课程名称：《物理学概论》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411030 |
开课学期 | 1 | 学分 | 0.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
8 | 8 | 0 |
先修课程 | 无 | 后续课程 | 力学、热学、光学、电磁学，物理学史等 |
大纲执笔人 | 叶田 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学，其研究对象具有极大的普遍性，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域中，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。本课程是物理学专业的一门必修学科基础课程，力求使学生对物理学的基础（包括经典物理学、量子物理学）有初步的了解，并理解科学的方法论、科学的发展规律、思维方式及研究方法；培养学生严谨的逻辑和推演等理性思维能力。
课程思政。（1）通过科学思维方式的学习、理性思维能力的培养，帮助学生确立科学的世界观，提高学生理性思考、分析处理问题的能力。（2）光的微粒说、波动说的争论促进了光现象本质的认识，这一认识的发展过程是螺旋上升式的，是自然辩证法中否定的否定规律的典型实例，借此培养学生辩证思维的能力。
三、课程目标
本课程是物理学专业的一门必修学科基础课程，是为了使学生理解科学的方法论、科学发展规律、思维方式及研究方法；培养学生严谨的逻辑和推演等理性思维能力。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
理解科学的方法论、科学发展规律、思维方式及研究方法；培养学生严谨的逻辑和推演等理性思维能力。 | ZS3. 掌握普通物理实验和近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3：知识整合 |
四、教学要求和方法
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 |
1 | 天地运动，伽利略的科学方法论 | (1) 理解经典力学及天体运动的基本知识； (2) 理解伽利略的科学方法论。 (3) 要求学生自主阅读伽利略“关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话”有关章节；调研伽利略生平介绍、主要学术成就、科学方法等内容。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 1 |
2 | 波动光学，科学创新与否定 | (1) 理解和掌握波动光学的基本原理、双缝干涉等典型现象及应用。 (2) 通过介绍光的微粒说、波动说，这一螺旋上升式的认识过程，帮助学生理解、体会科学创新与否定。 (3) 要求学生自主阅读牛顿的《自然哲学之数学原理》有关章节，并预先调研牛顿和惠更斯的生平介绍，主要学术成就等内容。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 |
3 | 经典电磁场理论，热现象与分子运动，真理与美的关系 | (1) 通过学习电磁场理论的发展过程，帮助学生理解麦克斯韦和法拉第的研究方法及其异同点。 (2) 了解简洁、对称、统一等哲学观念在建立科学理论中的作用。 (3) 体会、理解“精确定量、客观可重复”科学方法的重大意义。 (4) 要求学生自主调研杨振宁、李政道等科学家关于真理与美的哲学观念。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 |
4 | 奇妙的量子世界，扎实基础与重大突破 | (1) 理解原子模型、波粒二象性、物质波、不确定原理、微观粒子不可分辨等微观世界奇妙规律。 (2) 了解 “从实验结果得出理论模型”的思维方法。 (3) 要求学生调研爱因斯坦、玻尔和海森堡的生平介绍和学术成就，了解他们的思维方式和哲学观念。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 |
5 | 物理学与人类文明，科学精神概论 | (1) 理解演生论与还原论的特点和区别。 (2) 了解物理学与工业革命的联系。 (3) 体会、了解科学精神的基本内涵（严谨、创新、遵循客观规律等）。 (4) 要求学生自主调研朗道、安德森等物理学家的生平介绍和学术成就，思考倡导“创新、严谨”学风的重大意义，讨论物理学的方法论、科学发展与环境的关系。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 1 |
五、考核方式及要求
为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时表现成绩占40%；课程论文成绩占60%。其中，平时成绩主要由课堂提问、讨论等环节组成，测评学生的应用、评价等能力；课程论文采用小论文的形式，考查学生对科学方法论、物理学的思维方式和研究方法，物理学发展历史及发展规律的理解。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 平时表现 | 通过课堂提问、讨论等测试环节（考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 满分100分，成绩按40%比例折算后计入课程总评成绩。 |
终结性考核 | 课程论文 | 课程论文要求： (1) 选题有新意、有独特的视角； (2) 论点明确、论据充分、论证逻辑严密。 满分100分，成绩按60%比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
平时表现 | 能全面逻辑清晰地回答问题 | 能逻辑清晰地回答问题，但不够全面 | 能多角度回答问题，但逻辑不够清晰。 | 能回答部分问题，但缺乏逻辑。 | 不能回答问题 |
课程论文 | 及时提交课程论文；论文选题新颖、视角独特；论点明确、论据充分、论证逻辑严密。 | 及时提交课程论文；论文选题较新颖； 论点明确、论据论证较充分。 | 及时提交课程论文；论点明确、有一定论据，论证有一定逻辑。 | 及时提交课程论文；论点不够明确、论据不够充分，论证有一定逻辑。 | 未及时提交课程论文；论点不够明确、论据较少，论证缺乏逻辑。 |
六、课程内容
第一章：天地运动，伽利略的科学方法论
（授课时间：第3周）
教学目标：通过本章教学，帮助学生理解：(1)经典力学及天体运动的基本知识；(2)伽利略的科学方法论。
教学重点：伽利略的科学方法论。
教学难点：无。
学 时：1学时。
教学内容：
（1）结合物理学发展史，讲授经典力学及天体运动的基本知识；系统介绍严谨的科学方法论。
（2）要求学生自主阅读伽利略“关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话”有关章节，调研伽利略生平介绍、主要学术成就、科学方法等内容。
（3）围绕“伽利略的科学方法论”组织课堂讨论。
学习方法：课堂听讲、讨论；课外自主阅读、调研。
第二章：波动光学，科学创新与否定
（授课时间：第3-4周）
教学目标：(1)通过本章教学，帮助学生理解和掌握波动光学的基本原理、双缝干涉等典型现象及应用；(2)通过介绍光的微粒说、波动说，这一螺旋上升式的认识过程，帮助学生理解、体会科学创新与否定。
教学重点：波动光学的基本原理、现象及应用；科学发展、创新的规律，科学的否定观。
教学难点：波动光学的基本原理和相关现象机制。
教学内容：
（1）讲授波动光学的基本原理、现象及应用。
（2）介绍光的微粒说、波动说的争论，帮助学生体会、理解对光现象本质的螺旋上升式的认识过程，理解科学创新与否定。
（3）要求学生自主阅读牛顿的《自然哲学之数学原理》有关章节，并预先调研牛顿和惠更斯的生平介绍，主要学术成就等内容。
（4）围绕“科学的否定观”组织课堂讨论。
学习方法：课堂听讲、讨论；课外自主阅读、调研。
第三章：经典电磁场理论，热现象与分子运动，真理与美的关系
（授课时间：第4-5周）
教学目标：通过学习电磁场理论的发展过程，(1)帮助学生理解麦克斯韦和法拉第的研究方法及其异同点；(2)了解简洁、对称、统一等哲学观念在建立科学理论中的作用；(3)体会、理解“精确定量、客观可重复”科学方法的重大意义。
教学重点：麦克斯韦和法拉第建立电磁学理论过程中的研究方法及其异同点。
教学难点：无。
教学内容：
（1）介绍电磁场理论的发展过程，麦克斯韦的成就，总结麦克斯韦和法拉第在电磁场理论建立过程中的研究方法异同点。
