郭裕，魯耿彪，王成志
（長沙理工大學物理與電子科學學院，湖南長沙410000）
摘要：「數學物理方法」是物理學、電子信息學等諸多理工科專業的一門重要的專業基礎理論課，在自然科學和工程技術中處於十分重要的地位。本文根據「數學物理方法」課程的特點，結合教學實踐，從該課程的教學方法和教學內容等方面闡述了教學改革的思路、現代信息技術與「數學物理方法」課程教學的整合以及如何培養學生的創新能力和綜合能力。
關鍵詞 ：「數學物理方法」；教學改革；現代信息技術；整合
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.07.025
中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）07—0054—02
基金項目：本文系長沙理工大學教學改革項目（項目編號：JG1460）的研究成果。
收稿日期：2015—01—15
作者簡介：郭裕（1980— ），男，湖南湘潭人。長沙理工大學物理與電子科學學院，副教授，博士，研究方向：量子光學。
魯耿彪（1980— ），男，湖南嶽陽人。長沙理工大學物理與電子科學學院，講師，博士，研究方向：冷原子物理。
王成志（1976— ），男，山東濰坊人。長沙理工大學物理與電子科學學院，講師，博士，研究方向：量子光學。
「數學物理方法」是物理學、電子信息學和光信息學等諸多理工科專業的一門重要的基礎理論課，［1］［2］在自然科學和工程技術中處於十分重要的地位。通過「數學物理方法」這門課程的教學，不僅可以幫助學生掌握複變函數、數學物理方程等理論物理的基本數學工具，同時還可以培養學生嚴謹的邏輯、推演和抽象思維等理性思維能力。通過該課程的學習，學生應該能夠獨立解決在今後學習和工作中遇到的數學物理問題，更重要的是培養獨立分析、解決問題的能力，為今後從事不同專業方向的工作打下堅實的基礎。
然而，一方面，「數學物理方法」課程的特點是內容多而抽象，題目繁而複雜。而傳統的課堂教學基本是用粉筆進行公式的推導，枯燥、乏味、生硬的符號板書使學生眼花繚亂，無法調動學生的學習興趣，嚴重影響了學習效率。另一方面，近年來「數學物理方法」課程的教學課時不斷壓縮，但是對教學的要求卻越來越高，而且要更加注重學生創新能力、解決實際問題能力的培養。而目前傳統的教學模式和教學方法無法在有限的學時內高質量地完成教學任務，更不能將理論和實際應用有機結合，已不適應現代「數學物理方法」課程的教學。 因此，我們迫切需要對「數學物理方法」課程的教學方法和教學內容進行改革。那麼，如何改革才能有效地解決以上兩個問題呢？
針對高校「數學物理方法」課程的教學改革，國內的許多團隊進行了一系列卓有成效的嘗試。［3］［4］本團隊通過多年的教學實踐，積極探索適合我校物理學、電子信息學和光信息學等專業的教學模式，探索現代信息技術的應用方式以及如何運用現代化手段提高課堂教學效率和教學效果，如何利用網絡、多媒體提高學生的學習興趣和學習效果。本文主要從現代信息技術與「數學物理方法」課程教學的整合以及如何培養學生的創新能力方面闡述我們團隊課程教學改革的研究和探索。
一、多媒體教學和板書教學相結合
針對「數學物理方法」課程的特點，開展多媒體教學實踐及研究，增加課堂教學的有效信息量，克服課時緊張的困難。將文字、聲音、圖像和動畫等多種媒體信息按照時間和空間順序加以整合，展現給學生生動形象、富於啟發和促進思維的畫面，通過教師精心設計的講解，激發學生的學習興趣和學習激情。但同時不能忽略傳統的板書教學，因為板書的過程往往是教師思維過程的再現，對學生具有一定的啟迪和示範作用，也是學生思維漸進的過程。尤其是「數學物理方法」課程有大量定理性質的證明和數學公式的推導，在講解這些內容時，傳統的板書教學比多媒體教學要更有優勢，更能讓學生一步一步地跟著教師融入到教學過程中。因此，多媒體技術不能完全取代粉筆板書，我們要做的是將多媒體教學與傳統粉筆板書教學有機地結合起來，取長補短，優勢互補。