国家级教学成果奖推荐.doc

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1、国 家 级 教 学 成 果 奖 推 荐 书 成 果 名 称 创建本科“计算物理基础”课程,推进理论物理数字化教学改革成 果 完 成 人 彭芳麟，管靖，卢圣治，胡静 成 果 完 成 单 位 北京师范大学 推 荐 等 级 建 议 国家二等奖 推荐单位名称及盖章 北京市教育委员会 主 管 部 门 中华人民共和国教育部 推 荐 时 间 2004 年 12 月 27 日成 果 科 类 理 学 代 码 0 7 4 1 2 3序 号 9 1 1 0 9 2编 号 中 华 人 民 共 和 国 教 育 部 制一、 成 果 简 介成果曾获奖励情 况获 奖时 间获 奖种 类获 奖等 级奖金（元）授 奖部 门2001

2、.8全国第三届计算机多媒体与网络物理教学研究成果评比一等中国物理学会2002.4全国第四届计算机多媒体与网络物理教学研究成果评比一等中国物理学会与教育部物理教学指导委员会2002.11首届全国大学物理教学优秀论文一等中国物理学会与教育部物理教学指导委员会2004.9北京师范大学本科教学特等北京师范大学2004.10北京师范大学教学成果奖一等北京师范大学2004.12北京高等教育教学成果奖一等 北京教育委员会成果起止时间起始： 2001 年 2 月 完成： 2004 年 9 月主题词计算物理;理论物理数字化教学; MATLAB;多媒体教学1成果主要内容（3个项目，2本书，6篇论文，2门新课，2个

3、课件，1个网页）一.完成3个教改项目1) “理论物理数字化教学的探索”，北京市高等学校教育教学改革项目,2002 2) “信息技术与中学物理课程整合”，北京市哲学社会科学规划项目，2002 3) “理论力学教学可视化的研究”，北京师范大学教改项目,2001 二教学论文6篇并获首届全国大学物理教学优秀论文一等奖论文目录见总结. 三 出版反映教改成果，有创新理念的教材两本1）理论力学计算机模拟，彭芳麟等4人著，清华大学出版社，2002。2）数学物理方程的MATLAB求解与可视化，彭芳麟著，清华大学出版社，2004。教材采用MATLAB编程,体现了学以致用,将计算物理的学习与理论物理的学习相结合的创

4、新理念。两书不仅可用作计算物理基础课的教材(封面图片见总结)，也被理论力学或数学物理方法课的教师用于有关课程的多媒体教学。第一本书介绍了基本的数值计算技能如插值与曲线拟合,快速付里叶变换，求极值与零点，数值微分积分，解非线性方程组，解常微分方程。书中许多例题源于学生的作业，本书证明，学习该课的二年级学生（99级）是北师大物理系历史上第一批掌握了数值求解常微分方程并做出创新成果的本科生。由于教学的成功与学生求知欲的上升，介绍数值求解偏微分方程的第二本教材应运而生，书中介绍了特殊函数计算及偏微分方程的数值解法，尤其是对拉普拉斯方程、热传导方程和波动方程的解析解与数值解的可视化与对比，充分展现了繁杂

5、的数学公式所内涵的物理图象。四创建了独具特色的本科低年级计算物理基础课程理论,实验与数值计算已经成为物理学的三大支柱,在本科开设计算物理课程势在必行.所以我们的工作恰逢其时并且通过实践解决了许多关键问题。在二年级下学期开课（3学时/周），与理论力学和数学物理方法开课时间同步，在时间上具备与理论物理教学相结合的条件。教学内容为用数学软件MATLAB学习数值微分,积分,解非线性方程,解常微分方程和偏微分方程等基本数值方法。这些内容正好满足理论物理学习所需要的数值计算水平，学生学习本课程时可以练习解决理论物理学习中的计算问题。所以新课有力地支持了在理论力学教学中引入非线性力学的教学改革，实现了数学物

6、理方法可视化教学,也为其它理论课程的数字化教学创造了条件。做到了教学内容与理论物理学习相结合，为理论物理教改服务，达到学以致用，同时深化了教学内容。对本科生的计算机教育也增添了新内容,计算机不再仅仅是教师手中的多媒体辅助教学的工具，而成为学生学习与研究的强大工具。将先进的计算技术用于教学，即用数学软件MATLAB教授计算物理，能简化编程,提高效率，可视化功能强大, 用较少的课时完成尽量多教学任务，符合本科教学特点，是教学成功的关键之一。计算机模拟已经成为计算物理的一个重要内容，为了进行模拟，我们将可视化技术（如画二维三维图,图形标识,四维数据图,物理标量场及矢量场图,动画与图形界面等）列为必修

