AI辅助数值模拟仿真在大学物理教学中的应用与探索APPLICATION AND EXPLORATION OF AI-ASSISTED NUMERICAL SIMULATION IN COLLEGE PHYSICS TEACHING
徐延亮,谢东,何钰
摘要(Abstract):
随着人工智能技术快速发展,AI辅助编程与数值模拟仿真为大学物理教学提供了新路径。针对传统数值模拟仿真成本高、灵活性不足、自主编程门槛高等问题,本文分析AI辅助数值模拟仿真在提升教学效率、降低编程难度、强化物理原理具象化理解等方面的优势,指出其在计算精度、工程验证、复杂场景建模等方面的局限,并结合教学实践提出应用路径。研究表明,将技术赋能与教学本质有机融合,合理把握应用尺度,可充分发挥AI辅助教学价值,推动大学物理教学向高效化、直观化、实践化转型。
关键词(KeyWords): AI辅助;数值模拟仿真;大学物理;教学改革;公式可视化;交互式教学
基金项目(Foundation): 全国高等学校大学物理改革研究项目(项目编号2024PR074);; 四川省高等教育人才培养质量与教学改革项目(项目编号JG2024-0287);; 西南交通大学本科教育教学研究与改革项目(项目编号JG2024051,20240319)
作者(Author): 徐延亮,谢东,何钰
DOI: 10.27024/j.wlygc.2026.03.30.05
参考文献(References):
- [1] 曹本澍,左宇轩,贺禹哲,等.典型分形结构光栅的Fraunhofer衍射数值模拟[J].物理与工程,2024,34(4):176-182.CAO B S,ZUO Y X,HE Y Z,et al.Numerical simulation of Fraunhofer diffraction of typical fractal structure gratings[J].Physics and Engineering,2024,34 (4):176-182.(in Chinese)
- [2] 顾建祖,李冰,王自平.合成孔径聚焦超声成像的有限元数值仿真[J].物理与工程,2013,23 (5):45-50.GU J Z,LI B,WANG Z P.Synthetic aperture focusing ultrasound imaging based on the finite element numerical simulation[J].Physics and Engineering,2013,23(5):45-50.(in Chinese)
- [3] DeepSeek-AI.DeepSeek-V3 technical report[R/OL].(2024-12-27)[2026-03-23].https://arxiv.org/abs/2412.19437v2.DOI:10.48550/arXiv.2412.19437
- [4] 火山引擎.豆包编程模型(Doubao-Seed-Code)正式发布[EB/OL].(2025-11-11)[2026-04-12].https://tech.sina.cn/2025-11-11/detail-infwzrsa5733584.d.html.HUOSHAN ENGINE.Official release of Doubao programming model (Doubao-Seed-Code)[EB/OL].(2025-11-11)[2026-04-12].https://tech.sina.cn/2025-11-11/detail-infwzrsa5733584.d.html.(in Chinese)
- [5] 卢树华,田方,尹晓英.新一代人工智能背景下大学物理教学改革探讨[J].物理与工程,2026,36 (1):122-128.LU S H,TIAN F,YIN X Y.Discussion of college physics teaching reform under new generation of artificial intelligence[J].Physics and Engineering,2026,36(1):122-128.(in Chinese)
- [6] 许静平,梁喻博,樊维佳,等.大学物理教学中有关 AI 赋能的调研和探索[J].物理与工程,2025,35 (6):109-112,118.XU J P,LIANG Y B,FAN W J,et al.Research and exploration on AI empowerment in university physics teaching[J].Physics and Engineering,2025,35(6):109-112,118.(in Chinese)
- [7] 张陆峰,贺光兆,朱明杰,等.基于人工智能算法的物理规律拟合——以磁机械振荡器的特性研究为例[J].物理与工程,2025,35 (2):250-256.ZHANG L F,HE G Z,ZHU M J,et al.An AI-driven physics research case:magneto-mechanical oscillator[J].Physics and Engineering,2025,35(2):250-256.(in Chinese)
- [8] 彭芳麟.计算物理基础[M].北京:高等教育出版社,2024.PENG F L.Fundamentals of computational physics[M].Beijing:Higher Education Press,2024.(in Chinese)