大學物理課程教學基本要求

1、 非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求（正式報告稿）物理學是研究物質(zhì)的基本結構、基本運動形式、相互作用的自然科學。它的基本理論滲透在自然科學的各個領域，應用于生產(chǎn)技術的許多部門，是其他自然科學和工程技術的基礎。在人類追求真理、探索未知世界的過程中，物理學展現(xiàn)了一系列科學的世界觀和方法論，深刻影響著人類對物質(zhì)世界的基本認識、人類的思維方式和社會生活，是人類文明發(fā)展的基石，在人才的科學素質(zhì)培養(yǎng)中具有重要的地位。一、課程的地位、作用和任務以物理學基礎為內(nèi)容的大學物理課程，是高等學校理工科各專業(yè)學生一門重要的通識性必修基礎課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構成學生科學素養(yǎng)的重要組成部

2、分，是一個科學工作者和工程技術人員所必備的。大學物理課程在為學生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎，培養(yǎng)學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。通過大學物理課程的教學，應使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和正確的理解，為進一步學習打下堅實的基礎。在大學物理課程的各個教學環(huán)節(jié)中，都應在傳授知識的同時，注重學生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，注重學生探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，努力實現(xiàn)學生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。二、教學內(nèi)容基本要求（詳見附表）大學物理課程的教學內(nèi)容分為A、 B 兩類。其中：A 為核

3、心內(nèi)容，共74 條，建議學時數(shù)不少于126 學時，各?？稍诖嘶A上根據(jù)實際教學情況對A 類內(nèi)容各部分的學時分配進行調(diào)整；B 為擴展內(nèi)容，共51 條。力學（A:7 條，建議學時數(shù)14 學時；B:5 條）振動和波（A:9 條，建議學時數(shù)14學時；B:4 條）熱學（A:10 條，建議學時數(shù)14 學時；B:4 條）電磁學（A:20 條，建議學時數(shù)40 學時；B:8 條）5. 光學A:14 條，建議學時數(shù)18 學時； B:9 條）狹義相對論力學基礎量子物理基礎分子與固體核物理與粒子物理天體物理與宇宙學現(xiàn)代科學與高新技術的物理基礎專題（自選專題）三、能力培養(yǎng)基本要求通過大學物理課程教學,應注意培養(yǎng)學生以下

4、能力：A:4 條，建議學時數(shù)6 學時； B:3 條）A:10 條，建議學時數(shù)20 學時； B:4 條）B:5 條）B:6 條）B:3 條）獨立獲取知識的能力逐步掌握科學的學習方法，閱讀并理解相當于大學物理水平的物理類教材、參考書和科技文獻，不斷地擴展知識面，增強獨立思考的能力，更新知識結構；能夠?qū)懗鰲l理清晰的讀書筆記、小結或小論文?？茖W觀察和思維的能力運用物理學的基本理論和基本觀點，通過觀察、分析、綜合、演繹、歸納、科學抽象、類比聯(lián)想、實驗等方法培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力，并對所涉問題有一定深度的理解，判斷研究結果的合理性。3分析問題和解決問題的能力根據(jù)物理問題的特征、性質(zhì)以及實際情況，

5、抓住主要矛盾，進行合理的簡化，建立相應的物理模型，并用物理語言和基本數(shù)學方法進行描述，運用所學的物理理論和研究方法進行分析、研究。四、素質(zhì)培養(yǎng)基本要求通過大學物理課程教學,應注重培養(yǎng)學生以下素質(zhì)：求實精神通過大學物理課程教學，培養(yǎng)學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態(tài)度和刻苦鉆研的作風。創(chuàng)新意識通過學習物理學的研究方法、物理學的發(fā)展歷史以及物理學家的成長經(jīng)歷等，引導學生樹立科學的世界觀，激發(fā)學生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望，以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神?？茖W美感引導學生認識物理學所具有的明快簡潔、 均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等美學特征，培養(yǎng)學生的科學審美觀，使學生學會用美學的觀點欣賞和發(fā)掘科學