7、内容。这不仅使教学内容更符合实际需要，也大大提高学生的学习兴趣，导致了一些可用于多媒体教学的课件及程序的产生。教学中注意培养学生用计算机学习与研究实际问题能力，激发了学生的求知欲与创新能力，获得一批有创新意义的成果,并以论文发表或收录到教材中。如01届本科毕业生康洞国，02届本科毕业生贾莹，周妍在学会数值计算以后，他们的本科论文得以发表（共4篇，SCI一篇，SCIE二篇，大学物理一篇）。五建立理论物理数字化教学教学网页，促进数字化教学。通过指导北师大本科生科学研究基金项目,利用教学中积累的大量资料，建立了“理论物理数字化教学” 网页，网页发表在物理系服务器，是师生互动学习的平台。内容包括数学物

8、理方法，理论力学，电动力学，统计物理，量子力学各科中我们已经完成的教学多媒体程序。开设的栏目包括问题讨论，习题，模拟考试。同时还制作了理论力学多媒体课件与数学物理方法多媒体课件, 并获第三届和第四届全国计算机多媒体与网络物理教学研究成果评比一等奖。六 推进理论物理教改，带动了中学信息化教学改革。本课程使学生掌握了数值解常微分方程，保证了理论力学中引入非线性力学的教改获得成功。理论力学基本教程作为“面向21世纪课程”教材已于2004年初由北京师范大学出版社出版，并作为北京市精品教材，精品课程立项（2003年）。而学生在学会解偏微分方程和可视化技术以后，又使数学物理方法等课程的数字化教学得以实现。

9、参与编写的北京市高级中学物理课辅助教材计算物理基础（共二册，人民教育出版社，2002年，已经发行15万册）。获北京市基础教育教学成果二等奖。此外，还开设了另一门新课即研究生计算物理课并编写讲义（30万字）。2创新点1）创建独具特色的本科低年级计算物理基础课，教学目标为学会用数学软件MATLAB作基本数值计算。实现了计算物理与理论物理学习相结合，为理论物理教改服务。新课支持了在理论力学中引入非线性力学的教学改革，实现了数学物理方法可视化教学，深化了教学内容，填补了我校课程设置上的空白。我们的经验受到许多高校的重视与借鉴。2）将数值计算与计算机模拟相结合，将可视化列为必修内容，一举多得，提高了课程

10、的实用性和趣味性，激发了学生的学习兴趣，还生成了理论物理的多媒体课件或程序。多媒体课件严格以科学计算为基础，替代了示意性的绘图。3）坚持用程序来教授知识点, 引导学生开展课题探索，师生互教互学，达到教学相长，克服了缺乏资料,没有经验的困难。通过这种途径我们在教学中积累的具有原创性的习题例题达150题之多。4）教学成果丰富，有教材二本，论文多篇，课件二个，网页一个，形成较为完整的教学体系。成果以论文或教材发表，许多关键性技巧毫无保留地全部公开，课件随书赠送，教学网页自由登陆，让所有从事教学研究的教师都能分享我们的成果，对教学力量相对薄弱的院校更有实际意义。3应用情况1) 多次在全国性的教学研究会

11、作过报告，如高校理论力学研究会年会（南宁），高校数学物理方法研究会年会（兰州），北京市物理学会年会（北京），中国物理学会教学研究会年会（湖洲），全国计算物理高等教育研讨会（上海），高校数学物理方法研究会年会（厦门）等。作为主讲教师在北师大举办过全国性的讲习班。2)受邀在多所著名大学作过讲座，如北京大学，清华大学，北京航天航空大学，同济大学，华中科技大学，山东大学，河北大学，天津工业大学等。在大学物理物理通报杂志中，我们的工作被数次引用。事实上，我们的工作引发了运用数学软件进行教学的研究，在我们之后，大学物理出现了多篇以MATLAB研究教学的论文。3）2004年为清华大学物理系三年级学生开设计算

12、物理课，内容增加算法设计，差分法，有限元法，蒙特卡洛方法，分子动力学等,从期末学生完成的作业来看，教学也获得较大成功。今年教师节曾收到清华学生的热烈贺信。有的学校如吉林大学在参加我们举办的讲习班后,也采用我们的方法开设了相似的课程。4)有多所外地高校教师来信来人来电联系购卖我们的书或讨论书中问题，如上海交通大学，南京大学，武汉大学，复旦大学，华中师范大学，广西师范大学，福建师范大学，绍兴师范学院，河北工学院，沈阳工学院，青岛海洋大学，西北大学，西南交通大学，武汉科技大学，厦门集美大学，陕西理工学院，新疆大学，新疆师范大学，贵州大学，内蒙古民族大学，苏州科技学院等。5)为北京市中学教师举办过多次

