2023版與2010版《理工類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》的比較與啟示

張勇　張乃波　吳培文

摘 要 本文通過對(duì)2023版與2010版《理工類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》的比較分析，得到2023版《基本要求》在教學(xué)內(nèi)容和要求的調(diào)整和變化。2023版《基本要求》減少了與中學(xué)重疊的經(jīng)典物理內(nèi)容，增加了對(duì)課程思政和與新工科專業(yè)相關(guān)的物理專題要求。教學(xué)內(nèi)容的條目總數(shù)從127條變化到124～132條，推薦學(xué)時(shí)從126學(xué)時(shí)增加到136～144學(xué)時(shí)，其中變化最大的量子物理基礎(chǔ)模塊條目數(shù)從14條增加到19條，推薦學(xué)時(shí)從20學(xué)時(shí)增加到30學(xué)時(shí)。本文還得到了2023版《基本要求》教學(xué)內(nèi)容條目的調(diào)整的七種基本方式，并從教學(xué)應(yīng)用的角度提出進(jìn)一步完善的建議。掌握這些變化有助于準(zhǔn)確把握我國大學(xué)物理教育教學(xué)改革的方向，更好地開展課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理;教學(xué)基本要求;比較與啟示

2023年8月，由教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求（2023年版）》（以下簡稱為2023版《基本要求》）正式由高等教育出版社出版，這個(gè)版本是由教指委牽頭組織的第四次修訂和完善，前三個(gè)版本分別是1987版、1995版和2010版（見圖1），其中2010版是在2008版的基礎(chǔ)上做了少量的修訂。比這些版本的《基本要求》更早的是由教育部高等學(xué)校工科物理課程教材編審委員會(huì)編制的普通物理教學(xué)大綱，影響較大的有1962和1980兩個(gè)版本[1-5]。

2023版《基本要求》是指導(dǎo)新時(shí)期我國大學(xué)物理課程教育教學(xué)和改革創(chuàng)新的綱領(lǐng)性文件，也是制定面向理工科學(xué)生的大學(xué)物理課程的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱、編寫教材和評(píng)估教學(xué)質(zhì)量，落實(shí)改進(jìn)課程教學(xué)方法、手段和考核評(píng)價(jià)體系的重要依據(jù)，因此認(rèn)真學(xué)習(xí)、深刻領(lǐng)會(huì)和充分落實(shí)2023版《基本要求》成為近期我國大學(xué)物理教育界的一項(xiàng)重要任務(wù)。我們采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較分析的方法，對(duì)2023版和2010版《基本要求》的各項(xiàng)條目進(jìn)行仔細(xì)地對(duì)比分析，從而準(zhǔn)確把握我國大學(xué)物理教育教學(xué)改革的方向，更好地開展課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐。

1 兩版《基本要求》的模塊、教學(xué)內(nèi)容和建議學(xué)時(shí)的對(duì)比[2-3]

將2023版和2010版《基本要求》進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者的結(jié)構(gòu)布局和模塊標(biāo)題基本相同，均包括“課程的地位、作用和任務(wù)”“教學(xué)內(nèi)容基本要求”“能力培養(yǎng)基本要求”“素質(zhì)培養(yǎng)基本要求”“教學(xué)過程基本要求”以及“有關(guān)說明”六個(gè)模塊，每一模塊的內(nèi)容也幾乎相同。不同的是，2023版《基本要求》增加了一條提綱，即“六、開展課程思政教學(xué)的建議”，這體現(xiàn)了落實(shí)新時(shí)代教育“立德樹人”的根本任務(wù)和“三位一體”的人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，為在大學(xué)物理課程中開展課程思政教學(xué)提供了理論依據(jù)、實(shí)踐方向和基本原則。

