双一流建设战略背景下的数学物理方法课程的教学改革与实践

　　双一流建设战略背景下的《数学物理方法》课程的教学改革与实践  建设世界一流大学与一流学科，是信息化和全球化时代背景下我国对高等教育作出的重大战略决策。双一流建设对于促进我国高等教育的发展和增强国家的自主创新能力具有十分重要的意义。以改革为动力和以学科发展为基础的双一流建设旨在建设一流大学和一流学科，实现我国高等教育的跨越式发展，进而为国家的建设培养一流人才。而《数学物理方法》是理工科诸多专业的一门重要基础课程，在解决自然科学和工程技术领域问题的过程中发挥着重要作用。在国家积极推动我国高等教育的双一流建设背景下，如何对《数学物理方法》课程进行深层次的教学改革进而提高教学质量是一个重要课题。为此，我们在《数学物理方法》教学过程中进行了积极探索和尝试。
　　一、注重教学内容的优化组合
　　《数学物理方法》作为应用物理、光信息科学与工程、动力工程、电子信息技术等专业的一门重要基础课程，它是在线性代数和微积分基础上为了解决生产实践过程中典型的物理问题而发展起来的。该课程旨在培养学生利用数学思维方法解决具体的物理问题的能力，为进一步学习后续专业课程提供必备的理论知识和数学工具。然而，目前该课程面临内容较多、学习起来难度较大、学时压缩等问题。在此情况下，必须有效整合教学内容，力求在重点突出和主次分明的前提下优化教学内容。针对我们使用的梁昆淼编写的《数学物理方法》教材，我们把教学内容分为四个部分，即复变函数基础、特殊变换（包括傅里叶变换、拉普拉斯变换、积分变换以及保角变换）、分离变量法求解定解问题和特殊函数的应用（包括球函数、柱函数和格林函数）。在此基础上，就每一部分的内容再进行详略得当的讲授，这种教学内容进行层次清晰的优化组合对于教与学起到了积极促进作用。
　　二、注重多种教学手段的运用
　　当今时代在某种意义上可以说是新媒体时代，新的时代背景必然要求教学手段的变革。传统的灌输式教学方法难以达到有效的教学目的。在使用传统教学方式的同时，充分利用多媒体的可视化教学优势，对于富含物理背景的内容，除了利用传统方法讲授外，还可以使用Matlab或者Maple数学软件进行可视化教学，把计算结果以图形或动画的形式展现出来，使较为抽象的内容变得直观、生动和易于理解，既锻炼了学生利用数学软件解决实际问题的能力，又达到了教与学相长的效果。另外，我们建立了数学物理方法QQ群，在这个网络交流平台上，上传了课程内容简介、教学大纲、教学课件PPT、习题库以及一些拓展阅读资料，方便学生预习和学习。通过这个交流平台，老师与学生就教学内容进行讨论并且为学生答疑解惑，学生之间可以交流学习心得，充分发挥了网络新媒体在促进教学效果方面的优势。
　　三、注重物理知识与数学方法的有机融合
　　最近，国际主流物理杂志Nature Physics 刊發了一个短文Mathematics anywhere，主要论述了数学在解决自然科学与工程技术问题的过程中发挥着重要作用，并且时刻影响着人类的生产与生活。数学是人类抽象思维发展的结晶，利用数学语言表达物理的基本思想及其理论不仅使数学摆脱了纯粹逻辑推理的桎梏，而且焕发了勃勃生机。因此，数学是学习与研究物理问题的基本工具。在数学物理方法的教学过程中，必须使学生体会到数学逻辑推理的严格与严密性，同时注重利用解决某一物理问题而导入所学知识，注重数学在解决具体物理问题过程中发挥的作用。使学生在学习每一部分数学内容时，都能感觉到数学在解决物理问题中无处不在，这不仅培养了学生的学习兴趣，而且深化了学生对物理问题的理解。
　　四、注重教学过程中渗透科技前沿知识
　　作为双一流建设工程的一个重要内容就是一流的课程设置，而一流课程的设置不仅使得学生掌握该课程的基本内容与基本精髓，而且需要使课程教学内容与当今科技发展前沿问题相衔接，使学生能利
　　用所学知识解决若干科技前沿问题。例如，电磁场与物质的相互作用一直是国际前沿课题，大部分论文中都涉及求解Helmholtz方程。在教学过程中结合一篇研究文献，引出Helmholtz方程求解问题的讲解；待学生掌握了求解此方程的方法后，利用所讲授的方法，与学生一起给出求解文献所给方程。这样，达到了学以致用的目的。因此，要想激发学生学习看似冗长、乏味、深奥且难懂的数学物理方法，更需教师注重在教学过程中把每一部分知识与前沿科技研究相衔接，让学生体会利用所学知识解决科学问题的乐趣，激发学生的学习热情和培养学生的创新能力。
　　总之，双一流建设背景下的《数学物理方法》的教学方法改革是一个系统工程，它需要教师与学生互为促进，进而不断调整教学内容与方法，以达到培养一流人才的目的。