物理本科论文（共8篇）
一、实验教学目标与基本要求
近代物理实验是继普通物理实验和无线电电子学实验后的一门重要的基础实验课程，具有较强的综合性和技术性。
本课程的主要目的是：通过近代物理实验丰富和活跃学生的物理思想，培养他们对物理现象的观察能力和分析能力，引导他们了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程的作用，学习了近代物理中的一些常用方法、技术、仪器和知识，进一步培养正确的和良好的实验习惯以及严谨的科学作风，使学生获得一定程度的实验方法和技术研究物理现象和规律的独立工作能力。
１．学习如何用实验方法和技术研究物理现象与规律，培养学生实验过程中发现问题，分析问题和解决问题的能力，以及创新能力。
２．学习了近代物理某些主要领域中的一些基本实验方法和技术，掌握有关的仪器的性能和使用。
３．通过实验加深对近代物理的基本现象及其规律的理解。４．巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练。
５．培养实事求是，踏实细致，严肃认真的科学态度和克服困难，坚韧不拔的工作作风以及良好的实验素养。
本课程的教学方式是在教师指导下，学生独立进行实验，教学中提倡学生之间的讨论和交流。教学过程分为预习、操作和撰写实验报告三个教学环节。
本课程的考核方法是以平时成绩为主，期终采取笔试或口试或操作考核，最后综合评定成绩，按百分制给成绩。
二、实验课程内容与学时分配
本课程为一学年。其中第一学期和第二学期各8个实验，共要求学生完成16个实验。
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三、实验题目及其目的和实验内容
原子、分子与量子物理：钠原子的发射光谱，CCl4分子振动拉曼散射光谱，黑体辐射，塞曼效应；
核物理与相对论：核磁共振，NaI(TI)闭烁谱仪和γ射线在物质中的吸收，相对论效应； 真空物理与致装冷技术：高真空的获得与测量，真空镀膜及铜膜的霍尔效应和电阻率的测量，汽液两相致冷机；
微波与光学：反射速调管工作特性，Properties of Klystrons and wave-guides 速调管和波导管特性，Optical Properties of microwaves 微波的光特性，光拍法测量光速；
固体物理：微波段电子自旋共振，电子衍射，用椭圆偏振仪测定薄膜的厚度和折射率，铁磁共振，热电子发射规律研究，红外分光计应用，紫外分光计应用，Dielectric properties of microwaves 微波介质介电常数测量，光磁共振，穆斯堡尔谱仪，扫描隧道显微镜；
先进测量技术：锁相放大器应用－PN结电容的测量，工业CT，计算机自动测量，Virtual Instruments 虚拟仪器，光纤光栅传感实验。
一、原子、分子与量子物理
实验
一、钠原子的发射光谱 实验目的：
对钠原子光谱的观察与拍摄，分析测量计算其谱线的波长、量子亏损及光谱线的固定项，绘制能级图。实验内容：
1、钠原子光谱的拍摄；
2、辨认和测量钠原子光谱；
3、数据处理
实验
二、CCl4分子振动拉曼散射光谱 实验目的：
通过对一些典型分子的常规喇曼谱进行测量，达到对这方面的基本原理和基本实验技术有一定的了解。实验内容：
(1)基本实验：记录CCl4 分子的振动喇曼谱；(2)选做实验：测CCl4 分子的偏振喇曼谱并求其退偏比；识别某些化学样品。
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实验
三、黑体辐射 实验目的：
（1）掌握黑体辐射的基本规律，（2）了解黑体辐射实验装置的原理和结构。实验内容：
（1）验证斯特藩 —— 玻耳兹曼定律；（2）验证维恩位移定律；（3）验证普朗克定律。
实验
四、塞曼效应 实验目的：
应用高分辨率的分光仪器--法布里-铂罗标准具去观察一条谱线的塞曼效应，测量它分裂的波长差，并计算出电子的比荷值（即荷质比）。实验内容：
调整光学元件共轴与磁场强度B，获得分裂的汞谱线，用微机求出谱线的分裂波数差和电子的比荷值。
二、核物理与相对论
实验
一、核磁共振 实验目的：
掌握NMR的基本原理和稳态吸收的实验方法，测定一些样品的核磁矩，并学会用NMR方法测定磁场。实验内容：
(1)观察氢核H的NMR现象；(2)利用水样品H的共振吸收，测定电磁铁的励磁电流与磁场的关系；(3)用聚四氟乙烯样品测定氟核F的磁矩。
实验
二、NaI(TI)闭烁谱仪和γ射线在物质中的吸收 实验目的：
了解物质对γ射线的吸收特性；学会测量物质对γ射线的吸收系数μ。
实验内容：
(1)调整实验装置，实现窄束测量条件；(2)测量Pb和Al对137Cs和60Co的γ射线的吸收系数。
实验
三、相对论效应 实验目的：
验证快速电子的动量与动能之间的相对论关系；了解β磁谱仪的测量原理。实验内容：
(1)测量快速电子的动量；(2)测量快速电子的动能；(3)验证快速电子的动量与动能之间的关系符合相对论效应。
三、真空物理与致冷技术
实验
一、高真空的获得与测量 实验目的：
（1）了解汽液两相致冷机的工作原理；（2）研究致冷机致冷循环的各个工作状态。实验内容：
（1）测量无热负荷时致冷剂正常用量条件下汽液两相致冷冻室降温特性。（2）研究汽液两相致冷工质循环的热力学状态。（3）测量致冷机冷冻室的保温性能；（4）研究降温特性（5）研究致冷剂对致冷效果的影响。
实验
二、真空镀膜及铜膜的霍尔效应和电阻率的测量 实验目的：
（1）了解真空（蒸发）镀膜机的基本结构和使用方法；（2）掌握真空蒸发法制备金属薄膜的方法；（3）测定铜膜的霍耳电压，判断和计算铜膜中载流子的极性和浓度；测定铜膜的电阻率。实验内容：
（1）抽真空并测量真空度；（2）在玻璃衬底上制备铝薄膜和铜薄膜；（3）观测铜膜的霍尔效应并测量其电阻率。
实验
三、汽液两相致冷机
四、微波、光学
实验
一、反射速调管和波导管工作特性（Properties of Klystrons and wave-guides）实验目的：
学会用频率计测量微波频率，用微瓦功率计与功率探头测定微波功率。学习和使用驻波测量线测定波导波长和驻波比。通过观察反射速调管振荡模，了解其工作特性。实验内容：
(1)频率测量；(2)功率测量；(3)波导波长和驻波比的测量；(4)反射速调管式输出特性的测量。
本实验实行英语教材、英语讲授的双语教学形式，要求学生英语过四级。实验报告要求用英语撰写。
实验
二、微波介质介电常数测量（Measurement of Dielectric constant under microwaves frequency）
实验目的：
学会用示波器观察速调管的振荡模和反射式谐振腔的谐振曲线，加深对速调管和谐振腔工作特性的理解。实验内容：
(1)观察反射速调管震荡模；(2)观察放射式谐振腔的谐振曲线；(3)观察样品放入后放射式腔的谐振曲线。
本实验实行英语教材、英语讲授的双语教学形式，要求学生英语过四级。实验报告要求用英语撰写。
实验
三、Optical Properties of microwaves 微波的光特性 实验目的：
（1）了解和验证微波的光特性；（2）了解微波相对功率的测量方法。实验内容：
（1）电磁波反射定律验证；(2)单缝衍射；（3）双缝干涉；（4）迈克乐逊干涉；（4）
布拉格衍射。
本实验实行英语教材、英语讲授的双语教学形式，要求学生英语过四级。实验报告要求用英语撰写。
实验
四、光拍法测量光速 实验目的：
学习一种新的测量光速的方法,了解声光调制的基本原理,衍射特性等声光效应。实验内容：
测量超声频率F和光拍波长Δλ,计算光速及其标准差,并与标准光速值比较,具体分析实验误差.五、固体物理
实验
一、微波段电子自旋共振 实验目的：
掌握顺磁共振谱议的基本原理和使用方法，通过实际操作熟悉EPR技术及调试，培养创新意识；通过测量观察过渡金属离子化合物CuSO4.5H2O 单晶体中的Cu2+ 离子的超精细结构的EPR谱线及晶场影响的各向异性，学会金属离子Cu2+的g因子，线宽及弛豫时间T2的测量技术。
实验内容：
(1)耿氏二级管V-I特性及边限振荡现象的观测;(2)EPR谱线受晶场影响的各向异性观测。
实验
二、电子衍射 实验目的： 验证德布罗意假说;2 掌握真空蒸发镀膜及镀底膜的方法;3 更进一步熟悉真空及真空操作。实验内容：
（1）预抽真空；（2）制底膜并镀样品膜；（3）观察电子衍射、照相并测量电子波长。
实验
三、用椭圆偏振仪测定薄膜的厚度和折射率 实验目的：
（1）掌握光线经薄膜反射以后状态的变化规律；（2）掌握椭圆偏振法的基本思想和测量方法。实验内容：