（2）介绍简洁、对称、统一等哲学观念的在科学情景的内涵，帮助学生理解这些哲学观念在建立科学理论中的作用。
（3）介绍“精确定量、客观可重复”的科学方法，帮助学生理解这一科学方法在科学发展过程中的重大意义。
（4）要求学生调研杨振宁、李政道等科学家关于真理与美的哲学观念。
（5）围绕“真理与美”组织课堂讨论。
学习方法：课堂听讲、讨论；课外自主阅读、调研。
第四章：奇妙的量子世界，扎实基础与重大突破
（授课时间：第5-6周）
教学目标：学生通过本章教学，(1)理解原子模型、波粒二象性、物质波、不确定性原理、微观粒子不可分辨等微观世界奇妙规律；(2)了解“从实验结果得出理论模型”的思维方法。
教学重点：波粒二象性、物质波、不确定性原理。
教学难点：不确定性原理。
教学内容：
（1）讲授原子模型、波粒二象性、物质波、不确定原理、微观粒子不可分辨等微观世界奇妙规律，帮助学生体会、了解“从实验结果得出理论模型”的思维方法。
（2）要求学生自主调研爱因斯坦、玻尔和海森堡的生平介绍和学术成就，了解他们的思维方式和哲学观念。
（3）围绕“统计因果律”、“守恒律的极限”和“扎实基础引领重大突破”组织课堂讨论。
学习方法：课堂听讲、讨论；课外自主阅读、调研。
第五章：物理学与人类文明，科学精神综述
（授课时间：第6周）
教学目标：学生通过本章教学，(1)理解演生论与还原论的特点和区别；(2)了解物理学与工业革命的联系；(3)体会、了解科学精神的基本内涵（严谨、创新、遵循客观规律等）。
教学重点：演生论与还原论。
教学难点：演生论与还原论。
教学内容：
（1）讲授演生论与还原论的特点和区别。
（2）结合历史，讲授物理学与工业革命的联系。
（3）结合事例，讲授科学精神的基本内涵（严谨、创新、遵循客观规律等）。
（4）要求学生课后调研朗道、安德森等物理学家的生平介绍和学术成就，思考倡导“创新、严谨”学风的重大意义。
（5）围绕“物理学的方法论”和“科学发展与环境”组织课堂讨论
学习方法：课堂听讲、讨论；课外自主阅读、调研。
七、持续改进
暂无。
八、课程学习资源
拟使用教材
盛正卯、叶高翔（著），《物理学与人类文明》，第二版， 浙江大学出版社，2006年。
学习参考资料
[1] 冯霞主编，《物理学概论》安徽人民出版社，2007年。
[2] 王晓鸥主编，《物理学概论》同济大学出版社，2007年。
[3] 刘凤英主编，《物理学概论》，清华大学出版社，2010年。
[4] 张淳民主编，《物理学概论》，高等教育出版社，2012年。
[5] 伽利略著，周煦良译，《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，北京大学出版社，2006年6月。
[6] 牛顿著，王克迪译，《自然哲学之数学原理》，北京大学出版社，2006年。
[7] 倪光烔，《改变世界的物理学》(第三版)，复旦大学出版社，2007年。
[8] 罗杰.S.琼斯著，明然、黄海元译，《普通人的物理世界》，江苏人民出版社，1998年。
课程名称：《线性代数》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411020 |
开课学期 | 1 | 学分 | 3.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
51 | 51 | 0 |
先修课程 | | 后续课程 | |
大纲执笔人 | 张季谦、宁利新，张开拓 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《线性代数》是理工科各专业之必修课程，属于理工数学类基础理论课。由于线性问题广泛存在于技术科学的各个领域，某些非线性问题在一定条件下可以转化为线性问题。特别是在计算机日益普及的今天，解大型线性方程组，求矩阵的特征向量等已经成为工程技术人员经常遇到的课题，因此该课程所介绍的方法广泛地应用于这些领域的各个学科，这就要求理工科学生必须具备有线性代数基本理论知识，并熟练地掌握它的运算方法，为物理学后续专业课程打下必备的基础。
本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、数学思维能力、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握n阶行列式的定义和性质，矩阵的线性运算、乘法、通过初等变换求解逆矩阵；能够熟练求解线性方程组；理解线性空间的概念；理解线性变换的定义，掌握矩阵的特征值和特征向量；理解欧几里得空间和正交变换的概念；掌握n元实二次型的定理和运算。学生能运用数学方法分析问题和解决问题的基本方法和技巧，具有抽象概括能力、逻辑推理能力、空间想象能力。培养学生关注数理学科发展、自学能力以及创新能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：深刻理解n阶行列式的定义和性质，通过定义式计算三阶行列式；掌握矩阵的线性运算、乘法、逆矩阵；深刻理解向量组和矩阵的秩，了解线性方程组的解的结构；理解线性空间、线性变换的概念，掌握矩阵的特征值和特征向量；理解欧几里德空间和正交变换的概念；掌握n元实二次型的定理和运算。 | 3.1掌握基础物理和四大力学等学科的必备的线性数学知识，具备初步运用所学线性代数工具解决物理里的线性问题的能力；理解和掌握数学学科核心素养内涵。 | 要求1：知识整合。 |
课程目标2：理解克莱默法则、通过化三角形法计算行列式、深刻理解矩阵的初等变换、掌握分块矩阵的运算，求解齐次线性方程组的基础解系；理解向量空间的维数和基底，掌握基底变换和坐标变换；掌握矩阵的对角化方法；将标准基底变成正交基底；掌握用正交变换化二次型为标准形。 | 8.2 培养学生具有终身学习物理和数学专业的发展意识。养成自主学习数学工具的习惯，具有自我管理能力。 | 要求2：自主学习。 |
四、教学要求和方法
《线性代数》课程的具体教学过程中，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，锻炼学生解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《线性代数》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基础定理、基本运算等。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，重视对学生的学习方法的指导和课堂教学效果的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核方式和考核内容的设计；另外，在传授知识的同时，注重培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、自学能力以及运用线性代数方法和理论解决来实际问题的能力。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，培养自己全面、系统分析和解决问题的能力。培养学生对于《线性代数》中的解决线性问题的独自思考能力。学生应根据课程大纲要求制定本课程学习计划，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求，利用课余时间做好预习、复习，阅读参考书，主动与同学开展合作学习，认真、独立完成课后作业。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 行列式 | (1) 通过本章教学，使学生明确本门课程的性质、基本内容和学习意义；了解线性代数的概貌、应用和发展趋势；了解本门课程的教学要求和学习方法；了解n阶行列式的定义；掌握行列式的性质及行列式的计算；了解克莱姆法则。 (2)通过几何表示方法使学生对课程学习产生兴趣。 (3)作业及课外学习要求：完成关于行列式的题目，查阅线性代数发展史的有关介绍。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 |
2 | 矩阵代数 | (1) 通过本章教学，使学生理解矩阵概念(包括单位阵、对角阵、对称阵、数量阵、共轭阵等)；熟练掌握矩阵的线性运算，乘法运算，转置运算；理解逆矩阵的概念及其存在的充要条件；掌握二阶与三阶矩阵求逆矩阵的方法——伴随矩阵法；掌握分块矩阵的运算。 (2)学习相应的专业英文，参考英文书籍。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 |
