个人介绍
数学物理方法

主讲教师:薛冬

教师团队:共6

  • 薛冬
  • 宗明吉
  • 张兴坊
  • 马磊
  • 张彬
  • 王丽丽
学校: 枣庄学院
开课院系: 光电工程学院
开课专业: 物理,光电,电子,信息
学分: 3
课时: 0
  “数学物理方法(复变函数)”是数学中既经典而又充满活力的一个分支,与微分方程、积分方程等分支相联系,是“高等数学”的后续课程。理论性强,难度高,一般在理工科大二开设。同时,实用性强、应用广,与其它学科(如流体力学、弹性力学、热学、电磁学、理论物理、电子工程及通讯等)密切相关,因此本课程更强调具体专业应用,一般由本专业教师讲授。
统计表明,数学类课程不宜使用PPT,而更推荐使用传统板书。但传统课堂教学中,学生边听边记,往往效率低下,造成听不懂、抄不完、看不清(程序类课程投影效果不好)。本课程拟采用“可汗”学院教学方式制作课程视频,具有超星慕课平台本身的强大在线交互功能之外,本课程另备以下特色:
受众面广。本课程是“高等数学”的“升级版”,多数理工科及管理学专业均有开设;
应用性强。引入matlab数学实验,理论与实践相结合,教学和科研相结合;
电子黑板。采用传统板书+数位板的方式,方便移动学习,效果强于使用PPT;
全程记录。内容完整,思路连贯,可自由控制进度、前后翻看板书记录;
翻转课堂。实现课下看视频,课上讨论、练习,解决课时不足局限;
高效快捷。Camtasia+Smoothdraw,随时随地录制,音视频字幕同步,节约成本;
技术成熟。前期已完成部分主要视频,并在多届学生中试用,效果良好。
教师团队

薛冬

职称:教授、博士

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

宗明吉

职称:副教授、硕士

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

张兴坊

职称:副教授、博士

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

马磊

职称:副教授、博士

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

张彬

职称:讲师、博士

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

王丽丽

职称:讲师、博士在读

单位:枣庄学院

部门:光电工程学院

教学方法

本课程以电子板书讲授为主,辅以程序演示和在线练习。基于超星慕课平台和PBL教学模式,精心设计线上习题和线下作业,增加学生相互协作和自主自学比重。基本内容由教师讲授,并通过在线习题巩固;扩充内容以视频或电子文档形式,供同学课外选学和提高。师生配合,教学相长,充分发挥学生的主动学习精神和学习兴趣,最大限度地提高教学质量。引导学生学以致用,探索未知,解决现际问题,鼓励发表课程论文和学年论文。

1.多种教学方法综合运用,避免单一满堂灌式的讲授法。近年来我们对本课程的教学方法进行了较为系统地研究和应用,突出“课堂中注重互动讨论、学习中关注实际应用、实验中加强操作训练”的讲授方法和学习方法。教师讲授为主,学生自主学习为辅,遵循课堂中注重互动讨论、学习中关注实际应用。努力做到讲授法与讨论法相结合、启发与具体实例相结合、理论推导与实验模拟相结合等教学方法,结合《复变函数及积分变换》、《数学物理方程》课程特点精心选择和梳理各章节的教学内容和方法。

2.基于新的在线教学平台,进行教学方法改革的尝试。根据教学内容的理论性、实践性、应用性、难易程度等的不同,对具体的章节采用不同的教学设计。如对于基础理论部分,多以讲授法为主,但贯穿少而精的原则,在讲授中突出重点,讲透难点,精讲基本理论;对实际应用性内容主要是以启发引导为主,通过设计引导问题,指导学生自主发现问题、分析问题、解决问题;对于计算复杂、运算量大的技能训练,则采用课堂示范及课后实验模拟加以巩固。

3.应用举例与专题研讨教学法。本课程一般安排3-4次专题讨论课,分组讨论并提交研究报告。该方法的应用受到往届学生的普遍欢迎。能够培养学生独立文献检索、问题归纳分析和语言表达能力,激发学生学习兴趣,具有较好的学习效果和社会实践的意义。

4.坚持教学和科研相结合的原则。充分发挥主讲教师、辅导教师、本科生导师的作用,利用各种方式,如座谈会、课上课下讨论会、专题讲座、课程小论文,调动学生参与科研的积极性,挖掘学生潜能,培养学生运用复变函数理论解释、研究和解决实际问题的能力。


教学目标及适用对象

本课程是理工类专业的一门专业必修课,是“高等数学”的后继课,其教学目标为:

(1)依托课程组的教学资源和师资优势,将人才培养目标与学校定位相结合,提高学生实践能力和创新精神。紧抓教学质量生命线,将本课程建设成为校级乃至省级课程;

(2)基于超星慕课在线平台完成课程设计、线上线下交互、考试与评价等教学环节,不断完善和改进教学方法并积累经验,探索适用于我校的在线教学方案,并作推广;

(3)使学生掌握复变函数、数理方程的基本理论、建模方法和计算方法,培养学生用数学方法和物理规律解决实际问题的能力,为后续课程的学习打下良好的基础。

(4)通过基本理论的系统阐述,理论推导和模拟运算能力的严格训练,逐步扩展学生的学习思路,提高学生的科学素养,激发学生的求知欲望,为将来从事教学,科研及其他实际工作打好基础。 

本课程适用于我院的“物理学”、“光电信息科学与工程”、“电子信息工程”、“应用电子技术”等理工专业,以及我校经济学、管理学等专业。


教学质量保证措施

(一)已取得成果

《数学物理方法(复变函数)》课程是我院开设最早的本科课程之一,经过十几年的建设,教学团队结构合理,教学经验丰富,进行了许多探索性尝试。

(1)根据社会需要和数理学科的发展,对课程内容进行了调整与创新。我们一直选用获国家级获奖教材,但又不拘泥于现有的教学内容。我们加入了matlab数学实验,以能够更好的满足学生对科研及就业技能的需求。