（1）测量TiO2薄膜的厚度和折射率；（2）测量ZrO2薄膜的厚度和折射率；（3）测量金属Cr薄膜的厚度和折射率；
实验
四、铁磁共振 实验目的：
（1）认识铁磁共振的物理本质；（2）实验观察和测量铁磁共振现象；（3）进一步熟悉微波电路。实验内容：
（1）调整微波系统；（2）测量微波频率；（3）观察和测量多晶样品的铁磁共振曲线及其半宽度。
实验
五、红外分光计应用 实验目的：
（1）掌握红外光区的划分、红外光产生条件和原理；（2）掌握红外光谱图的测试的分析方法；（3）掌握利用红外光谱来对物质进行定性分析的原理和方法。实验内容：
（1）测试和分析聚苯乙烯薄膜的红外谱图；（2）测试并分析未知薄膜样品的红外谱图。
实验
六、紫外分光计应用 实验目的：
(1)了解紫外分光计的结构和原理；（2）掌握用紫外分光计对物质定性鉴定的方法；（3）学习光吸收的郞白－比耳定律。实验内容：
（1）熟悉紫外分光仪使用方法和注意事项；（2）测量不同浓度时有机发光材料八羟基喹啉铜的丙酮溶液的紫外可见光谱；（3）验证溶液光吸收的郞白－比耳定律；（4）研究不
同溶剂对八羟基喹啉铜紫外可见光谱的影响。
实验
七、光磁共振 实验目的：
（1）掌握以光抽运为基础的磁共振光检测方法；（2）认识光磁共振现象的物理本质。实验内容：
(1)调试仪器；(2)观测光抽运信号；(3)测量g因子。
实验
八、穆斯堡尔谱效应 实验目的：
（1）认识穆斯堡尔效应的物理本质；（2）验证穆斯堡尔效应。实验内容：
（1）熟悉多道脉冲分析器的操作，了解PHA和MCSR二种工作方式的功能；（2）用PHA方式接收57Co放射源的能谱；（3）利用多道分析器的上、下别甄别器选择14.4 KeV 的γ射线成分；（4）测量α－Fe和不锈钢的穆斯堡尔谱。
实验
九、扫描隧道显微镜 实验目的：
（1）了解扫描隧道显微镜的原理和结构；（2）观测和验证量子力学中的隧道效应； 实验内容：
（1）观测石墨（HOPG）样品的原子分辨图像。（2）计算机软件处理原始数据图象。
六、先进测量与传感技术
实验
一、锁相放大器应用－PN结电容的测量 实验目的：
了解相关检测原理，锁相放大器的基本组成，以及掌握锁相放大器的正确使用方法。实验内容：
锁相放大器的工作特性和参数测定。
实验
二、工业CT 实验目的： 掌握CT成象的基本原理。2 熟悉仪器的构成及各部分的功能3 弄清楚CT成像和一般照相的区别。实验内容：
（1）扫描样品密度分布的灰度图；（2）灰度图分析与处理。
实验
三、计算机自动测量 实验目的：
了解利用IBM PC系列微机进行自动控制的原理；学会自动控制的基本编程方法。实验内容：
（1）测量AD转换器的转换曲线；（2）直流电压的精确测量；（3）交变电压测量；（4）D/A转换；（5）发光二极管I－V特性测量（选做）；（6）RC电路充电、放电过程测量（选做）。
实验
四、Virtual Instruments 虚拟仪器 实验目的：
（1）学习虚拟仪器设计思想；（2）掌握用LABVIEW设计虚拟仪器的基本方法。实验内容：
（1）建立基本的虚拟仪器框架；（2）分析和存贮信号。
本实验实行英语教材、英语讲授的双语教学形式，要求学生英语过四级。实验报告要求用英语撰写。
实验
五、光纤光栅传感实验 实验目的：
（1）了解光纤光栅工作原理及其应用领域；（2）掌握光纤光栅应变传感和温度传感特性。实验内容：
（1）测量应变光纤光栅反射波的波长分布（手工测量）；（2）测量光纤光栅特征反射波长与其应变之间的关系（手工测量）；（3）光纤光栅应变传感测量（半自动）；（4）光纤光栅温度传感测量（半自动）。
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四、实验教科书、参考书 教科书
兰州大学近代物理实验室自编讲义，参考书
自然界中存在无数的无序、非平衡和随机的非线性系统。自然界面对的更多的是非线性问题。而我们的大学物理教学介绍的几乎全是线性问题, 即使遇到非线性问题, 不是回避就是把它线性化, 这是大学物理教学的一个缺点。我们在大学物理教学中引入混沌、复杂网络及自组织临界理论和分形等非线性物理知识, 通过介绍理论和在课堂上用多媒体演示, 使大学一年级的学生很容易理解非线性物理的知识, 对物理规律的认识更加深入和全面, 并取得了良好的教学效果。
二、混沌
非线性动力学中提出的混沌理论已经成为目前非线性科学研究中的热点问题。无数的无序、非平衡和随机的非线性系统存在于自然界中。美国的著名气象学家Lorenz建立了一个仿真的气象模型。Lorenz的气象模型对初始条件的微小不同是非常敏感的, 他把此种现象称之为“蝴蝶效应”。也就是说:在巴西热带雨林的蝴蝶扇动翅膀, 有可能在美国德克萨斯州产生一场龙卷风。这个效应告诉我们初始条件非常重要。
我们尝试在大学物理课堂教学上用多媒体演示各种典型混沌系统的吸引子和功率谱, 运用MATLAB编程展示系统如何进入混沌, 还有混沌对初值的敏感性, 许多非线性动力学系统都是通过倍周期分岔从规则运动进人混沌运动的, 系统如果处于混沌运动状态, 那么它以后的运动状态将敏感依赖初值, 并且具有不可预测性。我们通过这些多媒体演示, 使大学一年级学生很容易理解非线性混沌的知识, 并取得了较好的教学效果, 对大学本科学生的物理教学具有指导意义。
三、复杂网络和自组织临界理论
(一) 复杂网络
自然界和人类社会中存在的大量复杂系统都可通过各种网络来描述。至于用什么样的网络拓扑结构才能对实际系统进行准确的描述, 人们研究此问题经历了三个时期:规则网络、随机网络和复杂网络。最初科学家们认为真实系统各因素间的关系可用一些规则结构表示, 如欧几里德网格。后来数学家们构想, 两个节点之间连边与否不再具有确定性, 而是由概率确定, 此网络称为随机网络。近十几年来科学家研究得出结论:很多实际网络既不是随机网络, 也不是规则网络, 而是具有与随机网络和规则网络都不同性质的网络, 称之为复杂网络。这些工作发表在国际顶级期刊Nature和Science上, 对复杂网络的研究标志着第三个时期的网络研究的来临。
Watts.D.J等经过研究发现, 复杂网络具有无标度特性和小世界效应, 这是复杂网络与随机网络和规则网络都不同的统计特征。描述网络的基本参数有两个:网络的平均距离和网络的簇系数。在网络中, 连接两个节点最短路径所包含的边的数目称为它们间的距离, 网络的平均距离就是把所有节点对的距离求平均。规则网络和随机网络是两个极端。只需要在规则网络上稍作随机改动就可以同时具备大的簇系数和小的平均距离两个性质。物理学家把大的簇系数和小的平均距离两个特征统称为小世界效应。
我们尝试在大学物理课堂教学上用多媒体演示了复杂网络和规则网络、随机网络的不同之处, 通过这些演示, 可以使大学一年级的本科生对复杂网络和规则网络、随机网络有简单的了解, 并取得了不错的教学效果, 也对网络的认知更加全面。
(二) 自组织临界理论
社会生活和自然界中存在着众多的“标度不变”行为。很多不规则复杂的分形结构存在于自然界中, 例如山峦、海岸线、云雾等, 它们的基本特征共同之处都是同时具有标度不变性和自相似性。在生物学、地震学、社会学、经济学和语言学里, 我们也总是能找到某一个量N (S) 来表示为另一个量S的幂次:N (S) ∞S-τ, 即这个量的概率分布在双对数图上基本是一条直线, 它表明对其而言无特征尺度, 各种大小的量均可出现。Bak P等人提出自组织临界理论来解释此现象, 他们用原胞自动机模型 (现在被称为“沙堆模型”) 来阐述自组织临界理论, 其雪崩大小概率分布服从幂指规律, 表明雪崩事件是高度关联的。
复杂网络可广泛用来描述自然与社会领域的众多现象, 网络是包含大量个体及个体之间相互作用的系统, “节点”代表系统的组成元素, “边”说明元素之间的关系。物理学家研究发现很多真实网络的度分布也呈现无标度特性。复杂网络的无标度特性表明它与自组织临界性存在着极其密切的关系。Arcangelis L De等以沙堆模型为背景研究了二维小世界网络的自组织临界性, 对于任意的重连概率, 系统均展示自组织临界行为。网络拓扑结构是否会影响沙堆模型中的雪崩动力学是物理学家争论的一个焦点, 周涛等对无标度网络上自组织临界沙堆模型的研究表明, 沙堆模型的雪崩动力学性质对复杂网络特殊的拓扑结构非常敏感。潘贵军等研究了复杂网络上定向沙堆模型的自组织临界行为, 发现网络的方向性显著影响了复杂网络上的动力学行为。孙凡等还研究了复杂网络上地震模型的自组织临界行为, 发现不同的不均匀性、倒塌规则和驱动机制一定会影响系统的临界行为, 改变模型的普适类。这些工作对复杂系统研究都具有积极的意义。