統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)（見圖2），教學(xué)內(nèi)容的條目總數(shù)從2010版的127條變化到2023版的124～132條，其中A 類條目保持74條不變，B類條目從51（+2）條減少到42（+4～8）條。2023版《基本要求》中B 類條目數(shù)是一個(gè)范圍，其原因在于在2010版《基本要求》中“現(xiàn)代科學(xué)與高新技術(shù)的物理基礎(chǔ)專題（自選專題）”模塊并沒有明確規(guī)定所選條目的數(shù)量和學(xué)時(shí)，由各個(gè)學(xué)校自主選擇。以作者所在的學(xué)校為例，在大二上學(xué)期的大學(xué)物理Ⅱ中講授兩個(gè)專題，每個(gè)專題2學(xué)時(shí)，且教師可以選擇不同的專題。而在2023版《基本要求》中“專業(yè)銜接模塊（自選專題）”中明確建議了8～16學(xué)時(shí)，按照一個(gè)專題2個(gè)學(xué)時(shí)估計(jì)，計(jì)為4～8個(gè)專題。因?yàn)橐陨蠈ｎ}屬于拓展內(nèi)容，故將其列入B類條目。相比較2010版《基本要求》中126的推薦學(xué)時(shí)，2023版《基本要求》的推薦學(xué)時(shí)為136～144，其中經(jīng)典物理的總學(xué)時(shí)減少8學(xué)時(shí)，量子物理和專業(yè)銜接模塊分別增加 10學(xué)時(shí)和8～16學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)的變化與教學(xué)內(nèi)容的變化趨勢相一致。

下面對(duì)各個(gè)物理分支教學(xué)模塊的內(nèi)容條目、建議最小學(xué)時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比。

1.1 力學(xué)

教學(xué)內(nèi)容A 類條目保持7條不變，B類條目減少1條，建議學(xué)時(shí)保持14學(xué)時(shí)沒有變化。

（1） 在原B類條目“3. 非慣性系和慣性力”中增加“伽利略變換”。

（2） 將原A 類條目6中的“機(jī)械能守恒定律”換成“功能原理”。

（3） 將原A 類條目10 中的“質(zhì)點(diǎn)”換成“質(zhì)點(diǎn)系”。

（4） 將原B類條目12“理想液體的性質(zhì)、伯努利方程”刪去，對(duì)理想流體的性質(zhì)和規(guī)律不再做要求。

1.2 振動(dòng)和波

教學(xué)內(nèi)容A 類條目減少2條，B類條目數(shù)量和內(nèi)容均沒有變化。建議學(xué)時(shí)減少了2學(xué)時(shí)。

（1） 將原A 類條目1中“簡諧運(yùn)動(dòng)的基本特征和表述”刪去，直接表述為“簡諧運(yùn)動(dòng)的相位、旋轉(zhuǎn)矢量法”。

（2） 將原A 類條目2“簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程”和A 類條目3“簡諧運(yùn)動(dòng)的能量”合并成新的A 類條目2“簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程和能量”。

（3） 刪除了原A 類條目10“惠更斯原理 波的衍射”。

（4） 將原A 類條目11“波的疊加、駐波、相位突變”改為新A 類條目9“波的干涉、駐波、半波損失”。

1.3 熱學(xué)

教學(xué)內(nèi)容A 類和B類條目各減少1條，建議學(xué)時(shí)減少了2學(xué)時(shí)。

（1） 將原A 類條目1中的“熱力學(xué)第零定律”刪除，同時(shí)把原A 類條目2“理想氣體物態(tài)方程”合并到原A 類條目1中，形成新的A 類條目1“平衡態(tài)、態(tài)參量、理想氣體物態(tài)方程”。

（2） 在原A 類條目8 “范德瓦爾斯方程”中增加了“分子力”。

（3） 刪除了原B類條目5“多方過程”。

1.4 電磁學(xué)

教學(xué)內(nèi)容A 類條目保持20條不變，B類條目減少4條，建議學(xué)時(shí)從40減少為38。

（1） 將原A 類條目8“電容”補(bǔ)充為 “電容和電場的能量”。

（2） B類條目刪除了4個(gè)，分別是原B類條目24“邊界條件”、條目25“超導(dǎo)體的電磁性質(zhì)”，條目27“交流電：簡單交流電路的解法、交流電的功率、三相交流電”和條目28“暫態(tài)過程、諧振電路”。

