课程建设简介

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课程建设简介一．课程的基础性，前沿性与时代性 1.教育部物理学与天文学教学指导委员会的三次建议 1998 年建议将“计算物理”作为物理系研究生基础课之一。 1999 年重申这个建议。 2004 年建议将“计算物理基础”设为物理系本科必修课。教指委强调这门课程是基础课与必修课的原因是,科学计算是近半个世纪以来由于计算机的飞速发展而形成的新的科研手段。计算物理与理论物理、实验物理并列为物理学研究的三大手段，同样也应该是学习物理的三种手段。而我国许多高校的课程中，长期以来只有理论课和实验课，缺少计算物理课，所以我国的计算物理教学相对滞后已是不争的事实。科学计算能力是信息时代物理系学生必备素质之一，开设计算物理课程势在必行，搞好科学计算教育刻不容缓。 2.计算物理的产生与发展据查证，“计算物理”一词首次正式出现是在美国 1963 年出版的“计算物理方法” 丛书。 1959 年美国解密曼哈顿计划，以“计算物理方法”丛书的名义陆续编辑出版。这套丛书从 1963 年到 1977 年共出版 17 卷，内容涉及到统计物理、量子力学、流体力学、核粒子运动、核物理、天体物理、固体物理、等离子体物理、原子与分子散射、地表波、地球物理、射电天文、受控热核反应和大气环流等方面的物理问题，在计算机上进行计算所需要的计算方法以及反映当时水平的研究成果。这套丛书也大致反映了“计算物理”的概貌。可见，计算物理的物质基础是计算机；计算物理的关键技术是“计算方法”和“程序设计”；计算物理发展的原始动力是美国核武器研制的刺激。 1983 年“科学计算”一词首次出现是在给美国政府的一份报告中，提出“科学计算是关系到国家安全、经济发展和科技进步的关键性环节，是事关国家命脉的大事。”这个词的出现标志着计算已经从物理的领域扩展到了所有科学的领域。 3. 国外高校本科计算物理教育的调查国外名校普遍开设“计算物理”课程。如斯坦福大学给研究生开的课是 omputational Physics,采用 MATLAB 教学。哈佛大学在研究生与本科生开的课是 Computational Physics Methods and Applications,而俄勒冈州立大学对一二年级本科生是开设 Introductory Scientific Computing,对研究生开设 Computational Physics, 教材为 Landau & Paez, Computational Physics, Problem Solving with Computeters,Wiley(1997)。在美国最大的购书网 Amazon.com 上对书名 Computational Physics 进行搜索，得到的条目达 379 条之多，其中有不少颇有名气的专著和教科书已经在国内流传，如高等教育出版社 1992 年出版的秦克诚翻译的 S.T.Koonin 的计算物理学。国外对物理数字化教学也十分重视。早在 95-96 年间 Wiley 出版社出版了 9 本有关物理多媒体教学的丛书,是由大学高等物理软件联盟 (the Consortium for Upper-Level Physics Software (CUPS))所编写的教学软件,CUPS 是由美国,澳大利亚,加拿大和英国的 27 位资深的物理学家与教授所组成。这项工作得到了美国国家科学基金,IBM 公司,苹果公司以

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