6、的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強認識和掌握自然科學規(guī)律的自主能力。五、教學過程基本要求在大學物理課程的教學過程中，應以培養(yǎng)學生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標，認真貫徹以學生為主體、教師為主導的教育 理念；應遵循學生的認知規(guī)律，注重理論聯(lián)系實際，激發(fā)學習興趣，引導自主學習，鼓勵個性發(fā)展；要加強教學方法和手段的研究與改革，努力營造一個有利于培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新意識的教學環(huán)境。教學方法采用啟發(fā)式、討論式等多種行之有效的教學方法，加強師生之間、學生之間的交流，引導學生獨立思考，強化科學思維的訓練。習題課、討論課是啟迪學生思維，培養(yǎng)學生提出、分析、解決問題能力的重要教學環(huán)節(jié)，提倡有條件的學校以小班形式進行，并應

7、在教師引導下以討論、交流為主，學時數(shù)應不少于總學時的10% ，爭取做到不少于15。鼓勵通過網(wǎng)絡資源、專題講座、 探索性實踐、小課題研究等多種方式開展探究式學習，因材施教，激發(fā)學生的智力和潛能，調(diào)動學生學習的主動性和積極性。教學手段應發(fā)揮好課堂教學主渠道的作用，教學手段應服務于教學目的，提倡有效利用多媒體技術。應積極創(chuàng)造條件，充分利用計算機輔助教學、網(wǎng)絡教學等現(xiàn)代化教育技術的優(yōu)勢，擴大教學信息量，提高教學質(zhì)量和效率。演示實驗應充分利用演示實驗幫助學生觀察物理現(xiàn)象，增加感性知識， 提高學習興趣。大學物理課程的主要內(nèi)容都應有演示實驗（實物演示和多媒體仿真演示），其中實物演示實驗的數(shù)目不應少于40 個

8、。 實物演示實驗可以采用多種形式進行，如課堂實物演示、 開放演示實驗室、演示實驗走廊等。提倡建立開放性的物理演示實驗室，鼓勵和引導學生自己動手觀察實驗，思考和分析問題，進行定性或半定量驗證。有條件的學?？梢酝ㄟ^選修課或適當計算學分等措施保證實現(xiàn)上述目標。習題與考核習題與考核是引導學生學習、檢查教學效果、保證教學質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是體現(xiàn)課程要求規(guī)范的重要標志。習題的選取應注重基本概念，強調(diào)基本訓練，貼近應用實際，激發(fā)學習興趣?？己艘苊鈶嚱逃膬A向，積極探索以素質(zhì)教育為核心的課程考核模式。雙語教學在保證教學效果的前提下，有條件的學?？砷_展物理課程的雙語教學，以提高學生查閱外文資料和科技外語交流

9、的能 力。六、有關說明本教學基本要求適用于各類高等院校的工科專業(yè)和理科非物理專業(yè)的本科物理課程，其中A 類內(nèi)容是本科生學習本課程應達到的最低要求。本課程宜從一年級第二學期開始，以確保學生學習本課程具有所需要的數(shù)學基礎。本基本要求建議的最低學時數(shù)為126 學時。為了體現(xiàn)加強基礎的教育思想，增強學生的發(fā)展?jié)摿Γ鲗W校應根據(jù)人才培養(yǎng)目標和專業(yè)特點增加一定數(shù)量的B 類內(nèi)容和學時數(shù)，例如：對于理科、師范類非物理專業(yè)和某些需要加強物理基礎的工科專業(yè)，其大學物理課程的學時數(shù)不應少于144 學時。教育部高等學校非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委員會2004 年 12 月 3 日教學內(nèi)容基本要求一、力學序號內(nèi)

