图解数学物理方法的教学实践.PDF

“图解”数学物理方法的教学实践 彭芳麟 (北京师范大学物理系,北京,100875) E-mail:pengfl@bnu.edu.cn 摘要 介绍我们在数学物理方法课程中开展可视化教学的实践与效果。数字化教学展现了数 学公式的物理图像，大大提高了教学效果。《数学物理方程的 MATLAB 解法与可视化》一 书反映了我们经验与体会。 关键词：数学物理方法，多媒体教学，数学软件MATLAB Multimedia Applying in Course of Methods of Mathematical Physics Peng Fanglin (Department of Physics, Beijing Normal University ,Beijing, 100875, China) Multimedia Applying in teaching Methods of Mathematical Physics is described. Multimedia technology demonstrates the physics pictures of mathematical formula and advances the teaching effect. Our practice and experience are presented in the book 《Solution and Picture of Mathematical Physics Equations With MATLAB》. Key words Mathematical Physics, Multimedia Technology, software MATLAB 1. 前言 “图解”的方法，可能最早见于上海科学技术出版社1988 年翻译出版《图 解量子力学》。原书名为《The Picture Book of Quantum Mechnics 》，由 Springer-Verlag 出版的，上海科学技术出版社翻译的是第一版，现在该书已经发 行了第三版。类似的书还有Springer-Verlag 出版的Visual Quantum Mechanics 。 这些书特点是通过将理论物理与数值计算相结合实现可视化来讲解物理知识。这 种做法在一些名教材也有反映，如J.D.Jackson 的《Classical Electrodynamics》的 第三版就增加了数值计算的内容，其目的不仅是介绍一种新的解题方法，也是为 了实现可视化。 国外对物理的可视化化教学十分重视,早在1995-96年间Wiley 出版社出版了 9 本有关物理多媒体教学的丛书,是由大学高等物理软件联盟 (the Consortium for Upper-Level Physics Software (CUPS))所编写的教学软件,CUPS 是由美国,澳大利 亚,加拿大和英国的27 位资深的物理学家与教授所组成。这项工作得到了美国国 家科学基金,IBM 公司,苹果公司以及美国乔治·梅森大学的资助。丛书内容包括 1.Astrophysics,2. Classical Mechanics, 3.Electricity Magnetism,4. Modern Physics,5. Nuclear and Particle Physics, 6.Quantum Mechanics,7. Solid State, 8.Thermal and Statistical, 9. Waves and Optics. 由于编写时间较早，这些软件是在 DOS 环境下用PASICAL 编写的。除此之外，还有许多大学的网页上有可视化教 学的内容。 理论物理数字化教学也强烈地吸引我们，为此我