2023版與2010版《理工類大學物理課程教學基本要求》的比較與啟示

張勇　張乃波　吳培文

摘 要 本文通過對2023版與2010版《理工類大學物理課程教學基本要求》的比較分析，得到2023版《基本要求》在教學內容和要求的調整和變化。2023版《基本要求》減少了與中學重疊的經典物理內容，增加了對課程思政和與新工科專業相關的物理專題要求。教學內容的條目總數從127條變化到124～132條，推薦學時從126學時增加到136～144學時，其中變化最大的量子物理基礎模塊條目數從14條增加到19條，推薦學時從20學時增加到30學時。本文還得到了2023版《基本要求》教學內容條目的調整的七種基本方式，并從教學應用的角度提出進一步完善的建議。掌握這些變化有助于準確把握我國大學物理教育教學改革的方向，更好地開展課程建設和教學實踐。

關鍵詞 大學物理;教學基本要求;比較與啟示

2023年8月，由教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求（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，這個版本是由教指委牽頭組織的第四次修訂和完善，前三個版本分別是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校工科物理課程教材編審委員會編制的普通物理教學大綱，影響較大的有1962和1980兩個版本[1-5]。

2023版《基本要求》是指導新時期我國大學物理課程教育教學和改革創新的綱領性文件，也是制定面向理工科學生的大學物理課程的教學計劃和教學大綱、編寫教材和評估教學質量，落實改進課程教學方法、手段和考核評價體系的重要依據，因此認真學習、深刻領會和充分落實2023版《基本要求》成為近期我國大學物理教育界的一項重要任務。我們采用數據統計和比較分析的方法，對2023版和2010版《基本要求》的各項條目進行仔細地對比分析，從而準確把握我國大學物理教育教學改革的方向，更好地開展課程建設和教學實踐。

1 兩版《基本要求》的模塊、教學內容和建議學時的對比[2-3]

將2023版和2010版《基本要求》進行比較，可以發現兩者的結構布局和模塊標題基本相同，均包括“課程的地位、作用和任務”“教學內容基本要求”“能力培養基本要求”“素質培養基本要求”“教學過程基本要求”以及“有關說明”六個模塊，每一模塊的內容也幾乎相同。不同的是，2023版《基本要求》增加了一條提綱，即“六、開展課程思政教學的建議”，這體現了落實新時代教育“立德樹人”的根本任務和“三位一體”的人才培養目標的要求，為在大學物理課程中開展課程思政教學提供了理論依據、實踐方向和基本原則。

統計分析發現（見圖2），教學內容的條目總數從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 類條目數是一個范圍，其原因在于在2010版《基本要求》中“現代科學與高新技術的物理基礎專題（自選專題）”模塊并沒有明確規定所選條目的數量和學時，由各個學校自主選擇。以作者所在的學校為例，在大二上學期的大學物理Ⅱ中講授兩個專題，每個專題2學時，且教師可以選擇不同的專題。而在2023版《基本要求》中“專業銜接模塊（自選專題）”中明確建議了8～16學時，按照一個專題2個學時估計，計為4～8個專題。因為以上專題屬于拓展內容，故將其列入B類條目。相比較2010版《基本要求》中126的推薦學時，2023版《基本要求》的推薦學時為136～144，其中經典物理的總學時減少8學時，量子物理和專業銜接模塊分別增加 10學時和8～16學時。學時的變化與教學內容的變化趨勢相一致。