我们尝试在大学物理课堂教学上用计算机编程演示了自组织临界沙堆模型, 通过这些演示, 可以使大学一年级的学生对自组织临界理论有简单的了解。通过这些多媒体演示, 使大学一年级学生很容易理解自组织临界理论的一些基本概念和基本观点, 并取得了较好的教学效果。
四、分形
分形理论是非线性物理的一个重要分支。分形 (Fractal) 概念是由Mandclbrot BB在Science上发表的一篇论文中提出的。目前分形理论已经应用于很多领域, 如数学、材料学、生物学、地理学和计算机科学等。
(一) 谢尔宾斯基“地毯”
谢尔宾斯基“地毯”是一种规则分形, 此分型的形成方法是取一正方形, 将它等分为九个正方形, 我们去掉中间的正方形, 随后把留下来的八个正方形彼此再均分成为更微小的九个正方形, 然后我们再去掉彼此中央的正方形。我们按照这个规则一直分至无穷小, 它的极限图就构成了谢尔宾斯基“地毯”。这个极限图形的面积是接近零的, 但是小正方形的数量接近无穷打, 作为小正方形边的线段总长度趋于无穷大。它的图形则具有严格的无标度性和自相似性, 图形的空间维数处于1和2之间。
(二) 科契雪花曲线
“科契雪花”曲线的构造规则是, 以一个正三角形作为源多边形, 即为初始元。将正三角形的每一条边三等分, 舍去中间的1/3, 而改变成夹角为60°的两端等长的折线。从该三角形一条边出发进行演变的过程:首先将正三角形的一条边的直线部分按生成元来变形, 形成折线, 照这样不断继续下去, 一直到无穷, 它的极限图形就形成了科契曲线的一部分。再将该部分曲线顺、逆时针各旋转300°, 拼接组合, 即形成科契曲线。因为它的形状很像雪花, 所以我们称之为“科契雪花”曲线。
我们在课堂上介绍了两种基本规则分形图形谢尔宾斯基“地毯”和“科契雪花”曲线的形成过程, 计算了它们各自的分维值, 并用MATLAB程序进行了模拟绘制。我们通过多媒体演示, 使大学一年级的学生很容易掌握分形的知识, 并取得了很好的教学效果。
五、结语
在大学物理课堂上引入混沌、复杂网络及自组织临界理论和分形等非线性物理知识, 通过介绍混沌、复杂的网络及自组织临界理论和分形的基本理论, 以及在课堂上用多媒体演示混沌吸引子、复杂网络和自组织临界沙堆模型、分形图形的形成过程, 使大学一年级的学生对非线性物理的知识有一个简单的了解, 可使大学一年级学生对物理规律的认识更加深入和全面, 并取得了不错的教学效果。
参考文献
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关键词：新增本科专业；物理基础课程；调研报告
“大学物理”和“大学物理实验”是高等学校本科（特别是理、工、农、医类专业）两门重要的通识性必修基础课。其任务不仅在于为学生系统地打好物理基础，而且还在于培养学生树立科学的世界观，帮助学生掌握科学的思想方法和实验技能，增强学生分析和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识。
近年来，我国高等教育取得了长足发展。随着教育教学改革的深入，高等教育的发展已逐渐从以规模扩张为特征的外延式发展转到以质量提升为核心的内涵式发展上来。当前，教育部高等学校各专业类教学指导委员会正在开展“本科专业类教学质量国家标准”的研制。为此，我们对2013年新增本科专业开设“大学物理”和“大学物理实验”课程的情况进行了调研，以期从一个侧面反映当今物理基础课程教学的现状，供大家参考。
一、两门课程开设情况
我们登陆了普通高等学校本科专业公共信息服务与管理平台（http：//www.bkzy.org），查阅了900多个学校3162个新增专业的申报材料，有效数据2925个。其中，理科类95个，工科类887个，农林类44个，医科类194个，文科类360个，经管类732个，其他类613个。现就理科类、工科类、农林类、医科类2013年新增本科专业开设物理基础课程的情况统计分析
如下。
1. 理科类
在理科类新报的95个专业中，未开设“大学物理”和“大学物理实验”课程的分别有42个和61个，分别占44%和64%。开设“大学物理”和“大学物理实验”课程的平均学时数分别为109和48，详细见图1（个别两门课程合并开设的未计入），与教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会2010年颁布的理工科类“大学物理”和大学物理实验”课程教学基本要求分别建议的最低学时数144和64尚有距离。一些学校的距离还很大，个别学校的学时数分别仅有40和15。
2. 工科类
在工科类新报的887个专业中，未开设“大学物理”和“大学物理实验”课程的分别有266个和459个，分别占30%和52%。开设“大学物理”和“大学物理实验”课程的平均学时数分别为89和39，详细见图2（个别两门课程合并开设的未计入），与教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会2010年颁布的理工科类“大学物理”和大学物理实验”课程教学基本要求分别建议的最低学时数126和54尚有距离。一些学校的距离还很大，个别的学时数分别仅有32和12。
3. 农林类
在农林类新报的44个专业中，未开设“大学物理”课程的有25个，比例为57%。开设课程的平均学时数为63，详细见图3（有1个两门课程合并开设的未计入）。
4. 医科类
在医科类新报的194个专业中，未开设“大学物理”课程的有161个，比例为83%。开设课程的平均学时数为68，详细见图4（有2个两门课程合并开设的未计入）。
二、调研分析
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的诸多部门，是其他自然科学和工程技术的重要基础。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，是原始创新、应用创新和集成创新的重要源泉，在人才的科学素质培养中具有十分重要的地位。
在美国，大学一、二年级不分专业，基础物理课程作为通识性课程一般不以专业来划分，通常会依据学生的需求分成若干序列。以哈佛大学为例，基础物理课程共分四个序列，各序列折合成我们的学时数在144～216之间，学生可选择其中的任一序列。其他许多高校的情况大致类似。在欧洲，大学基础物理课程同样被作为重要的通识性必修基础课，一般也不以专业来划分，许多专业的基础物理课程与物理专业的相差不大。
在我国，“大学物理”和“大学物理实验”课程在人才培养中始终发挥着重要作用，对学生的成长成才产生着积极影响。这两门课程得到了许多专家、学者和教育工作者的高度重视。比如在全国工程教育专业认证委员会制定的《工程教育专业认证标准》中，各专业对基础物理课程教学大多有比较具体的表述和要求。一些高校“大学物理”和“大学物理实验”课程的学时数超过了“基本要求”的建议。此外，我们还欣喜地注意到，不少文科、经管和艺术类专业开设了基础物理课程，作为提升文科、经管和艺术类学生科学素养、培养科学思维的重要载体。但另一方面，我们也看到，当前也有一些高校对本科教学（尤其对通识类基础课程）的认识存在偏差，在人才培养上忽视了学生科学素养和可持续发展能力的培养，安排基础物理课程学时明显不足，并时常使之面临压缩学时的危机局面，难以实现课程教学的基本要求。还有一些高校甚至取消基础物理课程，即便是理工科类专业的本科学生也不上物理课、不做物理实验，在人才培养过程中形成“科学素养的短板”。本次调研反映的是新增本科专业开设基础物理课程的情况，它从一个侧面反映了问题的严重程度，让人忧虑，需要引起大家的重视。
三、建议
进一步重视和加强学校基础物理课程教学，对于全面提高人才培养质量具有打基础、增素质、利长远的重要意义。为此，一方面需要广大从事基础物理课程教学的教师勤奋工作和不懈努力，推进课程内涵发展，不断激发课程活力，另一方面需要教育部、各兄弟教学指导委员会和高校的支持和引导。在开展“本科专业类教学质量国家标准”研制过程中，我们建议各兄弟教学指导委员会参考教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会2010年颁布的“理工科类大学物理课程教学基本要求”和“理工科类大学物理实验课程教学基本要求”两个文件（http：//m.tongji.edu.cn：8888/jzw/），重视和加强基础物理课程教学。同时，我们也非常乐意与大家一起研讨，提供我们的建设性意见。让我们共同努力，为提高我国高等学校人才培养质量作出应有的积极贡献。