3 | 线性方程组 | (1) 通过本章教学，使学生了解并掌握解矩阵初等变换的概念；理解初等矩阵的概念及矩阵初等变换与初等矩阵的关系；熟练掌握逆阵的求法——初等变换法；熟悉矩阵的秩与性质，并熟练掌握矩阵的秩的求法——初等变换法；理解线性方程组解的判别定理；理解通解的概念，掌握通解的求法——初等变换法。 (2)引导学生利用Mathematica等工具计算矩阵乘法和逆矩阵。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 目标2 |
4 | 线性空间 | (1) 通过本章教学，使学生理解n维向量的概念，掌握向量的线性运算；理解向量组的线性相关，线性无关的定义及有关的重要结论；理解向量组的最大无关组与向量组的秩，理解矩阵的秩与向量组的秩之间的关系，并掌握用初等变换求向量组的秩；理解基础解系的概念，熟练掌握线性方程组通解的求法——初等变换法；了解n维向量空间及子空间，基底，维数，坐标等概念。培养学生的空间想象能力和辩证唯物主义世界观。 (2)本章应当强调几何思维方法，为解决复杂线性问题奠定基础。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
5 | 线性变换 | (1) 通过本章的学习，使学生理解线性变换的定义；了解n维线性空间V中线性变换的矩阵，线性变换在一个基底下的矩阵；了解线性变换在不同基底下矩阵之间的关系；掌握矩阵的对角化，矩阵的特征根与特征向量，矩阵的对角化的方法。 (2) 完成特征值、特征向量习题，掌握矩阵的对角化，阅读英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 欧几里得空间 | (1) 通过本章的学习，使学生理解线性变换的定义；了解n维线性空间V中线性变换的矩阵，线性变换在一个基底下的矩阵；了解线性变换在不同基底下矩阵之间的关系；掌握矩阵的对角化，矩阵的特征根与特征向量，矩阵的对角化的方法。 (2) 阅读英文资料，进一步理解正交变换的概念。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | |
7 | n元实二次型 | (1) 通过本章教学，使学生了解 n元实二次型及其标准形；理解n元实二次型的定义，n元实二次型的标准形；了解正定二次型，用正交变换化二次型为标准形；理解正交矩阵的概念及其性质；熟悉正交向量与正交向量组的概念及其性质，掌握向量组的正交规范化的方法；了解二次型及其矩阵表示，会用配方法、正交变换法、初等变换法化二次型为标准型；了解惯性定律，二次型的秩，二次型的正定性及其判别法。 (2) 完成二次型的习题，自行学习Mathematica化简二次型的标准形，阅读英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程测验、课程实验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 |
课程作业 | (1)主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2)每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3)作业次数不少于7次。 |
阶段考试 | (1)主要评价学生对线性代数基本概念和规律的理解和掌握程度。 (2)主要采用课堂考核或者考试形式，按百分制记录成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2)考核1-7章线性代数知识运用、分析能力。 (3)考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、填空题、计算题、证明题、综合应用题等 (4)卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
日常考核 | 1．到课和考勤情况 | 0.025 | 0.025 | 0.15 |
2．积极预习新课和回答问题 | 0.02 | 0.02 |
3．作业完成情况 | 0.03 | 0.03 |
课程作业 | 1. 行列式 | 0.0075 | 0.0075 | 0.15 |
2. 矩阵的乘法 | 0.0075 | 0.0075 |
3. 逆矩阵 | 0.0075 | 0.0075 |
4. 线性方程组 | 0.0075 | 0.0075 |
5. 基变换与坐标变换 | 0.0075 | 0.0075 |
6. 特征值、特征向量 | 0.0075 | 0.0075 |
7. 矩阵的对角化 | 0.0075 | 0.0075 |
8. 标准正交基 | 0.0075 | 0.0075 |
9. 正定二次型 | 0.0075 | 0.0075 |
10. 化二次型为标准型 | 0.0075 | 0.0075 |
期中考试 | 1.计算题 | 0.02 | 0.02 | 0.20 |
2.分析题 | 0.02 | 0.02 |
3.证明题 | 0.03 | 0.03 |
4.解方程 | 0.03 | 0.03 |
期末考试 | 1.选择题 | 0.05 | 0.05 | 0.50 |
2.填空题 | 0.025 | 0.0025 |
3.计算题 | 0.10 | 0.10 |
4.证明题 | 0.0375 | 0.0375 |
5.解方程 | 0.0375 | 0.0375 |
合计 | 0.50 | 0.50 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 课程实验 期末考试 |
课程目标1 | 50% | 7.5% | 7.5% | 10% | 25% |
课程目标2 | 50% | 7.5% | 7.5% | 10% | 25% |
合计 | 100% | 15% | 15% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中测试 | 按期中测试标准 | 按期中测试标准 | 按期中测试标准 | 按期中测试标准 | 按期中测试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：行列式
教学重点：n阶行列式的定义。
教学难点：行列式的基本计算方法。
主要内容：
第一节 n阶行列式的定义
一、二、三阶行列式的定义
二、n阶行列式的定义
第二节 行列式的主要性质
一、行列式的主要性质
二、实例分析
第三节 行列式按行(列)展开
一、按一行(列)展开行列式
二、拉普拉斯定理
学习方法：听讲记录，小组讨论。
课后作业：完成课后练习8题。
第二章：矩阵代数
教学重点：矩阵的运算，逆矩阵、矩阵的初等变换、矩阵的秩
教学难点：逆矩阵、矩阵的秩
主要内容：
第一节 矩阵的概念
一、矩阵的基本概念
第二节 矩阵的代数运算
一、矩阵的加法与数乘
二、矩阵的乘法
第三节 逆矩阵与矩阵的初等变换
一、逆矩阵
二、矩阵的初等变换
第四节 转置矩阵与一些重要的方阵
一、转置矩阵
二、几个重要的方阵
第五节 分块矩阵
一、基本概念
二、一般规则
三、示例分析
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论。
课后作业：完成练习题10道。
第三章：线性方程组
教学重点：线性方程解的理论与求解方法。
教学难点：逆矩阵和秩的求法。
主要内容：
第一节 向量组与矩阵的秩
一、向量组的秩
二、矩阵的秩
第二节 线性方程组的解法
一、非齐次线性方程组的解法
二、齐次线性方程组的解法
第三节 线性方程组解的结构
一、齐次线性方程组的基础解系
二、非齐次线性方程组解的结构
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：练习题10道。
第四章：线性空间
教学重点：向量空间的概念、向量组的秩、基础解系的求法。
教学难点：向量组的相关性。
主要内容：
第一节 线性空间的概念
一、线性空间的定义与例子
二、子空间
第二节 n维线性空间
一、n维线性空间的定义
二、基底变换与坐标变换
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：完成练习题10道。
第五章：线性变换
教学重点：线性变换的求法，基底的概念。
教学难点：矩阵对角化方法，掌握矩阵的对角化
主要内容：
第一节 线性变换的定义
第二节 n维线性空间V中线性变换的矩阵
一、线性变换在一个基底下的矩阵
二、线性变换在不同基底下矩阵之间的关系
第三节 矩阵的对角化
一、矩阵的特征根与特征向量
二、矩阵的对角化
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：练习题9道。
第六章：欧几里得空间
教学重点：空间概念，正交变换。
教学难点：正交基底的求解。
主要内容：
第一节 欧几里得空间
一、向量的标准内积
二、标准正交基底