1.5 光學(xué)

教學(xué)內(nèi)容A類條目從14減少為12，B類條目從9減少為6條，建議學(xué)時(shí)從18減少為16（見表1）。

（1） 說明和建議中刪去“介紹幾何光學(xué)的基本定律和近軸光學(xué)成像的分析方法”，而是改為“在中學(xué)的基礎(chǔ)上介紹重要的光學(xué)儀器和應(yīng)用”。

（2） 增加了“注重說明費(fèi)馬原理中的時(shí)間為極值的表述和光程為極值的表述，通過實(shí)例介紹光程極小、光程極大等情況”。

（3） 將涉及幾何光學(xué)的原A 類條目1、2、3、4和B類條目5合并成一個(gè)新A 類條目1“重要的幾何光學(xué)器件和應(yīng)用”。

（4） 將原A 類條目7“光程、光程差”改為新A類條目3“光程、光程差、費(fèi)馬定理”。

（5） 在原A 類條目13“夫瑯禾費(fèi)單縫衍射”中增加“夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射”，形成新的A 類條目9“夫瑯禾費(fèi)單縫衍射和夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射”。

（6） 將原B類條目10“邁克耳孫干涉儀”調(diào)整為新A 類條目6“邁克耳孫干涉儀及其應(yīng)用”。

（7） 刪除原B類條目17“全息照相”。

（8） 刪除原B類條目23“光與物質(zhì)的相互作用：吸收、散射和色散”。

（9） 增加新B類條目18“激光及其應(yīng)用”。

1.6 相對(duì)論、天體物理和宇宙學(xué)

（1） 將2010版中的提綱“六、狹義相對(duì)論基礎(chǔ)”和“十、天體物理與宇宙學(xué)”合并為2023版中新的提綱“六、相對(duì)論、天體物理和宇宙學(xué)”。

（2） 將原B類條目7“電磁場的相對(duì)論”更換為新B類條目7“引力波和引力波的測量”。

1.7 量子物理基礎(chǔ)

教學(xué)內(nèi)容A類條目從10增加到15，B類條目保持4條不變，建議學(xué)時(shí)從20增加到30（見表2）。

（1） 建議和說明的第2點(diǎn)增加了“一維諧振子”的量子描述，增加了第3、第4點(diǎn)，對(duì)力學(xué)量算符、力學(xué)量的測量值及其概率，定態(tài)微擾、變分法等量子力學(xué)的基本原理和近似方法進(jìn)行介紹。

（2） 刪除了原A 類條目1“黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓散射”。

（3） 將原A 類條目2補(bǔ)充成新A 類條目1“德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。

（4） 將原B類條目3、4合并成新A 類條目2“玻爾的氫原子模型、弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)”，刪除了原B類條目4中的“原子里德伯態(tài)、對(duì)應(yīng)原理”。

（5） 將原A 類條目5“波函數(shù)及其概率解釋”補(bǔ)充為新A 類條目3“波函數(shù)、波函數(shù)歸一化及其概率解釋”。

（6） 將原B類條目9“一維諧振子”提升為新A 類條目7“一維諧振子”。

（7） 將原A 類條目13中的“元素周期表”刪去，形成新的A 類條目13“泡利原理、原子的殼層結(jié)構(gòu)”。

（8） 新增了四個(gè)A 類條目，分別是條目9“態(tài)疊加原理” 、條目10“力學(xué)量與算符、對(duì)易關(guān)系”、條目14“全同粒子、費(fèi)米子、玻色子”和條目16“定態(tài)非簡并圍繞理論”;（9） 刪除了原B類條目14“堿金屬原子、交換對(duì)稱性、激光、激光冷卻與原子囚禁”。

（10） 新增了四個(gè)新B類條目，分別是條目15“變分方法、氦原子的基態(tài)”、條目17“量子態(tài)與量子糾纏”、條目18“貝爾定理簡介”、條目19 “量子信息與量子通信簡介”。