您好!首先感谢您抽出时间来阅读我的求职信。
我是****大学物理系教育专业**级学生，现经过四年的大学生活，业已达到一名合格毕业生的要求。
我是一名来自农村的`孩子，从小就耳濡目染了父辈们辛勤耕作的生活。艰苦的生活条件造就了我坚忍不拔的品格，因此，从上小学开始一直到大学生活结束，我始终在各方面严格要求自己。在大学期间，我在学习上刻苦钻研，学习成绩优异，年年获得专业奖学金。课余时间，我在****大学旁听了计算机课程，现已基本掌握了WINDOWS 和WORD等计算机技能。
我深知，教师最重要的职责是传道、授业、解惑。个人的知识固然重要，但是传授、解惑是关键。这几年中，我一直在不断提高自己的教师基本技能。在读书期间我一直从事家教工作，在这过程中我逐步掌握了中学生的学习和心理规律，取得很好的教学效果，受到学生与家长很高的评价。再有，我利用三年级下半年的试讲和四年级上半年的教育实习机会积极锻炼自己，对板书、教案、教学方法等多加练习，多加揣摩，进一步提高了自己的教师基本素质。尤其在市重点初中实习期间得到了指导教师们的一致好评，取得了优异的实习成绩。
在思想上，我积极要求进步。大一时做班级学委工作期间，多次组织活动，得到了同学和老师们的一致好评，在担任寝室长期间，任劳任怨，团结同学，寝室被评为优秀寝室，我也被评为优秀寝室长。在工作中，我的组织能力、表达能力、分析问题、解决问题的能力也得到了很好的锻炼。
我热爱教师这一职业，高考我所填报的第一志愿全是师范院校，我觉得教书育人不仅仅是一项工作，一名真正的教师将会影响到学生的一生!就像师大附中的校训所说的，不做教书匠，只做教育家。
机会留给有准备的头脑，而我已经做好准备了，希望您们能给我这样一个机会。如能录用，定当全力以赴，做到最好。承蒙审阅，深表感激。
此致
敬礼!
***
郭立平刘传胜
（武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072）
[摘要] 介绍了笔者在指导物理类大学本科生进行毕业设计工作中的一些思考和尝试。针对不同学生的毕业去向和个人兴趣，结合笔者的科研需要，提出毕业设计题目、研究目标和应当完成的基本任务。将毕业设计内容与毕业后继续攻读研究生学位相结合、与出国留学相结合、与参加工作的职业性质相结合，尽可能使学生获得基本的科研和技术训练，为毕业后尽快向所从事工作的顺利过渡打下基础。
[关键词] 毕业设计；学术研究；研究生学位；出国留学；职业发展
[中图分类号]G642.477
[文献标识码] A
[文章编号] 1005-4634 06-0049-03
0 引言
作为大学教学的最后一个综合性环节，毕业设计是学生极为重要的一个学习和训练过程。毕业设计的目的是培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。对理工科学生而言，提高毕业设计的质量，是学生提高技术能力并获取初步科研能力的一个重要环节。不同的学生未来所面临的实际问题可能差别很大。据统计，近五年来，武汉大学物理科学与技术学院物理类专业的本科生毕业后约65%继续攻读研究生学位，20%的学生出国留学，其他学生参加工作。对这些毕业后不同去向的学生，在毕业设计阶段尽可能进行一些有针对性的科研和技术训练，对于学生毕业后尽快向工作过渡是很有意义的。笔者在至期间共指导了23名物理系本科毕业生作毕业设计，题目全部来自于所承担的科研项目，要求学生参加科研项目的某个部分或者环节。本文介绍了笔者在指导物理专业本科生进行毕业设计方面的一些思索、尝试和效果。
1 毕业设计内容与出国留学相结合
在笔者指导的本科生中，先后有多人被国外高校录取为研究生继续深造，如届学生徐水钢被香港科技大学录取，2012届学生周明亮被美国石溪大学录取。相对而言，国内高校的本科生在理论知识的学习上比较系统、深入，而动手能力的培养则比较薄弱；对传统知识的掌握比较牢固，而对学科前沿的最新动态则了解不多，专业知识面和学科视野不够宽广。对于这些即将出国深造的学生而言，国外的课程学习并不困难，比较困难的是研究能力的欠缺，因此尽快过渡并适应国外高校的研究工作显得比较迫切。在指导这些本科生毕业设计时，特别注意对文献调研能力和动手能力的锻炼。
在文献调研方面，要求学生做系统深入的国内外文献检索，完成对被国际权威数据库SCI和EI收录的英文论文的检索，特别是对本学科国际和国内主要专业期刊和国际顶级权威期刊的论文检索，获得所研究课题的最新文献和最权威文献，以及发展过程中的关键文献和早期的基础文献。在充分掌握文献的基础上，先阅读中文文献，后阅读英文文献，并在组内做文献阅读报告，进行文献讨论，帮助学生理解文献内容。在此基础上，撰写调研报告，并在组内做文献综述报告。通过完整的文献调研、大量的文献阅读、深入的文献讨论和系统的文献综述，学生不仅极大地开拓了视野，更重要的是大大提高了获取知识的能力，为日后快速适应国外研究生生活打下良好基础。
例如，2012届学生周明亮同学的毕业设计题目是《武汉大学离子枪一电镜联机装置》，所研究的装置是我国唯一的一台，目前国际上正在运行的类似装置总共只有不到十台。这种装置可以在离子辐照注入现场原位研究材料的微观结构变化过程，是研究离子束与物质相互的极富特色的稀有设备。该同学不仅对国际上现有装置进行了全面调研，而且调研了自1961年Pashley和Pre sland国际上首次报道利用80 kV透射电子显微镜原位观察Au的电子束辐照损伤以来至今50年来的全部类似装置。通过对该类装置发展历程的完整调研，对该类装置的技术特点、关键技术、技术难点、主要应用和未来发展趋势有了全面深入的了解，并提高了文献调研、阅读和综述能力。
对于动手能力的培养，往往有一个误区，就是培养学生仪器设备的操作能力。笔者认为，只会操作是不够的，而是更加强调对设备的结构、部件的加工、功能的改进、故障的排除等多方面的锻炼。例如，给周明亮同学的毕业设计任务是绘制工图、改进真空、调节离子光路、测量离子束流。首先要求该生对装置进行工程制图，这对一个从未接触过工程制图的学物理的学生来说有一定难度，但他去美国攻读研究生的研究方向会经常涉及制图问题。(毕业设计 )由于了解工程制图对其未来研究工作的重要性，该生积极自学，在1个月时间内就掌握了基本的电脑制图技术，并绘制了满足基本要求的图纸，包括该装置的主要部件：离子源、聚焦透镜、双偏转板、四刀狭缝、光阑、离子束与电镜接口和真空接口的图纸，以及按离子光路传输的实际几何布局进行组装的完整装置图纸。在绘制图纸过程中，利用装置出现故障的机会，拆开了装置并测量其中各部件的尺寸。通过这一过程，该生既培养了绘图能力，又对装置的原理有了更直观的理解，并为后面的装置改进和调试打下了基础。例如，加工并改进了聚焦器与偏转器之间的过渡板，提高了装置的真空度；用激光准直完成了离子传输光路的调整。在测束流时发现聚焦高压加不上去，出现打火现象，高压摇表测试发现聚焦透镜的中间圆筒与地之间电阻很低，于是判断中间圆筒出现故障，取下后发现果然是圆筒被击穿，处理后恢复正常。通过参与束流测试工作，获得满意的测量结果。通过这些绘图、加工、改进、反复拆装、多次测量、故障排除、反复调试等过程，在使学生能力得到锻炼的同时，也对实际科研中的物理实验研究所需要的细致、坚持、创新等必备品质有了真切的体会。
2 毕业设计内容与攻读国内研究生学位相结合
在笔者所指导的本科毕业生中，有的学生考上或被保送到国内高校或研究单位攻读研究生学位，包括在笔者的指导下攻读博士学位和硕士学位。对于这样的学生，笔者将其毕业设计的研究内容与即将开始攻读研究生学位期间的研究内容紧密衔接起来，以利于学生尽快进入研究生阶段的学习。实际上，由于研究生一年级学位课程学习任务很重，很难有时间从事研究工作，大多数学生是在研究生二年级才开始真正有时间投入到科研中。因此，从大学四年级上学期修完本科学分到研究生二年级，留下了一年半的空档期。但是，如果在毕业设计期间能受到良好的科研训练，那么就有可能在读研究生一年级时在课程学习的同时就能进行一部分研究工作。按照这个思路对准备继续攻读研究生学位的本科毕业生进行比较深入的科研训练，取得了较好效果。例如，届本科毕业生李铁成考上了笔者的博士研究生，博士论文的研究方向是核技术在材料科学中的应用，包括同步辐射和离子注入技术。为此，布置给该生的本科毕业设计题目是《Si1-xMnx稀磁半导体的同步辐射研究》，任务是应用同步辐射X射线精细结构谱学（XAFS）对过渡金属Mn离子参杂硅所制备的磁性半导体进行局域结构分析。其学术背景是，稀磁半导体同时兼有铁磁性和半导体性质，是未来自旋电子学的关键材料，在材料如硅单晶中注入峰值浓度约1%的Mn即可产生铁磁性，因此掺入的.少量Mn原子对磁性的产生起着决定性作用。与所有其他物理性质一样，此磁性的产生也起源于其结构的变化，因此，研究Mn原子周围的局域结构，对于了解铁磁性的产生机理可以提供关键的信息，而XAFS方法则是研究局域结构的独特技术。该生在本科专业课学习期间曾系统地学习过XAFS方法，但没有用该方法研究过实际问题。毕业设计期间，通过在磁性半导体中的实际应用，学习并熟练掌握了XAFS数据处理方法和软件，并通过对实际数据的处理和分析，不但获得了多个样品的掺杂原子局域结构结果，合理解释了其磁性的微观结构起源，而且加深了对这种特色实验方法的理解。进入研究生学习后，立即先后赴上海光源和北京同步辐射装置做XAFS实验测量，进一步熟悉了实验技术，并获取了新的实验数据。该生将本科论文和研究生期间补充的工作进行总结后，在国际专业期刊《Vacuum》上发表SCI论文一篇，顺利实现了本科毕业设计与研究生阶段研究工作的有机衔接。