第二节 正交变换
一、正交变换
二、示例分析
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：练习题6道。
第七章：n元实二次型
教学重点：n元实二次型，二次型的转化方法。
教学难点：正定性的判别方法。
主要内容：
第一节 n元实二次型
一、n元实二次型的定义
二、n元实二次型的标准形
第二节 正定二次型
一、基本形式
二、示例分析
第三节 用正交变换化二次型为标准形
一、正交变换
二、示例分析
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：练习题2道。
七、持续改进
1.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
2.课程思政
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-线性代数的发展历史 | 伟烈亚力和李善兰合译《代微积拾级》 | 关注国家数学发展 | 引导学生学习我国数学历史 |
线性方程组 | 秦九韶的霍纳算法 | 爱国、理想、担当 | 融入线性方程组的教学 |
n阶矩阵的特征多项式 | 李冶《测圆海镜》是有关一元高次方程的数值解法 | 科学精神、探索精神、 | 融入特征多项式的教学 |
绪论-线性代数的发展历史 | 伟烈亚力和李善兰合译《代微积拾级》 | 关注国家数学发展 | 引导学生学习我国数学历史 |
作业-特征值特征向量 | 苏联数学家李雅普诺夫提出稳定性原理 | 钻研精神、探索精神 | 利用特征值来判断线性动力学系统的稳定性 |
八、课程学习资源
拟使用教材
四川大学高等数学教研室.高等数学(第三册，第四版，物理类专业用).北京：高等教育出版社.2012年
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 同济大学数学教研室.线性代数(第四版).北京：高等教育出版社.2002年。
[2] 杨荫华.线性代数.北京大学出版社.2004年。
[3] Gilbert Strang著，线性代数(Introduction to Linear Algebra)，第8版.北京：清华大学出版社，2019年。
[4] 任广千，谢聪，胡翠芳著，线性代数的几何意义，西安电子科技大学出版社. 2022年9月.
[5] David C.Lay，Steven R.Lay著，刘深泉译，线性代数及其应用(第五版). 机械工业出版社，2018年7月。
2. 网络资源类
[1] 线性代数，Gilbert Strang，麻省理工大学(网易公开课)
https：//open.163.com/newview/movie/free?pid=YHJ4EUOTI&mid=XHJ4EUOUD
课程名称：《高等数学I》
一、课程概况
适用专业 | 物理学（师范） | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 11310580 |
开课学期 | 1 | 学分 | 5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
85 | 85 | 0 |
先修课程 | 初等数学 | 后续课程 | 高等数学II |
大纲执笔人 | 周勇 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《高等数学I》是物理学（师范）专业的重要专业基础课之一。本课程先修课程包括中学数学和初等数学，为学生奠定了基本的数学思维和技能。该课程为学生提供了数学工具和方法，为后续专业课程和科学研究打下坚实基础。本课程是“高等数学”系列课程的第一部分，是学生学习数学的重要起点。通过本课程的学习，学生将获得“极限”、“导数”、“微分”、“微分中值定理及其应用”、“不定积分”、“定积分”、“定积分的应用”的基本概念、基本理论、运算的基本方法以及运算技能，提升抽象思维能力、逻辑推理能力、自学能力，以及综合运用极限、微积分思想、方法、理论分析和解决实际问题的能力。在教学过程中，我们将贯穿思政元素，培养学生的科学精神和社会责任感。通过深入理解数学知识，学生将提高解决实际问题的能力，增强创新意识和实践能力，为祖国的建设和发展做出贡献。
三、课程目标
课程目标1：掌握一元函数极限、导数、微分、不定积分、定积分的基本概念、基本理论和基本运算方法；理解各部分知识的结构和内在联系。了解微积分发展的历史，特别是我国科学家对微积分发展的贡献。
课程目标2：具备较强的极限、微分、积分综合运算能力，具备一定的抽象思维能力、逻辑推理能力，具备一定的微积分数学素养，能够综合运用极限、微积分思想、理论和方法分析、解决一些物理实际问题。
课程目标3：形成一定的自学能力，具备一定的辩证唯物主义思维品质，具有批判性思维习惯和独立思考、自主判断的习惯。
具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握一元函数极限、导数、微分、不定积分、定积分的基本概念、基本理论和基本运算方法；理解各部分知识的结构和内在联系。了解微积分发展的历史，特别是我国科学家对微积分发展的贡献。 | ZS1.掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：具备较强的极限、微分、积分综合运算能力，具备一定的抽象思维能力、逻辑推理能力，具备一定的微积分数学素养，能够综合运用极限、微积分思想、理论和方法分析、解决一些物理实际问题。 |
课程目标3：形成一定的自学能力，具备一定的辩证唯物主义思维品质，具有批判性思维习惯和独立思考、自主判断的习惯。 | ZZ1.了解物理学专业发展核心内容和发展阶段路径，能够结合就业愿景制订自身学习和专业发展规划。 ZZ2.具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习 |
四、教学要求和方法
《高等数学I》课程作为物理学（师范）专业的重要基础课之一，其教学旨在通过系统学习和深入探讨，使学生掌握数学基本概念和方法，为今后专业学习打下坚实基础。以下是针对该课程的教学要求和方法：
1. 基本概念与方法的掌握： 课堂教学首要任务是使学生熟悉并掌握课程内容中的基本概念、基本理论和方法。通过清晰的讲解和示例，帮助学生建立起对极限、导数、微分、不定积分、定积分等概念的深入理解。
2. 问题的提出与解决： 在教学过程中，要强调对关键知识点的提出、分析和解决方法。通过提供问题情境，引导学生思考并应用所学知识解决实际问题，培养学生的分析和解决问题的能力。
3. 多媒体与互联网工具的应用： 充分利用现代化多媒体和互联网工具，直观展示各种知识点，用形象的方式描述，以提升学生的学习效果和理解深度。
4. 启发式教学与探究型教学相结合： 采用启发式教学和探究型教学方法，引导学生主动探索和学习，激发他们对数学的兴趣，培养独立思考和问题解决能力。
5. 案例教学与理论实践相结合： 在教学中，结合具体案例和实际问题，将理论教学与工程实践相结合，引导学生应用数学方法解决实际问题，加深他们对理论的理解和应用能力。
6. 互动式教学： 课堂内外结合，通过课堂讨论和课外答疑等形式，促进师生互动，激发学生的学习兴趣和参与度，提高教学效果。
7. 学习方法的培养： 强调学生对基本理论的钻研，并将理论与实际问题相结合，培养学生发现问题、解决问题的能力。明确学习任务，要求学生认真听课、积极思考、完成作业和课外阅读，通过不断巩固知识来提升学习效果。
8. 英文原著阅读： 鼓励学生阅读英文原著，培养其自学能力，拓展视野，加深对数学知识的理解和运用。
通过以上教学要求和方法的实施，可以有效提高《高等数学I》课程的教学质量，激发学生学习兴趣，培养其数学分析和解决问题的能力，为其今后的专业学习和科研打下坚实的数学基础。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 第一章 函数与极限 | 通过本章的学习，使学生掌握一元函数、数列极限、一元函数极限、连续等基本概念，能够掌握极限求解的基本方法以及极限求解的基本运算，能够分析和判断各类函数连续和间断。通过介绍刘徽的“割圆术”思想增强学生的民族自豪感，通过数列中的贷款利息模型、指数函数中的指数大爆炸模型培养培养辩证唯物主义观点和理性思维。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 16 | 目标1 目标3 |
2 | 第二章 导数与微分 | 通过本章的学习，使学生掌握导数及微分的概念，基本求导公式，导 数的运算法则，函数的导数及微分的计算方法。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 10 | 目标1 目标3 |
