛选试题,编定原始组卷;(2)对学生群体进行实地检测;(3)对测量工具进行信效度分析。研究四,修正学习进阶假设。利用测试组卷对学生进行实地检测,对学生的答题结果进行正确率-集中度二维分析,了解学生对电磁学概念的掌握情况,最后修正核心概念的学习进阶假设。最终,本研究得到了电磁学主题下的四个核心概念,构建并修正其学习进阶。依据核心概念的学习进阶开展学习过程设计供一线教师参考,另外,教师也可以根据核心概念的学习进阶自行开展教学设计。

关键词： 电压源型换流器   多频段   频率偏移   动态相量法   开关函数  

摘要： 随着我国新能源的发展、高压直流输电工程的不断建设,我国已建成世界上电压等级最高、规模最大的交直流混联电网。伴随着VSC等电力电子器件在电网中的大规模应用,大规模交直流电网面临着设备特性复杂、多时间尺度、系统阶数大等问题,需要借助最新的仿真计算技术和硬件平台,提高仿真效率。传统电磁暂态仿真为了保证精度,采用小步长,计算量大,仿真速度慢,已不适用于现如今的大规模交直流混联电网仿真,建立精度高、速度快的VSC仿真方法便变得尤为重要。本文以建立高效快速的VSC仿真方法为目标,开展了以下研究工作:本文将信号进行傅里叶分解,并根据信号分解与重组、频率偏移以及动态相量法的思想得到多频段动态相量法。该方法按仿真步长的要求确定频段带宽,然后将信号进行傅里叶分解后的各次谐波按划分好的频段分为N个子频段,并按照频率偏移的思想对每个频段分别进行移频,以达到降频的目的,从而得到各频段的动态相量模型。由于各频段已经过降频,故可用大步长仿真,从而缩短计算时间,并且在各频段之间经过解耦处理后,还可利用多核CPU进行并行计算,进一步提高计算效率。多频段动态相量法相较于传统仿真方法,能够兼顾仿真精度和仿真速度,提供了一种精确高效的电磁暂态仿真方法。本文为了适应多频段动态相量法对高阶开关函数的要求,提出了一种求解VSC高阶开关函数的方法。该方法通过将PWM波分解为脉冲对,并求出每一脉冲对的表达式,再将所考虑的脉冲对叠加,从而得到最终的开关函数表达式。同时,采用了 Newton-Raphson迭代法来求解VSC的开关时刻,并且结合PWM波半波对称性和三相对称性对求解公式进行了化简。为了提高谐波的计算效率,本文还结合VSC的特征谐波特性,提出了按VSC谐波特性分配频段的方法,同等条件下更够计算更多谐波,提高开关函数的精度。本文将高阶开关函数公式代入VSC的状态方程,形成VSC的开关函数模型,再将多频段动态相量法引入VSC的开关函数模型,从而建立VSC的多频段动态相量模型。为了进一步提高仿真效率,对VSC多频段动态相量模型进行解耦近似处理,从而使各个频段间相互解耦,可以利用多核CPU并行计算进一步提高计算速度。

关键词： 前概念   科学概念   物理实验   常规授课  

摘要： 本研究对国内和国外的前概念的发展进行了梳理,对相关学习理论进行了总结。对前概念的发展进行梳理后,结合相关理论,本研究对前概念进行分类并总结了前概念的特点。随后,本研究通过访谈、查阅文献等方法,了解并总结了初中生电磁学的一部分前概念,并对学生的这些前概念产生原因进行归纳和分析。本研究选取《焦耳定律》、《安全用电》、《磁现象磁场》三节课作为研究内容,针对学生在这几节课存在的前概念,设计相应的物理实验。随后在天津某初级中学选取两个平行的实验班和对照班,在实验班采用物理实验教学方式,在对照班采用常规教学方式,进行教学实施。在进行教学实施后,通过发放调查问卷、分析问卷的方式,了解两个班级学生前概念的转变情况。根据教学实施的结果,本研究得出以下结论:1、相对于常规授课方式,在教学中采用物理实验授课方式更有利于转变学生前概念。2、物理实验对不同难度的课程内容的前概念的转变效果存在差异。根据研究结论,本研究提出转变学生前概念的教学建议。