3 毕业设计内容与参加工作相结合
笔者指导的毕业生中有一部分直接参加工作，他们毕业的主要去向是企业类用人单位，将主要从事与生产实际相结合的技术工作，而不是实验室里的基础研究。对这部分学生，如何使其尽快从大学课程学习过渡到实际工作，也是值得思考的问题。笔者在指导其进行毕业设计时，根据其毕业后实际的工作性质，有针对性地安排毕业设计内容和任务。同时，作为综合性大学的物理系学生，最基本的科研训练也是不可缺少的。例如，2008届毕业生周国芹同学毕业后将去华为公司从事软件开发，笔者给他的毕业设计题目是《低活化钢的穆斯堡尔谱学研究》，主要任务是应用专业软件MOSFUN和MBT对穆斯堡尔谱进行拟合分析。同时，要求完成厚度小于30微米的样品制备、穆斯堡尔谱测量和拟合结果的物理分析。该同学通过毕业设计掌握了穆斯堡尔谱的数据处理方法和专业软件的使用，对软件所采取的算法也有了比较深入的了解，这种训练对于其日后从事软件开发是有益的。
4 结束语
2013级用
一、培养目标与要求
热爱祖国，热爱科学，具有良好的思想道德修养，健全的人格，自觉遵纪守法，愿为祖国繁荣和民族振兴事业作出贡献。
物理学勷勤创新班面向有志于从事物理学相关科学研究的学生，培养专业基础理论和实验技能扎实、创新思维活跃、自主学习能力良好、具有研究素质及潜能的优秀人才，并为进一步深造奠定基础。
二、培养方式
物理学勷勤创新班在整个本科学习阶段，注重基本理论和基本实践能力的掌握，加强科研素质、自主发展和创新意识的培养，倡导根据学生兴趣爱好选择修读部分课程和开展各类科学研究。
1．培养模式
人才培养采用2＋1＋1的模式，即学科基础阶段（2年），专业提升和能力培养阶段（1年），个性化发展阶段（1年）。
学科基础阶段（2年）：主要基础理论和实践能力培养；了解本专业各研究方向和团队；优秀人才选拔。修读通识教育课程、专业教育课程的基础课程和专业核心课程。
专业提升和能力培养阶段（1年）：在导师指导下，专业理论和实践能力的深化提升；学术研究能力的培养；个性化方向的选择。修读专业教育课程的专业核心课程、专业拓展课程和专业方向课程。
个性化发展阶段（1年）：在导师指导下，以学术研究和教学研究为主，同时完成毕业论文。修读专业教育课程的专业拓展课程和专业方向课程。
本科四年的培养中始终贯穿自主学习课程和创新教育课程。2．动态管理的逐步选拔机制
以有专业抱负、有专业能力、有钻研精神为目标，在物理学勷勤创新班的基础上，通过动态优进劣出选拔机制，将学院物理学、科学教育和材料科学专业的优秀学生逐步选拔到勷勤创新班中。具体为：
动态选拔时间：在学科基础阶段（前2年），由勷勤创新班人才培养指导组负责选拔工作,每年选拔和淘汰一次，到学科基础阶段结束基本完成选拔工作（特殊情况除外）。推出勷勤创新班的学生将转到物理学专业完成学业。
动态选拔办法：（1）第一学年结束，勷勤创新班的学生可以主动申请退出或综合学习成绩等原因退出。采取主动申请和老师推荐等方式，根据学习成绩和综合素质，选拔进入勷勤创新班，选拔后勷勤创新班可以超过20人。（2）第二学年结束，除主动申请或综合学习成绩等原因退出外，导师考察未通过的（见导师负责制部分）也将退出勷勤创新班。
3．导师负责制
实行导师指导制度，由导师或导师组负责学科基础阶段后的第三、四学年的培养工作，从第4个学期开始为同学配备导师。
导师配备办法：（1）第3学期末，根据导师研究方向，结合学生的兴趣和具体情况，双向选择确定每个同学的导师。（2）第4学期为导师考察和学生适应期间，由于导师认为不适合相关研究或学生认为不适应相关研究的情况，可以解除师生导师关系或更换导师（新导师必须同意接受）。期末确定学生导师，未确定导师的学生将退出勷勤创新班。（3）从第5学期开始，导师为所指导学生制定单独的培养与学习计划，并通过勷勤班培养指导委员会同意后实施。（4）导师变更需提出申请，经转出、转入两位变更老师同意，报培养指导委员会和学院备案后实施变更。
三、学制、最低毕业学分、授予学位
1．学制：学制四年，实行学分制，按学校有关学分制管理条例执行。2．最低毕业学分：145.5学分。3．授予学位：理学学士。
四、课程修读要求
本班开设的课程分为：通识教育课程、专业教育课程（包括基础课程、专业核心课程、专业拓展课程和专业方向课程）、自主学习课程、创新教育课程、毕业论文五大类。1．通识教育课程
通识教育课程为必修课程和选修课程。必修课程35.5学分，开设“思想道德修养与法律基础”、“马克思主义理论”两门政治理论课；结合专业修读“高级语言程序设计（C++）”；开设“基础英语”、“高级英语”、“国际交流英语”，使学生具有较为扎实的英语语言文化知识基础，良好的跨文化交际意识和能力，以及从事国际学术交流活动的能力。“军事技能”要求完成2.5周军事训练，并开设“军事理论”；“大学体育”在一年级开设基础课，第1、2学期分别开设身体素质+规定的基础项目；二年级开始实施选项制，要求四年内修读4学分。选修课程将在学校公共选修课程中人文与社会科学类和艺术类各选2个学分，共计4学分。
2．专业教育课程
专业教育课分为必修课程和选修课程。必修课程由基础课程和专业核心课程组成。选修课程由专业拓展课程和专业方向课程组成。
（1）基础课程（上标为①）:为必修课程，共4门，计20学分。安排在第1-4学期完成。
（2）专业核心课程（上标为②）：为必修课程，共16门，计46.5学分。安排在第1-6学期完成。
（3）专业选修课程：分为专业限选课程和任选课程。专业限选课程（上标为③）为专业拓展性课程，包括数值计算、现代光学、普通物理专题研究、电子技术基础、电子技能与
实验，共5门，计12.5学分。专业任选课程为专业方向性课程（部分课程与研究生课程贯通，上标为④），包括物理类、教师教育类、信息类课程，在导师的指导下，学生可以根据自己的兴趣和爱好选择，修读专业任选课程，获得10学分以上，安排在第5-8学期完成，选修的课程为本培养方案和其他专业的培养方案。教育实习不计入专业选修课程的22.5学分内。
3．自主学习课程
自主学习课程为必修课程，包括科学模拟计算平台、研究性学习，共6学分或以上。科学模拟计算课程安排在第2学期，教师导引下以自主学习的方式学习1种或以上科学模拟计算软件和物理知识结合运用，计2学分。研究性学习为导师根据研究方向指定课程（课程名称自设），学生自主学习研究，至少设置2门课程（可以超过），每门课程2学分，共计4学分或以上。在第1-2学期，要求至少每两周安排1次针对专业基础和核心课程相关内容的讨论活动，实行在自主学习与合作学习基础上的教师引导形式。
4．创新教育课程
创新教育课程为必修课程，包括物理学科前沿讲座、科学研究训练、科学研究实践，共7.5学分。物理学科前沿讲座5-7学期，开课形式为国内外专家或学院勷勤创新班导师的专题讲座，计1.5学分。科学研究训练安排在5-6学期，导师指导下的基本科学研究的训练，强调训练过程，计3学分。科学研究实践安排在7-8学期，导师指导下的具体研究内容的科学研究，需要有研究结果，计3学分。
5．毕业论文
毕业论文为必须修读的课程，计6学分。安排在7-8学期。
五、课程结构比例表
课程类型 课程属性 学分 占总学分比例 通识教育 必修 35.5 23.9%
选修 4 2.7%
专业教育 必修 66.5 44.9%
选修 22.5 15.2%
自主学习必修 6 4.0%
创新教育 必修 7.5 5.0%
毕业论文 必修 6 4.3%
合计 148 100%
六、物理学勷勤创新班课程方案（请添加正确的课程英文名称）
注：表中各列由左及右，依次为“课程编码”、“课程名称”、“周学时”、“学分”、“建议完成学期”。“建议完成学期”指的是：根据实际情况，灵活制定学生修读各必修课和选修课的时间，并在“建议完成学期”结束之前完成该课程的修读。