3 | 第三章 微分中值定理与导数的应用 | 通过本章的学习，使学生掌握微分中值定理的基本理论，学会利用函数的微分及中值定理判断函数单调性、凹凸性，熟练求解函数的极值和最值，学会分析函数图形的弯曲程度。 通过介绍拉格朗日、柯西等科学家，培养学生严谨治学、刻苦钻研、追求真理的品质。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 16 | 目标2 目标3 |
4 | 第四章 不定积分 | 通过本章的学习，使学生掌握原函数和不定积分的基本概念、不定积分的性质以及不定积分的基本公式，掌握不定积分的计算方法，能够熟练运算常见类型函数的不定积分。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 10 | 目标1 |
5 | 第五章 定积分 | 通过本章的学习，使学生掌握定积分的概念和性质，理解掌握积分上限函数及其求导公式；掌握牛顿一莱布尼兹公式；熟练掌握用换元法及分部积分法计算有关函数的定积分，了解两类反常积分。 通过介绍曹冲称象故事，培养从部分到整体、复杂到简单的思维；通过定积分的概念培养量变到质变的思维。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 16 | 目标1 |
6 | 第六章 定积分的应用 | 熟练掌握用定积分（微元法）表达和计算一些几何量（面积、某些体积、弧长等）及物理量（功、引力、水压力等）。通过对赵州桥的介绍及赵州桥拱形面积的计算引导学生体会“大国工匠”的精神，强化学生用所学知识解决实际问题的意识。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 5 | 目标2 |
7 | 第七章 微分方程 | 通过本章的学习，使学生掌握微分方程的相关概念，学会识别微分方程的类型，熟练掌握常见类型微分方程的求解方法，学会由实际问题建立微分方程并进行求解。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 12 | 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本课程采用定量评价和定性评价、过程性评价与期末考试相结合的形式进行。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表5所示。
表3 定量评价
课程目标 | 评价环节 | 评价内容 | 评价依据 | 评价实施 |
课程目标1 | 课堂表现 | 基本概念、基本理论、基本方法、基本公式的掌握情况 | 问题回答的准确性； 公式默写的正确率；问题讨论的参与度与深度 | 每节课都就上一节课所学习的基本概念、基本理论进行提问；随机请同学板演基本的定义式、极限法则、求导法则；默写基本导数公式和不定积分公式；组织课堂讨论 |
课程目标1 | 课程作业 | 基本理论、基本方法、基本公式的掌握和应用情况 | 作业完成的时效性、规范性、正确性、创新性 | 安排第1-7章相关的课程作业不少于8次；每次作业按百分制单独评分，最后取平均分 |
阶段测试 | 章节或单元所学习的基本概念、基本理论、基本公式、基本运算方法的掌握情况 | 阶段测试相应试题的卷面成绩 | 以笔试闭卷形式进行；以选择题、计算题、证明题等形式考查；举行2次单元测试，第1-3章学习结束后举行1次，第4-6章学习结束后举行1次 |
期末考试 | 整个一元函数极限、微积分的基本概念、基本理论、基本公式和运算方法的理解、掌握情况 | 期末考试相应试题的卷面成绩 | 以笔试闭卷形式进行；以选择题、计算题、证明题、论述题、等形式考查；满分50分 |
课程目标2 | 课程作业 | 极限和微积分的综合运算能力 | 作业完成的时效性、规范性、正确性、创新性 | 安排第3章、第6、7章相关的课程作业不少于6次； |
阶段测试 | 极限、微积分的综合运算能力以及综合运用极限、微积分分析求解微分方程、几何问题、物理问题的能力 | 单元测试相应试题的卷面成绩 | 在单元测试试卷中计算题、证明题、综合应用题形式出现 |
期末考试 | 综合运用极限和微积分对一些实际问题特别是物理问题进行分析、建模、求解的能力 | 模型构建的合理性、可行性、数学表达式的及求解过程的正确性 | 在期末考试试卷中以综合应用题形式出现；满分50分 |
课程目标3 | 小组汇报 | 自学能力，独立思考、辩证思维、批判性思维品质，举一反三的能力 | 对自学内容的理解程度；思考问题视角的新颖性 | 对第1、3、6章部分自学内容采用翻转课堂教学形式，自学完成后开展小组汇报 |
表4 定性评价
评价环节 课程目标 | 问卷调查 | 学生座谈会 |
课程目标1 | √ | √ |
课程目标2 | √ | √ |
表5 课程目标达成度评价方式与权重
课程目标 | 评价方式及其权重（%） | 课程分目标在课程总目标的权重（%） |
过程性评价 | 小组汇报 | 期末考试 |
课堂表现 | 课程作业 | 阶段测试 |
课程目标1 | 10 | 20 | 20 | | 50 | 40 |
课程目标2 | | 20 | 30 | | 50 | 50 |
课程目标3 | | | | 100 | | 10 |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
课程目标达成度计算方法：
1.课程分目标达成度=课程分目标下各评定方式的“学生平均成绩/分值*权重”之和。
2.整体课程目标达成度：“各课程分目标达成度*权重”之和。
六、课程内容
第一章：函数与极限
教学重点：极限的概念及性质，无穷小量，重要极限，极限的求解方法，函数连续的概念及性质。
教学难点：极限的定义，数列极限的求解。
主要内容：（1）映射与函数
（2）数列的极限
（3）函数的极限
（4）无穷小与无穷大
（5）极限运算法则
（6）极限存在准则，两个重要极限
（7）无穷小的比较
（8）函数的连续性与间断点
（9）连续函数的运算与初等函数的连续性
（10）闭区间上连续函数的性质
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第二章：导数与微分
教学重点：导数和微分的概念，复合函数及隐函数求导方法。
教学难点：复合函数、隐函数及参数式方程函数二阶导数的求解。
主要内容：（1）导数概念
（2）函数的求导法则
（3）高阶导数
（4）隐函数及由参数方程所确定的函数的导数，相关变化率
（5）函数的微分
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第三章：微分中值定理与导数的应用
教学重点：拉格朗日中值定理，罗比达法则，极值及最大值、最小值的求解。
教学难点：拉格朗日中值定理，泰勒定理，中值定理用于证明问题。
主要内容：（1）第一节 微分中值定理
（2）洛必达法则
（3）泰勒公式
（4）函数单调性与曲线的凹凸性
（5）函数的极值与最大值最小值
（6）函数图形的描绘
（7）曲率
（8）方程的近似解
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第四章：不定积分
教学重点：不定积分的概念，基本积分公式，基本的积分方法。
教学难点：不定积分的换元积分法与分部积分法，无理函数的不定积分。
主要内容：（1）第一节 不定积分的概念与性质
（2）换元积分法
（3）分部积分法
（4）有理函数的积分
（5）积分表的使用（自学）
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第五章：定积分
教学重点：定积分的概念，牛顿—莱布尼兹公式，定积分的积分方法。
教学难点：积分上限函数及其导数，反常积分的求解。
主要内容：（1）定积分的概念与性质
（2）微积分基本公式
（3）定积分的换元法河分部积分法
（4）反常积分
（5）反常积分的审敛法（自学）
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第六章：定积分的应用
教学重点：定积分的元素法，定积分在几何学上的应用。
教学难点：定积分在物理学上的应用。
主要内容：（1）定积分的元素法
（2）定积分在几何学上的应用
（3）定积分在物理学上的应用
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第七章：微分方程
教学重点：微分方程的一般概念，一阶及二阶常见类型微分方程的求解，微分方程的建立与初始条件的列出。
教学难点：二阶常系数非齐次线性微分方程的求解方法。
主要内容：（1）微分方程的基本概念
（2）可分离变量的微分方程
