導(dǎo)語：物理鐵磁質(zhì)教學(xué)與工程教育素材相結(jié)合一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

在大學(xué)物理課程關(guān)于鐵磁質(zhì)內(nèi)容的教學(xué)中，按照理論聯(lián)系實際的教育原則，結(jié)合所講授的知識點，引入與該知識點相關(guān)的工程實踐內(nèi)容，深入營造與該知識點相對應(yīng)的工程教育情境，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)在大學(xué)物理課堂教學(xué)中，幫助學(xué)生樹立工程和實踐意識的目的．

1鐵磁質(zhì)理論知識點教學(xué)基本要求

我們知道，鐵磁質(zhì)是一種性能特異、用途廣泛的磁介質(zhì)．其主要特點有兩個方面：高磁導(dǎo)率和磁滯．這兩個特點是鐵磁質(zhì)應(yīng)用特別廣泛的主要原因［1］．對照《理工科非物理類專業(yè)大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》，對鐵磁質(zhì)理論知識的講解，要使學(xué)生理解鐵磁質(zhì)的基本理論，掌握磁場在磁介質(zhì)中的分布規(guī)律，了解鐵磁質(zhì)在工程實踐中的應(yīng)用以及相關(guān)的科技前沿問題［2］．鐵磁質(zhì)理論知識是大多數(shù)理工科學(xué)生專業(yè)理論的重要基礎(chǔ)知識．以電類專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)為例，鐵磁質(zhì)及其理論是學(xué)生后續(xù)課程如介質(zhì)物理、電機、變壓器等諸多課程的基礎(chǔ)．如果將這個知識點放在比較突出的位置，就能夠更好地促進基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的緊密銜接．同時通過營造相應(yīng)工程教育情境，能夠引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，幫助學(xué)生以工程和實踐應(yīng)用的視角來學(xué)習(xí)這個知識點．因此，通過挖掘鐵磁質(zhì)在工程中的應(yīng)用實例，并將應(yīng)用實例融入到課堂教學(xué)中，將有助于提高課堂教學(xué)效果．

2傳統(tǒng)鐵磁質(zhì)理論工程教育素材在課堂教學(xué)中的融入

2．1軟磁材料工程教育素材在課堂教學(xué)中融的入

文向?qū)W生介紹軟磁材料在工程實踐中的一些應(yīng)用．由于筆者的授課對象是電氣專業(yè)的學(xué)生，在講解時突出展示了在電力工業(yè)中，從電能的產(chǎn)生（發(fā)電機）、傳輸（變壓器）到利用（電動機）的過程中，軟磁材料所起到的能量轉(zhuǎn)換作用的實例；同時也展示了從通信（濾波器和傳感器）、自動控制（繼電器、磁放大器、變換器）、廣播、電視等領(lǐng)域內(nèi)，軟磁材料起到的信息的變換、傳遞等作用的案例．通過上述軟磁材料一系列應(yīng)用的介紹，使學(xué)生在獲得感性知識的同時，也會主動思考或想象硬磁材料的相關(guān)應(yīng)用．這對于硬磁材料的講解創(chuàng)造了很自然很有效的教學(xué)情境．

2．2硬磁材料工程教育素材在課堂教學(xué)中融的入

硬磁材料由于矯頑力高，它能長期保持很強的磁性，因此硬磁材料又稱永磁材料或恒磁材料［4］．硬磁材料的應(yīng)用較廣泛，結(jié)合電類專業(yè)特點，筆者在講授時融入了這樣一些素材：如利用永磁鐵磁極間的相互作用力可實現(xiàn)磁傳動、磁懸浮、磁起重、磁分離等應(yīng)用實例．筆者在講述這部分內(nèi)容時，還向?qū)W生強調(diào)永磁功能器件具有節(jié)能、高效、與系統(tǒng)兼容、便于操作及可靠性高的優(yōu)點，而這些優(yōu)點與當(dāng)今生產(chǎn)實踐中的高效節(jié)能環(huán)保等理念是相符的．

2．3矩磁材料工程教育素材在課堂教學(xué)中融的入

矩磁材料是磁信息材料的一種，磁信息材料是用磁學(xué)方法存儲和記錄信息的磁載體材料［5］．按所采用的磁學(xué)原理和方法的不同，分為矩磁性存儲、磁泡存儲、磁記錄和磁光記錄．課堂上，利用圖文展示磁存儲是隨著計算機的興起而發(fā)展起來的，磁記錄則是從錄音開始的，接著擴展到錄像和數(shù)碼，形成了廣闊的磁信息技術(shù)領(lǐng)域，磁信息材料在當(dāng)代信息社會中有著廣泛而重要的應(yīng)用．矩磁材料制成的磁芯或磁膜可以組成計算機的內(nèi)存儲器，它利用矩磁材料的矩形磁滯回線的兩個穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)，構(gòu)成計算機二進位制的“0”和“1”雙穩(wěn)態(tài)，進而再利用脈沖磁場存取信息．講授時，輔以存儲原理方面的圖文，吸引學(xué)生的注意力．