1．通识教育课：
（1）必修35.5学分，其中大学体育4学分
44C18480 思想道德修养与法律基础
4-2 Moral Education and Foundation of Law
44A03581 马克思主义理论
4-2 Principles of Marxism
41E43380 基础英语
4-0 Basic English
41E42780 高级英语
4-0 Advanced English
41EY0481 国际交流英语（1）
4-0 English for International Communication(1)
41EY9482 国际交流英语（2）
4-0 English for International Communication(2)
21H18691 高级语言程序设计
4-1 Advanced Language Programming
48Y16621 军事技能
2.5w Military Training
48Y16541 军事理论
2-0 Military Theory
大学体育
Physical Education
（2）选修≥ 4学分
人文与社会科学类
艺术类
2．专业教育课
（1）必修66.5学分，其中专业核心课程46.5学分
22G329c1 高等数学（I-1）①
6-0 Advanced Mathematics(I-1)22G329c2 高等数学（I-2））①
6-0 Advanced Mathematics(I-2)22G39260 线性代数（II）①
3-0 Linear Algebra(II)22 H93941 算法与数据结构基础①
2-0 Algorithmic and Data Structure 23G37761 数学物理方法①
3-0 Method of Mathematical Physics 23G62380 力学②
5-0 Mechanics 23GI3860 热物理②
3-0 Thermal Physics
4学分 4学分 4学分 4学分 4学分 4学分 4.5学分 1学分 2学分 4学分
2学分 2学分
6学分 6学分 3学分 2学分 3学分 4学分 3学分
第2学期 第4学期 第1学期 第2学期 第3学期 第4学期 第1学期 第1学期 第2学期 第1-8学期第2-7学期第2-7学期第1学期 第2学期 第3学期 第3学期 第3学期 第1学期 第2学期
②23G60371 23GF1961 23G62161 23G62561 23G60561 23G62481 23G63261 23G61461 23G75320 23G67831 23G67832 23G67823 电磁学
Electromagnetics
4-0 3-0
3.5学分 3学分 3学分 3学分 3学分 4学分 3学分 3学分 1学分 1.5学分 1.5学分 1学分
第2学期 第3学期 第4学期 第4学期 第5学期 第5学期 第6学期 第6学期 第1学期 第2学期 第3学期 第4学期 光学
Optics ②理论力学
Theoretical Mechanics
②
3-0 3-0 3-0 4-0
②量子物理学
Quantum Physics
②电动力学
Electrodynamics
②量子力学
Quantum Mechanics
②热力学与统计物理
Thermodynamics & Statistical Physics
3-0 3-0 固体物理
Solid State Physics
②物理实验基础训练
Basic training for physics lab
②
0-2 0-3 0-3
②普通物理实验(1)
Experiments in General Physics(1)普通物理实验(2)
Experiments in General Physics(1)普通物理综合设计实验
Comprehensive Design Experiment of General Physics
②
②
0-2 23G66631 23G66632 05G03761 05D06061近代物理实验（1）
Experiment of Modern Physics(1)
②
0-3 0-3 3-0 3-0
1.5学分 1.5学分 3学分 3学分
第5学期 第6学期 第1学期 第2学期近代物理实验（2）
Experiment of Modern Physics(2)
②心理学
Psychology ②教育学
Pedagogy ②
（2）选修≥22.5学分[专业限选课程=12.5学分，专业任选课程（不含教育实习）≥10学分]
23H94040 23G67641
数值计算
Numerical Computation ③
2-0 3-0
③
2学分 3学分 4学分
第3学期 第4学期 第4学期 现代光学
Modern Optics ③电子技术基础
4-0
23G63041 23G64241 23G74860 23G60541 23G62441 23G64131 23G62641 23G74660 23G74560 23GF5461 23GF1041 23GB1241 23Y04221 23D35821 23D17461 23D17541 23G76540 23D17141 23D053g0
Fundamentals of Digital Electronic Technology 电子技能与实验③
Training on skills of electronic techniques
普通物理专题研究③
Special study on General Physics 原子核物理
Nuclear Physics 原子分子物理
Atomic and Molecular Physics 电动力学2 Electrodynamics 2 量子力学2 Quantum Mechanics 2 现代物理技术选题实验
Experimental Topics of Modern Physical Techniques 量子信息学④
Quantum Information 高等量子力学④
Advanced Quantum Mechanics 量子光学④
Quantum Optics 激光原理与激光技术
Laser Principle and Laser Technology 光电子技术
Photoelectric Technology 生物物理
Biophysics 微格教学 Microteaching 中学物理教学法实验
Experimental for Teaching Methods of Secondary Physics 中学物理教学法
Teaching Methods of Secondary Physics 中学物理教学研究
Teaching Research of Secondary physics 中学物理演示实验设计与研究
Middle School Physics Demonstration Experiment Design and Research
中学物理奥赛
Middle School Physics for Olympic Championship
教育实习
Educational Internship
0-3
1.5学分 2-0 2学分 2-0 2学分 3-0 3学分 2-0 2学分 2-0 2学分 0-3 1.5学分 2-0
2学分 3-0 3学分 3-0 3学分 2-0 2学分 2-0 2学分 2-0 2学分 0-2 1学分 0-2
1学分
3-0 3学分 2-0 2学分 2-0
2学分
2-0 2学分 8W
8学分
第4学期 第6学期 第5学期 第6学期 第6学期 第7学期 第7学期 第6学期 第8学期 第8学期 第6学期 第7学期 第7学期 第5学期 第5学期
第6学期 第6学期 第6学期
第6学期 第7学期
23H47561 电工学
Electrotechnics
23H20171 单片机原理与应用
Applications of Single Chip Processor 23H45240 微弱信号检测
Weak Signal Detection 23G74740 虚拟仪器与远程实验
Virtual Instruments and Remote Experiments
3．自主学习课：必修≥ 6学分
23G44640 科学模拟计算
Scientific simulation and computation 研究性学习
Research-based Learning
4．创新教育课：必修7.5学分
