高等學(xué)校物理學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范目 錄

一、制定本專業(yè)規(guī)范的指導(dǎo)思想和基本原則

1.指導(dǎo)思想

2.基本原則

二、物理學(xué)本科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)

1.物理學(xué)科概況及歷史沿革

2.物理學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

三、物理學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

四、物理學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)格

1.素質(zhì)要求

2.能力要求

3.知識要求

五、物理學(xué)本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容

1.物理學(xué)本科專業(yè)知識體系

2.相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科知識體系

3.專業(yè)實(shí)踐體系

4.創(chuàng)新訓(xùn)練

六、物理學(xué)本科專業(yè)的課程體系

1.必修課程

2.選修課程

3.專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)

七、物理學(xué)本科專業(yè)基本教學(xué)條件

1.師資隊(duì)伍

2.教材

3.圖書資料

4.實(shí)驗(yàn)室

5.實(shí)習(xí)基地

6.教學(xué)經(jīng)費(fèi)

八、附錄

附錄A 基本知識體系

1.基本理論知識體系

2.物理實(shí)驗(yàn)知識體系

附錄B 部分專業(yè)必修課程描述

隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人才需求結(jié)構(gòu)的變化,高等學(xué)校物理學(xué)本科專業(yè)人才的培養(yǎng)模式和方法有了很大的變化。為了進(jìn)一步加強(qiáng)全國高等學(xué)校物理學(xué)本科專業(yè)建設(shè),規(guī)范物理學(xué)本科專業(yè)教學(xué),教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會物理學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會根據(jù)教育部高等教育司的要求,重新制定物理學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范,以適應(yīng)我國高校物理學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。

一、制定本專業(yè)規(guī)范的指導(dǎo)思想和基本原則

1.指導(dǎo)思想

根據(jù)物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對物理人才需求,努力把近年來取得的教學(xué)和科研重要成果納入到本科專業(yè)教學(xué)中,以提高物理學(xué)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量,促使創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

本指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范僅規(guī)定本科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量應(yīng)當(dāng)達(dá)到的最低要求,包括物理學(xué)專業(yè)本科學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)的基本理論、基本技能和基本應(yīng)用等方面。不同層次的學(xué)?？梢栽谶@個最低要求的基礎(chǔ)上增加各校的要求,制定相應(yīng)的教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),以符合各自的辦學(xué)定位,體現(xiàn)特色。為了有利于各個高校自主辦學(xué),在專業(yè)方向的設(shè)置上,本規(guī)范未作具體規(guī)定,各?？筛鶕?jù)自己的辦學(xué)定位、專業(yè)特色和社會對人才知識結(jié)構(gòu)的需求自行確定。

2.基本原則

(1)規(guī)范性與多樣化相結(jié)合。既嚴(yán)格規(guī)范基本要求,又留出較大的自主設(shè)計(jì)空間,以體現(xiàn)風(fēng)格各異的辦學(xué)特色,適應(yīng)培養(yǎng)多種類型人才的需要。

(2)拓寬專業(yè)口徑。做到“科學(xué)基礎(chǔ)深厚,學(xué)科支柱堅(jiān)實(shí),專業(yè)特色鮮明,鼓勵學(xué)科交叉,適應(yīng)不同領(lǐng)域”。

(3)規(guī)范內(nèi)容最小化。本規(guī)范只規(guī)定我國高等學(xué)校物理學(xué)專業(yè)本科學(xué)生必須掌握的基本理論、基本技能和基本應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上建議相應(yīng)的授課學(xué)時或?qū)W分控制范圍。

(4)最低標(biāo)準(zhǔn)。對教學(xué)所需的軟、硬件條件規(guī)定最低合格標(biāo)準(zhǔn),以保證物理學(xué)專業(yè)本科教學(xué)水平整體滿足基本的質(zhì)量要求。

(5)因材施教。為學(xué)生進(jìn)一步拓寬知識領(lǐng)域、加深理解、提高能力、自主學(xué)習(xí)和自主研究提供盡可能好的環(huán)境和多種選擇。

本規(guī)范給高校教學(xué)改革留出空間,以利于分類指導(dǎo),使本指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范具有普遍的指導(dǎo)意義和可操作性。應(yīng)該特別指出,本規(guī)范只是物理學(xué)本科教學(xué)的最低要求,各?？梢愿鶕?jù)自身?xiàng)l件,超越本規(guī)范要求,進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

二、物理學(xué)本科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)

1.物理學(xué)科概況及歷史沿革

物理學(xué)是人類在探索大自然現(xiàn)象及其規(guī)律過程中形成、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門科學(xué)。物理學(xué)研究宇宙間一切物質(zhì)的基本形式、性質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律,研究物質(zhì)之間的相互作用與轉(zhuǎn)化、各種物質(zhì)形態(tài)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。人類對自然界的認(rèn)識來自于實(shí)踐,隨著實(shí)踐的擴(kuò)展和深入,物理學(xué)的內(nèi)容也在不斷擴(kuò)展和深入。

物理學(xué)的各分支學(xué)科是按物質(zhì)的存在形式或運(yùn)動規(guī)律而劃分的。物質(zhì)的不同存在形式及不同運(yùn)動規(guī)律之間存在著聯(lián)系,各分支學(xué)科之間互相滲透。物理學(xué)是各分支學(xué)科既相對獨(dú)立又彼此密切聯(lián)系的統(tǒng)一整體。

物理學(xué)中最早系統(tǒng)研究的物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律是物質(zhì)的機(jī)械運(yùn)動規(guī)律。17世紀(jì),人們已經(jīng)了解宏觀物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動的基本規(guī)律。到19世紀(jì)末,物理學(xué)建立了包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的完整的基本理論體系,即經(jīng)典物理學(xué)。20世紀(jì)初,在進(jìn)一步探索自然奧秘的過程中,人們相繼建立了相對論和量子力學(xué),在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的物理學(xué)通常稱為近代物理學(xué)。按照研究對象的不同尺度和結(jié)構(gòu)層次,當(dāng)今的物理學(xué)也劃分為天體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、原子分子物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)等。物理學(xué)業(yè)已把人類對自然界的認(rèn)識推進(jìn)到了前所未有的深度和廣度;然而仍有許多重要的基本問題尚待解決,如強(qiáng)、弱、電磁、引力四種基本相互作用力的統(tǒng)一,暗物質(zhì)和暗能量之謎等有可能對物理學(xué)產(chǎn)生革命性影響的問題,以及復(fù)雜體系和極端條件下物質(zhì)的新效應(yīng)。當(dāng)前物理學(xué)基礎(chǔ)研究的三個重要方向是:物質(zhì)深層次微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的基本規(guī)律,宇宙大尺度結(jié)構(gòu)及運(yùn)動的基本規(guī)律,凝聚態(tài)物質(zhì)和復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部運(yùn)動的基本規(guī)律及宏觀量子效應(yīng)。