下面對各個物理分支教學模塊的內容條目、建議最小學時進行詳細的對比。

1.1 力學

教學內容A 類條目保持7條不變，B類條目減少1條，建議學時保持14學時沒有變化。

（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“機械能守恒定律”換成“功能原理”。

（3） 將原A 類條目10 中的“質點”換成“質點系”。

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

1.2 振動和波

教學內容A 類條目減少2條，B類條目數量和內容均沒有變化。建議學時減少了2學時。

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

（2） 將原A 類條目2“簡諧運動的動力學方程”和A 類條目3“簡諧運動的能量”合并成新的A 類條目2“簡諧運動的動力學方程和能量”。

（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

教學內容A 類和B類條目各減少1條，建議學時減少了2學時。

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

（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

教學內容A 類條目保持20條不變，B類條目減少4條，建議學時從40減少為38。

（1） 將原A 類條目8“電容”補充為 “電容和電場的能量”。

（2） B類條目刪除了4個，分別是原B類條目24“邊界條件”、條目25“超導體的電磁性質”，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“暫態過程、諧振電路”。

1.5 光學

教學內容A類條目從14減少為12，B類條目從9減少為6條，建議學時從18減少為16（見表1）。

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

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

（3） 將涉及幾何光學的原A 類條目1、2、3、4和B類條目5合并成一個新A 類條目1“重要的幾何光學器件和應用”。

（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、費馬定理”。

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

（6） 將原B類條目10“邁克耳孫干涉儀”調整為新A 類條目6“邁克耳孫干涉儀及其應用”。

（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“激光及其應用”。

1.6 相對論、天體物理和宇宙學

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

（2） 將原B類條目7“電磁場的相對論”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

教學內容A類條目從10增加到15，B類條目保持4條不變，建議學時從20增加到30（見表2）。

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

（2） 刪除了原A 類條目1“黑體輻射、光電效應、康普頓散射”。

（3） 將原A 類條目2補充成新A 類條目1“德布羅意的物質波假設和實驗驗證”。

（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、弗蘭克赫茲實驗”，刪除了原B類條目4中的“原子里德伯態、對應原理”。

（5） 將原A 類條目5“波函數及其概率解釋”補充為新A 類條目3“波函數、波函數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、原子的殼層結構”。

（8） 新增了四個A 類條目，分別是條目9“態疊加原理” 、條目10“力學量與算符、對易關系”、條目14“全同粒子、費米子、玻色子”和條目16“定態非簡并圍繞理論”;（9） 刪除了原B類條目14“堿金屬原子、交換對稱性、激光、激光冷卻與原子囚禁”。

（10） 新增了四個新B類條目，分別是條目15“變分方法、氦原子的基態”、條目17“量子態與量子糾纏”、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》該部分的教學內容均為B類，且條目數保持5條不變，無推薦學時。

（1） 建議和說明中刪除了第2 條“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”，增加了第3條“了解超導體的性質和應用”。

（2） 刪除了原B類條目“化學鍵：離子鍵、共價鍵”。

（3） 將原B類條目“分子的振動與轉動”補充為新B類條目“分子的振動與轉動及分子光譜”

（4） 將原B類條目“能帶、導體和絕緣體”補充為新B類條目“能帶、導體、半導體和絕緣體”。

（5） 增加了B類條目“超導體及其電磁性質和應用”。

1.9 核物理與粒子物理

兩版《基本要求》該部分的教學內容均為B類，且條目數保持6條不變，無推薦學時，條目內容均沒有變化。

1.10 自選模塊

將2010版《基本要求》中的“現代科學與高新技術的物理基礎專題”改為2023版《基本要求》中的“專業銜接模塊”，引導各類學校在課程教學內容安排中的個性化，貼合各高校不同專業設置的實際情況，符合鼓勵大學辦出特色的要求。相對于 2010版《基本要求》，2023版《基本要求》中專題的數量從13個（見圖3）增加到31個（見圖4），內容上既保留了2010版《基本要求》的部分專題，如“軟凝聚態物理”“耗散結構理論”“信息光學”“超導體”“量子信息”“紅外輻射與探測”“核磁共振”和“超聲”，也增設了一些與專業學習相對應的物理模塊，如面向機械類與智能制造類專業開設“材料與摩擦特性”“電磁響應”，面向能源環境類專業開設“核能利用和核聚變進展”“半導體光伏材料和太陽能電池”“鋰離子電池”“生物能源”。在學時要求方面從2010版《基本要求》無推薦學時到2023版《基本要求》推薦8～16學時。在教學內容的組成方面，明確了每個專題從基本原理、知識拓展、技術應用和最新進展等四個方面開展教學，具有很強的可操作性。