要做到這一點，就需要精心製作出適合自己教學的多媒體課件，為此我們要做到：（一）精心規劃和設計教學過程。在多媒體教學中容易出現諸多的問題，例如：照屏宣科、翻頁速度過快、螢幕同一時間顯示的內容過少造成前後脫節，等等。我們需要運用系統科學的觀點和方法，依據現代教育理論和教學經驗，從教學內容的引入、師生互動、邏輯清晰等方面對多媒體教學活動進行規劃和安排。（二）精選內容和知識點，然後按照章節的順序，按照自己的教學思路來製作教學課件。為了方便在課堂上與學生互動，課件中應該包含適宜在課堂上互動的思考題。此外，製作的課件要簡潔明了、形象直觀。
二、引入科學計算軟體
「數學物理方法」課程涉及很多繁瑣的數學運算、公式推導和定理性質證明，如果教師僅僅只是展示公式推導和靜態圖像，會導致學生對整個物理過程缺乏感性認識。而科學計算軟體，尤其是MathWorks公司提供的Matlab可以使那些枯燥的字母、符號變成生動具體的圖像和動畫，能夠將枯燥乏味的數學公式和物理現象緊密結合，讓學生有直觀的印象。［5］例如：在複變函數中，通過繪製複變函數的圖像，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，利用科學計算軟體將其前n個本徵解的疊加隨時間和空間的變化直觀地反映出來，學生就能更好地了解其中的物理圖像，也就更容易理解其物理意義。
三、建設網絡教學平台
網絡教學平台是基於網際網路開展現代遠程教育的支撐平台，不僅可以為學生提供豐富的課程資源和跨越空間的互動平台，還可以實現在線的學習、答疑、討論和提交批改作業等，使得網絡教學真正成為現實。我們團隊以學校網站的教學平台為依託，進行了「數學物理方法」課程的網絡教學平台建設，分類上傳豐富的教學資源，包括本課程的教學課件、習題答案和相關的參考資料以及豐富的資源連結；建設了本課程的試題庫和試卷庫、課程答疑討論區，這是學生和教師交流的平台，師生們可以在這裡在線答疑、相互討論、發布信息和提出建議等。本學期，通過使用網絡教學平台，學生積極參與問題討論，課程答疑討論區共發文458篇；瀏覽和下載共享資料頻繁，學生的學習興趣和學習成績得到了普遍提高。
四、開展研究性教學
教師可以向學生介紹與課程相關的科研成果、科學研究方法以及與物理相關的前沿知識。對於科研興趣濃厚的學生，教師可以組織他們參與自己的課題，讓他們儘早了解和熟悉科研工作。例如：我們在「數學物理方法」課程的教學過程中，結合本校學生的科技創新活動，組織學生興趣小組。根據所教內容的特點適量地給出一些有趣的、有一定難度的、與科研有關的學術問題，定期組織討論，引導學生投入到物理的科學研究和創新活動中，極大地激發了學生的學習興趣和探究激情。
五、結束語
本文主要介紹了我們團隊在「數學物理方法」課程教學改革中的心得體會和實踐成果。現代信息技術的引入可以突破時間和空間的局限，提高教學效率。改革後，課程教學內容也可以突破教材的局限，在有限的學時內極大地延伸、拓展了課堂教學內容，提高了學生的知識與技能；同時，增強了學生對理論理解的深刻性和直觀性，有效地提高了教學質量和效果。研究性教學的開展進一步激發了學生的熱情和積極性。將理論知識和實際應用有機結合，能夠在課程教學過程中同步培養學生的獨立思考能力和創新思維，有助於創新型人才的培養。
［
參考文獻］
［1］梁昆淼.數學物理方法（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2010.
［2］吳崇試.數學物理方法（第二版）［M］.北京：北京大學出版社，2003.
［3］何巍巍，馮瑞姝，劉永皓，韓志友，胡同瑞.結合應用型人才培養目標的「數學物理方法」教學探索［J］.中國電力教育，2014（11）.
［4］孫昌波.「數學物理方程」教學的幾點改革與實踐［J］.教育教學論壇，2014（33）.
［5］彭芳麟.數學物理方程的MATLAB解法與可視化［M］.北京：清華大學出版社，2004.