物理學(xué)和基于物理學(xué)原理發(fā)展的高新技術(shù)是人類社會發(fā)展的推動力之一。物理學(xué)在探索未知物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動規(guī)律中的每一次重大突破,不僅帶來了物理學(xué)新領(lǐng)域和新方向的發(fā)展,而且也導(dǎo)致了新的技術(shù)學(xué)科的產(chǎn)生。以物理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的現(xiàn)代電力技術(shù)、微電子和光電子信息技術(shù)、核能技術(shù)、新材料技術(shù)等導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)革命,推動了其他學(xué)科的發(fā)展,并極大地改變了人類的生活方式。這些技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,反過來又大大地推動了物理學(xué)自身的發(fā)展。在當(dāng)今社會發(fā)展的進(jìn)程中,人類面臨著能源、環(huán)境、資源等諸多涉及可持續(xù)發(fā)展的重大問題。如何在進(jìn)一步認(rèn)識自然界微觀、宇觀、復(fù)雜系統(tǒng)規(guī)律的同時,為人類的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn),也是今后物理學(xué)研究的重要課題。

2.物理學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個領(lǐng)域,應(yīng)用于技術(shù)科學(xué)的各個方面,是技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。物理學(xué)深刻影響人類的思維方式和對世界的基本認(rèn)識,所體現(xiàn)的科學(xué)的世界觀和方法論,形成人類文明的一個重要組成部分。

數(shù)學(xué)是物理學(xué)研究的基本工具之一。物理學(xué)理論通常以數(shù)學(xué)形式表達(dá),然而物理學(xué)定律的正確性只能由反復(fù)的嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。物理學(xué)的發(fā)展也進(jìn)一步推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展。

長期以來,物理學(xué)的發(fā)展推動了化學(xué)、生命科學(xué)、地學(xué)、天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。例如,物理學(xué)對原子、分子的量子規(guī)律的揭示,為化學(xué)奠定了微觀理論基礎(chǔ);物理學(xué)原理和技術(shù)的發(fā)展使化學(xué)和生命科學(xué)等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)研究手段產(chǎn)生了根本的變化。

17世紀(jì)的力學(xué)、18—19世紀(jì)的熱學(xué)、19世紀(jì)的電磁理論以及20世紀(jì)量子力學(xué)和相對論的建立,都直接地推動了機(jī)械、電力、能源、材料、信息等技術(shù)學(xué)科的建立和發(fā)展,并導(dǎo)致了工業(yè)革命和信息革命。近十幾年來物理學(xué)及其研究方法已經(jīng)逐步滲透到經(jīng)濟(jì)學(xué)乃至社會科學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。

工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和人類對可持續(xù)發(fā)展的需求,正在不斷地推動物理學(xué)的新發(fā)展。物理學(xué)的許多前沿研究都有其明確的應(yīng)用前景。例如,核聚變、激光、高溫超導(dǎo)、巨磁電阻、介觀物理、納米/功能材料、量子信息等,它們已經(jīng)或可能繼續(xù)在能源、信息、計(jì)算機(jī)、生命和材料等許多領(lǐng)域孕育新的發(fā)展。

物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展必將對人類現(xiàn)代文明和社會進(jìn)步繼續(xù)做出重大貢獻(xiàn)。

三、物理學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

物理學(xué)本科專業(yè)教育主要是為從事物理學(xué)及相關(guān)學(xué)科前沿問題的研究和教學(xué)的專業(yè)人才打下基礎(chǔ),同時也培養(yǎng)能將物理學(xué)應(yīng)用于技術(shù)和社會各個領(lǐng)域的復(fù)合型、綜合性人才。經(jīng)過四年的專業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生具備在物理學(xué)及相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步深造的基礎(chǔ),或適應(yīng)畢業(yè)后從事研究、教學(xué)、技術(shù)應(yīng)用和管理等方面工作的要求。

物理學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)具備良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),掌握物理學(xué)的基本知識與原理;受到科學(xué)思維和物理學(xué)研究方法的訓(xùn)練,具有科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)作風(fēng)和創(chuàng)新意識;具備一定的獨(dú)立獲取知識的能力、實(shí)踐能力和研究能力。

四、物理學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)格

物理學(xué)本科專業(yè)學(xué)制為四年,學(xué)生在完成相關(guān)課程學(xué)習(xí)并滿足規(guī)定的各項(xiàng)基本要求后可授予理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

物理學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)的人才一般應(yīng)符合以下幾個方面的基本要求。

1.素質(zhì)要求

(1)思想品德素質(zhì):具有良好的公民意識、法制意識、政治素質(zhì)、思想素質(zhì)、道德品質(zhì)、誠信品質(zhì);

(2)人文素質(zhì):具有文化素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)、現(xiàn)代意識、全球意識、團(tuán)隊(duì)精神;

(3)專業(yè)素質(zhì):具有科學(xué)思維方法、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識;

(4)身心素質(zhì):具有良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)。

2.能力要求

(1)獲取知識的能力:具有自學(xué)能力、獲取信息和處理加工信息的能力;

(2)應(yīng)用知識能力:具有綜合應(yīng)用知識解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂?jì)算機(jī)及信息技術(shù)應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;

(3)創(chuàng)新能力:具有創(chuàng)造性思維能力、獨(dú)立思考及批判性思維能力、初步的科學(xué)研究能力和一定的科技開發(fā)能力;

(4)表達(dá)能力:具有較好的書面和口頭表達(dá)能力、具備撰寫學(xué)術(shù)論文,參與學(xué)術(shù)交流的能力、應(yīng)用外語的交流能力、向社會公眾傳播科學(xué)普及知識的能力。