（3）齐次方程
（4）一阶线性微分方程
（5）可降阶的高阶微分方程
（6）高阶线性微分方程
（7）常系数齐次线性微分方程
（8）常系数非齐次线性微分方程
（9）欧拉方程（自学）
（10）常系数线性微分方程组解法举例（自学）
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排 1 次 2 小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
七、持续改进
1. 根据2018版人才培养方案执行情况，对于本科阶段的学生，所开设的《高等数学》内容中包含的学科竞赛部分较少，在2022版人才培养方案中课程在内容中穿插了与学科竞赛（如全国大学生数学竞赛、全国大学生数学建模竞赛等）相关的内容，把学科竞赛题放在课后自修部分。
2. 本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
同济大学数学系，《高等数学》(上册)，第六版，高等教育出版社，2007年
学习参考资料
1. 教材类
[1] 同济大学数学系编，《高等数学》（上册、下册），第五版，高等教育出版社， 2002年。
[2] 同济大学数学系编，《高等数学》（上册、下册），第七版，高等教育出版社， 2014年。
[3] 中国科学技术大学高等数学教研室编，高等数学导论（上、中、下册），第二版，中国科学技术大学出版社， 1996年。
[4] 杜先能，孙国正主编， 《高等数学》（上、下）， 安徽大学出版社， 2003年。
[5] 四川大学数学系高等数学教研室编，《高等数学》（第一、二册），第三版，高等教育出版社， 2002年。
2. 教辅类
[1] 徐小湛编著，《高等数学学习手册》，第一版，科学出版社，2005年。
[2] 曹圣山主编， 《高等数学习题全解》， 中国海洋大学出版社，2010年。
[3] 同济大学数学系编，《高等数学习题全解指南》（上、下册）第六版，高等教育出版社，2007年。
[4] Bilibili网站，《高等数学 I》教学视频，宋浩
课程名称：《力学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411050 |
开课学期 | 2 | 学分 | 4 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
68 | 68 | 0 |
先修课程 | 高等数学 | 后续课程 | 理论力学 |
大纲执笔人 | 姚关心、赵春一 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
力学研究物质机械运动的规律，它是物理学的重要组成部分。本课程是学生入学后接触的第一门物理学专业基础课。主要介绍从经典物理到现代物理学的发展和当前物理学的成就，概述人类认识能量概念的历史。从体系上，以惯性参考系、动量守恒定律和万有引力定律出发展开经典力学。由质点运动学开始到相对论简介，贯穿对称性思想。课程介绍一些近代物理学中重大发现，体现经典力学的现代价值。通过系统地学习和掌握本课程主要内容和研究方法，将为进一步学习物理学后继课程奠定坚实基础。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握力学基础知识，能运用力学知识去解决物理学及其它学科中有关力学的基本问题，了解力学是物理学的有机组成部分，了解现代力学的发展方向。学生对牛顿力学及其应用有全面深入的认识，能运用牛顿力学的原理、定律、矢量代数、微积分解决质点力学、质点组力学、 有心力场、刚体力学、振动和波的基本问题；了解弹性力学、流体力学的基本原理与研究方法；掌握相对论力学的基本原理；会用相关的原理分析、解决力学问题，为后续理论物理课程打下坚实的基础。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握质点运动学、质点动力学、刚体动力学、振动和波动、相对论等基本概念、基本理论，掌握基础力学体系结构及其内在联系。 | 3.1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力：理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：具备一定的逻辑推理分析论证能力，能够较熟练运用高等数学工具解决一些较复杂体系的力学问题，培养学生分析问题和解决问题的能力。 | 3.1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力：理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标3：养成良好的自学学习习惯，培养和提高学生的自学能力 | 8.2 具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习 |
四、教学要求和方法
《力学》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程。学生掌握教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过课堂教学，使学生能够掌握课程的基本概念和理论，能够应用所学的知识解决实际问题。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的物理学思想和研究方法，引导学生探索科学前沿，激发学生自主学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 物理学和力学 | (1) 了解力学和物理学的发展概况及本学科特点等； (2) 学生掌握参考系与坐标系、理想模型、单位制和量纲及数量级估计等内容。 | 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 4 | 目标1 目标3 |
2 | 质点运动学 | (1) 掌握质点运动学有关规律。要求学生熟练掌握速度和加速度在直角坐标系与自然坐标系中的表述方法，并能初步应用高等数学分析质点的直线运动和曲线运动。 (2) 理解伽利略变换的时空观，能熟练掌握伽利略速度变换关系及其应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
3 | 动量.牛顿运动定律.动量守恒定律 | (1) 熟练运用牛顿运动定律与动量定理解答相关动力学问题； (2) 了解牛顿运动定律的适用范围及其局限性； (3) 掌握非惯性系中求解力学问题的基本方法； (4) 阅读英文文献。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√ | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 动能和势能 | (1) 掌握功、动能和势能的概念； (2) 掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律等的应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 角动量 | (1) 理解并掌握对点与对轴的角动量或力矩的区别与联系； (2) 熟悉并掌握角动量定理及其守恒律； (3) 明确经典动力学的适用范围。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√ | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 万有引力定律 | (1) 了解开普勒定律与万有引力定律的建立过程，理解惯性质量与引力质量的物理意义及两者联系； (2) 熟练掌握万有引力定律及其应用； (3) 掌握地球自转对重力的影响； (4) 了解万有引力定律的适用范围。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 2 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 刚体力学 | (1) 明确角量与线量的联系与区别； (2) 理解并掌握质心运动定理、刚体定轴转动定理及动能定理、刚体的平衡条件等，能熟练地应用这些规律计算有关刚体力学问题。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 研讨（√） | 10 | 目标1 目标2 目标3 |
8 | 振动 | (1) 理解振幅、圆频率、周期、相位等概念并能熟练地进行有关简谐振动运动规律的计算。 (2) 了解受迫振动及阻尼振动的特点。阻尼振动及受迫振动以定性讨论为主。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
