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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 复变函数 一级学科:  07 理学
二级学科: 0701 数学类 教学层次:  本科
负责教师: 李 红 学校名称:  华中科技大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 省级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://202.114.4.28/2006/C35/kcms-2.htm 是否交换: 
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课程介绍:

课程发展历史沿革
理论课和理论实践课教学内容

一、课程在本专业的定位与课程目标
复变函数与积分变换课程是高等院校工科各专业的一门重要的必修课,该课程为学生后续学习专业课提供必要的工具。参照国家教育部审定的复变函数与积分变换课程教学基本要求以及工科数学课程委员会最新的教学基本要求,结合我校教学实际,确定了本科教学的基本内容,并制定了详细的教学大纲.《复变函数与积分变换》大纲.doc
?????? 由于复变函数与积分变换课程既是一门理论性较强的课程,又是解决实际问题的强有力的工具,因此在教学内容的组织上,首先是要介绍复变函数严密的数学体系,提高学生的数学素质和能力,但也要避免传统数学中重理论、轻实践的教学观点,强调对复变函数的本质理解和工程实际应用,注重基本概念和定理的几何背景和实际应用背景的介绍。通过本课程的学习一是使学生通过学习,了解本课程的体系,掌握基本概念、基本理论、基本方法和基本技巧,在知识层面上为后续课程做一个良好的铺垫;二是通过教学,培养和提高学生的数学素质及思考问题和解决问题的能力.


二、知识模块顺序及对应的学时

复变函数论主要包括单值解析函数理论、黎曼曲面理论、几何函数论、留数理论、广义解析函数等方面的内容。针对工科专业的特点,本课程主要介绍单值解析函数理论、几何函数论、留数理论等方面的基本内容。另外增加了Fourier变换与Laplace变换等两个积分变换的内容。总学时数为40学时。本课程的教学内容共包含九章,具体内容如下:?????

?模块章节
??????? 教学内容
?? 学时分配
? 第一章
????? 复数与复变函数
???? 3
? 第二章
??????? 解析函数
???? 5
? 第三章
????? 复变函数的积分
???? 4
? 第四章
???? 解析函数的级数表示?
???? 4
? 第五章
??????? 留数及其应用??
???? 6
? 第六章
????????? 共形映射
???? 6
? 第七章
???? 解析函数在平面场的应用
??? 选讲
? 第八章
???????? Fourier变换
???? 4
? 第九章
???????? Laplace变换
???? 4


三、课程的重点、难点及解决办法
1. 课程的重点:解析函数、柯西积分和柯西公式、留数计算、分式线性变换、Fourier变换与Laplace变换;
2. 课程的难点:无穷远点及无穷远点邻域、计算非解析函数沿积分路径为非闭曲线的积分、利用级数乘法将函数在指定点展成泰勒级数、孤立奇点类别的识别、保形映射、Fourier变换与Laplace变换理解;
????3. 解决办法:在授课过程中,打破以教师讲授为主的模式,教师围绕教学内容,提出问题,发挥学生参与的主动性,通过互动的探讨学习,培养学生发现,分析,解决问题的能力;使学生清楚了解由客观世界-数学抽象-数学语言的过程及关系;在讲解基础数学概念与应用背景的同时,也要注重使学生理解抽象的数学研究思想方法怎样从原始的问题演化发展而来的,应重点讲解和数学其它课程,如高等数学的不同之所在。即在传授基础理论和基本技能的同时,加强学生在应用方面的培养,如除重点介绍留数计算在高等数学中应用之外,也要重点介绍留数计算在数字滤波器性能分析和形状设计中的应用,积分变换,特别是傅立叶变换在现代信号处理的应用。强调傅立叶变换在现代科学技术中重要地位,培养学生对现代科学技术的兴趣,在解决研究应用实际问题中,使学生初步建立解决实际问题以及从事科研等方面的能力。在教学中,适当运用现代化的教学手段,不但加强对复变函数论中的抽象概念的直观认识,而且可以提高学生运用数学和计算机解决实际问题的能力,激发学生对数学分析的兴趣,诱导学生进入更广泛的问题。