3.知識要求

(1)專業(yè)知識:具有科學(xué)的世界觀,比較系統(tǒng)地、完整地、扎實(shí)地掌握物理學(xué)的基本理論,基本實(shí)驗(yàn)方法,具備本專業(yè)所需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,具有較寬的知識面,對近代物理學(xué)和物理學(xué)的新發(fā)展在高技術(shù)與生產(chǎn)中的應(yīng)用,以及與物理學(xué)相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的新發(fā)展有所了解;

(2)工具知識:掌握外語、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)等方面的知識;

(3)人文社會科學(xué)知識:具有一定的哲學(xué)、政治學(xué)、法學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理等方面的知識;

(4)其他自然科學(xué)和相關(guān)工程技術(shù)的初步知識。

五、物理學(xué)本科專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容

物理學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容及知識結(jié)構(gòu)的總體框架由通識教育、專業(yè)教育和綜合教育三大部分構(gòu)成,如圖1所示。

圖1 物理學(xué)專業(yè)本科人才培養(yǎng)的教育內(nèi)容

本規(guī)范主要涉及物理學(xué)本科的專業(yè)教育內(nèi)容。通識教育和綜合教育內(nèi)容按照教育部和學(xué)校有關(guān)要求實(shí)施。

1.物理學(xué)本科專業(yè)知識體系

如圖2所示,物理學(xué)本科專業(yè)知識體系由物理學(xué)專業(yè)基本知識體系和物理學(xué)特定專業(yè)方向的知識體系構(gòu)成。物理學(xué)本科人才培養(yǎng)按照物理學(xué)一級學(xué)科設(shè)置,物理學(xué)專業(yè)基本知識體系面向所有物理學(xué)專業(yè)本科生;而物理學(xué)特定專業(yè)方向知識體系則面向?qū)υ搶I(yè)方向的本科學(xué)生。

物理學(xué)專業(yè)基本知識體系由知識領(lǐng)域、知識單元和知識點(diǎn)三個層次組成。每一知識領(lǐng)域包含若干知識單元;每一個知識單元包含若干知識點(diǎn);知識單元又分為核心知識單元和選修知識單元。物理學(xué)核心知識單元提供的是物理學(xué)知識體系的基本要素,是物理學(xué)本科教學(xué)中學(xué)生必須掌握的、具有共性的物理學(xué)最基本的知識單元。選修知識單元是指可選的、非核心知識單元,其選擇和組合應(yīng)體現(xiàn)各校的不同需求和特色。

圖2 物理學(xué)本科專業(yè)知識體系

物理學(xué)本科專業(yè)的7個專業(yè)基本知識領(lǐng)域和22個核心知識單元如表1所列。由于物理學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,表1中也列舉了少量的選修知識內(nèi)容。在本規(guī)范附錄A中詳細(xì)地列出了各個專業(yè)基本知識領(lǐng)域所包含的知識單元、知識點(diǎn)以及各個知識點(diǎn)建議所屬的課程和最少學(xué)時數(shù)等。對核心知識單元所建議的最少學(xué)時數(shù)是保證教學(xué)質(zhì)量所必須的最低要求。

表1 物理學(xué)本科專業(yè)基本知識領(lǐng)域和知識單元

物理學(xué)本科特定專業(yè)方向的知識體系同樣由專業(yè)方向知識領(lǐng)域、知識單元和知識點(diǎn)三個層次組成。各校應(yīng)根據(jù)各自的特色專業(yè)方向,確定相應(yīng)的知識領(lǐng)域、知識單元和知識點(diǎn),圍繞專業(yè)方向知識體系內(nèi)容開設(shè)相關(guān)的課程。如對于凝聚態(tài)物理專業(yè)方向,可開設(shè)半導(dǎo)體物理、超導(dǎo)物理、磁學(xué)、電介質(zhì)物理、固體理論、固體物理實(shí)驗(yàn)、固體光學(xué)性質(zhì)、量子場論等課程,以及凝聚態(tài)物理前沿問題等專題。

2.相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科知識體系

物理學(xué)本科專業(yè)的相關(guān)學(xué)科知識領(lǐng)域主要包括數(shù)學(xué)、信息科學(xué)與技術(shù)、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等。本規(guī)范不單獨(dú)制定相關(guān)學(xué)科知識領(lǐng)域的知識單元和知識點(diǎn)。

3.專業(yè)實(shí)踐體系

為提高學(xué)生的實(shí)踐能力,物理學(xué)專業(yè)必須加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué),著重培養(yǎng)以下能力:

(1)實(shí)驗(yàn)技能。包括基本實(shí)驗(yàn)方法的掌握、基本儀器的使用、常用物理量的測量、數(shù)據(jù)處理及誤差和不確定度分析、基礎(chǔ)性測量實(shí)驗(yàn)裝置的搭建等。

(2)科學(xué)研究能力。包括觀察和發(fā)現(xiàn)問題的能力、解決問題的能力、綜合設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力、定性分析和定量計(jì)算的能力、將研究結(jié)果推廣應(yīng)用的能力、撰寫研究報(bào)告和研究論文的能力等。

這些能力的培養(yǎng),除基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)(包括普通物理實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn))、專業(yè)物理實(shí)驗(yàn)、電工電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)課程外,還包括課程設(shè)計(jì)(論文)、金工實(shí)習(xí)、教學(xué)實(shí)習(xí)(適用于師范專業(yè))、社會實(shí)踐、科研訓(xùn)練和綜合論文訓(xùn)練等多種形式?？梢詫⒏鞣N實(shí)習(xí)的時間集中使用,在現(xiàn)場實(shí)習(xí)。應(yīng)注意實(shí)踐課程與理論課程的有機(jī)結(jié)合,特別是各知識領(lǐng)域及知識單元在實(shí)踐中的綜合運(yùn)用。

4.創(chuàng)新訓(xùn)練

為加強(qiáng)和突出大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng),應(yīng)構(gòu)建創(chuàng)新訓(xùn)練體系。物理學(xué)本科創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)體系應(yīng)注重從以下幾方面培養(yǎng)學(xué)生:

(1)敢于和善于提出問題的能力;

(2)獨(dú)立思考和批判性思維能力;

(3)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維;