1.8 分子與固體

兩版《基本要求》該部分的教學(xué)內(nèi)容均為B類，且條目數(shù)保持5條不變，無推薦學(xué)時(shí)。

（1） 建議和說明中刪除了第2 條“幫助學(xué)生理解離子鍵和共價(jià)鍵兩種重要化學(xué)鍵形成的機(jī)理及分子結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)”，增加了第3條“了解超導(dǎo)體的性質(zhì)和應(yīng)用”。

（2） 刪除了原B類條目“化學(xué)鍵：離子鍵、共價(jià)鍵”。

（3） 將原B類條目“分子的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)”補(bǔ)充為新B類條目“分子的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)及分子光譜”

（4） 將原B類條目“能帶、導(dǎo)體和絕緣體”補(bǔ)充為新B類條目“能帶、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體”。

（5） 增加了B類條目“超導(dǎo)體及其電磁性質(zhì)和應(yīng)用”。

1.9 核物理與粒子物理

兩版《基本要求》該部分的教學(xué)內(nèi)容均為B類，且條目數(shù)保持6條不變，無推薦學(xué)時(shí)，條目內(nèi)容均沒有變化。

1.10 自選模塊

將2010版《基本要求》中的“現(xiàn)代科學(xué)與高新技術(shù)的物理基礎(chǔ)專題”改為2023版《基本要求》中的“專業(yè)銜接模塊”，引導(dǎo)各類學(xué)校在課程教學(xué)內(nèi)容安排中的個(gè)性化，貼合各高校不同專業(yè)設(shè)置的實(shí)際情況，符合鼓勵(lì)大學(xué)辦出特色的要求。相對(duì)于 2010版《基本要求》，2023版《基本要求》中專題的數(shù)量從13個(gè)（見圖3）增加到31個(gè)（見圖4），內(nèi)容上既保留了2010版《基本要求》的部分專題，如“軟凝聚態(tài)物理”“耗散結(jié)構(gòu)理論”“信息光學(xué)”“超導(dǎo)體”“量子信息”“紅外輻射與探測”“核磁共振”和“超聲”，也增設(shè)了一些與專業(yè)學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)的物理模塊，如面向機(jī)械類與智能制造類專業(yè)開設(shè)“材料與摩擦特性”“電磁響應(yīng)”，面向能源環(huán)境類專業(yè)開設(shè)“核能利用和核聚變進(jìn)展”“半導(dǎo)體光伏材料和太陽能電池”“鋰離子電池”“生物能源”。在學(xué)時(shí)要求方面從2010版《基本要求》無推薦學(xué)時(shí)到2023版《基本要求》推薦8～16學(xué)時(shí)。在教學(xué)內(nèi)容的組成方面，明確了每個(gè)專題從基本原理、知識(shí)拓展、技術(shù)應(yīng)用和最新進(jìn)展等四個(gè)方面開展教學(xué)，具有很強(qiáng)的可操作性。

2 總結(jié)與啟示

2.1 2023年版《基本要求》順應(yīng)了我國高等教育發(fā)展的新形勢和新要求，具體概括為五個(gè)方面的優(yōu)化

（1）對(duì)標(biāo)卓越人才培養(yǎng)和“一流課程”建設(shè)目標(biāo)，推動(dòng)課程教學(xué)的內(nèi)涵發(fā)展和教學(xué)質(zhì)量的提高。（2）應(yīng)對(duì)新科技革命挑戰(zhàn)，加強(qiáng)了與專業(yè)相關(guān)的近代物理教學(xué)，例如量子物理的基本理論、基本方法和基本應(yīng)用，筑牢新工科人才的物理基礎(chǔ)。（3）落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，實(shí)施課程思政建設(shè)，做到三全育人，潤物無聲。（4）適應(yīng)高中新課標(biāo)修訂和新高考改革，做好大中物理教育的銜接，體現(xiàn)了以學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心的教育理念。（5）兼顧不同學(xué)校類型、培養(yǎng)目標(biāo)的差異和專業(yè)特點(diǎn)，在以統(tǒng)一要求為主體的前提下開展部分要求可調(diào)、模塊可選的教學(xué)。

