本文作者：董成伟 发表期数：现代职业教育 2023年19期
［摘 要］ 随着计算机技术的飞速发展与行业需求的驱动，大学物理课程的教学要求不断提高，传统的课程教学模式已然无法满足其相关要求。教育工作者需改进教学理念，改革教学方法，适当引入Matlab等信息技术软件，以提升教学水平。简述Matlab软件的概念，探究其运用于大学物理课程教学中的必要性与可行性，并分析其在大学物理课程教学中的辅助应用，以期为更多的教育工作者提供参考。
［关 键 词］ Matlab软件；大学物理；辅助应用
［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）19-0057-04
大学物理课程是理工科、医学与农学专业的基础课程，知识比较抽象，内容覆盖范围广泛。学生在学习大学物理课程时需具备扎实的数学基础，如果没有掌握足够的数学知识，学生是难以学好物理课程的。通常本科院校的物理课程在第一学年开设。在学习大学物理课程的初期，学生处理物理问题时常借助数学工具，例如极限、积分等，其为学生处理物理问题提供一定便利的同时，也要求学生具备一定的数学素养[1]。大学物理知识具有较强的逻辑关联性，该课程可有效锻炼学生的思维方式，教师可借助一些信息技术软件来辅助学习，帮助学生克服数学方面的学习障碍，并将抽象的物理问题变得更形象，使学生能够把握住物理本质，从而为学生学习大学物理课程提供一定的助力[2]。当前常见的信息技术软件包括Matlab、Maple、Excel等。在这些信息技术软件中，Matlab常被用于大学物理课程的教学过程中，该软件有着相对健全的数学函数，易学，具有独特的应用优势[3-4]。
一、Matlab软件的基本概述
Matlab是指矩阵实验室，Matlab软件是一种商业数学软件。随着互联网的普及与信息技术的飞速发展，Matlab软件的应用范围日益拓展[5-6]。现如今，该软件的身影逐渐出现在教育行业中，作为一种教学工具来使用，得到了许多教育工作者的重视。该软件由MathWorks公司研发而成，随着MathWorks公司不断进行改进与完善，该软件的功能越发强大。该软件主要涵盖Simulink与Matlab这两部分，通过该软件，人们可使用算法开发、数据分析等功能[7-8]。设计研究单位与工业部门时常研究并使用Matlab，该软件可使编程人员暂时脱离繁杂的程序代码，在一定程度上减轻编程人员的工作量，为其工作提供便利[9-10]。
二、在大学物理课程教学中引入Matlab的必要性与可行性
当学生步入大学校园，其学习已然迈入了新的阶段。对学生而言，大学物理与初高中物理有着极大的区别。大学物理关系到力学、热学、电磁学、光学、近代物理等，教师在开展大学物理教学时，不仅要教授物理知识，还要培养学生的实操能力与创新意识，指导学生严格按照步骤开展相关实验，让学生养成并保持严谨、认真的学术研究习惯[11]。当学生学习大学物理时，其学习特点大致可概括为以下两个方面：一是研究对象运动状况变化更为一般化。二是重视探究物理的本质，要求学生可定量或是定性分析形成某种物理现象的原因。比起高中物理，学生在学习大学物理时会感觉其概念更为抽象，在学习过程中需要具备一定的学习能力与想象力，能够进行逻辑分析，具有空间思维[12-13]。在开展大学物理教学时，怎样培养学生的空間思维能力与逻辑分析能力是教师重要的教学任务，同时空间思维能力与逻辑分析能力也是学生在学习大学物理时面临的两大难题。作为科学研究的关键手段，科学计算模拟能够在大学物理教学过程中充分发挥出计算机的透视，可为学生学习大学物理提供一定的便利。理工科院校的大学生需要具备运用计算机语言编写程序代码以完成专业知识学习的能力。因此，教师在大学物理课程教学中引入Matlab十分重要，可充分发挥其图像与符号计算的优势，帮助学生解决学习过程中所遇到的困难[14-15]。
随着我国教育行业改革进程的不断加快，计算机辅助教学越发普及，将该教学手段引入物理课程教学中，可帮助学生摆脱枯燥乏味的课本，促使学生改进学习方法，提高学习效率。将Matlab引入物理课程教学中，师生可使用该软件的数值计算、数值模拟等多项功能，使原本抽象的物理现象变得可视化。教师不仅可通过该软件激发学生的学习热情，还可借助该软件引导学生将所学知识运用于实际中，提高学生的知识应用能力。Matlab软件的编程语言学习难度较低，且有许多已被编好的程序块，能够直接进行调用，可求解方程的解析解，若问题不存在解析解，利用给定初值或是边界条件，一样能够得到数值解。教师可按照知识点的不同寻找与之相对应的应用模型，借助Matlab软件的数值模拟系统可通过更为直观的形式向学生展现物理规律，将难懂的直接讲述转变成具有一定趣味性的直观感受，激发学生的学习热情。与此同时，针对许多没有解析解的非线性物理模型，教师可带领学生利用辅助工具进行求解数值解，并可对系统的发展趋势进行预测，提升学生的学习效率。
三、Matlab软件在大学物理课程教学中的辅助应用
（一）能够处理数学问题
大学物理课程中含有许多物理公式，学生学习这些关系式与推导过程具有一定难度。Matlab软件中所包含的符号计算是借助符号数学工具箱来实现的，能够应用相关函数进行绝大多数的符号运算，因此学生在运用Matlab软件时能够通过符号计算处理解决物理问题，帮助学生摆脱烦琐的数学计算，更好地处理数学问题。在学习质点的运动及其运动规律章节时，一些学生对于位移、速度与加速度间关系的理解仍然处于高中阶段，在分析探究质点运动问题时，会不自觉地使用高中学习过的知识及方法，其学习思维没有变化，对数学知识的运用不够灵活，这导致学生在后续的学习过程中感到吃力，感觉物理课程的学习难度不断加大，从而慢慢失去学习兴趣。该章节中所涵盖的数学知识基本为极限、求导等，学生在学习该章节时如果能够精准把握章节内容的数学与物理间的关系，可在一定程度上提升其学习效率。