10、容類別說明和建議1質(zhì)點運動的描述、相對運動A力學的重點是牛頓運動定律和三個守恒定律及其成立條 件。力學中除角動量、剛體和流體部分外絕大多數(shù)概念學生在 中學階段已有接觸，故教學中展開應適度，以避免重復。通過把力學的研究對象抽象為三個理想模型，質(zhì)點、剛體 和理想流體，逐步使學生學會建立模型的科學研究方法。應注意學習矢量運算、微積分運算等方法在物理學中的應 用?？珊喴f明守恒定律與對稱性的相互關系及其在物理學中 的地位。2牛頓運動定律及其應用、變力作用下的質(zhì)點動力學基本問題A3非慣性系和慣性力B4質(zhì)點與質(zhì)點系的動量定理和動量守恒定律A5質(zhì)心、質(zhì)心運動定理A6變力的功、動能定理、保守力的功、勢能、機械

11、能守恒定律A7對稱性和守恒定律B8剛體定軸轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量A9剛體轉(zhuǎn)動中的功和能B10質(zhì)點、剛體的角動量、角動量守恒定律A11剛體進動B12理想液體的性質(zhì)、伯努利方程B動和波序號內(nèi)容類別說明和建議1簡諧運動的基本特征和表述、振動的相位、旋轉(zhuǎn)矢量法A振動和波是自然界極為普遍的運動形式，簡諧運動是研究一切復雜振動的基礎。應強調(diào)簡諧運動以及平面簡諧波的描述特點及研究方法，突出相位及相位差的物理意義。要闡明平面簡諧波波函數(shù)的物理意義以及波是能量傳播的一種重要形式，突出相位傳播的概念和相位差在波的疊加中的作用。講述機械波要為討論電磁波（光波）， 以及物質(zhì)2簡諧運動的動力學方程A3簡諧運動的能量A4阻尼

12、振動、受迫振動和共振B5非線性振動簡介B6一維簡諧運動的合成、拍現(xiàn)象A7兩個相互垂直、頻率相同或為整數(shù)比的簡諧運動合成B波的概念提供基礎。要求學生進一步掌握線性運動疊加原理，并通過在周期性 外力作用下阻尼擺的混沌現(xiàn)象分析對非線性問題的特征有 所了解。振動和波是應用演示手段最為豐富的部分，教學中應充分 應用演示實驗和多媒體手段闡述旋轉(zhuǎn)矢量法；展示阻尼振 動、受迫振動和共振現(xiàn)象、振動的合成、李薩如圖形、駐 波、多普勒效應等內(nèi)容。并可鼓勵學生自己設計展示物理 思想和物理現(xiàn)象的多媒體課件。8機械波的基本特征、平面簡諧波波函數(shù)A9波的能量、能流密度A10惠更斯原理、波的衍射A11波的疊加、駐波、相位突變

13、A12機械波的多普勒效應A13聲波、超聲波和次聲波；聲強級B三、熱學序號類別說明和建議平衡態(tài)、態(tài)參量、熱力學第零定律1. 對于中學物理介紹得比較多的氣體宏觀規(guī)律，如氣體的狀2理想氣體狀態(tài)方程A3準靜態(tài)過程、熱量和內(nèi)能A4熱力學第一定律、典型的熱力學過程A5多方過程B6循環(huán)過程、卡諾循環(huán)、熱機效率、致冷系數(shù)A7熱力學第二定律、熵和熵增加原理、玻爾茲曼熵A8范德瓦耳斯方程B9統(tǒng)計規(guī)律、理想氣體的壓強和溫度A10理想氣體的內(nèi)能、能量按自由度均分定理A11A12麥克斯韋速率分布律、三種統(tǒng)計速率 玻耳茲曼分布B1313氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程A A14氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程 輸運現(xiàn)

14、象B態(tài)方程、熱力學第一定律等應注意展開適度，減少不必要 的重復。溫度是熱學的重要概念，除了說明溫度的統(tǒng)計意義外，還 應講述為其提供實驗基礎的熱力學第零定律。注重講授大量粒子組成的系統(tǒng)的統(tǒng)計研究方法和統(tǒng)計規(guī) 律，以及熱現(xiàn)象研究中宏觀量與微觀量之間的區(qū)別與聯(lián) 系。通過理想氣體的壓強和氣體分子平均自由程等公式的建 立以及氣體范德瓦耳斯方程的導出，進一步講授科學研究 的建模方法。要強調(diào)熱力學第二定律的重要性，使學生理解和掌握熵和四、電磁 學序號內(nèi)容類別說明和建議1庫侖定律、電場強度、電場強度疊加原理及其應用A對中學物理介紹得比較多的電力、磁力、靜電感應及電磁 感應現(xiàn)象等內(nèi)容，講述中應注意與中學教學的銜

