數學物理方程在大學物理中的應用

摘 要：本文從以大學物理的應用為導向，介紹了數學物理方程課程開設的必要性以及現在大學開設數學物理方程課程中遇到的問題。并探索在大學物理課程中數學物理方程的中的應用。

關鍵詞：數學物理方程;大學物理;應用研究

一、數學物理方程概念

《數學物理方程》是理工類專業的一門的基礎課程，是以研究和解決物理問題為目的的數學理論，為了幫助學生解決物理問題通過對數學原理和方法的運用。數學物理是解釋問題的數學模型，就是用數學的表示方法對物理狀態的表達，并對已知的物理問題構建數學的解決辦法，是物理學習的基礎課程。“數學物理”也可以稱作“數理”，它是數學學科與物理學科的結合，是指應用特定的數學方法來研究物理學的某些部分。在當今信息化的社會中，大學生必須有開放的視野，熟練掌握現代科技前沿的知識和技能，能夠具備國際性的知識儲備，以適應社會變革的需要。數學物理課程有較好的通用性以及代表性能夠作為專業支撐為其他國際化學科提供幫助，實現這樣功能的原因是由于數學的特征以及物理的特征。

二、大學物理中的數學物理方程

從大學物理的發展趨勢看，數學物理方程在物理研究方面的應用已經成為現代大學物理研究的主要手段之一。近些年來，隨著大學物理研究問題的日益復雜以及物理學科的飛速發展，數學物理方程在大學物理有越來越廣泛的應用，規模也越來越大，數學物理方程在物理研究中也越來越重要。尤其在物理學科的數理分析上有著重要的作用，在大學課程中是許多學科的基礎課程，如信息與計算機科學、應用數學、應用物理等學科。還出版了多版本的教材以適應不同學科的要求。在現代的大學中用數學物理方程進行問題的計算已經成為解決物理問題的重要方法之一。同時，根據大學物理是其他自然科學和一切科學技術的基礎的特點來看，物理學所使用的研究方法也使用于其他科學的研究上。在很早之前就已經奠定了大學物理學的知識內容。它包括物理學各種領域力學和熱力學，熱力學理論力學和電動力學，電磁學和光學，統計物理學，量子力學和原子物理學等專業內容都可以應用高等數學進行深入的表述。由于大大學階段的學生接觸的知識深度有限，大學階段的物理學所研究的問題通常被簡化成能夠用特定的數學物理方程解決的例子，幫助大學生解決問題。

人們對世界的認識隨著時代的不斷發展和科學技術的不斷進步越來越深入，物理學科所要面臨解決的問題越來越復雜。許多問題都要用到數學物理方程的方法計算，而數學物理方程為許多難以解決的，計算復雜的物理問題提供了新思路。給解決復雜的物理問題提供了簡便的方法。

三、數學物理方程的現狀

目前大學在數學物理方程課程的開展上還存在教學模式陳舊的問題，數學物理課程設置的內容繁雜，解題過程推導繁瑣，容易使學生產生對數學物理課程的畏難心理，讓學生的學習效果不明顯。所以，為了將數學物理課程的功能發揮出來本應具備的作用，數學物理課程就應該從國際化的標準出發，改變現代大學課程的教學手段，對課程進行系統的評估和評價，把數學物理方程的課程改變為適應現代發展的規律以及將課程變為可實現的課程，并把實現課程與國際化的課程接軌。數學物理方程課程對學生數學和物理都有一定的基礎，要求能夠熟練的把控物理問題中變量與變量間的關系，能夠準確的使用數學物理方程表述實際的物理問題。因此課程成為了一門難學的課程。

為了完成教學改革可以在教學的過程中進行寓學于研的教學模式將教學結合到科研中去，這就是學科教學中的研究型教學的主要內容。研究型教學的教學方式是學生通過教師的指導自主探索，完成學習任務，打破了之前以單純知識的講解為課程主題的教學方式。課程以學生為主體，以學生獨立的思考為學習的主要形式，鼓勵學生大膽提問，提倡培養學生的批判性思維，堅持把學生的創新精神和創造力放在第一位。在教學中，教師利用課堂內容和學生知識積累，引導學生創造性地運用現有知識和能力，獨立發現問題，分析問題，解決問題，形成有利于啟發學生的新型教育機制。南京大學盧德新教授認為，“研究性教學是一種新的教學模式，它將教學研究所需的要素與科學研究的要求相結合。所以，研究性教學是一個教學過程不能等同于科學研究，讓學生的創新精神和創造能力得到培養。”這是南京大學盧德鑫認為的理論。在19世紀時期德國教育學家威廉·洪堡第一次提出了研究型教學的概念，并確立了通過研究進行的教學的教學手法和研究與教學相統一的教學原則。到了下世紀70年代，美國大學為了解決教學效果不理想的問題開始著重開發研究型教學的應用，并得到了顯著的成效。20世紀90年代，美國教育系統提出了“研究型大學應建立以研究為基礎的教學模式”。現在，研究型教學已經得到了國內大學的普遍認可。所以把研究型教學應用的數學物理方程中是可以實現的。數學物理方程課程是之前《高等數學》課程的延伸，也是物理學之后更深入課程例如《量子力學》、《電磁場理論》、《電動力學》、《固體物理》、《光纖通信原理》以及《信號與系統》需要學習的知識理論基礎。大學課堂通過應用研究型教學將科學研究滲透進數學物理方程的課堂教學、課堂操作、課堂討論、課后作業以及學生思考的每個教學過程中，通過新型的教學方法改變以往數學物理方程課堂帶給學生的枯燥感，激發學生的學習興趣。

四、總結

本文主要數學物理方程在大學物理教學中的必要性方面闡述了數學物理方程課程的優勢，通過數學物理方程對物理數值的分析，學生可以在掌握物理知識的同時，還能通過數值分析了解物理現象。從而降低學生在物理學習方面的難度。使大學物理的學習更加貼合實際。

作者簡介：任賀群（1989-），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理研究員，研究方向：物理學。