9 | 波动和声 | (1) 掌握平面简谐波运动规律； (2) 掌握波的叠加和干涉； (3) 理解多普勒效应及声学的有关基本概念并能熟练地进行有关计算。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 10 | 目标1 目标2 目标3 |
10 | 相对论 简介 | (1) 理解狭义相对论的诞生历史，掌握洛伦兹变换的应用； (2) 了解广义相对论的建立，了解爱因斯坦的科学贡献。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 自主（√） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括预习、平时表现、课程作业和期中考试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 平时表现 | 据学生平时的问题讨论参与度、回答问题等学习表现等情况打分。 |
课程作业 | (1) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2) 作业次数不少于9次，每次作业按100分制单独评分，各次成绩的平均值作为课程作业成绩。 |
期中考试 | (1) 主要评价学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验(期中)以笔试开卷或闭卷形式进行(满分100分)，测验题型为选择题、填空题、简答题、计算题等。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本方法和和主要技术的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行(满分100分)，考试题型可以是选择题、填空题、简答题、计算题等。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
平时表现 | 问题讨论参与度、回答问题 | 0.16 | 0. 04 | | 0.2 |
课程作业 | 1. 质点运动学 | 0.015 | | | 0.15 |
2. 质点的动力学 | 0.015 | | |
3. 动量及动量守恒定律 | 0.015 | | |
4. 动能定理及机械能守恒定律 | 0.01 | 0.005 | |
5. 角动量 | 0.01 | 0.005 | |
6. 刚体力学 | 0.01 | 0.005 | |
7. 振动 | 0.01 | 0.005 | |
8. 波动 | 0.01 | 0.005 | |
9. 总复习 | 0.02 | 0.01 | |
期中考试 | 1.选择题 | 0.045 | | | 0.15 |
2.判断题 | 0.015 | | |
3.填空题 | 0.015 | | |
4.计算分析题 | | 0.075 | |
期末考试 | 1.选择题 | 0.10 | | | 0.50 |
2.判断题 | 0.05 | | |
3.简答题 | | | 0.10 |
4.计算分析题 | | 0.25 | |
合计 | 0.50 | 0.40 | 0.10 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
| 课程作业 | 平时表现 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 50% | | 10% | 5% | 10% | 25% |
课程目标2 | 40% | | 8% | 4% | 8% | 20% |
课程目标3 | 10% | | 2% | 1% | 2% | 5% |
合计 | 100% | | 20% | 10% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
平时表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 物理学和力学
(授课时间：第2学期第1周)
教学目标：通过本章教学，使学生掌握参考系与坐标系、理想模型、单位制和量纲及数量级估计等内容。了解力学和物理学的发展概况及本学科特点等。
教学重点：参考系和坐标系、单位制和量纲、高等数学基本知识。
教学难点：单位制和量纲。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：多媒体讲授法、讨论法
主要内容：
(1)发展着的物理学
(2)物理学科的特点
(3)时间和长度的计量
(4)单位制和量纲
(5)数量级估计
(6)参考系和坐标系
学习方法：小组讨论、课后查阅文献
课程思政元素：介绍物理学及力学发展历史，尤其是在推动社会发展中所起的巨大作用，让学生明白科学技术是第一生产力等道理，介绍一些著名科学家在力学发展过程所做出的不懈努力以及一些科学研究方法，激励学生以历史上的杰出科学家为榜样，刻苦学习物理知识。
课后作业：调研文献，了解力学的发展过程
第二章 质点运动学
(授课时间：第2学期第2-3周)
教学目标：通过本章教学，使学生掌握质点运动学有关规律。特别是使学生熟练掌握速度和加速度在直角坐标系与自然坐标系中的表述方法，并能初步应用高等数学分析质点的直线运动和曲线运动。此外，还要求学生理解伽利略变换的时空观，能熟练掌握伽利略速度变换关系及其应用。
教学重点：质点的速度和加速度矢量概念
教学难点：质点的速度和加速度矢量概念、伽利略速度变换关系及其应用
学 时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：多媒体讲授法、讨论法
主要内容：
(1)质点的运动学方程
(2)瞬时速度矢量和瞬时加速度矢量
(3)质点直线运动—从坐标到速度和加速度
(4)质点直线运动—从加速度到速度和坐标
(5)平面直角系与抛体运动
(6)自然坐标*切向和法向加速度
(7)极坐标系*径向速度和横向速度
(8)伽利略变换
学习方法：自主学习、小组讨论、课后查阅文献
课后作业：完成教材55-60页部分习题
第三章 动量.牛顿运动定律.动量守恒定律
(授课时间：第2学期第4-5周)
教学目标：使学生能熟练运用牛顿运动定律与动量定理解答相关动力学问题，了解牛顿运动定律的适用范围及其局限性，掌握非惯性系中求解力学问题的基本方法。
教学重点：重点是牛顿运动定律、动量定理及其守恒定律的物理意义与实际应用
教学难点：受变力作用及非惯性系中的力学问题
学 时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)牛顿第一定律和惯性参考系
(2)惯性质量和动量
(3)主动力和被动力
(4)牛顿运动定律的应用
(5)非惯性系中的动力学
(6)用冲量表述的动量定理
(7)质点系动量定理和动量守恒定律
(8)质心与质心运动定理
(9)火箭的运动
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考109-111页思考题：，完成教材111-119页部分习题
第四章 动能和势能
(授课时间：第2学期第6-7周)
教学目标：使学生掌握功、动能和势能的概念以及动能定理、功能原理和机械能守恒定律等的应用。
教学重点：功、动能、势能的概念及动能定理、功能原理和机械能守恒定律等的应用教学难点；元功的各种表示及势能的概念
学 时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)功
(2)质点和质点系动能定理
(3)势能
(4)功能原理和机械能守恒定律
(5)对心碰撞
(6)非对心碰撞
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考156-157页思考题：，完成教材157-162页部分习题.
第五章 角动量
(授课时间：第2学期第8周)
教学目标：使学生理解并掌握对点与对轴的角动量或力矩的区别与联系，熟悉并掌握角动量定理及其守恒律。使学生明确经典动力学的适用范围。
教学重点：力矩和角动量概念、角动量定理及其守恒律
教学难点：力矩和角动量概念、角动量定理及其守恒律
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)质点的角动量
(2)质点系的角动量定理及角动量守恒定律
(3)经典动力学的适用范围
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考208页思考题：，完成教材208-209页部分习题.
