大学物理课程教学基本要求

—1—非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求（正式报告稿）物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明发展的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。一、课程的地位、作用和任务以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。—2—通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理课程的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。二、教学内容基本要求（详见附表）大学物理课程的教学内容分为A、B两类。其中：A为核心内容，共74条，建议学时数不少于126学时，各校可在此基础上根据实际教学情况对A类内容各部分的学时分配进行调整；B为扩展内容，共51条。1.力学（A:7条，建议学时数14学时；B:5条）2.振动和波（A:9条，建议学时数14学时；B:4条）3.热学（A:10条，建议学时数14学时；B:4条）4.电磁学（A:20条，建议学时数40学时；B:8条）5.光学（A:14条，建议学时数18学时；B:9条）6.狭义相对论力学基础（A:4条，建议学时数6学时；B:3条）7.量子物理基础（A:10条，建议学时数20学时；B:4条）8.分子与固体（B:5条）9.核物理与粒子物理（B:6条）10.天体物理与宇宙学（B:3条）11.现代科学与高新技术的物理基础专题（自选专题）—3—三、能力培养基本要求通过大学物理课程教学,应注意培养学生以下能力：1.独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。2.科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。3．分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。四、素质培养基本要求通过大学物理课程教学,应注重培养学生以下素质：1.求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。2.创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。3.科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。—4—五、教学过程基本要求在大学物理课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；要加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。1.教学方法——采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，提倡有条件的学校以小班形式进行，并应在教师引导下以讨论、交流为主，学时数应不少于总学时的10%，争取做到不少于15％。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。2.教学手段——应发挥好课堂教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。3.演示实验——应充分利用演示实验帮助学生观察物理现象，增加感性知识，提高学习兴趣。大学物理课程的主要内容都应有演示实验（实物演示和多媒体仿真演示），其中实物演示实验的数目不应少于40个。实物演示实验可以采用多种形式进行，如课堂实物演示、开放演示实验室、演示实验走廊等。提倡建立开放性的物理演示实验室，鼓励和引导学生自己动手观察实验，思考和分析问题，进行定性或半定量验证。有条件的学校可以通过选修课或适当计算学分等措施保证实现上述目标。4.习题与考核——习题与考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节，也是体现课程要求规范的重要标志。习题的选取应注重基本概念，强调基本训练，贴近应用实际，激发学习兴趣。考核要避免应试教育的倾向，积极探索以素质教育为—5—核心的课程考核模式。5.双语教学——在保证教学效果的前提下，有条件的学校可开展物理课程的双语教学，以提高学生查阅外文资料和科技外语交流的能力。六、有关说明1.本教学基本要求适用于各类高等院校的工科专业和理科非物理专业的本科物理课程，其中A类内容是本科生学习本课程应达到的最低要求。2.本课程宜从一年级第二学期开始，以确保学生学习本课程具有所需要的数学基础。3.本基本要求建议的最低学时数为126学时。为了体现加强基础的教育思想，增强学生的发展潜力，各学校应根据人才培养目标和专业特点增加一定数量的B类内容和学时数，例如：对于理科、师范类非物理专业和某些需要加强物理基础的工科专业，其大学物理课程的学时数不应少于144学时。教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会2004年12月3日—6—附表：教学内容基本要求一、力学序号内容类别说明和建议1质点运动的描述、相对运动A1.力学的重点是牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件。2.力学中除角动量、刚体和流体部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教学中展开应适度，以避免重复。