关键词： 高中物理   电磁学   核心概念   学习进阶  

摘要： 2017版高中物理新课程标准强调重视以学科大概念为核心引领教学,注重学生对学习内容的理解状况、不同表现及相关水平的达成,促进学生核心素养的落实。而学习进阶作为一个能够呈现学生思维路径的手段现如今已成为国际教育研究的热门话题,其关注学生在学习核心概念时,认知不断发展思维不断进步的过程。高中学生在学习电磁学内容时面对抽象化、理论化程度较高且编排相对零散的教材时会有很大的学习困难。因此本文通过围绕高中物理电磁学核心概念建立学习进阶,以促进学生对物理概念的深层次理解和体系化学习、促进高中物理课程内容的整合、给教师提供科学有效的教学依据、为教师科学评价学生提供依据。学习进阶是一个假设-检验-修订-假设的循环过程,本研究以高中物理电磁学核心概念为载体进行了学习进阶的一个研究循环,即核心概念的学习进阶的假设、检验、修订过程,并探讨了高中物理电磁学核心概念学习进阶的教学指导意义。研究内容主要包括以下几个部分:高中物理电磁学核心概念的学习进阶理论研究。首先是高中物理电磁学核心概念的识别,通过对高中物理新课程标准和人教版新教材的解读梳理,得到电磁学部分的23个重要概念,再对开封市和郑州市40名一线物理教师进行问卷调查,确定出高中物理电磁学的4个核心概念,并绘制各核心概念的概念图以便于进行学习进阶的构建。然后构建高中物理电磁学核心概念的学习进阶假设,根据调查结果4个核心概念确定进阶变量,根据高中物理学业质量水平和SOLO分类理论划分进阶层级,并依据高中物理新课程标准、考纲、人教版新教材、参考美国高中主流物理教材相关内容确定详细的进阶起点、终点和中间层级,初步得出高中物理电磁学核心概念的学习进阶假设,并通过访谈一线教师及学科专家对进阶假设作出初步改修。高中物理电磁学核心概念的学习进阶假设的检验。首先依据得到的学习进阶假设编制出高中物理电磁学核心概念的学习进阶测试卷,并在郑州市两所高中对试卷进行两次小规模的初步测试,用Rasch模型的数据分析软件Winsteps 3.66.0对测试题目进行初步的各项质量分析并修改部分与模型拟合不好、难度不符合进阶水平、误差较大的题目,得到与Rasch模型拟合良好、能够反映学生真实水平的正式测试卷《高中物理电磁学核心概念的学习进阶测试卷》用于大样本实证研究。然后对高中物理电磁学核心概念的学习进阶假设进行验证,使用正式测试卷在开封市两所高中的高二高三年级共计430人进行大样本正式测试,用Rasch模型的数据分析软件Winsteps 3.66.0和SPSS22.0进行定性定量研究,总结出高中学生对电磁学概念的学习水平状况如下:高中生男生在电磁学核心概念的进阶水平上高于女生;高三学生在电磁学核心概念的进阶水平上高于高二学生;高二学生在核心概念低阶水平的掌握程度好于高三学生;高三学生在核心概念高阶水平的掌握程度好于高二学生;高中生核心概念掌握最好和最差的分别是静电场和电磁感应。最后对高中物理电磁学核心概念的学习进阶假设进行修订,依据大样本调查结果修订学习进阶假设,构建出最终的《高中物理电磁学核心概念的学习进阶》。本研究得到了高中物理电磁学的4个核心概念即电路、静电场、磁场、电磁感应;编制出了具有较高信度且与Rasch模型拟合良好的《高中物理电磁学核心概念的学习进阶测试卷》,能够检测出学生的电磁学概念学习水平;本研究构建的《高中物理电磁学核心概念的学习进阶》可以呈现出高中学生在学习电磁学概念时的思维发展径迹;在本研究最后部分基于核心概念电磁感应的学习进阶设计了大单元教学设计,为一线教师进行核心概念的学习进阶大单元教学设计提供了参考,有利于高中物理电磁学部分教师的科学教学和学生的系统化学习。