15、接，減少 不必要的重復。電磁學的重點在于通過庫侖定律、高斯定理和環(huán)路定理、 畢奧薩伐爾定律、法拉第電磁感應定律等，學習電磁場 的概念以及場的研究方法。突出介紹以點電荷的電場和電流元的磁場為基礎的疊加 法。強調(diào)電場強度、電場力、磁感應強度、磁場力的矢量 性。并加強學生應用微積分解決物理問題的訓練。重點講述法拉第電磁感應定律以及麥克斯韋關于渦旋電場和位移電流的基本假設，并闡明麥克斯韋方程組的物理思2靜電場的高斯定理A3電勢、電勢疊加原理A4電場強度和電勢的關系、靜電場的環(huán)路定理A5導體的靜電平衡A6電介質(zhì)的極化及其描述B7有電介質(zhì)存在時的電場A8電容A9磁感應強度：畢奧薩伐爾定律、磁感應強度疊加原

16、理A10恒定磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理A想，幫助學生建立起統(tǒng)一電磁場的概念以及認識電磁場的物質(zhì)性、相對性和統(tǒng)一性。11安培定律A12洛倫茲力A13物質(zhì)的磁性、順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)B14有磁介質(zhì)存在時的磁場A5. 電路是處理電磁問題的一種常用方式，有很重要的實際意15恒定電流、電流密度和電動勢A義，應說明用“路”或“場”處理電磁問題的前提條件。對于后16法拉第電磁感應定律A續(xù)課程沒有電工或電路課的學生，應當把列為B 類有關電17動生電動勢和感生電動勢、渦旋電場A路的內(nèi)容作為核心內(nèi)容（A 類）處理；對其他專業(yè)學生，18自感和互感A這部分內(nèi)容可以刪去，以免與后續(xù)課程重復。19電場和磁場的能量A2

17、0位移電流、全電流環(huán)路定律A21麥克斯韋方程組的積分形式A22電磁波的產(chǎn)生及基本性質(zhì)A23麥克斯韋方程組的微分形式B24邊界條件B25超導體的電磁性質(zhì)B26直流電：閉合電路和一段含源電路的歐姆定律、基爾霍夫定律、電流的功和功率B27交流電：簡單交流電路的解法（矢量圖解法和復數(shù)解法）、交流電的功率、三相交流電B28暫態(tài)過程、諧振電路B五、光學序號內(nèi)容類別說明和建議1幾何光學基本定律A介紹幾何光學的基本定律和近軸光學成像的分析方法。重點講述光的干涉和衍射，使學生掌握判斷波的基本特征。分波陣面干涉主要介紹楊氏雙縫干涉，洛埃鏡干涉可突出相位突變的實驗驗證。分振幅干涉的教學重點是等厚干涉及其應用。通過干

18、涉和衍射的學習，以及一些光學器件在現(xiàn)代工程技術中的應用，使學生理解光柵光譜的特征以及光譜分析的意義，了解光學精密測量的基本方法。光學也是演示手段較為豐富的一部分，可充分運用多媒體2光在平面上的反射和折射A3光在球面上的反射和折射A4薄透鏡A5顯微鏡、望遠鏡、照相機B6光源、光的相干性A7光程、光程差的概念A8分波陣面干涉A9分振幅干涉A10邁克耳孫干涉儀B手段展示干涉和衍射現(xiàn)象的規(guī)律及其變化、單縫衍射對光柵衍射的調(diào)制作用及缺級現(xiàn)象、偏振光的獲得等內(nèi)容，幫助學生加深對光學基本理論的理解。11光的空間相干性和時間相干性B12惠更斯-菲涅耳原理A13夫瑯禾費單縫衍射A14光柵衍射A15光學儀器的分辨