2.2 相比較2010版《基本要求》，2023版《基本要求》教學(xué)內(nèi)容條目的調(diào)整方式包括增加、刪除、升級(jí)、補(bǔ)充、部分刪減、合并、部分替換等7種基本方式，還包括組合式的調(diào)整方式

以此次修訂變化最大的“量子物理基礎(chǔ)”模塊為例進(jìn)行說明（見表2），在該模塊中沒有的調(diào)整方式則從其他模塊選取舉例。（1）增加：新增了四個(gè)A 類條目9、10、14、16和四個(gè)B類條目15、17、18、19。（2）刪除：刪除了原A 類條目1、原B類條目4和14。（3）升級(jí)：原B類條目9“一維諧振子”提升為新A 類條目7。（4）補(bǔ)充：將原A 類條目5“波函數(shù)及其概率解釋”補(bǔ)充為新A 類條目3“波函數(shù)、波函數(shù)歸一化及其概率解釋”。（5）部分刪減：刪減了原B類條目4中的“原子里德伯態(tài)、對(duì)應(yīng)原理”和原A 類條目13中的“元素周期表”。（6）合并和升級(jí)：將原B類條目3、4合并升級(jí)為新A 類條目2“玻爾的氫原子模型、弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)”。（7）合并：將“光學(xué)”模塊中的原A 類條目1、2、3、4和B類條目5合并成一個(gè)新A 類條目1“重要的幾何光學(xué)器件和應(yīng)用”。（8）補(bǔ)充和升級(jí)：將原B類條目10“邁克耳孫干涉儀”補(bǔ)充升級(jí)為A 類條目6“邁克耳孫干涉儀及其應(yīng)用”。（9）部分替換：將“力學(xué)”模塊中的原A 類條目10 中的“質(zhì)點(diǎn)”換成“質(zhì)點(diǎn)系”， 原A 類條目6中的“機(jī)械能守恒定律” 換成了更具有一般性的“功能原理”。

2.3 從內(nèi)容邏輯的角度出發(fā)，2023 版《基本要求》在部分條目的編排上可做少量的調(diào)整

例如在力學(xué)模塊中建議將條目3中的 “伽利略變換”改放在條目1“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述、相對(duì)運(yùn)動(dòng)”中， 在條目3中增加“相對(duì)性原理”，這樣將相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)放在同一條目聯(lián)系更緊密，同時(shí)突出顯示更基本的物理原理。

2.4 從教學(xué)應(yīng)用的角度看，2023版《基本要求》條目還可以從以下四個(gè)方面不斷完善和補(bǔ)充

（1）條目可細(xì)分成更小的知識(shí)顆粒度，便于更準(zhǔn)確地確定相應(yīng)的學(xué)時(shí)。（2）可通過各知識(shí)點(diǎn)之間的知識(shí)圖譜展示各模塊條目之間的邏輯關(guān)系。（3）對(duì)利用信息技術(shù)和數(shù)字化課程資源創(chuàng)新教學(xué)模式，形成線上線下有機(jī)銜接的混合式教學(xué)開展指導(dǎo)。特別是在目前多數(shù)高校學(xué)時(shí)普遍達(dá)不到136的推薦學(xué)時(shí)情況下，建設(shè)線上課程資源、開展線上教學(xué)是滿足新基本要求的很好的解決途徑。（4）介紹與知識(shí)點(diǎn)條目相關(guān)的思政元素和教學(xué)設(shè)計(jì)，為教師開展課程思政建設(shè)提供參考。當(dāng)然，這些在《基本要求》中沒有給出的部分也為各個(gè)高校留下了自主發(fā)揮的空間，可以在各自的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱中進(jìn)一步明確。

3 結(jié)語

本文詳細(xì)比較分析了2023版與2010版《基本要求》在模塊結(jié)構(gòu)、內(nèi)容條目和教學(xué)要求的變化，總結(jié)了2023版《基本要求》的目標(biāo)優(yōu)化路徑和條目調(diào)整方式，對(duì)深入理解把握2023版《基本要求》，更好地開展課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐具有參考意義。

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