數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)改革的探討

　　摘要：數(shù)學(xué)物理方法是物理學(xué)專業(yè)一門難且重要的基礎(chǔ)課程。本文結(jié)合多年講授數(shù)學(xué)物理方法的經(jīng)驗，介紹了在講授數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)過程中如何提高教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣所作的一些嘗試，并取得了一定的效果。
　　關(guān)鍵字：數(shù)學(xué)物理方法 教學(xué)改革 學(xué)習(xí)興趣
　　中圖分類號: G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　數(shù)學(xué)物理方法一直是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生最基本、同時也是最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)，所涉及的基本知識也是物理系學(xué)生必須要掌握的最基本內(nèi)容[1-2]。在應(yīng)用型本科教學(xué)背景下，要求學(xué)生不僅要掌握課本上的知識，更重要的是要學(xué)以致用，這就為這們課程的教學(xué)提出了更高的要求。如何提高課程教學(xué)質(zhì)量，如何提高學(xué)生學(xué)以致用的本領(lǐng)，這是講授數(shù)學(xué)物理方法課程教師索要面臨的問題。作者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，整理成該文，只是起到拋磚引玉，希望與同行們交流探討。
　　1 要讓學(xué)生認(rèn)識到課程的重要性
　　從學(xué)科的承接性上，數(shù)學(xué)物理方法是基礎(chǔ)物理課程（力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)）和專業(yè)物理課程（理論力學(xué)、電動力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)、量子力學(xué)）之間連接的橋梁，數(shù)學(xué)物理方法所介紹的復(fù)變函數(shù)概論、偏微分方程等是學(xué)習(xí)專業(yè)物理課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)或者說是工具，只有學(xué)習(xí)好了數(shù)學(xué)物理方法，學(xué)習(xí)專業(yè)物理課程才能事半功倍。
　　從作為物理專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)知識完備性上，數(shù)學(xué)物理方法即是一門數(shù)學(xué)課程，又是一門物理課程，既有數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和推理性，又有物理的應(yīng)用性，這也是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的最后一門“準(zhǔn)數(shù)學(xué)”課程，掌握了這門課程以后，物理系本科生的數(shù)學(xué)知識才算完備。
　　從實用方面來說，數(shù)學(xué)物理方法的知識與其他課程的內(nèi)容緊密聯(lián)系，比如解析函數(shù)的實部和虛部分別代表了物理中的場；傅里葉變換，在信號處理中，可以將一個信號從時域空間轉(zhuǎn)換頻域空間，這種轉(zhuǎn)換對于信號處理是十分必要的；特殊函數(shù)論中勒讓德函數(shù)等特殊函數(shù)在量子力學(xué)、電動力學(xué)等課程中也有著廣泛的應(yīng)用。而且在即將進(jìn)行的碩士研究生和博士研究生入學(xué)考試中，很多學(xué)校的很多專業(yè)都需要考數(shù)學(xué)物理方法。
　　2 在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)囊胗嬎銠C(jī)輔助教學(xué)
　　數(shù)學(xué)物理方法課程可以分為三篇，即復(fù)變函數(shù)論、數(shù)學(xué)物理方程和特殊函數(shù)論，每一個方面的計算題目都是十分復(fù)雜的。其實題目并不難，只是復(fù)雜，計算量很大。學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候，往往會被復(fù)雜的計算嚇倒，而失去對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，或者糾纏與復(fù)雜的計算，而忽視計算背后的物理實在，忘記物理的本質(zhì)。
　　隨著計算機(jī)輔助軟件的推廣，像Matlab，Mathematica，Maple等數(shù)學(xué)計算軟件可以方便地為我們解決復(fù)雜的計算問題[3-4]。將這些軟件引入到課堂講學(xué)中，一方面，可以讓同學(xué)們從復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算中解放出來，將更多的精力放在物理圖像上的理解中來；另一方面，也可以幫助同學(xué)們利用軟件解決更加復(fù)雜的問題，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。
　　但是，這里有一點需要說明的是，計算軟件只是一個輔助工具，不能完全代替?zhèn)€人的計算修養(yǎng)，所以，在教學(xué)過程中，應(yīng)該做到以下兩點：1、定義、定理、定律的講解應(yīng)該清晰、透徹，不能含含糊糊，2、知識的應(yīng)用，要展示一些典型而又簡單的例題的解題全過程，布置課外作業(yè)的時候，容易計算的題目與復(fù)雜題目并舉，容易計算的題目作為必做題，復(fù)雜計算的題目作為選做題，要求學(xué)生借助計算機(jī)輔助計算。
　　3 加強(qiáng)教師間學(xué)術(shù)交流，增加同行的經(jīng)驗共享
　　閉門造車，必然會造成思想閉塞。數(shù)學(xué)物理方法課程每年都有固定的年會，這里集結(jié)了全國優(yōu)秀的數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)方面的專家學(xué)者，在年會中，同行之間可以增加彼此的了解和交流各自的教學(xué)經(jīng)驗；另一方面，隨著各高校精品課程的建設(shè)，在網(wǎng)絡(luò)上共享的資源也是非常全面的，包括視頻教學(xué)、電子教案、習(xí)題集、試題庫等。
　　4 教材使用的幾點感想
　　在教學(xué)中作者參考了很多版本的教材，國內(nèi)的數(shù)學(xué)物理方法的教材各有優(yōu)點，下面就本人的對教材的一些理解發(fā)表幾點不成熟的觀點，敬請同行指正：
　　（1）在復(fù)變函數(shù)論中，教材的內(nèi)容很少與物理事件進(jìn)行聯(lián)系，重點放在數(shù)學(xué)上。然后，事實情況是，從實變函數(shù)到復(fù)變函數(shù)的過度對于本科生來說，本身就是非常困難的，而且又是如此枯燥的全數(shù)學(xué)內(nèi)容，這會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度消極，因為同學(xué)們不知道為何要學(xué)這個，因此建議在教材的編寫中更加注意數(shù)學(xué)與物理的聯(lián)系。
　　（2）物理系的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理方法的目的是為了應(yīng)用，因此建議教材在編寫的過程中將更多現(xiàn)代的數(shù)理技術(shù)引入的教材中，將更多的這些數(shù)理技術(shù)如何應(yīng)用到物理事件中進(jìn)行一定的講解，讓學(xué)生認(rèn)識到這門課程在物理中的重要性，而且是與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展是如此密切相關(guān)，以此加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；
　　（3）隨著計算軟件的發(fā)展，建議將更多的計算軟件引入的教材中去，用軟件代替復(fù)雜的計算，解放學(xué)生的解題時間，而將更多的時間放在理解物理實在中去。
　　5 結(jié)語
　　數(shù)學(xué)物理方法是物理學(xué)專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，對于很多后續(xù)課程的理解具有重要的作用，如何教好這門課，如何讓學(xué)生產(chǎn)生對這門課程的興趣，一直是每個教師需要認(rèn)真思考的問題，以上的一些觀點只是作者多年的教學(xué)中的一些經(jīng)驗總結(jié)，以供同行交流。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 胡嗣柱，倪光炯.數(shù)學(xué)物理方法(第二版) [M].高等教育