19、本領A16晶體的X 射線衍射B17全息照相B18光的偏振性、馬呂斯定律A19布儒斯特定律A20光的雙折射現(xiàn)象B21偏振光干涉和人工雙折射B22旋光現(xiàn)象B23光與物質(zhì)的相互作用：吸收、散射和色散B六、狹 義 相 對 論 力 學 基 礎序號內(nèi)容類別說明和建議1邁克耳孫-莫雷實驗B本部分重點講述狹義相對論的基本原理、研究方法，通過與絕對時空觀的比較，幫助學生建立狹義相對論的時空觀。注意學習相對論動力學基礎。2狹義相對論的兩個基本假設A3洛倫茲坐標變換和速度變換A4同時性的相對性、長度收縮和時間延緩A5相對論動力學基礎A6能量和動量的關系B7電磁場的相對性B七、量 子 物 理 基 礎序號內(nèi)容類別說明和

20、建議1黑體輻射、光電效應、康普頓散射A突出講授光的波粒二象性的物理思想，對中學已講解的光 電效應可適當簡化，避免不必要的重復。本部分重點介紹量子力學的基本原理，幫助學生建立物質(zhì) 波粒二象性和量子化的概念，這是從經(jīng)典物理到量子物理 過渡的重要階梯。理解微觀物質(zhì)的描述方式和波函數(shù)的統(tǒng) 計意義，并通過一維無限深勢阱的量子力學描述以及與經(jīng) 典駐波的比照，幫助學生理解波函數(shù)和薛定諤方程是量子2戴維孫-革末實驗、德布羅意的物質(zhì)波假設A3玻爾的氫原子模型B4夫蘭克-赫茲實驗、原子里德堡態(tài)、對應原理B5波函數(shù)及其概率解釋A6不確定關系A7薛定諤方程A8一維無限深勢阱A力學狀態(tài)描述的手段。3. 注意通過幾個重要

21、實驗和模型，給出量子力學作為新理論 創(chuàng)立和發(fā)展的過程以及人們對物質(zhì)世界認識不斷深化的過 程，給學生以創(chuàng)新思維和探究精神的啟迪。9一維諧振子B10一維勢壘、隧道效應、電子隧道顯微鏡A11氫原子的能量和角動量量子化A12電子自旋：施特恩-蓋拉赫實驗A13泡利原理、原子的殼層結構、元素周期表A14堿金屬原子、交換對稱性、激光、激光冷卻與原子囚禁B八、分子 與 固 體序號內(nèi)容類別說明和建議1化學鍵：離子鍵、共價鍵B1. 這部分內(nèi)容重在物理圖像和物理概念的建立。2分子的振動與轉(zhuǎn)動B幫助學生理解離子鍵和共價鍵兩種重要化學鍵形成的機理及分子結構的基本特點。理解金屬中自由電子的分布規(guī)律和導電機制，能帶的形成，

22、半導體的導電機制，PN 結的形成以及簡單半導體器件的工作原理。3自由電子的能量分布與金屬導電的量子解釋B4能帶、導體和絕緣體B5半導體、PN 結、半導體器件B九、核 物 理 與 粒 子 物 理序號內(nèi)容類別說明和建議1原子核的一般性質(zhì)B1. 這部分內(nèi)容重在幫助學生了解研究微觀物質(zhì)的基本方法。2放射性衰變、輻射劑量B2. 重點介紹物質(zhì)微觀結構、運動規(guī)律和相互作用的基本物理3原子核的裂變與聚變B圖像。4粒子及其分類B5守恒定律B6基本相互作用與標準模型B十、天 體 物 理 與 宇 宙 學序號內(nèi)容類別說明和建議1星體的演化：白矮星、中子星和黑洞B了解廣義相對論的基本原理，并建立相應的時空觀。介紹天體和宇宙演化的物理圖像，了解微觀，宏觀和宇觀物理規(guī)律之間的聯(lián)系，幫助學生建立科學的自然觀和宇宙觀。2廣義相對論基礎：等效