基于计算思维的大学物理模型教法——以理想气体分子速率分布律为例A MODEL TEACHING METHOD BASED ON COMPUTATIONAL THINKING IN COLLEGE PHYSICS TEACHING——TAKING THE MOLECULAR SPEED DISTRIBUTION LAW OF IDEAL GAS AS AN EXAMPLE
谭志光,孙利平,王胜杰,朱培栋
摘要(Abstract):
本文的目标是在大学物理教学中探讨引入计算思维的模型教学方法。以理想气体分子速率分布律的教学为例:假设从一个热力学平衡系统中采用随机抽样获得了部分理想气体分子的速度,讨论怎样用数值计算的方法分析得到系统中分子速率的分布情况,并引入速率分布函数的定义。通过与麦克斯韦速率分布规律进行比较,进而用Matlab计算工具拟合出了系统的温度,与理想气体的平均平动动能所得到的温度高度一致。总结得出,在大学物理教学中进行计算思维的培养和训练有非常重要的意义,类似的思维训练能较好地提升学生用计算机处理物理问题的能力。本文还提出了作者的一些教法建议。
关键词(KeyWords): 计算思维;大学物理;模型教学法;理想气体;速率分布
基金项目(Foundation): 湖南省教学改革重点项目(立项编号:HNJG-2021-0211);; 湖南省教学改革课程思政项目(编号:HNKCSZ-2020-0607)
作者(Author): 谭志光,孙利平,王胜杰,朱培栋
参考文献(References):
- [1] 非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求(正式报告稿)[J].物理与工程,2006(5).Basic requirements for College Physics Teaching of non physical science and engineering disciplines (official report)[J].Physics and engineering,2006(5).(in Chinese)
- [2] 许勤芳,李振彰,郑民伟.基于创新能力培养的大学物理教学改革探究[J].教育教学论坛,2019(15):139-140.XU Q F,LI Z Z,ZHENG M W.Exploration on the teaching reform of college physics based on the innovation ability[J].Education and Teaching Forum,2019(15):139-140.(in Chinese)
- [3] 曹剑英,葛俊峰,彭先华.麦克斯韦速率分布函数的教学探讨[J].物理通报,2014(3):26-29.CAO J Y,GE J F,PENG X H.Teaching discussion on Maxwell velocity distribution function[J].Physics Bulletin,2014(3):26-29.(in Chinese)
- [4] 杨阔,郭娟,雷晓蔚.大学物理可视化仿真实验系统设计与实现[J].实验室研究与探索,2019,38(2):81-84+94.YANG K,GUO J,LEI X W.Design and study on the visualization simulation system for university general physics[J].Research and Exploration in Laboratory,2019,38(2):81-84+94.(in Chinese)
- [5] 王淑青,雷桂斌,陈春雷.Matlab在“大学物理”可视化教学中的应用探索[J].中国电力教育,2013(11):66-67+73.WANG S Q,LEI G B,CHEN C L.Application of MATLAB in visual teaching of “College Physics” [J].China Electric Power Education,2013(11):66-67+73.(in Chinese)
- [6] 吕波,饶黄云.大学物理教学中融入数值计算与模拟技术的研究[J].东华理工大学学报(社会科学版),2013,32(1):74-77.LV B,RAO H Y.The research on the application of numerical calculation and simulation technology in the teaching of college physics[J].Journal of East China Institute of Technology,2013,32(1):74-77.(in Chinese)