（長沙理工大學物理與電子科學學院，湖南長沙410000）
摘要：「數學物理方法」是物理學、電子信息學等諸多理工科專業的一門重要的專業基礎理論課，在自然科學和工程技術中處於十分重要的地位。本文根據「數學物理方法」課程的特點，結合教學實踐，從該課程的教學方法和教學內容等方面闡述了教學改革的思路、現代信息技術與「數學物理方法」課程教學的整合以及如何培養學生的創新能力和綜合能力。
關鍵詞 ：「數學物理方法」；教學改革；現代信息技術；整合
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.07.025
中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）07—0054—02
基金項目：本文系長沙理工大學教學改革項目（項目編號：JG1460）的研究成果。
收稿日期：2015—01—15
作者簡介：郭裕（1980— ），男，湖南湘潭人。長沙理工大學物理與電子科學學院，副教授，博士，研究方向：量子光學。
魯耿彪（1980— ），男，湖南嶽陽人。長沙理工大學物理與電子科學學院，講師，博士，研究方向：冷原子物理。
王成志（1976— ），男，山東濰坊人。長沙理工大學物理與電子科學學院，講師，博士，研究方向：量子光學。
「數學物理方法」是物理學、電子信息學和光信息學等諸多理工科專業的一門重要的基礎理論課，［1］［2］在自然科學和工程技術中處於十分重要的地位。通過「數學物理方法」這門課程的教學，不僅可以幫助學生掌握複變函數、數學物理方程等理論物理的基本數學工具，同時還可以培養學生嚴謹的邏輯、推演和抽象思維等理性思維能力。通過該課程的學習，學生應該能夠獨立解決在今後學習和工作中遇到的數學物理問題，更重要的是培養獨立分析、解決問題的能力，為今後從事不同專業方向的工作打下堅實的基礎。
然而，一方面，「數學物理方法」課程的特點是內容多而抽象，題目繁而複雜。而傳統的課堂教學基本是用粉筆進行公式的推導，枯燥、乏味、生硬的符號板書使學生眼花繚亂，無法調動學生的學習興趣，嚴重影響了學習效率。另一方面，近年來「數學物理方法」課程的教學課時不斷壓縮，但是對教學的要求卻越來越高，而且要更加注重學生創新能力、解決實際問題能力的培養。而目前傳統的教學模式和教學方法無法在有限的學時內高質量地完成教學任務，更不能將理論和實際應用有機結合，已不適應現代「數學物理方法」課程的教學。 因此，我們迫切需要對「數學物理方法」課程的教學方法和教學內容進行改革。那麼，如何改革才能有效地解決以上兩個問題呢？
針對高校「數學物理方法」課程的教學改革，國內的許多團隊進行了一系列卓有成效的嘗試。［3］［4］本團隊通過多年的教學實踐，積極探索適合我校物理學、電子信息學和光信息學等專業的教學模式，探索現代信息技術的應用方式以及如何運用現代化手段提高課堂教學效率和教學效果，如何利用網絡、多媒體提高學生的學習興趣和學習效果。本文主要從現代信息技術與「數學物理方法」課程教學的整合以及如何培養學生的創新能力方面闡述我們團隊課程教學改革的研究和探索。
一、多媒體教學和板書教學相結合
針對「數學物理方法」課程的特點，開展多媒體教學實踐及研究，增加課堂教學的有效信息量，克服課時緊張的困難。將文字、聲音、圖像和動畫等多種媒體信息按照時間和空間順序加以整合，展現給學生生動形象、富於啟發和促進思維的畫面，通過教師精心設計的講解，激發學生的學習興趣和學習激情。但同時不能忽略傳統的板書教學，因為板書的過程往往是教師思維過程的再現，對學生具有一定的啟迪和示範作用，也是學生思維漸進的過程。尤其是「數學物理方法」課程有大量定理性質的證明和數學公式的推導，在講解這些內容時，傳統的板書教學比多媒體教學要更有優勢，更能讓學生一步一步地跟著教師融入到教學過程中。因此，多媒體技術不能完全取代粉筆板書，我們要做的是將多媒體教學與傳統粉筆板書教學有機地結合起來，取長補短，優勢互補。要做到這一點，就需要精心製作出適合自己教學的多媒體課件，為此我們要做到：（一）精心規劃和設計教學過程。在多媒體教學中容易出現諸多的問題，例如：照屏宣科、翻頁速度過快、螢幕同一時間顯示的內容過少造成前後脫節，等等。我們需要運用系統科學的觀點和方法，依據現代教育理論和教學經驗，從教學內容的引入、師生互動、邏輯清晰等方面對多媒體教學活動進行規劃和安排。（二）精選內容和知識點，然後按照章節的順序，按照自己的教學思路來製作教學課件。為了方便在課堂上與學生互動，課件中應該包含適宜在課堂上互動的思考題。此外，製作的課件要簡潔明了、形象直觀。
二、引入科學計算軟體
「數學物理方法」課程涉及很多繁瑣的數學運算、公式推導和定理性質證明，如果教師僅僅只是展示公式推導和靜態圖像，會導致學生對整個物理過程缺乏感性認識。而科學計算軟體，尤其是MathWorks公司提供的Matlab可以使那些枯燥的字母、符號變成生動具體的圖像和動畫，能夠將枯燥乏味的數學公式和物理現象緊密結合，讓學生有直觀的印象。［5］例如：在複變函數中，通過繪製複變函數的圖像，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，利用科學計算軟體將其前n個本徵解的疊加隨時間和空間的變化直觀地反映出來，學生就能更好地了解其中的物理圖像，也就更容易理解其物理意義。
三、建設網絡教學平台
網絡教學平台是基於網際網路開展現代遠程教育的支撐平台，不僅可以為學生提供豐富的課程資源和跨越空間的互動平台，還可以實現在線的學習、答疑、討論和提交批改作業等，使得網絡教學真正成為現實。我們團隊以學校網站的教學平台為依託，進行了「數學物理方法」課程的網絡教學平台建設，分類上傳豐富的教學資源，包括本課程的教學課件、習題答案和相關的參考資料以及豐富的資源連結；建設了本課程的試題庫和試卷庫、課程答疑討論區，這是學生和教師交流的平台，師生們可以在這裡在線答疑、相互討論、發布信息和提出建議等。本學期，通過使用網絡教學平台，學生積極參與問題討論，課程答疑討論區共發文458篇；瀏覽和下載共享資料頻繁，學生的學習興趣和學習成績得到了普遍提高。
四、開展研究性教學
教師可以向學生介紹與課程相關的科研成果、科學研究方法以及與物理相關的前沿知識。對於科研興趣濃厚的學生，教師可以組織他們參與自己的課題，讓他們儘早了解和熟悉科研工作。例如：我們在「數學物理方法」課程的教學過程中，結合本校學生的科技創新活動，組織學生興趣小組。根據所教內容的特點適量地給出一些有趣的、有一定難度的、與科研有關的學術問題，定期組織討論，引導學生投入到物理的科學研究和創新活動中，極大地激發了學生的學習興趣和探究激情。
五、結束語
本文主要介紹了我們團隊在「數學物理方法」課程教學改革中的心得體會和實踐成果。現代信息技術的引入可以突破時間和空間的局限，提高教學效率。改革後，課程教學內容也可以突破教材的局限，在有限的學時內極大地延伸、拓展了課堂教學內容，提高了學生的知識與技能；同時，增強了學生對理論理解的深刻性和直觀性，有效地提高了教學質量和效果。研究性教學的開展進一步激發了學生的熱情和積極性。將理論知識和實際應用有機結合，能夠在課程教學過程中同步培養學生的獨立思考能力和創新思維，有助於創新型人才的培養。
［
參考文獻］
［1］梁昆淼.數學物理方法（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2010.
［2］吳崇試.數學物理方法（第二版）［M］.北京：北京大學出版社，2003.
［3］何巍巍，馮瑞姝，劉永皓，韓志友，胡同瑞.結合應用型人才培養目標的「數學物理方法」教學探索［J］.中國電力教育，2014（11）.
［4］孫昌波.「數學物理方程」教學的幾點改革與實踐［J］.教育教學論壇，2014（33）.
［5］彭芳麟.數學物理方程的MATLAB解法與可視化［M］.北京：清華大學出版社，2004.
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