(4)物理學(xué)研究方法的領(lǐng)悟和運(yùn)用。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)應(yīng)該滲透在所有課程的教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中,還應(yīng)體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)、課程小論文、本科生創(chuàng)新研究計(jì)劃、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文等多種形式中,還可以在專題講座的基礎(chǔ)上,學(xué)生通過閱讀國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn),提出問題,完成某一主題的調(diào)研報(bào)告。創(chuàng)新訓(xùn)練應(yīng)作為課程教學(xué)中的一項(xiàng)基本內(nèi)容,納入課程教學(xué)大綱,逐步形成創(chuàng)新訓(xùn)練的導(dǎo)師制,逐步建立和完善對學(xué)生參與創(chuàng)新訓(xùn)練的評價(jià)與激勵體制。

六、物理學(xué)本科專業(yè)的課程體系

物理學(xué)本科專業(yè)課程體系是物理學(xué)本科專業(yè)知識體系的載體,課程體系的組織以知識學(xué)習(xí)體系、實(shí)踐能力培養(yǎng)體系、創(chuàng)新訓(xùn)練體系為基本框架。

物理學(xué)本科專業(yè)課程體系由專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)組成。這三部分都包含必修課程和選修課程。物理專業(yè)必修課程原則上應(yīng)該覆蓋物理學(xué)專業(yè)基本知識體系和物理學(xué)特定專業(yè)方向的知識體系中的全部核心知識單元,還應(yīng)根據(jù)需要選修一定數(shù)量的相關(guān)學(xué)科課程。實(shí)踐性課程和研究能力的訓(xùn)練應(yīng)注意與理論課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合,貫穿在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中。

1.必修課程

(1)公共必修課程

公共必修課程包含教育部指定的必修課程和高等學(xué)校自定的必修課程兩部分(含英語、計(jì)算機(jī)技術(shù)等),分別按照教育部相關(guān)課程基本要求和各校自定要求執(zhí)行。

物理學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)課程可按非數(shù)學(xué)類專業(yè)“大學(xué)數(shù)學(xué)”的最高標(biāo)準(zhǔn)要求,建議最少學(xué)時數(shù)(不含習(xí)題課和討論課的實(shí)際授課學(xué)時,下同)不低于224學(xué)時。

(2)專業(yè)必修課程

作為基本知識單元的載體,物理必修課程所覆蓋的知識點(diǎn)和課程要求的描述見附錄A和附錄B。表2所列為建議的物理基礎(chǔ)理論課程的最少授課學(xué)時。物理基礎(chǔ)理論課程和專業(yè)必修理論課程的最少授課學(xué)時總數(shù)不低于704學(xué)時,有條件的學(xué)校可適當(dāng)增加課程的學(xué)時數(shù),及課外與課內(nèi)學(xué)時比。

表2 物理基礎(chǔ)理論課程的最少課時分配

(3)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)(包括普通物理實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn))和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的總學(xué)時數(shù)不低于192學(xué)時。

物理實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)或研究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)有一定比例。專業(yè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)結(jié)合學(xué)校的特色來設(shè)置。

2.選修課程

選修課程旨在學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)、相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)知識的傳授和技能培養(yǎng),以及專業(yè)知識領(lǐng)域的擴(kuò)展。

(1)專業(yè)選修課:專業(yè)選修課程包括學(xué)生所選擇的物理學(xué)分支學(xué)科的基礎(chǔ)知識、理論和實(shí)驗(yàn)方法,使學(xué)生對該專業(yè)方向有一定的理解,并適應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展的需要。還可開設(shè)一些如學(xué)科前沿講座和研究專題基礎(chǔ)等導(dǎo)論性課程,擴(kuò)大學(xué)生的知識面。通過這些課程,讓學(xué)生了解物理學(xué)研究的前沿和社會需求,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。建議開設(shè)的部分專業(yè)選修課程見表3。

表3 部分建議選修課程

(2)相關(guān)學(xué)科選修課:除了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等技能課程外,選修物理學(xué)專業(yè)以外的其他相關(guān)交叉學(xué)科的課程是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢的必然要求。當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的一個重要特點(diǎn)是學(xué)科間的交叉。物理學(xué)與其他學(xué)科的交叉更為顯著,產(chǎn)生了許多新的邊緣和交叉學(xué)科。開設(shè)這類課程的目的在于讓學(xué)生了解這些學(xué)科的概況、基本理論和實(shí)驗(yàn)事實(shí)、處理問題的方法、與物理學(xué)的聯(lián)系、尚待解決的問題等,以拓寬學(xué)生的視野,完善他們的知識結(jié)構(gòu)。

(3)專業(yè)前沿講座:專題講座是學(xué)生了解本專業(yè)前沿最新發(fā)展和動態(tài)的重要途徑之一,也是實(shí)現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不可缺少的部分。專題前沿講座由在各領(lǐng)域前沿比較活躍、學(xué)術(shù)造詣比較深、知識面廣的教師主持。講座的內(nèi)容包括本專業(yè)學(xué)科方向或相關(guān)專業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)或重點(diǎn)問題、最新進(jìn)展、重要的方法等。

3.專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)

專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括研究性訓(xùn)練、教學(xué)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(或畢業(yè)設(shè)計(jì))。

研究性訓(xùn)練可以是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),也可以參加指導(dǎo)教師的研究組的研究。各校可以根據(jù)實(shí)際情況安排,并確定相應(yīng)的學(xué)時和學(xué)分。

教學(xué)實(shí)習(xí)是師范類學(xué)生從事中等教育的一個必不可少的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。各?？筛鶕?jù)實(shí)際情況安排,并確定相應(yīng)的學(xué)時和學(xué)分。

用于畢業(yè)論文(或畢業(yè)設(shè)計(jì))的時間一般不少于12周。論文內(nèi)容可以是理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、文獻(xiàn)綜述、調(diào)研報(bào)告或應(yīng)用開發(fā)。論文應(yīng)具有完整性和一定的系統(tǒng)性,對所研究的問題應(yīng)有比較充分的調(diào)研,分析具體,結(jié)論可靠。提交的論文應(yīng)符合通常科技論文的規(guī)范和要求,內(nèi)容基本正確。對論文的評價(jià)重點(diǎn)是學(xué)生的學(xué)風(fēng)、對知識的綜合掌握、應(yīng)用能力、分析能力和解決問題的能力。畢業(yè)論文一般應(yīng)組織答辯。

