數(shù)學(xué)物理方程在大學(xué)物理中的應(yīng)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，如信息與計算機科學(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)行問題的計算已經(jīng)成為解決物理問題的重要方法之一。同時，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)物理方程的方法計算，而數(shù)學(xué)物理方程為許多難以解決的，計算復(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，把數(shù)學(xué)物理方程的課程改變?yōu)檫m應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的規(guī)律以及將課程變?yōu)榭蓪崿F(xiàn)的課程，并把實現(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)造性地運用現(xiàn)有知識和能力，獨立發(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，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(xué)。