计算物理课程的Matlab可视化教学探索

发布时间：2022-10-19 16:45:02 浏览数：次

【摘要】“计算物理”是物理本科教学中重要专业课程之一。该门课程通常采用Fortain和C语言授课，本科学生利用这两种语言处理复杂物理过程显得较为困难，导致学生对该门课程产生畏难情绪，使得教学效果不理想。为此，我们在“计算物理”课程的教学中利用MATLAB实现大量物理过程的可视化教学，使物理过程变得直观、形象、容易理解和实现，激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学质量和效果。

【关键词】计算物理 MATLAB 可视化教学

【基金项目】重庆市教委科学技术研究项目基金（KJ120817）。

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）04-0191-02

“计算物理”是以计算机及计算机技术为工具和手段，运用数学的方法，解决复杂物理问题的一门应用科学[1]。该门课程可应用于统计物理学、量子力学、量子化学、固体物理、核物理、地球物理、天体物理、等离子体物理与受控聚变等多个研究领域。由于本课程理论性较强，对学生的编程能力要求较高，特别是采用Fortain和C语言教学时，存在教与学的难度较大，学生兴趣不高，教学效果不够理想等问题[2，3]。而“计算物理”和“理论物理”、“实验物理”同等重要，是解决复杂物理问题的重要手段。因此，“计算物理”课程的教学改革有着重要的意义。为此，借助其他先进科学计算软件进行辅助教学变得十分有必要。

MATLAB语言作为高级编程语言，因其编程高效、可视化好、交互性强、仿真逼真等优点，在科学研究和本科教学中的应用也日益广泛[4]。我们在“计算物理”课程建设中，在教学方法和手段上借助MATLAB软件进行了一些改革和探索，取得了良好的效果。本文通过多个实例介绍了MATLAB在“计算物理”课程教学中的应用。

五、结语

通过以上四个实例列举了MATLAB科学计算软件在计算物理可视化教学中的应用，结果表明MATLAB简化编程过程，形象生动地呈现物理过程和图像，对复杂物理过程可进行生动地仿真，使物理过程变得直观、形象、更容易理解，也激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学质量，取得了良好的教学效果，基于MATLAB的可视化教学方法值得在计算物理的教学中推广。

参考文献：

[1]马文淦. 计算物理学. 北京：科学出版社，2005.

[2]李晓莉，张建飞. 计算物理的教学改革研究与实践——与MATLAB软件的完美结合.物理通报，2010，8： 57-58.

[3]张杰. MATLAB在计算物理课程教学中的应用. 计算机应用与软件. 2005， 22（6）： 131-132.

[4]张志涌，杨祖樱. MATLAB教程（R2011a），北京：北京航空航天出版社， 2010.

[5]卫彬，张龙，于强，等. 计算机仿真技术在单缝衍射实验中的应用. 物理通报，2013，1：75-76.

作者简介：

肖汉光（1980-），男，汉，湖北石首人，讲师，博士，主要从事科学计算、计算物理教学等工作。

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