【课程简介】

“科学精神、专业素养”是**大学“电动力学”课程始终追求的目标。通过课程学习，学生将掌握电磁现象和相对论相关的统一规律，建立正确的物理图像，具备利用相关理论处理实际电动力学问题的专业能力。同时，利用课程中穿插的电动力学相关前沿进展、国家发展中相关关键科技需求和中国科学家突出贡献的讲授，结合小班研讨和课题研究，培养学生的科学精神和创新精神，激发学生科学报国的使命担当。

　【专业知识点】

斯涅尔定律，电磁波在界面处的折反射，广义斯涅尔定律，超构材料

　【引领价值】

培养学生提岀、分析和解决问题的科学思维方法，增强学生勇于探索的创新精神，结合中国科学家的具体工作和突破，激发学生勇攀科学高峰的责任感、使命感和自豪感。

　【案例内容】

本节课通过讨论和研究电磁波在两介质界面处的传播行为，定量地理解电磁波的折射与反射现象，掌握斯涅尔定律(Snell’sLaw)，明确斯涅尔定律与能量守恒和水平动最守恒的联系。结合前置理论力学课程中对称性与守恒量的内容，分析水平动量守恒与体系水平方向平移不変对称性的关系，揭示书本中的斯涅尔定律的适用条件；延拓水平方向连续平移不变性到水平方向周期平移不变性，提出突破斯涅尔定律实现电磁波传播任意操控的可能性，引出我国科学家做出了突出贡献的广义斯涅尔定律；提出如何具体实现利用广义斯涅尔定律操控电磁波的问题，介绍当前光子学中超构材料和超构表面的概念，以及最新的科学研究进展和中国科学家在其中的贡献；最后讨论这些科学最新进展如何和我国的需求相结合，服务国家的发展。

本教学案例从生活中常见的光折射和反射现象出发，深入的追问现象背后的物理规律，能够让学生有效地进行学思结合。对称性和守恒定律作为物理学中的核心思想，始终暗藏在几乎所有的物理学教学内容中。本教学案例将看似无关的描述光的折射和反射的斯涅尔定律与空间平移不变性结合，能够深化学生对基本物理规律的掌握。同时教学设置不仅仅停留在对课本知识的讲授，还通过启发提问式的教学方法，激发学生探索的热情，大胆地提出问题。看似难以颠覆的斯涅尔定律是否永远成立，如果放松对空间连续平移不变性的限制，斯涅尔定律以及折射和反射会有什么变化？从连续不变到周期平移不变，分析问题层层递进，并衍生出广义斯涅尔定律，此过程能够锻炼学生科学的思维方法，从一个实例具体演示了如何提出问题，分析问题并最终解决问题。广义斯涅尔定律的具体实现方案，涉及前沿光子学的最新研究进展，而且在其中，中国科学家做出了奠基性的工作。进一步介绍能够增长学生的知识见识，潜移默化地让他们对我国科技发展有自豪感，也同时增强使命感。再结合电动力学荣誉课程的讨论，还能鼓励学生继续自主地挖掘当前科研的进展，并结合课堂的知识进行思考，引导学生大胆想象，树立其科学精神。

电动力学的授课对象主体是大学三年级学生。其中很多在科研等方面已经有了明确的需求。对于拔尖人才的培养而言，大学三年级是一个关键的时期。优秀的学生需要在课程教学中不被课本内容束缚，对于课程涉及的知识进行有目的的展开。启发优秀学生从基本原理层次大胆地提问，训练有逻辑的科学思辨能力，启发优秀学生敢于对课本中定律适用的前提条件大胆地突破。这样的学思结合的教学过程，能够有效地培养学生对前沿科学研究的兴趣。