七、物理學(xué)本科專業(yè)基本教學(xué)條件

基本教學(xué)條件涵蓋師資、教材、圖書資料、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等多個方面。本規(guī)范中相關(guān)量化指標(biāo)若與教育部文件不一致,當(dāng)以教育部規(guī)定為準(zhǔn)。

1.師資隊(duì)伍

從事物理學(xué)專業(yè)課程教學(xué)工作的教師應(yīng)具有物理類專業(yè)本科以上學(xué)歷;新從事教學(xué)工作的教師應(yīng)具有碩士以上學(xué)歷,在獨(dú)立授課前,需要通過崗前培訓(xùn)。

各校應(yīng)建立結(jié)構(gòu)合理、相對穩(wěn)定、水平較高的師資隊(duì)伍,要安排學(xué)術(shù)造詣較高的學(xué)科帶頭人承擔(dān)本專業(yè)的教學(xué)工作。師資中的教授、副教授(包括高級實(shí)驗(yàn)師)的比例應(yīng)達(dá)到教育部的要求。

開辦本專業(yè)所需的最少全職教師人數(shù)由本科生招生規(guī)模及每位教師所承擔(dān)的最多課時數(shù)等因素確定。教師人數(shù)還應(yīng)適當(dāng)考慮學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和畢業(yè)論文的指導(dǎo)。各校還應(yīng)根據(jù)本校物理學(xué)專業(yè)的特點(diǎn),配備相應(yīng)數(shù)量的教輔人員。

2.教材

專業(yè)基礎(chǔ)課程宜選擇符合本規(guī)范、由國家正規(guī)出版社出版的優(yōu)秀教材,鼓勵選用國內(nèi)外著名出版社出版的物理學(xué)經(jīng)典教材。

3.圖書資料

圖書資料包括以下幾個方面:

(1)教學(xué)參考書,包括與課程相關(guān)的中外文教材、教學(xué)輔導(dǎo)材料、課件或多媒體材料;

(2)期刊,包括專業(yè)雜志(中外文)、科普雜志、教學(xué)研究類雜志;

(3)電子書刊及其他數(shù)字化資源;

(4)本專業(yè)學(xué)科工具書及其各類檢索工具(包括網(wǎng)絡(luò)檢索,數(shù)字資源檢索等)。

圖書資料應(yīng)按照每位在校學(xué)生人均專業(yè)參考書不少于50冊(專業(yè)雜志按每期1冊計(jì)算,下同),每年新添專業(yè)圖書不少于人均2冊的基本要求配置。物理專業(yè)雜志種類一般應(yīng)超過20種,其中應(yīng)有外文雜志。

4.實(shí)驗(yàn)室

與物理有關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)包括:普通物理實(shí)驗(yàn)室、物理學(xué)演示實(shí)驗(yàn)室、近代物理實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)室、電工電子實(shí)驗(yàn)室、物理教師教育實(shí)驗(yàn)室(適用師范類)等。

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)室有足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,同時使用一套設(shè)備做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生每組人數(shù)原則上不多于2人。要開設(shè)一定數(shù)量的綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn),并注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察力、創(chuàng)新能力、增強(qiáng)對理論知識的理解。各?？筛鶕?jù)自身具體情況在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取方面有所側(cè)重。

要求新開辦物理專業(yè)的固定資產(chǎn)不低于300萬元。按全校必修基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)計(jì),要求生均教學(xué)科研儀器設(shè)備費(fèi)不低于5000元,而專業(yè)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的固定資產(chǎn)總額按(5000元×所有物理學(xué)專業(yè)人數(shù))計(jì)算。要求每年有一定經(jīng)費(fèi)用于更新和添置儀器設(shè)備,使總的儀器設(shè)備資產(chǎn)考慮折舊后,總值仍有所增長。

5.實(shí)習(xí)基地

為對學(xué)生進(jìn)行動手能力、綜合技能等方面的訓(xùn)練,鼓勵建立相對穩(wěn)定的實(shí)習(xí)基地,鼓勵與各類科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的合作。

6.教學(xué)經(jīng)費(fèi)

教學(xué)經(jīng)費(fèi)除課程業(yè)務(wù)費(fèi)用外,還應(yīng)包括學(xué)生畢業(yè)論文,教師進(jìn)行教學(xué)研究和參加各類教學(xué)研討會,每年教學(xué)儀器設(shè)備的添置、維修和更新,易耗實(shí)驗(yàn)材料等多方面的費(fèi)用。要求每年投入經(jīng)費(fèi)能保證教學(xué)和科研工作的正常進(jìn)行,生均年常規(guī)教學(xué)經(jīng)費(fèi)按教育部有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

本規(guī)范適用于物理學(xué)專業(yè)(070201)四年制本科,是保障本專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的最低要求。

八、附錄

附錄A 基本知識體系

1.基本理論知識體系

物理學(xué)本科專業(yè)的基本理論知識體系包括7個知識領(lǐng)域,23個核心知識單元和若干核心知識點(diǎn)。

建議由下列12門物理學(xué)基礎(chǔ)和理論必修課(見表1),以及基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程來覆蓋7個知識領(lǐng)域的核心知識單元和核心知識點(diǎn)。部分知識點(diǎn)也可以納入專業(yè)必修課、選修課或?qū)I(yè)講座,其課程的教學(xué)大綱及覆蓋的知識單元和知識點(diǎn),由各校參照本方案制定。

表1

知識領(lǐng)域一:機(jī)械運(yùn)動現(xiàn)象與規(guī)律

建議所屬課程:A:力學(xué),F:理論力學(xué)

核心知識單元1-1 牛頓(Newton)①力學(xué)基本規(guī)律

核心知識單元1-2 分析力學(xué)基本原理

核心知識單元1-3 力學(xué)典型問題

知識領(lǐng)域二:熱運(yùn)動現(xiàn)象與規(guī)律

建議所屬課程:B:熱學(xué),G:熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)

核心知識單元2-1 分子動理學(xué)

核心知識單元2-2 物態(tài)與相變

核心知識單元2-3 熱力學(xué)定律與應(yīng)用

核心知識單元2-4 平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)

知識領(lǐng)域三:電磁和光現(xiàn)象與規(guī)律

建議所屬課程:C:電磁學(xué),D:光學(xué),H:電動力學(xué)