关键词： Electromagnetic theory  

ISBN: (纸本)9787560394695

关键词： 高二物理   动态分层   课后作业   策略  

摘要： 物理课后作业是物理教学过程中基础且重要的教学活动之一,它能巩固知识、提高成绩和反馈信息,起到延伸和补充物理课堂教学的作用。由于物理在理综中占比较重且高中物理学习任务繁重,作业如果处理不当则会显现弊端。具体表现在目前部分学校课后作业仍沿袭“题海战术”,采用“统一布置”的作业模式,这种模式导致教学忽视了个体之间的差异,无法满足个体全面发展的需要。有些学校虽然采用分层作业模式,以期解决“统一布置”的问题,满足学生的个性化发展。但实行静态分层的居多,极易导致固化定位、学生自尊心受挫等现象的出现。再加上2017年版普通高中课程标准要求教师在教学中要兼顾学生差异,满足不同学生全面发展和学习的需求。因此,必须构建适应新课程理念的作业体系,以改变学生对待课后作业态度,增强学生完成作业积极性,培养学生学习兴趣,提高学生的学业成绩。本文在梳理总结前人研究的基础上,首先采用问卷和访谈等方式对高二物理作业的现状和学生对动态分层作业的看法和接受程度进行调查。其次,结合因材施教、最近发展区、认知负荷、多元智能和有意义学习五个理论,基于高二物理教学过程中课后作业存在的实际问题,从理论层面上提出高二物理动态分层作业的设计策略。再次,通过教学实践进行物理动态分层作业设计的应用。最后,以问卷的方式对学生进行调查,了解学生对动态分层作业模式的看法,结合学生作业积分表、学生学业成绩等实验数据进行分析并得出结论。本文针对高二物理课后作业中实际存在的作业取材单一且形式单调、作业内容缺少层次性、作业数量需要调整和作业与生活联系较少四个问题,提出高二物理动态分层作业的设计策略,具体包括:学生动态化分层策略,参照教学目标、设计不同梯度作业策略,丰富作业类型、多样化布置作业策略。为提高动态分层的合理性,本文提出隐蔽分层,公平公正分层和遵从学生意愿分层的三个动态分层原则。为保证动态分层作业应用效果,本文提出科学评价的实施策略。本文在理论策略研究的基础上,通过对策略的应用得到以下研究结论:设计多样化的作业可以改善学生完成作业积极性不高、与生活联系较少和作业单一等问题;设计不同梯度的作业可以提高学生学业成绩,改善作业缺少层次性以及作业过多过难的问题;学生和作业的动态分层能提高学生学习的主动性,减少抄袭现象。总之,基于理论基础和实际存在问题提出的高二物理课后动态分层作业设计策略有助于改善课后作业中的不良现象,且各个策略相辅相成,促进学生的发展。

关键词： 电磁场  

ISBN: (纸本)9787111692546

摘要： 本书共11章, 第1章对ANSYS电磁场有限元分析进行了简要叙述, 并介绍了后续章节常用的电磁宏和远场单元内容 ; 第2-4章介绍了二维静态磁场、谐波磁场、瞬态磁场分析 ; 第5-8章分别使用标量法、棱边单元法对三维静态磁场、谐波磁场、瞬态磁场分析进行了介绍 ; 第9章介绍了稳态电流传导分析 ; 第10章对静电场h方法分析进行了介绍 ; 第11章介绍了电路分析的内容。

摘要： 曹则贤的短视频内容,严肃又活泼,听起来是在讲生活和爱情,实际上在讲量子力学、电磁学、材料科学、化学、文学。"两情若是久长时,又岂在朝朝暮暮。同学们呐,可别信这个话。但凡你学过电磁学,你就知道这句话是多么不科学。"几段抖音上的短视频,引发热议,短视频主讲人是中国科学院物理研究所研究员曹则贤,短视频的内容,严肃又活泼,听起来是在讲生活和爱情,实际上在讲量子力学、电磁学、材料科学、化学、文学。

关键词： 教材   电磁学   比较研究   物理学科核心素养  

摘要： 教材是物理教学的重要载体,它以丰富的学科知识和方法衔接课程与教学。海峡两岸族源同一,文化相承,通过对两岸四版教材的比较研究,能够取长补短,推进物理教学发展的进程。论文选取我国新修订的人教版、司南版以及台湾省翰林版、龙腾版高中物理教材中电磁学四个核心知识点为研究对象。以物理学科核心素养为理论基础,结合两岸课程标准(纲要),运用文献研究法、比较研究法、问卷调查法和访谈法,对四版教材电磁学中四个核心知识点的知识结构、教学逻辑、概念和规律的描述、实验设计等方面进行比较研究。以司南版为蓝本优化整合教学资源,设计教学案例并进行教学实践,运用问卷调查与学生访谈的方式对教学效果进行检验。研究发现,大陆物理课程选择性更高;基础性更强;更加重视科学探究能力的培养;强调物理学科与生活的紧密联系。台湾省物理课程设置难度较大;注重课程的衔接与跨科目融合;注重拓宽概念的广度与深度,综合性更强;更加注重科学史的教育价值。根据每个核心知识点的比较分析结果,提出相应的教学建议。教学实践表明,基于教材比较整合优质教学资源的教学方法在一定程度上对学生物理学科核心素养的培养起到正面影响。