姬扬的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jiyang1971

博文

光学教学笔记之计算很重要 精选

已有 3347 次阅读 2019-8-28 21:06 |个人分类:大众物理学|系统分类:科普集锦


Shut up and Calculate!

 

计算很重要,但是计算并不只是口算、心算或者用笔在纸上算。

以前是查阅各种数学用表,或者是用算盘和计算尺之类的工具。自从电子计算器特别是计算机普及以后,这些东西就完全没有必要了。我上中学的时候,还能看到一些遗迹,现在应该都变成古董了。

  

以前是查阅各种数学用表,或者是用算盘和计算尺之类的工具。自从电子计算器特别是计算机普及以后,这些东西就完全没有必要了。我上中学的时候,还能看到一些遗迹,现在应该都变成古董了。

然而,因为高考的缘故(为了防止作弊),学习时又不能使用计算器和计算机,所以考试的时候只能采用一些非常简单的数字。到了大学,情况仍然没有太大改观,防止作弊仍然是第一要务,所以有很多学生并不掌握基本的计算技巧。我希望在自己的《光学》课堂里做一些努力。

大致想法是这样的。让学生掌握一些建立简单模型和进行数量级估计的实践经验,传说中的大科学家们在信封背后解决物理问题,其实就是定性和半定量估计,只不过他们做得更熟练、更巧妙而已;让学生能够比较熟练地使用计算器和计算机进行简单的计算,了解一些计算数学的常识,将来一旦有必要,就可以很快上手。气象学家洛仑兹发现“蝴蝶效应”的时候,就是用的很简陋的计算机(当然,在他那个时代,性能还算是很好的);费根鲍姆在研究倍周期分岔的时候,为了提高其中的普适常数的精度,也是立刻去寻找计算机的帮助。

其实,科学家们从来不惮于采用各种手段来解决自己手头上的问题。1948年在美国芝加哥大学,为了计算主序星内部的温度分布,李政道和他的导师费米合作制成了一个很大的专用计算尺。

 

年轻的李政道和手工制作的大计算尺


我们这个时代的计算能力非常强大,我国的“天河三号”E级原型机可以在一秒钟里实现一百亿亿次浮点运算。即使是普通人能够接触的手机和电脑,也是非常了不起的。如果不利用这些资源,不能在大学里早早培养这方面的基本素养,就太可惜了。将来工作的时候,很可能会遇到超级计算机经过复杂计算给出的结果,你必须有自己的判断力,才能决定是否相信和采用这些结果。可是怎么办呢?我认为是用自己的简单模型和数值估计,用它们来对照地理解超级计算机的复杂模型和最终结果,然后再做决定。

   

 

 在考试的时候,我当然要遵守纪律,不能让学生使用包括手机在内的任何计算工具,但是在课堂上,我还是可以给他们一些示范的。所以,我打算用办公软件WPS来做介绍,不是因为它使用方便、能力高强(实际上远远不是这样),而是因为每个人可以使用这种对个人免费的软件。




http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-1195649.html

上一篇:光学教学笔记之缘起
下一篇:光学教学笔记之用WPS表格来画图

10 郑永军 吴斌 文克玲 杨正瓴 黄永义 冯大诚 张江敏 李毅伟 王春艳 李颖业

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (4 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-10-26 21:54

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部