郭裕，鲁耿彪，王成志
（长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙410000）
摘要：“数学物理方法”是物理学、电子信息学等诸多理工科专业的一门重要的专业基础理论课，在自然科学和工程技术中处于十分重要的地位。本文根据“数学物理方法”课程的特点，结合教学实践，从该课程的教学方法和教学内容等方面阐述了教学改革的思路、现代信息技术与“数学物理方法”课程教学的整合以及如何培养学生的创新能力和综合能力。
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关键词 ：“数学物理方法”；教学改革；现代信息技术；整合
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.07.025
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671—1580（2015）07—0054—02
基金项目：本文系长沙理工大学教学改革项目（项目编号：JG1460）的研究成果。
收稿日期：2015—01—15
作者简介：郭裕（1980— ），男，湖南湘潭人。长沙理工大学物理与电子科学学院，副教授，博士，研究方向：量子光学。
鲁耿彪（1980— ），男，湖南岳阳人。长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师，博士，研究方向：冷原子物理。
王成志（1976— ），男，山东潍坊人。长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师，博士，研究方向：量子光学。
“数学物理方法”是物理学、电子信息学和光信息学等诸多理工科专业的一门重要的基础理论课，［1］［2］在自然科学和工程技术中处于十分重要的地位。通过“数学物理方法”这门课程的教学，不仅可以帮助学生掌握复变函数、数学物理方程等理论物理的基本数学工具，同时还可以培养学生严谨的逻辑、推演和抽象思维等理性思维能力。通过该课程的学习，学生应该能够独立解决在今后学习和工作中遇到的数学物理问题，更重要的是培养独立分析、解决问题的能力，为今后从事不同专业方向的工作打下坚实的基础。
然而，一方面，“数学物理方法”课程的特点是内容多而抽象，题目繁而复杂。而传统的课堂教学基本是用粉笔进行公式的推导，枯燥、乏味、生硬的符号板书使学生眼花缭乱，无法调动学生的学习兴趣，严重影响了学习效率。另一方面，近年来“数学物理方法”课程的教学课时不断压缩，但是对教学的要求却越来越高，而且要更加注重学生创新能力、解决实际问题能力的培养。而目前传统的教学模式和教学方法无法在有限的学时内高质量地完成教学任务，更不能将理论和实际应用有机结合，已不适应现代“数学物理方法”课程的教学。 因此，我们迫切需要对“数学物理方法”课程的教学方法和教学内容进行改革。那么，如何改革才能有效地解决以上两个问题呢？
针对高校“数学物理方法”课程的教学改革，国内的许多团队进行了一系列卓有成效的尝试。［3］［4］本团队通过多年的教学实践，积极探索适合我校物理学、电子信息学和光信息学等专业的教学模式，探索现代信息技术的应用方式以及如何运用现代化手段提高课堂教学效率和教学效果，如何利用网络、多媒体提高学生的学习兴趣和学习效果。本文主要从现代信息技术与“数学物理方法”课程教学的整合以及如何培养学生的创新能力方面阐述我们团队课程教学改革的研究和探索。
一、多媒体教学和板书教学相结合