23G75060 物理学科前沿讲座
Frontier Physics Lectures 23G75160 科学研究训练
Research Training 23G75260 科学研究实践
Research Practice
5．毕业论文：必修6学分
25Y001c1 毕业论文
Thesis
3-0 3学分 3-1 3.5学分 2-0 2学分 2-0 2学分
2学分
≥4学分 1.5学分
3学分
3学分
8w 6学分 第3学期 第5学期 第6学期 第7学期
关键词：物理化学,应用型本科,教学改革
应用型本科的建设正在我国如火如荼进行着,它是随科技发展和高等教育由精英教育向大众化教育转变过程中形成的一种新的高等教育类型,是以培养知识、能力和素质全面而协调发展,面向生产、建设、管理、服务一线的高级应用型人才为目标定位的高等教育［1］。应用型院校有其特定的办学定位,即: 强调本科教育,不能降低标准; 要注重基础,强调应用;课程体系依托学科,面向应用。物理化学是用物理学的理论和实验方法,研究化学变化及其伴随的物理变化的本质与规律的科学,是化学学科的一个重要分支。其介于基础课和专业理论课之间,是承上启下的枢纽,为专业课程的学习奠定基础,对学生逻辑思维能力、动手能力、创新意识和综合素质的培养起着至关重要的作用,符合应用型院校的办学理念。然而,物理化学具有很强的概念性、理论性、系统性和逻辑性,内容多且抽象、公式繁且应用条件严格,是学生感觉比较难学的一门课程［2］。传统 “填鸭式”的教学,学生处于被动接受知识的状态,容易产生乏味感,教学效果低。在新课改课时压缩,应用型本科院校学生基础相对较差的条件下,如何提高物理化学的教学效果,实现应用型本科教学兼备宽厚的理论知识,扎实的应用技能和良好的综合素质的培养目标,是一个值得思考的问题。结合近年来的教学经验,笔者从教学态度、教学内容、教学方法和手段等方面对物理化学教学进行探讨。
1 端正教学态度,建立良好的师生关系
目前,高校普遍存在重科研轻教学的现象,不少教师把大部分的精力放在科研和论文上,对待课程却是准备不足,照本宣科,关注不高,必然是教学效果低下,还影响学生的学习态度。应用型院校还需从上层政策入手,鼓励教师把更多的精力用于提高教学质量。但不管如何,教师都应该本着教书育人的态度,认真负责对待课程。对于物理化学这门内容多难度大的课程,教师更应多花心思于教学上,熟读不同版本的相关相教材和论著,从多角度熟悉课程内容,做好课前准备。只有扎实地掌握了课程的内容,才能在课堂上做到收放自如,侃侃而谈。教师的教学态度如何,学生都放在眼里,很大程度上决定教师能否与学生建立良好的师生关系、能否促进学生个性的健康发展,能否提高学生学习的自觉性和良好的思想品德。
另外,教师在施教过程中还需真诚地理解学生,学会鼓励和赞赏学生。教师应放低自己的身段和学生平等相处,善于发现并真诚赞赏学生的闪光点,以激发学生的学习兴趣; 对课后作业、测试和实验等环节中也应予以及时的反馈,包括恰当的评价和赞赏,使赞赏、评价和指导相结合,充分发挥信息反馈的诊断作用、指导作用和激励作用,促进教与学的沟通,深化学生学习兴趣,营造和谐的教学气氛。
2 优化教学内容,激发学习兴趣
物理化学是一门内容繁多内部联系紧密的课程,若按照教材不加以选择详尽地讲授,必然时间不够。物理化学是继无机、有机及分析化学之后开设的课程,其中内容有与前面开设的课程有部分重复,为此,教师需对化学知识理论体系有一个较全面的理解,还要了解学生的掌握程度,在选择课程内容和讲述深度上方能有的放矢。针对应用型本科的培养目标,结合学生的实际情况,教学内容的选择应在注重基础性的前提下彰显应用性,并兼顾前沿性和创新性。抓住每节课的重点难点,保证清晰讲述每个关键概念,教学重点从 “搞清为什么”,转向 “如何用”,推导公式时应选择简单、学生易理解的方法进行教学,尽量避免复杂化的推导方法。比如热力学第二定律中的 “熵”,人们常常从玻尔兹曼公式反应的微观状态———混乱度去认识,最常见的暗喻就是在一个房子中的物件,摆放越乱,熵越大,越整齐,熵越小,但这只是一个静态的视图,忽略了其中相关能量的重要性( 比如一个含气体的密闭容器的体积增大了,按理说气体的混乱度变大,熵增大了,但这显然不正确。) ,使热力学第二定律( 熵在宏观上的体现) 边缘化,恰恰相反,热力学第二定律熵增原理,与能量有关,反映在实际中的应用更加重要［3］。因此,在讲解过程中,加以说明,注重宏观上对熵的解释及应用条件,可以借助自然界中的熵变现象加以说明,加深学生对热力学第二定律的理解和应用。比如,感冒和熵的关系。人的身体与外界交换能量和物质而形成并维持的一种稳定化了的宏观体系,其熵变d S = d Si+ d Se( d Si为身体系统由消化、吸收等不可逆过程产生的熵变,其值≥0;d Se为身体系统与外界交换物质与能量而产生的熵变,可正、可负、或为零) ,正常的身体系统,通过新陈代谢从外界获得低熵物质,d Se< 0,抵消生命活动所产生的高熵物质( 二氧化碳、尿和汗等) d Si,并使d S < 0,维持身体的协调有序状态。人在激烈运动时新陈代谢加快,产生更多高熵物质,即d Si比较大,突然受凉,毛孔收缩,与外界交换的d Se相应减少,导致d S > 0,身体系统出现紊乱、功能失调,表现为发热畏寒、四肢无力等症状,这就是大家熟悉的感冒。这种在关键概念上加以实例解释,强化学生对基础知识的掌握。另外,在合适的地方穿插讲述相关前沿知识和物理化学学家的相关故事,以提高学生的学习兴趣。总之,要做到基础、应用和前沿相协调。
3 丰富教学方法,提高教学效果
物理化学内容繁多,传统授课时,长时间的讲述,易引起学生厌倦,另外,学生的思维也易被固定,难以学会从多角度、多层次去看待、思考、分析和解决问题,逻辑思维能力得不到有效的训练,学习质量和效果自然都难以得到有效提升。有必要根据各章节的教学内容采用不同的教学方法,以改善教学效果。
3. 1 设问式教学法
设问式教学法,是结合讲授知识引导学生发现问题、提出问题和综合应用所学知识去解决问题的一种教学方法,是一种互动式的教学方法,在教师引导下的课堂讨论和学生的自主讨论等多种方式鼓励学生参与教学过程。比如,高空的气温为什么低? 高空中飞行的飞机舱使用的空调是制冷还是制热? 让学生从热力学第一定律出发思考并讨论此问题。根据d U = δQ +δW,把温度和压力相同的直径上千米的气团作为研究对象,气团很大,边界与外界的热交换可以忽略,δQ = 0,d U = δW,太阳照射,使接近大地的下层气团温度较高,密度比较小,因而上升,在上升过程中推挤周围的空气对外做功,δW < 0,因此内能减少,温度降低,越高的地方,空气的温度越低。对于干燥的空气,大约每升高1 km温度降低10 ℃ 。飞机在万米高空飞行的时候,舱外气温往往在- 50 ℃ 以下。机舱内需要的温度接近室温,是不是采用制热功能的空调呢。恰恰相反,空调应起降温作用,因为高空的大气压比舱内气压低,要使舱内获得新鲜空气必须使用压缩机把空气从舱外压进来,空气压缩机对气体做功,使气体的内能增加,温度上升。如果不用制冷空调,机舱内的温度可能达到50 ℃ 以上。
上述设问式教学例子,从公式开始,通过相互讨论,从定义到应用条件一一明确,并应用于实际情况中,加深学生对基础知识的认识的同时,有利于增强其综合应用知识的能力,培养创新性和合作精神。
3. 2 框架结构式教学法
学习是认知结构的组织与重新组织,强调已有知识经验的作用,更强调学习材料本身的内在逻辑结构。物理化学的知识结构是以严密的逻辑关系相互关联所构成的网络系统。在该系统中先明确其中心议题,然后围绕中心议题,分为几个方面,将知识点按层次地安排于框架结构中,使之层层有序、步步可循。在教学中,教师应牢牢地把握各知识点及其相互关系的整体结构,充分发挥整体知识结构的功能,使学生了解知识点的位置和彼此的关联,从内容的逻辑结构中获取贯通的知识,从而在整体上系统地掌握物理化学的理论体系。如图1 为 “界面现象”章节的知识框架结构图,它把该章的主要知识统一在“表面张力”为中心的逻辑结构中［4］。
3. 3 类比教学法
类比是一种理解认知事物的思维逻辑方法,它在教学中有广泛的应用。在物理化学教学中应用类比法,可以帮助学生理解、鉴别各种概念、定理、公式等,从纵向和横向都能找到新旧知识间的关系和区别,进而激发学生探索的热情,激活原有知识结构新的生长点,促进知识迁移。比如克劳修斯- 克拉佩龙方程、范特霍夫方程及其阿伦尼乌斯方程( dlnp/d T = ΔvapHm/RT2,dln Kθ/ d T = ΔrHmθ/ RT2,dlnk/d T = Ea/ RT2) 分别是系统压力、标准平衡常数及反应速率系数随温度的变化关系,具有相似的结构,通过比较分析每个公式各项式的含义,公式适用范围,区别和联系［5］,加深学生对这些公式的掌握。需要给学生强度的是 “类”只是类似, “比”只是比较、推理, “类比”并不是 “等于”。采用类比法授课时要选择适当的类比对象,抓住事物的本质联系作为推理的依据,同时还要在分析、综合的基础上比同比异,方能得到较为可靠的推论。