3.通过把力学的研究对象抽象为三个理想模型，质点、刚体和理想流体，逐步使学生学会建立模型的科学研究方法。4.应注意学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。5.可简要说明守恒定律与对称性的相互关系及其在物理学中的地位。2牛顿运动定律及其应用、变力作用下的质点动力学基本问题A3非惯性系和惯性力B4质点与质点系的动量定理和动量守恒定律A5质心、质心运动定理A6变力的功、动能定理、保守力的功、势能、机械能守恒定律A7对称性和守恒定律B8刚体定轴转动定律、转动惯量A9刚体转动中的功和能B10质点、刚体的角动量、角动量守恒定律A11刚体进动B—7—12理想液体的性质、伯努利方程B二、振动和波序号内容类别说明和建议1简谐运动的基本特征和表述、振动的相位、旋转矢量法A1.振动和波是自然界极为普遍的运动形式，简谐运动是研究一切复杂振动的基础。应强调简谐运动以及平面简谐波的描述特点及研究方法，突出相位及相位差的物理意义。2.要阐明平面简谐波波函数的物理意义以及波是能量传播的一种重要形式，突出相位传播的概念和相位差在波的叠加中的作用。讲述机械波要为讨论电磁波（光波），以及物质波的概念提供基础。3.要求学生进一步掌握线性运动叠加原理，并通过在周期性外力作用下阻尼摆的混沌现象分析对非线性问题的特征有所了解。4.振动和波是应用演示手段最为丰富的部分，教学中应充分应用演示实验和多媒体手段阐述旋转矢量法；展示阻尼振2简谐运动的动力学方程A3简谐运动的能量A4阻尼振动、受迫振动和共振B5非线性振动简介B6一维简谐运动的合成、拍现象A7两个相互垂直、频率相同或为整数比的简谐运动合成B8机械波的基本特征、平面简谐波波函数A9波的能量、能流密度A10惠更斯原理、波的衍射A11波的叠加、驻波、相位突变A—8—12机械波的多普勒效应A动、受迫振动和共振现象、振动的合成、李萨如图形、驻波、多普勒效应等内容。并可鼓励学生自己设计展示物理思想和物理现象的多媒体课件。13声波、超声波和次声波；声强级B三、热学序号内容类别说明和建议1平衡态、态参量、热力学第零定律A1.对于中学物理介绍得比较多的气体宏观规律，如气体的状态方程、热力学第一定律等应注意展开适度，减少不必要的重复。2.温度是热学的重要概念，除了说明温度的统计意义外，还应讲述为其提供实验基础的热力学第零定律。3.注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象研究中宏观量与微观量之间的区别与联系。4.通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立以及气体范德瓦耳斯方程的导出，进一步讲授科学研究的建模方法。2理想气体状态方程A3准静态过程、热量和内能A4热力学第一定律、典型的热力学过程A5多方过程B6循环过程、卡诺循环、热机效率、致冷系数A7热力学第二定律、熵和熵增加原理、玻尔兹曼熵关系式A8范德瓦耳斯方程B9统计规律、理想气体的压强和温度A10理想气体的内能、能量按自由度均分定理A11麦克斯韦速率分布律、三种统计速率A—9—12玻耳兹曼分布B5.要强调热力学第二定律的重要性，使学生理解和掌握熵和熵增加原理是自然界（包括自然科学和社会科学）最为普遍实用的定律之一。13气体分子的平均碰撞频率和平均自由程A14输运现象B四、电磁学序号内容类别说明和建议1库仑定律、电场强度、电场强度叠加原理及其应用A1.对中学物理介绍得比较多的电力、磁力、静电感应及电磁感应现象等内容，讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必要的重复。2.电磁学的重点在于通过库仑定律、高斯定理和环路定理、毕奥—萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律等，学习电磁场的概念以及场的研究方法。3.突出介绍以点电荷的电场和电流元的磁场为基础的叠加法。强调电场强度、电场力、磁感应强度、磁场力的矢量性。并加强学生应用微积分解决物理问题的训练。4.重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场2静电场的高斯定理A3电势、电势叠加原理A4电场强度和电势的关系、静电场的环路定理A5导体的静电平衡A6电介质的极化及其描述B7有电介质存在时的电场A8电容A9磁感应强度：毕奥—萨伐尔定律、磁感应强度叠加原理A10恒定磁场的高斯定理和安培环路定理A—10—11安培定律A和位移电流的基本假设，并阐明麦克斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。12洛伦兹力A13物质的磁性、顺磁质、抗磁质、铁磁质B14有磁介质存在时的磁场A5.电路是处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际意义，应说明用“路”或“场”处理电磁问题的前提条件。对于后续课程没有电工或电路课的学生，应当把列为B类有关电路的内容作为核心内容（A类）处理；对其他专业学生，这部分内容可以删去，以免与后续课程重复。15恒定电流、电流密度和电动势A16法拉第电磁感应定律A17动生电动势和感生电动势、涡旋电场A18自感和互感A19电场和磁场的能量A20位移电流、全电流环路定律A21麦克斯韦方程组的积分形式A22电磁波的产生及基本性质A23麦克斯韦方程组的微分形式B24边界条件B25超导体的电磁性质B—11—26直流电：闭合电路和一段含源电路的欧姆定律、基尔霍夫