2 總結與啟示

2.1 2023年版《基本要求》順應了我國高等教育發展的新形勢和新要求，具體概括為五個方面的優化

（1）對標卓越人才培養和“一流課程”建設目標，推動課程教學的內涵發展和教學質量的提高。（2）應對新科技革命挑戰，加強了與專業相關的近代物理教學，例如量子物理的基本理論、基本方法和基本應用，筑牢新工科人才的物理基礎。（3）落實立德樹人根本任務，實施課程思政建設，做到三全育人，潤物無聲。（4）適應高中新課標修訂和新高考改革，做好大中物理教育的銜接，體現了以學生學習和發展為中心的教育理念。（5）兼顧不同學校類型、培養目標的差異和專業特點，在以統一要求為主體的前提下開展部分要求可調、模塊可選的教學。

2.2 相比較2010版《基本要求》，2023版《基本要求》教學內容條目的調整方式包括增加、刪除、升級、補充、部分刪減、合并、部分替換等7種基本方式，還包括組合式的調整方式

以此次修訂變化最大的“量子物理基礎”模塊為例進行說明（見表2），在該模塊中沒有的調整方式則從其他模塊選取舉例。（1）增加：新增了四個A 類條目9、10、14、16和四個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：原B類條目9“一維諧振子”提升為新A 類條目7。（4）補充：將原A 類條目5“波函數及其概率解釋”補充為新A 類條目3“波函數、波函數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、對應原理”和原A 類條目13中的“元素周期表”。（6）合并和升級：將原B類條目3、4合并升級為新A 類條目2“玻爾的氫原子模型、弗蘭克赫茲實驗”。（7）合并：將“光學”模塊中的原A 類條目1、2、3、4和B類條目5合并成一個新A 類條目1“重要的幾何光學器件和應用”。（8）補充和升級：將原B類條目10“邁克耳孫干涉儀”補充升級為A 類條目6“邁克耳孫干涉儀及其應用”。（9）部分替換：將“力學”模塊中的原A 類條目10 中的“質點”換成“質點系”， 原A 類條目6中的“機械能守恒定律” 換成了更具有一般性的“功能原理”。

2.3 從內容邏輯的角度出發，2023 版《基本要求》在部分條目的編排上可做少量的調整

例如在力學模塊中建議將條目3中的 “伽利略變換”改放在條目1“質點運動的描述、相對運動”中， 在條目3中增加“相對性原理”，這樣將相關聯的知識點放在同一條目聯系更緊密，同時突出顯示更基本的物理原理。

2.4 從教學應用的角度看，2023版《基本要求》條目還可以從以下四個方面不斷完善和補充

（1）條目可細分成更小的知識顆粒度，便于更準確地確定相應的學時。（2）可通過各知識點之間的知識圖譜展示各模塊條目之間的邏輯關系。（3）對利用信息技術和數字化課程資源創新教學模式，形成線上線下有機銜接的混合式教學開展指導。特別是在目前多數高校學時普遍達不到136的推薦學時情況下，建設線上課程資源、開展線上教學是滿足新基本要求的很好的解決途徑。（4）介紹與知識點條目相關的思政元素和教學設計，為教師開展課程思政建設提供參考。當然，這些在《基本要求》中沒有給出的部分也為各個高校留下了自主發揮的空間，可以在各自的教學計劃和教學大綱中進一步明確。

3 結語

本文詳細比較分析了2023版與2010版《基本要求》在模塊結構、內容條目和教學要求的變化，總結了2023版《基本要求》的目標優化路徑和條目調整方式，對深入理解把握2023版《基本要求》，更好地開展課程建設和教學實踐具有參考意義。

參考文獻

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