核心知識單元3-1 幾何光學(xué)

核心知識單元3-2 物理光學(xué)

核心知識單元3-3 靜電場與靜磁場

核心知識單元3-4 電磁波

知識單元3-5 交直流電路

知識領(lǐng)域四:物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和量子現(xiàn)象與規(guī)律

建議所屬課程:E:原子物理學(xué),I:量子力學(xué)

核心知識單元4-1 原子與亞原子結(jié)構(gòu)

續(xù)表

核心知識單元4-3 量子力學(xué)近似方法與應(yīng)用

知識領(lǐng)域五:凝聚態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

建議所屬課程:J:固體物理學(xué)

核心知識單元5-1 晶體結(jié)構(gòu)

核心知識單元5-2 晶格動力學(xué)

核心知識單元5-3 電子能帶理論

知識領(lǐng)域六:時空結(jié)構(gòu)

建議所屬課程:A:力學(xué),H:電動力學(xué),I:量子力學(xué)

核心知識單元6-1 狹義相對論

核心知識單元6-2 廣義相對論和天體物理初步

知識領(lǐng)域七:物理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法

建議所屬課程:K:數(shù)學(xué)物理方法,L:計(jì)算物理基礎(chǔ)

核心知識單元7-1 復(fù)變函數(shù)

核心知識單元7-2 數(shù)學(xué)物理方程

續(xù)表

核心知識單元7-3 計(jì)算物理基礎(chǔ)

2.物理實(shí)驗(yàn)知識體系

實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)研究能力培養(yǎng)的一個主要載體。

物理學(xué)專業(yè)的本科實(shí)驗(yàn)課程包括基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程?；A(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)由普通物理實(shí)驗(yàn)(含力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn))和近代物理實(shí)驗(yàn)組成,專業(yè)實(shí)驗(yàn)根據(jù)專業(yè)方向的設(shè)置開設(shè)。普通物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)不少于128學(xué)時(在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的實(shí)際時間,不含預(yù)習(xí)、寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等,下同),其中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)均不少于16學(xué)時;近代物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)不少于64學(xué)時。

通過基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)使學(xué)生掌握基本物理實(shí)驗(yàn)方法、基本儀器的使用、常用物理量的測量、數(shù)據(jù)處理及誤差和不確定度分析的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)性測量裝置的搭建等。還應(yīng)要求學(xué)生掌握常用的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。

基本物理實(shí)驗(yàn)方法包括:比較法(包括補(bǔ)償法、平衡法即零差比較法)、轉(zhuǎn)換法、放大法、模擬法和光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的干涉法、衍射法等,以及在近代科學(xué)研究和工程技術(shù)中的廣泛應(yīng)用的其他方法。

常用儀器包括:長度測量儀器、計(jì)時儀器、測溫儀器、變阻器、電表、交/直流電橋、通用示波器、低頻信號發(fā)生器、分光儀、光譜儀、常用電源和光源等。

基本物理量包括:長度、質(zhì)量、時間、電流、溫度、光強(qiáng)、物質(zhì)的量。常用物理量由基本物理量導(dǎo)出,如熱量、濕度、壓強(qiáng)、壓力、電壓、電阻、磁感應(yīng)強(qiáng)度、輻射通量或輻射通量(面)密度、折射率、元電荷、普朗克常量、里德伯常量等。應(yīng)學(xué)習(xí)基本物理量及常用物理量的測量、國際量制和國際單位制等基礎(chǔ)知識。

常用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法包括:列表法、作圖法和最小二乘法等。隨著計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的普及,應(yīng)包括用計(jì)算機(jī)通用軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法。應(yīng)掌握測量誤差與不確定度的基本概念,學(xué)會數(shù)值修約方法(包括有效數(shù)字位數(shù)的確定和修約),能逐步學(xué)會用不確定度的基本概念對直接測量和間接測量的結(jié)果進(jìn)行評定。

各校應(yīng)根據(jù)條件,在物理實(shí)驗(yàn)課中逐步引進(jìn)在當(dāng)代科學(xué)研究與工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代物理技術(shù),例如,激光技術(shù)、傳感器技術(shù)、微弱信號檢測技術(shù)、光電子技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析波譜技術(shù)等。

下面列出了部分基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的選題,各校可根據(jù)自己的特點(diǎn)從中選擇。

力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1)速度、加速度的測定

2)動量守恒、能量守恒定律的驗(yàn)證

3)轉(zhuǎn)動慣量的測量

4)彈性模量

5)質(zhì)量與密度的測量(氣、液、固)

6)阻尼、受迫振動

7)弦振動

8)聲速的測定

9)力學(xué)傳感器及其應(yīng)用

10)振動模式研究

11)單擺混沌裝置

12)傅里葉頻率合成

13)復(fù)擺與耦合擺

熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

14)質(zhì)量熱容(比熱容)

15)熔解熱、汽化熱

16)線膨脹系數(shù)

17)熱導(dǎo)率的測定

18)粘度的測定

19)相變臨界現(xiàn)象的研究

20)溫度傳感及其標(biāo)定和應(yīng)用

電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)

21)電子比荷(荷質(zhì)比)的測定

22)直流電橋

23)非線性元件的伏-安特性

24)交流電橋

25)介電常量的頻率特性

26)RLC電路的暫態(tài)過程

27)RLC電路的穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)

28)RLC諧振電路的幅頻特性與相頻特性

29)霍耳效應(yīng)

30)磁滯回線

31)弱電流測量

32)示波器原理及其應(yīng)用

33)存貯示波器及其應(yīng)用(瞬態(tài)過程的測量)

34)電信號的傅里葉分析

35)用非線性電路研究混沌現(xiàn)象

光學(xué)實(shí)驗(yàn)

36)幾何光學(xué)系列實(shí)驗(yàn)

37)玻璃折射率與波長的關(guān)系

38)無吸收薄膜厚度和折射率的測量

39)衍射光柵

40)多種縫、孔衍射現(xiàn)象的半定量研究

41)橢圓偏振光的觀測

42)邁克爾遜干涉儀

43)旋光現(xiàn)象

44)分光計(jì)的調(diào)整及使用

45)光柵單色儀的調(diào)整與應(yīng)用

46)光速的測定

47)光學(xué)多道分析器的調(diào)整與應(yīng)用

48)電光調(diào)制

49)聲光調(diào)制

50)光學(xué)傅里葉變換

51)傅里葉光譜儀

52)光的色度研究

53)全息技術(shù)