13、培训与讲习班，将计算物理的工具和内容向中学教育辐射。这些工作促成了中学的新课程与新教材计算物理基础的诞生。二、主要完成人情况第一完成人姓 名彭芳麟性 别男出生年月1947年 8 月最后学历硕士参 加 工作 时 间1970年 7 月高校教龄25年专业技术职 称教授现 任 党政 职 务计算与模拟物理校级重点实验室主任工作单位北京师范大学物理系联系电话62209130现从事工作及专长计算物理,量子光学电子信箱pengfl通讯地址北京师范大学物理系邮政编码100875何时何地受何种省部级及以上奖励中国科学院重大科技成果三等奖(1979年)北京市科技发明三等奖(1984年)北京市教育教学成果（高等教育）

14、二等奖(2001年)主要贡献 在2001.22002.2期间，以本人为主与其余三位合作者完成的任务有：u 合作编写理论力学计算机模拟一书，本人完成30万字中的约27万字，其中包括全书内容组织，编程，制作课件，录像做光盘等。另外三人负责编写书中力学题目，共计约三万字。u 合作完成教学论文4篇。从2002.3起，申报表中完全由本人完成的工作有l 讲授计算物理基础课4年（从2001年起）。l 完成北京市教改教改项目，指导北师大本科生基金项目。l 完成数学物理方程数值解与可视化一书并编程。l 制作两个教学课件。l 编写研究生计算物理讲义（30万字）。l 写作教学论文两篇。l 制作及维护理论物理数字化教

15、学网页。 本 人 签 名： 年 月 日主要完成人情况第(2)完成人姓 名管 靖性 别男出生年月1944年 3月最后学历硕士参 加 工作 时 间1968年 12月高校教龄25专业技术职 称教 授现 任 党政 职 务工作单位北京师范大学物理系联系电话62377786现从事工作及专长物理教学电子信箱通讯地址北京师范大学物理系邮政编码100875何时何地受何种省部级及以上奖励主要贡献参与编写理论力学计算机模拟一书，负责编写书中力学题目。合作完成教学论文4篇。北京市精品课程“理论力学”（04年）主持人。理科基地名牌课“理论力学”（03年）主持人。北京市精品教材项目理论力学基本教程（03年）主持人。“面向

16、21世纪课程”教材理论力学基本教程作者。 本 人 签 名：年 月 日主要完成人情况第(3)完成人姓 名卢圣治性 别男出生年月1935年 5月最后学历大学本科参 加 工作 时 间1956年 9月高校教龄39专业技术职 称教授现 任 党政 职 务工作单位北京师范大学物理系联系电话62208425现从事工作及专长物理教学（退休）电子信箱LSZ通讯地址北京师范大学物理系邮政编码100875何时何地受何种省部级及以上奖励主要贡献参与合作编写理论力学计算机模拟一书，负责编写书中力学题目。合作完成教学论文4篇。“面向21世纪课程”教材理论力学基本教程主编。 本 人 签 名：年 月 日主要完成人情况第(4)完

17、成人姓 名胡静性 别女出生年月1942年 2月最后学历大学本科参 加 工作 时 间1964年 8月高校教龄35专业技术职 称副教授现 任 党政 职 务工作单位北京师范大学物理系联系电话62056377现从事工作及专长物理教学（退休）电子信箱通讯地址北京师范大学物理系邮政编码100875何时何地受何种省部级及以上奖励主要贡献参与合作编写理论力学计算机模拟一书，负责编写书中力学题目。合作完成教学论文4篇。“面向21世纪课程”教材理论力学基本教程作者。 本 人 签 名：年 月 日三、主要完成单位情况第一完成单位名称北京师范大学主管部门教育部联 系 人李艳玲联系电话58801806传 真5880784

18、5电子信箱bell通讯地址北京师范大学教务处邮政编码100875主要贡献在物理专业新课程的开设，课程内容设计，教材建设资金，教学实验环境，多媒体教学设备各个环节给以大力支持，为成果的完成和完善提供了良好的教学改革条件。具体的有，学校通过校教改项目“理论力学教学可视化的研究”和北师大本科生科学研究基金项目“建立理论物理数字化教学网页”给予了本项目资金资助。在学校有关部门指导下，申请获得了2个北京市教改项目即北京市高校教改项目“理论物理数字化教学的探索”（2002）, 北京市哲学社会科学规划项目“信息技术与中学物理课程整合”（2002）。此外本项目还得到物理系理科基地建设奖金的资助，这些都是成果诞生的必要条件。单 位 盖 章年 月 日四、推荐、评审意见推荐意见 推荐单位公章 年 月 日初评意见 高等教育国家级教学成果奖评审组组长签字：年 月 日 评审意见 高等教育国家级教学成果奖评审委员会主任签字： 年 月 日审定意见 高等教育国家级教学成果奖励领导小组组长签字：年 月 日13