四、实践教学的设计思想与效果
??? 实践教学分为基础实践篇与研究实践篇。基础实践篇旨在利用计算机及软件的数值功能和图形功能展示课程的基本概念和结论。使学生能直观地了解课程内容,加强对基本概念和结论的认识和理解。并要求学生通过观察,自己总结规律,亲自动手设计,体验解决问题的过程,激发学习的兴趣,提高应用的能力,增强学习效果。研究实践篇是把课程的基本概念、基本理论和基本方法应用到具有物理背景和工程背景的实际问题中,主要体现理论+计算+实验的科学研究过程。提高学生学习的目的性。让学生尝试通过自己动手和观察实验结果去发现和总结其中的规律,并进一步学习新的数学知识,渗透现代的数学思想。

? ??目前,我们已经利用数学工具软件开发了教学演示系统,并已投入使用,借助可视化的效果,为学生提供直观的想象,激发了学生的学习热情。同时,学生自己动手利用复变函数的基本理论与方法解决实际问题,提高了学生的计算能力和解决实际问题的能力。

?

??? 复变函数理论产生于十八世纪,欧拉、达朗贝尔、拉普拉斯等都是创建这门学科的先驱。十九世纪,复变函数理论得到了全面发展,柯西、黎曼、维尔斯特拉斯等为这门学科的发展作了大量奠基工作。复变函数理论这个新的数学分支统治了十九世纪的数学,当时的数学家公认复变函数论是最丰饶的数学分支,并且称为这个世纪的数学享受,也有人称赞它是抽象科学中最和谐的理论之一。二十世纪初,复变函数理论又有了很大的进展,瑞典数学家列夫勒、法国数学家彭加勒、阿达玛等都作了大量的研究工作,开拓了复变函数理论更广阔的研究领域,为这门学科的发展做出了重要贡献。

复变函数理论对数学领域的许多分支的发展都很有影响,它已经深入到微分方程、积分方程、概率论和数论等多个学科。更重要的是,它在其他学科得到了广泛的应用,有很多复杂的计算都是用它来解决的。比如物理学上有很多不同的稳定平面场,对它们的计算就是通过复变函数来解决的。俄国的茹柯夫斯基在设计飞机的时候,就采用复变函数理论解决了飞机机翼的结构问题,他在运用复变函数论解决流体力学和航空力学方面的问题上也做出了贡献。

复变函数理论以其完美的理论与精湛的技巧成为数学的一个重要组成部分。它推动了许多学科的发展,在解决某些实际问题中也是强有力的工具,它的基础内容已成为理工科很多专业的必修课程。

《复变函数与积分变换》与《线性代数》、《概率论与数理统计》一起合称为《工程数学》,它们是高等学校工科的重要必修课程。自课程开设以来,无论是原基础部数学教研室的领导,还是后来数学系的领导都高度重视这门课的教学工作。设立了专门的课程组,由具有丰富教学经验的教师牵头,积极开展教学方法与教学改革的研究,先后获得学校教学改革基金与省教学改革基金的资助,形成了一整套行之有效的教学体系。并及时地对学生考试成绩进行统计分析,评估教学质量和水平,不断地改进教学工作和提高教学质量。多年来,一直坚持学校关于教授从事本科教学的办学理念,积极组织和安排教授承担《复变函数与积分变换》课程的讲授。近年来,响应学校提出的国际化的办学方针,开展了《复变函数与积分变换》课程的全英语教学试点工作,为学校努力创造国际化的人才培养环境和运行机制积累经验。

努力搞好教学工作的同时,还非常重视课程的教材建设。1993年,由几位经验丰富的教师根据多年教学实践的讲义,统一编写了《工程数学》教材(原华中理工大学出版社出版)1999年,在此教材基础上又进行了改编,并由高等教育出版社和施普林格出版社联合出版了教材《复变函数与积分变换》。2002年,又由高等教育出版社出版了该教材的第二版。教材汇总了国内同类教材的主要优点;思路清晰,推证简洁且可读性强,极好地满足了广大师生的教、学要求,深受同行专家的好评,现在全国范围内推广使用。同时,为进一步提高教学效果和教学质量,我们专门编写了与上述教材配套《复变函数与积分变换学习辅导与习题全解》(高等教育出版社2003年出版),还先后多次组织教师编撰了《复变函数与积分变换练习册》,并建立了复变函数考试试题库。

??? 随着计算机技术的发展,我们将多媒体技术引入了课堂,充分利用CAI课件进行教学,编制了相应的《复变函数与积分变换》电子教案。在讲授完基本内容的前提下,我们还补充讲授了数学软件(如Matlab)在复变函数与积分变换中的应用,引起了广大学生的极大兴趣,提高了学生的计算能力。

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