3巨磁阻效應(yīng)工程教育素材在課堂教學(xué)中的融入

巨磁阻效應(yīng)（GiantMagneto－Resistive，GMR）是指磁性材料在不同的磁化狀態(tài)下電阻率存在巨大差異的現(xiàn)象．這是一種量子力學(xué)效應(yīng)，屬于鐵磁質(zhì)理論的一個科技前沿領(lǐng)域．為了讓學(xué)生了解這一科技前沿，應(yīng)向?qū)W生介紹巨磁阻效應(yīng)．如何融入呢？筆者借助一個教學(xué)案例，說明如何將巨磁阻效應(yīng)融入到課堂教學(xué)當(dāng)中．筆者先營造了這樣一個情境：通過圖文展示最早的磁頭，這是一種采用錳鐵磁體制成并通過電磁感應(yīng)的方式讀寫數(shù)據(jù)的磁頭．但使用這種傳統(tǒng)磁頭的硬盤由于存儲密度低，要想制造大容量的磁盤，體積也相對較大，從而影響存儲器的便攜性．要想使硬盤體積不斷變小，容量卻不斷變大，勢必要求磁盤上每一個被劃分出來的獨立區(qū)域越來越小，相應(yīng)地這些區(qū)域所記錄的磁信號就會越來越弱．這就要求磁頭的設(shè)計體積應(yīng)越來越小，靈敏度應(yīng)越來越高．通過上述問題情境的營造，學(xué)生對該問題必然十分感興趣．這時筆者又以圖片展示了1997年由IBM公司投放到市場的全球首個基于巨磁阻效應(yīng)的讀出磁頭，然后結(jié)合圖文說明這一新式磁頭的工作原理：它是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù)，使用了具有巨磁阻效應(yīng)的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu)，即相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化，產(chǎn)生更加靈敏的電流，從而可以實現(xiàn)更高的存儲密度．然后通過列表比對現(xiàn)有的電磁感應(yīng)磁頭與GMR磁頭的存儲密度的很大差別：使用電磁感應(yīng)磁頭所能夠達到的盤片密度為3～5千兆位每平方英吋，而GMR磁頭可以達到每平方英吋10～40千兆位．為突出理論聯(lián)系實際的教學(xué)原則，筆者通過圖文列舉了學(xué)生所使用的電腦、數(shù)碼相機、MP4播放器等利用巨磁阻效應(yīng)技術(shù)進行存儲的各種數(shù)碼產(chǎn)品．接下來就展示這樣的情境：2007年10月，科學(xué)界的最高盛典—瑞典皇家科學(xué)院頒發(fā)的諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，法國科學(xué)家阿爾貝•費爾（AlbertFert）和德國科學(xué)家彼得•格林貝格爾（PeterGrunberg）因分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)而共同獲得2007年諾貝爾物理學(xué)獎．瑞典皇家科學(xué)院在評價這項成就時表示，今年的諾貝爾物理學(xué)獎主要獎勵“用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，得益于這項技術(shù)，硬盤在近年來迅速變得越來越小”［6］．和學(xué)生一起看過圖文后，教師提示學(xué)生：看看計算機硬盤存儲能力有多大，就知道上述兩位科學(xué)家的貢獻有多大了．筆者又利用兩張圖片進行對比：一臺1954年體積占滿整間屋子的電腦，和一個如今非常普通、手掌般大小的硬盤．最后和學(xué)生一起來感受：司空見慣的筆記本電腦、MP3、U盤等消費品，這些都閃爍著耀眼的科學(xué)光芒．諾貝爾獎并不總是代表著深奧的理論和艱澀的知識，它往往就在我們身邊，在我們不曾留意的日常生活中．另外，在介紹上述內(nèi)容之后，筆者還向?qū)W生列舉我國在此方面的研究工作：中國科學(xué)院物理研究所及北京大學(xué)等高校在巨磁阻多層膜、巨磁阻顆粒膜及巨磁阻氧化物方面都有深入的研究；中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所在磁膜隨機存儲器、薄膜磁頭、金屬夾層（MIG）磁頭的研制方面成果顯著；北京科技大學(xué)在原子和納米尺度上對低維材料的微結(jié)構(gòu)表征的研究及對大磁矩膜的研究均有較高水平……列舉的目的是讓學(xué)生了解我國在此領(lǐng)域的研究狀況．

4結(jié)語

通過工程教育情境的營造，背景的勾勒，使學(xué)生看到了是科學(xué)興趣和實際生產(chǎn)生活的需要推動了科技的發(fā)展，體會了細致的觀察和執(zhí)著的必要性，提高了學(xué)學(xué)物理的興趣和動力．上述教學(xué)手段及教學(xué)方法的實際效果，通過學(xué)期末的考試成績及問卷調(diào)查，學(xué)生給予了積極反饋，取得了良好的教學(xué)效果．有關(guān)鐵磁質(zhì)知識及理論所涉及的工程教育素材，已經(jīng)編入了我們的教材中［7］．

總之，按照理論聯(lián)系實際的教學(xué)原則，在大學(xué)物理鐵磁質(zhì)知識的講解中，融入工程教育素材，實現(xiàn)了理論與實際應(yīng)用的緊密結(jié)合，強化了學(xué)生工程實踐和科技創(chuàng)新意識，拉近了學(xué)生與工程應(yīng)用領(lǐng)域的距離，符合在大學(xué)物理課堂教學(xué)中注重工程實踐和科技創(chuàng)新意識培養(yǎng)的要求．