近代物理實(shí)驗(yàn)

54)黑體輻射

55)光電效應(yīng)

56)逸出功的測定

57)油滴法測元電荷

58)電子衍射

59)原子能級的研究

60)康普頓散射

61)斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)

62)塞曼效應(yīng)

63)原子光譜

64)分子光譜

65)法拉第效應(yīng)

66)克爾(Kerr)效應(yīng)

67)吸收光譜

68)熒光光譜

69)拉曼(Raman)光譜

70)真空的獲得與測量

71)低溫的獲得與測量

72)單光子計(jì)數(shù)器

73)線陣CCD特性的研究

74)常用光電傳感器的特性及其應(yīng)用

75)光纖應(yīng)用

76)光纖傳感器特性的研究與作用

77)激光諧振腔與模式的研究

78)半導(dǎo)體激光器特性的研究

79)染料激光器的調(diào)整與光束的控制

80)激光的倍頻與混頻

81)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)

82)激光在測量中的應(yīng)用

83)盧瑟福散射

84)蓋革(Geiger)-彌勒(Muller)計(jì)數(shù)器和核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律

85)閃爍計(jì)數(shù)器及γ能譜測量

86)符合測量

87)X射線標(biāo)識譜與吸收

88)X射線熒光光譜

89)穆斯堡爾(M?ssbauer)效應(yīng)

90)核磁共振

91)超導(dǎo)量子干涉器件的研究

92)質(zhì)譜儀

93)工業(yè)CT

94)正電子湮沒壽命譜儀

95)相對論實(shí)驗(yàn)(α、β磁譜儀)

96)測量相對論速度電子的動能與動量關(guān)系

97)電子自旋共振(微波波段)

98)鐵磁共振

99)光泵磁共振

100)微波的產(chǎn)生、反射、吸收

101)微波干涉、衍射

102)超聲光柵

103)超聲探傷

104)等離子體研究方面的有關(guān)實(shí)驗(yàn)

105)勞厄(Laue)相及晶體結(jié)構(gòu)分析

106)用X射線測定多晶體的晶格常數(shù)

107)PN結(jié)電容和雜質(zhì)濃度分布

108)固體材料低溫物性的測量

109)薄膜制備

110)薄膜厚度的實(shí)時檢測

111)薄膜特性測量

112)超導(dǎo)磁效應(yīng)的研究

113)高溫超導(dǎo)材料的制備與測量

114)高溫超導(dǎo)材料的導(dǎo)電性能與臨界轉(zhuǎn)變溫度的測量

115)巨磁阻效應(yīng)

116)納米材料制備與測量

117)透射電鏡的使用

118)掃描電鏡的使用

119)掃描隧道顯微鏡的使用

120)原子力顯微鏡的使用

121)虛擬儀器在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

附錄B 部分專業(yè)必修課程描述

1.力學(xué)

力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)理解和掌握由實(shí)驗(yàn)與觀測總結(jié)的機(jī)械運(yùn)動基本規(guī)律,以及運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)一步導(dǎo)出力學(xué)規(guī)律,并學(xué)會利用基本和導(dǎo)出規(guī)律解決典型力學(xué)問題。力學(xué)課程的基本教學(xué)要求是闡明力學(xué)知識體系的邏輯結(jié)構(gòu),使學(xué)生掌握力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和解決力學(xué)問題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維及接受新事物的能力,為后繼課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的物理基礎(chǔ)。

2.熱學(xué)

熱學(xué)是研究由大量微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的熱現(xiàn)象和熱運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)掌握對熱力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行宏觀和微觀描述的方法。通過對熱現(xiàn)象進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)測量,總結(jié)出熱力學(xué)基本定律,通過嚴(yán)密的邏輯推理和演繹來研究物質(zhì)的各種宏觀性質(zhì)及其變化規(guī)律,形成熱學(xué)的宏觀理論。從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法研究物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子熱運(yùn)動所遵從的規(guī)律,揭示各種熱現(xiàn)象的微觀機(jī)制,形成熱學(xué)的微觀理論。熱學(xué)的宏觀理論給出自然界中熱現(xiàn)象的普遍規(guī)律,微觀理論則深入探討熱現(xiàn)象的本質(zhì),兩者相輔相成,缺一不可。教學(xué)中要加強(qiáng)熱學(xué)與其他學(xué)科,如生物、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等的聯(lián)系,強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的交叉與滲透。

3.電磁學(xué)

電磁學(xué)研究電、磁運(yùn)動的基本規(guī)律以及電磁相互作用的規(guī)律。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該掌握用基本定律處理典型問題,并導(dǎo)出其規(guī)律的方法;理解場的物理含義和電磁場的物質(zhì)屬性;理解麥克斯韋方程和電磁波的基本性質(zhì);初步掌握電磁場作用于導(dǎo)體、電介質(zhì)和磁性物質(zhì)的經(jīng)典唯象描述。教學(xué)中應(yīng)特別注意從實(shí)踐的觀點(diǎn)來分析、綜合物理現(xiàn)象,并闡明物理規(guī)律。該課程將是電動力學(xué)及電子和電工課程的先導(dǎo)課,也將為應(yīng)用電磁學(xué)知識解決實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。

4.光學(xué)

光學(xué)是研究光的本性、光的產(chǎn)生、傳輸、接收及其與物質(zhì)相互作用基本規(guī)律的基礎(chǔ)課程。光學(xué)課程的基本內(nèi)容包括幾何光學(xué)、物理光學(xué)和現(xiàn)代光學(xué)三個部分。本課程的基本教學(xué)要求是闡明這三部分內(nèi)容的基本原理和處理光學(xué)問題的基本方法,重點(diǎn)是物理光學(xué)。通過該課程的教學(xué),使學(xué)生不僅掌握光學(xué)基本原理,還要掌握處理光學(xué)問題的基本思想和方法,具有觀察光現(xiàn)象、分析和解決光學(xué)問題的初步能力,同時為學(xué)習(xí)后繼課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

5.原子物理學(xué)

