《數學物理方法》課程多元化教學模式的探索

【摘 要】本文從《數學物理方法》課程問卷調查所顯示的典型問題出發，探討在課程教學中引入多元化教學模式來提高教學質量。

【關鍵詞】數學物理方法；教學模式；教學質量

Study in Diversified Teaching-model of “Method of Mathematical Physics” Course

GAO Hui-yun WANG Xiao-li

（College of Physical Science and Technology， Bijie University， Bijie Guizhou， 551700， China）

【Abstract】This paper shows the problems of“Method of Mathematical Physics ”course survey， and then explores how to improve the teaching quality by using the diversified teaching-model.

【Key words】Method of Mathematical Physics； Teaching-model； Teaching quality

《數學物理方法》是一門公認的難度較大的課程，它涉及的概念、公式、定理多，方法復雜，題目難度大[1-2]。近年來，我國高等教育教學改革的政策力度和改革步伐逐步加大，在數學物理方法教改方面取得了很多成功經驗，但在數值軟件和可視化教學模式方面的探討較少[3-6]。筆者擬根據問卷調查結果來探索多元化教學模式從而提高《數學物理方法》課程教學質量。

1 問卷調查問題及擬解決方案

1.1 問卷調查結果

據我校目前數學物理方法課程問卷調查顯示，學生在學習過程中主要存在如下幾點問題：一是，所學內容主要以數學推導為主，學習興趣不高；二是，課堂上不太容易聽懂或者聽得懂課后作業卻很難準確求解；三是，很難理解數學物理方程解的分布及其物理意義，不太容易將數學物理方程與實際物理問題對應起來。針對如上問題，課題組成員擬探索一種課堂授課與課后網絡平臺學習相結合、多媒體課件與板式教學相結合、數值軟件和數學物理方法的可視化相結合的新型多元化教學模式。

1.2 擬解決方案

1.2.1 主要以數學推導為主，學習興趣不高

擬解決方案：采用多媒體課件和板式教學相結合的教學模式在“數學物理方法”課程的教學中，我們對傳統的、單純板式教學的模式進行了較大的改革，強調現代教育技術的推廣和使用。課題組老師將更多采用多媒體課件和板式教學相結合的教學模式、充分發揮數學軟件和數學物理方法的可視化教學模式在數學物理方法課程教學中的應用。例如，在講授分離變量法時，單純地使用多媒體課件會使學生對分離變量法的關鍵步驟缺乏深刻的認識，此時采用傳統的板式教學方式不僅可以使學生享受到精美的數學推導過程，更重要的是學生可以從中體會到分離變量法的關鍵點；而在重復使用分離變量法求解其它定解問題時，采用多媒體課件避免了許多重復性的板書，同時利用MatLab或Mathematica的圖像顯示功能將復雜的公式用圖像表達出來，使學生對物理現象有一個更清楚、更深刻的認識。利用這種多元化教學模式來講授這門課程，不僅可以傳達更多更新的教學內容，而且可以展示出該課程更豐富的物理現象，將學生的注意力轉向對物理現象的理解和應用中，激發學生的學習探索興趣，以期達到數學與物理的有機結合和相互融合，提高課堂的教學效率。

1.2.2 課堂上不太容易聽懂或者聽得懂課后作業卻很難準確求解

擬解決方案：課題組老師擬針對學生上課難懂，課后作業難以求解等問題設計開發《數學物理方法》網絡教學平臺。該平臺包括學習資源、預習指導、課程論壇、在線互動、系統幫助、其它輔助功能六大模塊。力圖達到如下學習目的：1）學生可以方便地開展網上學習并獲取課后作業的標準答案；2）在線交流、輔導答疑、開展討論、發布信息與提出建議；3）教師可隨時更新教學資源，特別是提出新課的預習方案或者增加一些使用MatLab或Mathematica來求解的課后習題圖形。例如在講授“弦振動方程”一章之前，課題組可以在授課1周前在預習指導模塊中發布本章的預習要點并將隨后將課后習題標準答案及使用MatLab或Mathematica來求解圖形發布在學習資源里，并要求學生將困惑的問題和想要了解的相關內容在在線互動模塊中發布，以方便課題組收集信息來展開針對性教學。這樣即增強了學生預習自學的能力又給學生提供了一個進一步深入了解課堂內容、核對檢查課后作業、師生互動交流的平臺。

1.2.3 很難理解數學物理方程解的分布及其物理意義，不太容易將數學物理方程與實際物理問題對應起來

擬解決方案：常見數學工具軟件有MATLAB、MATHEMATICA、MAPLE等，這些軟件即可以進行數值計算，又能將數學物理方程解的發布及其物理意義用圖像清晰直觀地反映出來，為數學物理方法的可視化求解提供了方便。課題組擬在教學過程中對數學物理方程引入數值求解，引導學生自己編程，如在復變函數中，直接利用數學軟件MATLAB進行求解復數的模、輻角、復變函數的留數等，學生可以自己來判斷所求解結果是否正確，通過繪制復變函數的圖像，可以更好地理解單值函數與多值函數的區別；在數學物理方程的定解問題中，利用MATLAB軟件將其前n本征解的疊加隨時間和空間的變化直觀地反映出來，學生就更好地了解其中的物理圖象，也更容易理解其物理意義；引導學生使用數值軟件來進行數值建模。這樣可以提高學生探究數學物理方法解物理意義的主動性并將所學與實際物理問題對應起來。

2 結論

綜上所述，很有必要探索一種課堂授課與課后網絡平臺學習相結合、多媒體課件與板式教學相結合、數值軟件和數學物理方法的可視化教學相結合的新型多元化教學模式，這將對今后的數學物理方法教學研究具有一定的參考意義。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊揚]