數(shù)學(xué)物理方程在大學(xué)物理的作用

時(shí)間:2022-08-26 08:29:40

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數(shù)學(xué)物理方程在大學(xué)物理的作用

摘要:本文從以大學(xué)物理的應(yīng)用為導(dǎo)向,介紹了數(shù)學(xué)物理方程課程開設(shè)的必要性以及現(xiàn)在大學(xué)開設(shè)數(shù)學(xué)物理方程課程中遇到的問題。并探索在大學(xué)物理課程中數(shù)學(xué)物理方程的中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)物理方程;大學(xué)物理;應(yīng)用研究

一、數(shù)學(xué)物理方程概念

《數(shù)學(xué)物理方程》是理工類專業(yè)的一門的基礎(chǔ)課程,是以研究和解決物理問題為目的的數(shù)學(xué)理論,為了幫助學(xué)生解決物理問題通過對數(shù)學(xué)原理和方法的運(yùn)用。數(shù)學(xué)物理是解釋問題的數(shù)學(xué)模型,就是用數(shù)學(xué)的表示方法對物理狀態(tài)的表達(dá),并對已知的物理問題構(gòu)建數(shù)學(xué)的解決辦法,是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程?!皵?shù)學(xué)物理”也可以稱作“數(shù)理”,它是數(shù)學(xué)學(xué)科與物理學(xué)科的結(jié)合,是指應(yīng)用特定的數(shù)學(xué)方法來研究物理學(xué)的某些部分。在當(dāng)今信息化的社會中,大學(xué)生必須有開放的視野,熟練掌握現(xiàn)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(yīng)社會變革的需要。數(shù)學(xué)物理課程有較好的通用性以及代表性能夠作為專業(yè)支撐為其他國際化學(xué)科提供幫助,實(shí)現(xiàn)這樣功能的原因是由于數(shù)學(xué)的特征以及物理的特征。

二、大學(xué)物理中的數(shù)學(xué)物理方程

從大學(xué)物理的發(fā)展趨勢看,數(shù)學(xué)物理方程在物理研究方面的應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代大學(xué)物理研究的主要手段之一。近些年來,隨著大學(xué)物理研究問題的日益復(fù)雜以及物理學(xué)科的飛速發(fā)展,數(shù)學(xué)物理方程在大學(xué)物理有越來越廣泛的應(yīng)用,規(guī)模也越來越大,數(shù)學(xué)物理方程在物理研究中也越來越重要。尤其在物理學(xué)科的數(shù)理分析上有著重要的作用,在大學(xué)課程中是許多學(xué)科的基礎(chǔ)課程,如信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用物理等學(xué)科。還出版了多版本的教材以適應(yīng)不同學(xué)科的要求。在現(xiàn)代的大學(xué)中用數(shù)學(xué)物理方程進(jìn)行問題的計(jì)算已經(jīng)成為解決物理問題的重要方法之一。同時(shí),根據(jù)大學(xué)物理是其他自然科學(xué)和一切科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)的特點(diǎn)來看,物理學(xué)所使用的研究方法也使用于其他科學(xué)的研究上。在很早之前就已經(jīng)奠定了大學(xué)物理學(xué)的知識內(nèi)容。它包括物理學(xué)各種領(lǐng)域力學(xué)和熱力學(xué),熱力學(xué)理論力學(xué)和電動力學(xué),電磁學(xué)和光學(xué),統(tǒng)計(jì)物理學(xué),量子力學(xué)和原子物理學(xué)等專業(yè)內(nèi)容都可以應(yīng)用高等數(shù)學(xué)進(jìn)行深入的表述。由于大大學(xué)階段的學(xué)生接觸的知識深度有限,大學(xué)階段的物理學(xué)所研究的問題通常被簡化成能夠用特定的數(shù)學(xué)物理方程解決的例子,幫助大學(xué)生解決問題。人們對世界的認(rèn)識隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步越來越深入,物理學(xué)科所要面臨解決的問題越來越復(fù)雜。許多問題都要用到數(shù)學(xué)物理方程的方法計(jì)算,而數(shù)學(xué)物理方程為許多難以解決的,計(jì)算復(fù)雜的物理問題提供了新思路。給解決復(fù)雜的物理問題提供了簡便的方法。

三、數(shù)學(xué)物理方程的現(xiàn)狀

目前大學(xué)在數(shù)學(xué)物理方程課程的開展上還存在教學(xué)模式陳舊的問題,數(shù)學(xué)物理課程設(shè)置的內(nèi)容繁雜,解題過程推導(dǎo)繁瑣,容易使學(xué)生產(chǎn)生對數(shù)學(xué)物理課程的畏難心理,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不明顯。所以,為了將數(shù)學(xué)物理課程的功能發(fā)揮出來本應(yīng)具備的作用,數(shù)學(xué)物理課程就應(yīng)該從國際化的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā),改變現(xiàn)代大學(xué)課程的教學(xué)手段,對課程進(jìn)行系統(tǒng)的評估和評價(jià),把數(shù)學(xué)物理方程的課程改變?yōu)檫m應(yīng)現(xiàn)展的規(guī)律以及將課程變?yōu)榭蓪?shí)現(xiàn)的課程,并把實(shí)現(xiàn)課程與國際化的課程接軌。數(shù)學(xué)物理方程課程對學(xué)生數(shù)學(xué)和物理都有一定的基礎(chǔ),要求能夠熟練的把控物理問題中變量與變量間的關(guān)系,能夠準(zhǔn)確的使用數(shù)學(xué)物理方程表述實(shí)際的物理問題。因此課程成為了一門難學(xué)的課程。為了完成教學(xué)改革可以在教學(xué)的過程中進(jìn)行寓學(xué)于研的教學(xué)模式將教學(xué)結(jié)合到科研中去,這就是學(xué)科教學(xué)中的研究型教學(xué)的主要內(nèi)容。研究型教學(xué)的教學(xué)方式是學(xué)生通過教師的指導(dǎo)自主探索,完成學(xué)習(xí)任務(wù),打破了之前以單純知識的講解為課程主題的教學(xué)方式。課程以學(xué)生為主體,以學(xué)生獨(dú)立的思考為學(xué)習(xí)的主要形式,鼓勵學(xué)生大膽提問,提倡培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,堅(jiān)持把學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力放在第一位。在教學(xué)中,教師利用課堂內(nèi)容和學(xué)生知識積累,引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用現(xiàn)有知識和能力,獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,解決問題,形成有利于啟發(fā)學(xué)生的新型教育機(jī)制。南京大學(xué)盧德新教授認(rèn)為,“研究性教學(xué)是一種新的教學(xué)模式,它將教學(xué)研究所需的要素與科學(xué)研究的要求相結(jié)合。所以,研究性教學(xué)是一個教學(xué)過程不能等同于科學(xué)研究,讓學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力得到培養(yǎng)?!边@是南京大學(xué)盧德鑫認(rèn)為的理論。在19世紀(jì)時(shí)期德國教育學(xué)家威廉•洪堡第一次提出了研究型教學(xué)的概念,并確立了通過研究進(jìn)行的教學(xué)的教學(xué)手法和研究與教學(xué)相統(tǒng)一的教學(xué)原則。到了下世紀(jì)70年代,美國大學(xué)為了解決教學(xué)效果不理想的問題開始著重開發(fā)研究型教學(xué)的應(yīng)用,并得到了顯著的成效。20世紀(jì)90年代,美國教育系統(tǒng)提出了“研究型大學(xué)應(yīng)建立以研究為基礎(chǔ)的教學(xué)模式”。現(xiàn)在,研究型教學(xué)已經(jīng)得到了國內(nèi)大學(xué)的普遍認(rèn)可。所以把研究型教學(xué)應(yīng)用的數(shù)學(xué)物理方程中是可以實(shí)現(xiàn)的。數(shù)學(xué)物理方程課程是之前《高等數(shù)學(xué)》課程的延伸,也是物理學(xué)之后更深入課程例如《量子力學(xué)》、《電磁場理論》、《電動力學(xué)》、《固體物理》、《光纖通信原理》以及《信號與系統(tǒng)》需要學(xué)習(xí)的知識理論基礎(chǔ)。大學(xué)課堂通過應(yīng)用研究型教學(xué)將科學(xué)研究滲透進(jìn)數(shù)學(xué)物理方程的課堂教學(xué)、課堂操作、課堂討論、課后作業(yè)以及學(xué)生思考的每個教學(xué)過程中,通過新型的教學(xué)方法改變以往數(shù)學(xué)物理方程課堂帶給學(xué)生的枯燥感,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、總結(jié)

本文主要數(shù)學(xué)物理方程在大學(xué)物理教學(xué)中的必要性方面闡述了數(shù)學(xué)物理方程課程的優(yōu)勢,通過數(shù)學(xué)物理方程對物理數(shù)值的分析,學(xué)生可以在掌握物理知識的同時(shí),還能通過數(shù)值分析了解物理現(xiàn)象。從而降低學(xué)生在物理學(xué)習(xí)方面的難度。使大學(xué)物理的學(xué)習(xí)更加貼合實(shí)際。

作者:任賀群