原子物理學(xué)是研究亞原子、原子和分子等不同層次的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、運(yùn)動規(guī)律及其相互作用,并闡述其宏觀性質(zhì)的基礎(chǔ)課程。該課程突出用量子物理的概念處理微觀世界的基本思想和方法,強(qiáng)調(diào)認(rèn)識微觀世界的正確的物理圖像。在該課程的教學(xué)過程中應(yīng)注重基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)的教學(xué),應(yīng)注意分析討論經(jīng)典物理的處理方法的局限性和科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵時刻是如何提出問題和解決問題的,應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新意識,同時使學(xué)生為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

6.理論力學(xué)

理論力學(xué)是研究機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的理論性課程,是力學(xué)課的提高和深入。理論力學(xué)的內(nèi)容可總結(jié)為牛頓力學(xué)和分析力學(xué)(拉格朗日表述和哈密頓表述)兩種理論知識體系。通過該課程的教學(xué),不但應(yīng)使學(xué)生掌握物體機(jī)械運(yùn)動的基本理論,更重要的是應(yīng)掌握分析力學(xué)的思想和方法,具備靈活運(yùn)用牛頓力學(xué)和分析力學(xué)解決力學(xué)問題方法的能力,為后繼課程的學(xué)習(xí)打下較扎實(shí)的基礎(chǔ)。

7.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是研究由大量微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的熱現(xiàn)象和熱運(yùn)動規(guī)律的理論課程。熱力學(xué)以大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的基本規(guī)律為基礎(chǔ),運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理和數(shù)學(xué)運(yùn)算研究物體與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀性質(zhì),其結(jié)果普遍、可靠,但不可能導(dǎo)出具體物質(zhì)的具體特性。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),考慮微觀粒子的熱運(yùn)動規(guī)律,通過求統(tǒng)計(jì)平均的方法研究宏觀物體的熱性質(zhì)及與熱現(xiàn)象有關(guān)的規(guī)律,可給出具體物質(zhì)的特性,但可靠性依賴于對微觀結(jié)構(gòu)的假設(shè)。兩者的研究任務(wù)相同,研究方法不同,是相輔相成的。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)掌握熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念、基本原理和處理問題的基本方法。

8.電動力學(xué)

電動力學(xué)主要研究電磁場的基本規(guī)律及其與物質(zhì)的相互作用,以及運(yùn)用這些規(guī)律處理各種電磁問題、研究各種電磁過程。它是電磁學(xué)的后續(xù)理論課程。通過本課程的教學(xué),使學(xué)生掌握電磁場的基本規(guī)律和處理有關(guān)電磁系統(tǒng)的各類實(shí)際問題的典型方法,為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和從事研究工作打下基礎(chǔ)。

9.量子力學(xué)

量子力學(xué)是研究微觀物質(zhì)量子現(xiàn)象與基本規(guī)律的理論課程,是近代物理學(xué)的重要理論基礎(chǔ)。本課程從量子現(xiàn)象及其基本運(yùn)動規(guī)律出發(fā),闡述量子力學(xué)基本原理,揭示微觀世界的基本規(guī)律,探索表征量子體系的基本力學(xué)量及其性質(zhì),和應(yīng)用基本原理解決量子體系基本問題的方法。本課程不僅使學(xué)生掌握量子力學(xué)的基本原理和處理問題的一些重要方法,還應(yīng)使學(xué)生獲得運(yùn)用這些方法解決一些基本問題的能力,并為進(jìn)一步的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

10.固體物理

固體物理學(xué)運(yùn)用量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)研究固態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成固態(tài)物質(zhì)的各種粒子和準(zhǔn)粒子的運(yùn)動形態(tài)及相互作用。若將研究對象進(jìn)一步包括液體和軟物質(zhì),則構(gòu)成凝聚態(tài)物理學(xué)。固體物理是物理學(xué)中內(nèi)容豐富、應(yīng)用極其廣泛的一門分支學(xué)科,是微電子、光電子和材料科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。本課程著重闡述凝聚態(tài)物質(zhì)性質(zhì)的基本概念、基本理論、基本方法和典型模型。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握晶體的結(jié)構(gòu)、晶體的結(jié)合、晶格動力學(xué)和固體熱學(xué)性質(zhì)、固體能帶理論和電子輸運(yùn)特性等固體物理的基礎(chǔ)知識;提高運(yùn)用普通物理學(xué)和理論物理知識解決具體問題與實(shí)際問題的能力。

11.數(shù)學(xué)物理方法

數(shù)學(xué)物理方法是一門數(shù)學(xué)和物理緊密結(jié)合的理論性課程。該課程以高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)為基礎(chǔ),既為解決許多實(shí)際問題提供了數(shù)學(xué)工具,又是學(xué)習(xí)理論力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)和熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等后繼課程的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí),要求學(xué)生不但要掌握物理學(xué)中的常用數(shù)學(xué)方法,更重要的是,還要掌握將具體物理問題抽象成數(shù)學(xué)模型的思想和方法。該課程包括復(fù)變函數(shù)論和數(shù)學(xué)物理方程兩部分內(nèi)容。對該課程的基本教學(xué)要求是教會學(xué)生如何把各種具體物理問題通過恰當(dāng)?shù)慕?建立起數(shù)學(xué)的定解問題,熟練掌握求解定解問題的各種典型方法,并對所得的數(shù)學(xué)結(jié)論給予合理的物理解釋,以培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)知識解決實(shí)際物理問題和工程技術(shù)問題的能力。

12.計(jì)算物理基礎(chǔ)

計(jì)算物理是用數(shù)值方法求解典型物理問題的一門實(shí)用性專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程使學(xué)生掌握線性代數(shù)、常微分方程、逼近與插值和非線性方程組等常見計(jì)算問題的通用數(shù)值解法與編程技巧。本課程結(jié)合典型物理問題,有選擇地介紹若干主要數(shù)值方法(如變分法、有限元方法、多重散射方法、密度泛函方法、蒙特卡羅模擬方法和分子動力學(xué)方法等)和軟件應(yīng)用,并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)適當(dāng)介紹計(jì)算科學(xué)的進(jìn)展,為學(xué)生進(jìn)一步從事有關(guān)的科學(xué)和技術(shù)研究,以及數(shù)值計(jì)算方法和軟件研發(fā)打下基礎(chǔ)。