针对“数学物理方法”课程的特点，开展多媒体教学实践及研究，增加课堂教学的有效信息量，克服课时紧张的困难。将文字、声音、图像和动画等多种媒体信息按照时间和空间顺序加以整合，展现给学生生动形象、富于启发和促进思维的画面，通过教师精心设计的讲解，激发学生的学习兴趣和学习激情。但同时不能忽略传统的板书教学，因为板书的过程往往是教师思维过程的再现，对学生具有一定的启迪和示范作用，也是学生思维渐进的过程。尤其是“数学物理方法”课程有大量定理性质的证明和数学公式的推导，在讲解这些内容时，传统的板书教学比多媒体教学要更有优势，更能让学生一步一步地跟着教师融入到教学过程中。因此，多媒体技术不能完全取代粉笔板书，我们要做的是将多媒体教学与传统粉笔板书教学有机地结合起来，取长补短，优势互补。要做到这一点，就需要精心制作出适合自己教学的多媒体课件，为此我们要做到：（一）精心规划和设计教学过程。在多媒体教学中容易出现诸多的问题，例如：照屏宣科、翻页速度过快、屏幕同一时间显示的内容过少造成前后脱节，等等。我们需要运用系统科学的观点和方法，依据现代教育理论和教学经验，从教学内容的引入、师生互动、逻辑清晰等方面对多媒体教学活动进行规划和安排。（二）精选内容和知识点，然后按照章节的顺序，按照自己的教学思路来制作教学课件。为了方便在课堂上与学生互动，课件中应该包含适宜在课堂上互动的思考题。此外，制作的课件要简洁明了、形象直观。
二、引入科学计算软件
“数学物理方法”课程涉及很多繁琐的数学运算、公式推导和定理性质证明，如果教师仅仅只是展示公式推导和静态图像，会导致学生对整个物理过程缺乏感性认识。而科学计算软件，尤其是MathWorks公司提供的Matlab可以使那些枯燥的字母、符号变成生动具体的图像和动画，能够将枯燥乏味的数学公式和物理现象紧密结合，让学生有直观的印象。［5］例如：在复变函数中，通过绘制复变函数的图像，可以更好地理解单值函数与多值函数的区别。在数学物理方程的定解问题中，利用科学计算软件将其前n个本征解的叠加随时间和空间的变化直观地反映出来，学生就能更好地了解其中的物理图像，也就更容易理解其物理意义。
三、建设网络教学平台
网络教学平台是基于互联网开展现代远程教育的支撑平台，不仅可以为学生提供丰富的课程资源和跨越空间的互动平台，还可以实现在线的学习、答疑、讨论和提交批改作业等，使得网络教学真正成为现实。我们团队以学校网站的教学平台为依托，进行了“数学物理方法”课程的网络教学平台建设，分类上传丰富的教学资源，包括本课程的教学课件、习题答案和相关的参考资料以及丰富的资源链接；建设了本课程的试题库和试卷库、课程答疑讨论区，这是学生和教师交流的平台，师生们可以在这里在线答疑、相互讨论、发布信息和提出建议等。本学期，通过使用网络教学平台，学生积极参与问题讨论，课程答疑讨论区共发文458篇；浏览和下载共享资料频繁，学生的学习兴趣和学习成绩得到了普遍提高。
四、开展研究性教学
教师可以向学生介绍与课程相关的科研成果、科学研究方法以及与物理相关的前沿知识。对于科研兴趣浓厚的学生，教师可以组织他们参与自己的课题，让他们尽早了解和熟悉科研工作。例如：我们在“数学物理方法”课程的教学过程中，结合本校学生的科技创新活动，组织学生兴趣小组。根据所教内容的特点适量地给出一些有趣的、有一定难度的、与科研有关的学术问题，定期组织讨论，引导学生投入到物理的科学研究和创新活动中，极大地激发了学生的学习兴趣和探究激情。
五、结束语
本文主要介绍了我们团队在“数学物理方法”课程教学改革中的心得体会和实践成果。现代信息技术的引入可以突破时间和空间的局限，提高教学效率。改革后，课程教学内容也可以突破教材的局限，在有限的学时内极大地延伸、拓展了课堂教学内容，提高了学生的知识与技能；同时，增强了学生对理论理解的深刻性和直观性，有效地提高了教学质量和效果。研究性教学的开展进一步激发了学生的热情和积极性。将理论知识和实际应用有机结合，能够在课程教学过程中同步培养学生的独立思考能力和创新思维，有助于创新型人才的培养。
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参考文献］
［1］梁昆淼.数学物理方法（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2010.
［2］吴崇试.数学物理方法（第二版）［M］.北京：北京大学出版社，2003.
［3］何巍巍，冯瑞姝，刘永皓，韩志友，胡同瑞.结合应用型人才培养目标的“数学物理方法”教学探索［J］.中国电力教育，2014（11）.
［4］孙昌波.“数学物理方程”教学的几点改革与实践［J］.教育教学论坛，2014（33）.
［5］彭芳麟.数学物理方程的MATLAB解法与可视化［M］.北京：清华大学出版社，2004.