教学方法:
《数理方程与特殊函数》课程是物理学类、电子信息科学类和通信科学类的重要专业核心课程。是数学与物理学、电子学、声学、力学等学科之间联系的桥梁,是后续课程如《量子力学》、《电磁场与电磁波》等学习的重要基础。本课程的特色在于数学和物理紧密结合,既非单纯的数学课程,也非单纯的物理课程,因此其教学方法,必须是严格的、符合科学规律的,在课程讲授中,突出了“数理方程与特殊函数”课程中物理概念的数学建模方法和思路,强调了数学方程的求解方法,引导学生从纯数学的学习转到将数学物理紧密结合,将数学应用于实际物理问题,如何建立数学模型和方程,掌握数学方程的求解方法和应用。培养学生的理论思维、分析问题和解决问题能力。
该课程理论性强、数学基础要求高,数学和物理概念联系紧密,是一门教师和学生普遍认为难教难学的课。本课程不断开展教学方式方法改革,最大限度激发学生的学习热情。教学方法具体包括:
1、课堂讲授法
课程组老师在长期的教学实践中,坚持“课前提问”,即每课利用3~5分钟时间,通过“提出问题——学生回答——老师总结补充”的方式,对前一节课的内容进行重点复习,既增强了课程内容的连续性,又起到了强调重点、增强记忆、化解难点的积极效果;在每次下课前,坚持对本节内容进行小结,受到了学生的普遍好评。
考虑到对数学知识要求比较高,在教学中从总体上把握以下几个原则:对理论问题,述而不证,重在理解和应用,比如定解问题的适定性、斯特姆-刘维尔理论等;联系物理背景,从物理上理解各种解法,比如分离变量法,联系到物理学中乐器发出的声音,可以分解为各种不同频率的单音,每种单音振动时所形成的正弦曲线,其振幅依赖于时间 t ;与过去学习的数学知识联系对比,比如用拉普拉斯变换求解二阶常微分方程与高等数学中求解的方法做对比等。
传统的“板书+讲授”的教学方式,便于学生在学习的同时进行思考和作课堂笔记,尤其本课程比较抽象,有许多公式,在这些地方,利用板书引领学生一步步推导,强调清晰的思路,挖掘公式背后的物理意义。
顾樵教授讲课深入浅出,旁征博引,把基本问题深入剖析,然后举一反三,引导学生积极思考。
孙秀泉教授善于运用比喻、类比等方法,以文说理,联想到从身边的事物为例,进一步拉近学生与数理方程思想的距离。比如在讲解非齐次方程定解问题时,将所求函数设为两个函数的和,分别求解,联想到军事学策略“各个击破,分而食之”的观点;在讲解非齐次边界定解问题时,通过引入辅助函数,使边界条件齐次化,被孙老师比喻为“偷梁换柱”法。
杜戈果教授在授课中,也能广泛采用各种教学方法,例如,采用表格总结法,把不同边界条件的本征方程X²(x)+lX(x)=0的本征值和本征函数进行对比总结;在讲解非齐次边界定解问题时,对于不含时间的特殊情况,通过引入辅助函数,使边界条件和泛定方程同时齐次化,被杜老师形象称为“一箭双雕”。
这些教学方法的应用,收到了良好的教学效果,学生普遍反映印象深刻,牢固地掌握了知识点。
2、精心设计例题,合理安排习题
课后作业练习是学生理解和掌握知识的必要环节,批改作业是一个不可忽视的教学环节,因此课程组精心设计例题,通过习题课及课堂练习来强化学生对基本概念的理解和掌握。
3、课堂讨论
课程组老师在课程教学中对部分内容,采用事先出好思考题、上课后由学生逐题发言、教师总结辅导的“课堂讨论”方式,既节约了课时,又调动了学生学习的兴趣和提高了教学效果。
4、网络教学
本课程内容理论性强,概念多、抽象、难理解,利用多媒体手段直观、生动、形象等特点,通过动画、视频等方式,对基础理论、定理、难点等进行深入浅出、图文并茂的分析简介,可增强学生的感性认识,深化对抽象理论知识的理解。因此除黑板板书推导外,辅以多媒体课件,理清脉络,强调重点,增加兴趣,帮助理解。
通过课外辅导答疑,引导学生完成学习任务,解决学习中的遗留问题。辅导答疑注重启发式。学生可通过教学网站的交流园地,与教师交流学习情况,解决学习中的问题。利用网站的“交流园地”,进行网上辅导答疑,解答学生课外学习时遇到的问题,也回答校外人员的相关问题,学生积极参与,活跃了师生间的交流。