計(jì)算物理課程的Matlab可視化教學(xué)探索

【摘要】“計(jì)算物理”是物理本科教學(xué)中重要專業(yè)課程之一。該門課程通常采用Fortain和C語言授課，本科學(xué)生利用這兩種語言處理復(fù)雜物理過程顯得較為困難，導(dǎo)致學(xué)生對該門課程產(chǎn)生畏難情緒，使得教學(xué)效果不理想。為此，我們在“計(jì)算物理”課程的教學(xué)中利用MATLAB實(shí)現(xiàn)大量物理過程的可視化教學(xué)，使物理過程變得直觀、形象、容易理解和實(shí)現(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和效果。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算物理 MATLAB 可視化教學(xué)

【基金項(xiàng)目】重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目基金（KJ120817）。

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）04-0191-02

“計(jì)算物理”是以計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具和手段，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法，解決復(fù)雜物理問題的一門應(yīng)用科學(xué)[1]。該門課程可應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、量子力學(xué)、量子化學(xué)、固體物理、核物理、地球物理、天體物理、等離子體物理與受控聚變等多個研究領(lǐng)域。由于本課程理論性較強(qiáng)，對學(xué)生的編程能力要求較高，特別是采用Fortain和C語言教學(xué)時，存在教與學(xué)的難度較大，學(xué)生興趣不高，教學(xué)效果不夠理想等問題[2，3]。而“計(jì)算物理”和“理論物理”、“實(shí)驗(yàn)物理”同等重要，是解決復(fù)雜物理問題的重要手段。因此，“計(jì)算物理”課程的教學(xué)改革有著重要的意義。為此，借助其他先進(jìn)科學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行輔助教學(xué)變得十分有必要。

MATLAB語言作為高級編程語言，因其編程高效、可視化好、交互性強(qiáng)、仿真逼真等優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)研究和本科教學(xué)中的應(yīng)用也日益廣泛[4]。我們在“計(jì)算物理”課程建設(shè)中，在教學(xué)方法和手段上借助MATLAB軟件進(jìn)行了一些改革和探索，取得了良好的效果。本文通過多個實(shí)例介紹了MATLAB在“計(jì)算物理”課程教學(xué)中的應(yīng)用。

五、結(jié)語

通過以上四個實(shí)例列舉了MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件在計(jì)算物理可視化教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)果表明MATLAB簡化編程過程，形象生動地呈現(xiàn)物理過程和圖像，對復(fù)雜物理過程可進(jìn)行生動地仿真，使物理過程變得直觀、形象、更容易理解，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果，基于MATLAB的可視化教學(xué)方法值得在計(jì)算物理的教學(xué)中推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬文淦. 計(jì)算物理學(xué). 北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]李曉莉，張建飛. 計(jì)算物理的教學(xué)改革研究與實(shí)踐——與MATLAB軟件的完美結(jié)合.物理通報(bào)，2010，8： 57-58.

[3]張杰. MATLAB在計(jì)算物理課程教學(xué)中的應(yīng)用. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2005， 22（6）： 131-132.

[4]張志涌，楊祖櫻. MATLAB教程（R2011a）， 北京： 北京航空航天出版社， 2010.

[5]衛(wèi)彬，張龍，于強(qiáng)，等. 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用. 物理通報(bào)，2013，1：75-76.

作者簡介：

肖漢光（1980-），男 ，漢，湖北石首人，講師，博士，主要從事科學(xué)計(jì)算、計(jì)算物理教學(xué)等工作。