数学物理方法教学改革的探讨
摘要:数学物理方法是物理学专业一门难且重要的基础课程。
本文结合多年讲授数学物理方法的经验,介绍了在讲授数学物理方法教学过程中如何提高教学质量,增加学生学习兴趣所作的一些尝试,并取得了一定的效果。
关键词:数学物理方法教学改革学习兴趣
Research on Teaching Reform in the Course of Mathematical Physical Method
Abstract:The course of Mathematical Physics Method is a not only important but also difficult course for physics department. Combined with teaching experience, some attempts of how to improve teaching quality and how to inspire study interesting have been introduced in this paper, through teaching practices, some expected results have been obtained.
Key Words:Mathematical Physical Method;Teaching;Study interesting
数学物理方法一直是物理学专业学生最基本、同时也是最重要的专业基础课之一,是物理学专业学生学习后续课程的重要基础,所涉及的基本知识也是物理系学生必须要掌握的最基本内容[1～2]。
在应用
型本科教学背景下,要求学生不仅要掌握课本上的知识,更重要的是要学以致用,这就为这们课程的教学提出了更高的要求。
如何提高课程教学质量,如何提高学生学以致用的本领,这是讲授数学物理方法课程教师索要面临的问题。
作者结合多年的教学经验,整理成该文,只是起到抛砖引玉,希望与同行们交流探讨。
1 要让学生认识到课程的重要性
从学科的承接性上,数学物理方法是基础物理课程（力学、热学、电磁学、光学、原子物理学)和专业物理课程（理论力学、电动力学、热力学与统计物理学、量子力学)之间连接的桥梁,数学物理方法所介绍的复变函数概论、偏微分方程等是学习专业物理课程的数学基础或者说是工具,只有学习好了数学物理方法,学习专业物理课程才能事半功倍。
从作为物理专业学生数学知识完备性上,数学物理方法即是一门数学课程,又是一门物理课程,既有数学的严谨性和推理性,又有物理的应用性,这也是物理学专业学生的最后一门“准数学”课程,掌握了这门课程以后,物理系本科生的数学知识才算完备。
从实用方面来说,数学物理方法的知识与其他课程的内容紧密联系,比如解析函数的实部和虚部分别代表了物理中的场;傅里叶变换,在信号处理中,可以将一个信号从时域空间转换频域空间,这种转换对于信号处理是十分必要的；特殊函数论中勒让德函数等特殊函数在量
子力学、电动力学等课程中也有着广泛的应用。
而且在即将进行的硕士研究生和博士研究生入学考试中,很多学校的很多专业都需要考数学物理方法。
2 在教学过程中适当的引入计算机辅助教学
数学物理方法课程可以分为三篇,即复变函数论、数学物理方程和特殊函数论,每一个方面的计算题目都是十分复杂的。
其实题目并不难,只是复杂,计算量很大。
学生在学习的时候,往往会被复杂的计算吓倒,而失去对该门课程的学习兴趣,或者纠缠与复杂的计算,而忽视计算背后的物理实在,忘记物理的本质。
随着计算机辅助软件的推广,像Matlab,Mathematica,Maple等数学计算软件可以方便地为我们解决复杂的计算问题[3～4]。
将这些软件引入到课堂讲学中,一方面,可以让同学们从复杂的数学计算中解放出来,将更多的精力放在物理图像上的理解中来；另一方面,也可以帮助同学们利用软件解决更加复杂的问题,激发同学们的学习兴趣。
但是,这里有一点需要说明的是,计算软件只是一个辅助工具,不能完全代替个人的计算修养,所以,在教学过程中,应该做到以下两点:(1)定义、定理、定律的讲解应该清晰、透彻,不能含含糊糊。
(2)知识的应用,要展示一些典型而又简单的例题的解题全过程,布置课外作业的时候,容易计算的题目与复杂题目并举,容易计算的题目作为必
做题,复杂计算的题目作为选做题,要求学生借助计算机辅助计算。
3 加强教师间学术交流,增加同行的经验共享
闭门造车,必然会造成思想闭塞。
数学物理方法课程每年都有固定的年会,这里集结了全国优秀的数学物理方法教学方面的专家学者,在年会中,同行之间可以增加彼此的了解和交流各自的教学经验；另一方面,随着各高校精品课程的建设,在网络上共享的资源也是非常全面的,包括视频教学、电子教案、习题集、试题库等。
4 教材使用的几点感想
在教学中作者参考了很多版本的教材,国内的数学物理方法的教材各有优点,下面就本人的对教材的一些理解发表几点不成熟的观点,敬请同行指正。
（1)在复变函数论中,教材的内容很少与物理事件进行联系,重点放在数学上。
然后,事实情况是,从实变函数到复变函数的过度对于本科生来说,本身就是非常困难的,而且又是如此枯燥的全数学内容,这会导致学生的学习态度消极,因为同学们不知道为何要学这个,因此建议在教材的编写中更加注意数学与物理的联系。
（2)物理系的学生学习数学物理方法的目的是为了应用,因此建议教材在编写的过程中将更多现代的数理技术引入的教材中,将更多的这些数理技术如何应用到物理事件中进行一定的讲解,让学生认识到这门课程在物理中的重要性,而且是与现代科学的发展是如此密切相关,以此加强学生的学习兴趣。
（3)随着计算软件的发展,建议将更多的计算软件引入的教材中去,用软件代替复杂的计算,解放学生的解题时间,而将更多的时间放在理解物理实在中去。
5 结语
数学物理方法是物理学专业一门重要的基础课程,对于很多后续课程的理解具有重要的作用,如何教好这门课,如何让学生产生对这门课程的兴趣,一直是每个教师需要认真思考的问题,以上的一些观点只是作者多年的教学中的一些经验总结,以供同行交流。
参考文献
[1]胡嗣柱,倪光炯.数学物理方法(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
[2]吴崇试.数学物理方法(第2版)[M].高等教育出版社,北京:北京大学出版社,2004.
[3]马堃,褚园.均匀带电细圆环电势的空间分布[J].黄山学院学报,2010,12(5):25～27.
[4]马堃,褚园,焦铮.夫琅禾费圆孔衍射光强分布的研究[J].黄山学院学报,2011,13(5):16～19.。