計算物理課程的Matlab可視化教學探索

【摘要】“計算物理”是物理本科教學中重要專業課程之一。該門課程通常采用Fortain和C語言授課，本科學生利用這兩種語言處理復雜物理過程顯得較為困難，導致學生對該門課程產生畏難情緒，使得教學效果不理想。為此，我們在“計算物理”課程的教學中利用MATLAB實現大量物理過程的可視化教學，使物理過程變得直觀、形象、容易理解和實現，激發了學生的學習興趣，提高了課堂教學質量和效果。

【關鍵詞】計算物理 MATLAB 可視化教學

【基金項目】重慶市教委科學技術研究項目基金（KJ120817）。

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）04-0191-02

“計算物理”是以計算機及計算機技術為工具和手段，運用數學的方法，解決復雜物理問題的一門應用科學[1]。該門課程可應用于統計物理學、量子力學、量子化學、固體物理、核物理、地球物理、天體物理、等離子體物理與受控聚變等多個研究領域。由于本課程理論性較強，對學生的編程能力要求較高，特別是采用Fortain和C語言教學時，存在教與學的難度較大，學生興趣不高，教學效果不夠理想等問題[2，3]。而“計算物理”和“理論物理”、“實驗物理”同等重要，是解決復雜物理問題的重要手段。因此，“計算物理”課程的教學改革有著重要的意義。為此，借助其他先進科學計算軟件進行輔助教學變得十分有必要。

MATLAB語言作為高級編程語言，因其編程高效、可視化好、交互性強、仿真逼真等優點，在科學研究和本科教學中的應用也日益廣泛[4]。我們在“計算物理”課程建設中，在教學方法和手段上借助MATLAB軟件進行了一些改革和探索，取得了良好的效果。本文通過多個實例介紹了MATLAB在“計算物理”課程教學中的應用。

五、結語

通過以上四個實例列舉了MATLAB科學計算軟件在計算物理可視化教學中的應用，結果表明MATLAB簡化編程過程，形象生動地呈現物理過程和圖像，對復雜物理過程可進行生動地仿真，使物理過程變得直觀、形象、更容易理解，也激發了學生的學習興趣，提高了課堂教學質量，取得了良好的教學效果，基于MATLAB的可視化教學方法值得在計算物理的教學中推廣。

參考文獻：

[1]馬文淦. 計算物理學. 北京：科學出版社，2005.

[2]李曉莉，張建飛. 計算物理的教學改革研究與實踐——與MATLAB軟件的完美結合.物理通報，2010，8： 57-58.

[3]張杰. MATLAB在計算物理課程教學中的應用. 計算機應用與軟件. 2005， 22（6）： 131-132.

[4]張志涌，楊祖櫻. MATLAB教程（R2011a）， 北京： 北京航空航天出版社， 2010.

[5]衛彬，張龍，于強，等. 計算機仿真技術在單縫衍射實驗中的應用. 物理通報，2013，1：75-76.

作者簡介：

肖漢光（1980-），男 ，漢，湖北石首人，講師，博士，主要從事科學計算、計算物理教學等工作。