除此之外,还有讲座式、案例式、翻转课堂式等等不同的教学方法,可以根据不同的内容采用适宜的教学法,以提高教学效果。
4 灵活应用各种教学手段,提高教学效率
目前,大部分的课堂都具有计算机多媒体辅助教学功能,教师可以通过PPT课件进行教学,利用丰富的文字、图片、声音和动画资源以及方便的呈现方式,实现教学内容多种呈现,具有传授内容多和传授效率高的特点。还可模拟许多自然、实验现象,使深奥的知识变得通俗易懂,有利于吸引学生的注意力,调动学习兴趣,活跃课堂气氛,培养学生的空间思维能力［6］。比如 “相图的绘制”、 “可逆过程”和 “化学动力学势能面”等,这种传统教学法难以表述清楚的抽象含义可以通过模型图直接观察和理解。但是,在教学实践中,教师也不能排斥传统的 “黑板+ 粉笔”教学方式,过分依赖PPT课件,应有效地结合多媒体教学和传统教学,扬长避短。对于一些重要公式的推导,采用板书,层层推进、边写边讲,引导学生积极的思考,方能加深学生的记忆和印象。
随着网络的普及,即时通讯工具已无处不在。教学不仅只局限在教室里,可以说随时随地都能进行,大大满足了新时代的教学需求。比如建立QQ群,搭建自主学习的知识平台,实现各种学习资源共享,有利于提高学习成绩。同时,即时通讯教学手段具有交互性强、实时顺畅沟通、内容易保存,复习方便的特点。另外,其方便同学与老师的交流,尤其性格内向的同学与老师的沟通,有利于提高学习效果。在宽松的网络氛围中,学生通过即时通讯往往能够说真话,对教师的课程提出更加客观的建议,使老师的教学效果得到真实的反馈,便于教师反思自己教学的不足,有利于提高自己的教学能力［7］。
5 结语
不断地提高教学水平,是每位教师孜孜不倦的追求。在应用型院校物理化学的教学过程中,应不断地尝试教学改革,紧紧围绕学校的办学定位,把教学内容与人才培养目标有机地结合起来,使学生在学习到基础知识、应用技能的同时,亦能提高自己的综合素质。
参考文献
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[2]王新葵,石川,靳长德,等.物理化学教学方法的探讨[J].化工高等教育,2006(3):99-101.
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[6]范闽光,许雪棠,李斌,等.工科物理化学多媒体教学的实践与思考[J].广西大学学报:自然科学版,2008,33(S1):242-244.
关键词：大学物理 应用型本科院校 分级教学 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）11（a）-0068-01
以物理学基础知识为主要内容的大学物理课程，它包括经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用等，这些内容都是一个科研工作者和工程技术人员所必备的。因此，大学物理课程是高等院校理工科各专业学生的一门重要的通识性必修基础课[1]。大学物理教学对学生的作用并不仅限于提供物理知识，它在培养学生的科学思维方法、科学的研究方法、科学素质和创新精神等方面都具有独特的优势。学好大学物理课，不仅对学生在校的学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响[2]。对于应用示范型本科院校，大学物理的地位尤为重要，开设大学物理课程有助于学校“培养面向基层，服务一线，德智体美全面发展，地方用得上、留得住，具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才”的办学目标得以实现。然而，这样一门重要的课程却一直处于“教师难教，学生难学”的尴尬境地，很多学生感觉其枯燥又难懂，这直接影响了教师们在教学中的主导作用。
1 大学物理分级教学的必要性
随着高校的扩招，学生的数目越来越庞大，学生的基础差异变大，物理基础不同，而不同专业的培养目标、后续课程不同，因而对物理知识的需求不同，如此看来，对大学物理课程进行分级教学势在必行[3]。为了增强大学物理课程的应用性和针对性，在处理基础物理与专业课之间的关系上我们努力做到突出专业特色，针对不同专业的学生制定不同的物理教学计划，一方面在教学中突出专业的特点；另一方面根据各专业不同的后续专业基础课，强化所需的内容，删除或者压缩重复内容的课时。
2 大学物理课程分级教学实施内容
2.1 分级依据
我们通过广泛搜集有关《大学物理》课程分级教学改革及相应的课程教学大纲制订的经验和最新研究成果，积极参加教学改革研讨会，同专家一起探讨大学物理教学的相关问题。并以问卷调查的形式对学生的学习情况进行了调查，切实掌握了学生的学习心态、动机、态度和兴趣，及时的了解了学生想要上什么样的大学物理课，学什么样的知识。与此同时，我们还征求了相关学院教学管理人员、教师对大学物理教学的意见和建议。
根据调研及总结以前的教学经验，密切配合我院示范应用型本科高校建设，经过反复讨论形成了制修订大纲的总的原则。即：降低难度，增加应用性、趣味性等内容；适当减少经典物理的内容，相应地适当增加近代内容及物理知识在人类生活及现代科学技术中的应用等有关内容。
2.2 分级结果
通过广泛的调研、总结以前的教学经验，密切配合我院示范应用型本科高校建设，对大学物理教学的知识体系进行分类。在对大学物理教学进行分类时，我们既考虑到了各专业的不同及学生的个性差异，同时又兼顾到方便大学物理课程教学的组织及日常教学过程的管理、监控以确保教学质量。因此所分的类别要适度，不可过多。根据我校的实际情况，我们初步将大学物理课程分为三类：《大学物理A》《大学物理B》以及《大学物理C》。其中《大学物理A》针对我校需要较强的物理知识为基础的理工科专业学生开设，通过学习使学生掌握必要的物理学知识、培养严密的逻辑思维能力及分析问题和解决问题的能力。《大学物理B》是针对那些对力学知识、热学知识要求不高或避免与以后专业基础课重复的理工科学生开设。《大学物理C》则是为了普及科学知识、培养学生的文化科学素质，针对文科学生开设的选修课。
2.3 分级创新点
（1）符合时代需求，完善教学体系。
从培养目标出发，体现新的教育思想，积极吸取已有的教学内容和体现学科最新的研究成果，注重各课程内容的有机衔接，既服从课程的整体结构，又注意教学整体安排的需要。结合我校实际和各院系专业发展的特点，教学大纲的修订要求明确、重点突出，具有较强的指导性和操作性。
（2）强调兴趣教学，提高教学质量。
大学物理以往教学内容比较陈旧，基础性、验证性实验数量偏多，通常还要利用误差知识进行复杂的计算，而误差理论对于学生来说比较难于理解。实施分级教学，有效提高各专业学生学习大学物理的积极性，有利于物理基础知识的推广和普及。
（3）实现教师主导作用与学生个性发展的优化结合。
新的教学模式既能保证理工专业对物理知识的公共性需求，同时亦能兼顾各类专业自身特点的特殊需要，有利于培养学生工程实践能力，提高科学素质。
3 结语
总之，我们在大学物理的教学实践中要转变教育理念，由单纯的注重知识的传授转变为在传授知识的同时更加注重能力和素质的培养，改革教学内容并采取多样化的教学手段以提高学生学习的积极性和主动性。大学物理教学大纲是教学过程中的一份重要的指导性文件，需要在教学实践中不断总结，不断改进、调整；大学物理教学资源库也要不断地充实、完善；同时还要改革考核方式，增加平时过程性考核的比重。只有这样，才能切实适应我院示范应用型本科高校的建设，为学生科学素质的培养及后续的专业学习奠定基础，充分发挥大学物理在培养高素质、创新人才方面所具有的其他学科无法替代的特殊作用。
参考文献
[1]非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[EB/OL].http：//www.edu.cn/20051121/3161886.shtml，2007-12-20.
[2]廖旭，任学藻，周自刚.《大学物理》课程教学的改革与实践[J].高教研究，2007（1）.
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