(2)适应新时期学生创新能力培养的需要,探索互动式教学改革模式。逐步建立由案例教学法和参与式教学法为特色的教师主导、学生主动教学模式,包括制作了部分在线视频,尝试了分组教学及翻转课堂,为本课题建设打下了坚实基础。

(3)加强了教学队伍建设和教学研究活动的开展,增强了课程建设的动力源。比如开展集体备课和听课;积极参加国内有关课程建设培训及学术活动,不断提高教师队伍素质。2015年课程组参加了 Comsol培训和Matlab培训

(二)条件保障

(1)师资力量雄厚:本课程组教授1人,副教授3人,博士4人。团队治学严谨、认真负责,教学评价优良,科研成果丰富。

(2)教学资源丰富:课程组已收集大量国内外优秀音像资料作为辅助教材和资料,同时我院具有60机位独立机房三口,可随时组织学生集体观看视频或上机模拟仿真,不受学校机房紧张的条件限制。

(三)机制保障

利用在线平台,通过设置阶段性任务点来进行嵌入式课堂设计,进行精准过程控制。

(1)练习和测试。收集整理本课程的课后习题、自测试卷、讨论案例、网络教程、学科背景资料等,制作在线作业和测试。强制同学在观看学习时完成本章节相应练习,以巩固所学知识,并向教师反馈教学效果。每节包括至少5道练习,每章进行一次测试,均以选择题为主。不完成本节练习,无法进行下一节学习。

(2)线上讨论。基于以问题为导向的教学方法 (PBL,Problem-Based Learning),每章至少设计1项开放专题,学生进行分组讨论,最终提交word版研究报告。报告要求结构完整,有论点、论据、结论等部分。对质量较高的论文进行指导,并推荐向期刊投稿,论文发表可以期末免试。小组之间互评和教师评价相结构,给出论文得分,每组成员得分相同,以促进成员之间协同作业。

(3)考核权重。采用平时和期末相结合,线上和线下相结合的方法,使课程成绩的构成多样化。具体设置如下:阅读权重10%,课程视频权重10%,课程测验权重10%,访问数权重10%,讨论权重10%,作业权重10%,课堂互动10%,期末成绩10%,线下权重20%。


参考教材
  1. 梁昆淼,数学物理方法(第四版),高等教育出版社,2015

  2. 李红,复变函数与积分变换(第四版), 北京:高等教育出版社. 2015

  3. 王绵森,复变函数,高等教育出版社,2012

  4. 吴崇试,数学物理方法,北京大学出版社,1999

  5. 郑慧侥,数值计算方法,武汉大学出版社,2002

  6. 杨华军,数学物理方法与计算机仿真,电子工业出版社,2005

  7. 彭芳麟,数学物理方的matlab解法与可视化,清华大学出版社,2004

  8. K.T. Tang,Mathematical Methods for Engineers and Scientists,Springer,2006

  9. Riley, Hobson and Bence,Mathematical Methods for Physics and Engineering,Cambridge,2006

  10. Sadri Hassani,Mathematical Methods for Students of Physics and Related Fields,Springer,2008

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课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 绪论
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1.2 复数
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作业
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1.3 复变函数
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1.4 导数
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1.5 解析函数
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1.6 平面标量场
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1.7 多值函数
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1.8 复变积分
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1.9 柯西公式
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1.10 级数
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1.11 泰勒级数
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1.12 洛朗级数
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1.13 留数
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1.14 留数应用
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1.15 傅里叶级数
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1.16 傅里叶变换
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1.17 δ函数
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1.18 傅氏变换解微分方程
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1.19 拉普拉斯变换
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1.20 拉氏变换解微分方程
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1.21 常用保角变换
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1.22 保角变换
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2.1 数理方程导出1
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2.2 数理方程的导出2
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2.3 定解条件1
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2.4 定解条件2
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2.5 数理方程分类1
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2.6 数理方程分类2
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2.7 常微分方程
视频
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2.8 达朗贝尔公式1
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2.9 达朗贝尔公式2
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2.10 达朗贝尔公式3
视频
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2.11 非齐次方程的达朗贝尔解
视频
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2017-07-18 51.04MB
2.12 齐次方程的分离变数法1
视频
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2017-07-18 54.01MB
2.13 齐次方程的分离变数法2
视频
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2017-07-18 64.57MB
2.14 齐次方程的分离变数法3
视频
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2017-07-18 46.14MB
2.15 齐次方程的傅氏级数法
视频
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2017-07-18 56.77MB
2.16 非齐次波动方程和输运方程的傅氏级数法
视频
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2017-07-18 54.84MB
2.17 非齐次波动方程和输运方程的冲量定理法
视频
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2017-07-18 55.81MB
2.18 非齐次边界条件处理
视频
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2017-07-18 47.53MB
2.19 拉普拉斯方程与泊松方程1
视频
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2017-07-18 55.02MB
2.20 拉普拉斯方程与泊松方程2
视频
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2.21 球、柱坐标分离变数1
视频
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2017-07-18 49.92MB
2.22 球、柱坐标分离变数2
视频
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2017-07-18 48.53MB
2.23 球函数
视频
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2017-07-18 51.87MB
2.24 柱函数
视频
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2017-07-18 48.90MB
2.25 贝塞尔函数
视频
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2017-07-18 53.37MB
2.26 格林函数
视频
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2017-07-18 53.42MB
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