第六章 万有引力定律
(授课时间：第2学期第9周)
教学目标：使学生了解开普勒定律与万有引力定律的建立过程，理解惯性质量与引力质量的物理意义及两者联系，熟练掌握万有引力定律及其应用，掌握地球自转对重力的影响，了解万有引力定律的适用范围。
教学重点：万有引力定律及其应用
教学难点：引力势能的概念
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)开普勒定律
(2)万有引力定律
(3)引力势能
(4)潮汐
学习方法：自主学习、小组讨论
课程思政元素：通过介绍万有引力定律发现的历史过程，以及相应一些物理学家对此所作出的贡献。让学生意识到在科学的道路上，只有具有勇往直前的精神、锲而不舍的毅力，才能取得事业上的成功。
课后作业：认真思考208页思考题：，完成教材208-209页部分习题.
第七章 刚体力学
(授课时间：第2学期第9-11周)
教学目标：使学生明确角量与线量的联系与区别，理解并掌握质心运动定理、刚体定轴转动定理及动能定理、刚体的平衡条件等，能熟练地应用这些规律计算有关刚体力学问题。
教学重点：刚体定轴转动的运动学和动力学
教学难点：转动惯量及刚体定轴转动的动力学
学 时：课堂教学10学时，课外自主学习时间不少于5学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)刚体运动的描述
(2)刚体的动量和质心运动定理
(3)刚体定轴转动的角动量与转动惯量
(4)刚体定轴转动的动能定理
(5)刚体平面运动的动力学
(6)刚体的平衡
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考259-260页思考题：，完成教材261-268页部分习题.
第八章 振动
(授课时间：第2学期第12-13周)
教学目标：深刻理解振幅、圆频率、周期、相位等概念并能熟练地进行有关简谐振动运动规律的计算。了解受迫振动及阻尼振动的特点。本章内容涉及简谐振动等。应阻尼振动及受迫振动以定性讨论为主。
教学重点：简谐振动的规律
教学难点：简谐振动的动力学及振动的合成
学 时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)简谐振动的动力学特征
(2)简谐振动的运动学
(3)简谐振动的能量转换
(4)简谐振动的合成
(5)阻尼振动
(6)受迫振动
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考318-319页思考题：，完成教材319-321页部分习题.
第九章 波动与声
(授课时间：第2学期第14-16周)
教学目标：掌握平面简谐波运动规律、波的叠加和干涉、波速、多普勒效应及声学的有关基本概念并能熟练地进行有关计算。
教学重点：平面简谐波运动规律及驻波特点
教学难点：平面简谐波运动规律及驻波特点
学 时：课堂教学10学时，课外自主学习时间不少于5学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)波的基本概念
(2)平面简谐波方程
(3)波动方程与波速
(4)平均能流密度*声强与声压
(5)波的叠加和干涉*驻波
(6)多普勒效应
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考359页思考题：，完成教材360-362页部分习题.
第十章 相对论简介
(授课时间：第2学期第17周)
教学目标：理解狭义相对论的诞生历史，掌握洛伦兹变换的应用，了解广义相对论的建立，了解爱因斯坦的科学贡献。
教学重点：狭义相对论的建立及洛伦兹变换的应用
教学难点：洛伦兹变换的应用
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：
(1)狭义相对论的历史背景
(2)洛仑兹变化
(3)相对论速度变换
(4)相对论的动量和能量
学习方法：自主学习、小组讨论
课后作业：认真思考435页思考题：，完成教材435-436页部分习题.
七、持续改进
1.在2022版人才培养方案中课程在内容中穿插了安徽省力学竞赛相关内容，把学科竞赛题放在课后自修部分。
2.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
漆安慎. 力学[M]. 第4版. 北京： 高等教育出版社, 2023.
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 郑永令. 力学[M]. 3版. 北京： 高等教育出版社, 2018.
[2] 赵凯华. 力学[M]. 2版. 北京： 高等教育出版社, 2018.
[3] 张汉壮. 力学[M]. 4版. 北京： 高等教育出版社, 2019.
2. 拟使用线上教学资源与网址：
https：//2d.hep.com.cn/mobile/book/show/java166
课程名称:《热学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411060 |
开课学期 | 2 | 学分 | 3 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
51 | 51 | 0 |
先修课程 | 高等数学 | 后续课程 | 热力学统计物理 |
大纲执笔人 | 吴东红、汤宁宇、崔光磊 | 大纲审核人 | 孙中发 |
二、课程描述
《热学》是物理学专业的重要专业基础课。这门课程的先修课程为《高等数学》。同时，这门课程是《热力学统计物理》、《固体物理》的基础。本课程是普通物理学的重要组成部分，是研究热现象、热本质、热力学基本定律及其应用的基础学科，主要包括气体分子动理论、热力学和物性学这三部分内容。通过本课程学习，学生将掌握热学的基本概念、规律和研究方法，能应用热学原理分析基本宏观热现象及其微观本质。
本课程将有机地融入思政元素，学生进一步提升科学精神、创新意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握热学的基本概念、规律和研究方法；理解热力学第零、第一和第二定律，理解分子动理论的相关基础知识，了解物质的三态及单元系一级相变；学生具有创新能力、科学精神，能结合分子热运动的图象，用统计的方法揭示出宏观热力学系统中热现象的微观本质；能运用热力学原理分析基本宏观热状态与热过程。为后续课程的学习打下良好基础。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握热学的基本概念、规律和研究方法；理解热力学第零、第一和第二定律；了解物质的三态及单元系一级相变。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标2：理解分子动理论的相关基础知识。能结合分子热运动的图象，用统计的方法揭示出宏观热力学系统中热现象的微观本质。 | ZZ1 了解物理学专业发展核心内容和发展阶段路径，能够结合就业愿景制定自身学习和专业发展规划。 | 要求8：自主学习。 |
课程目标3：具有创新能力、科学精神，能运用热力学原理分析基本宏观热状态与热过程，能将热学中学习到的基本知识和方法论用于社会生活。 | JY2 具有人文底蕴和科学精神,尊重学生人格,富有爱心、责任心,工作细心、耐心, 做学生锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人； | 要求2： 教育情怀。 |
四、教学要求和方法
《热学》课程的具体教学过程中，以树立正确的社会主义核心价值观和人生观为灵魂和主线，以学科基本知识为载体，引导学生思考和认识《热学》课程中的方法论、发展规律等问题，启发学生运用科学辩证法分析问题、解决问题，对自然、社会进行更深层次的思考。通过讲解，使学生对热学中的基本概念、规律和研究方法有深入的认识，进而能够运用所学知识解释和分析生活中遇到的各种各样的热现象。充分利用代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生自主探索前沿相关科学问题，培养学生自主学习能力和创新能力。要求学生掌握热学基础知识，能独立解决一般的热学问题。掌握气体在平衡态下的性质，以及由非平衡态过渡到平衡态的输运过程。掌握从分子动理论观点揭示宏观量的微观本质，定量地建立宏观量与微观量之间的关系；掌握平衡态下气体分子热运动速率和能量的统计分布规律，初步建立起统计概念和统计方法的思想。掌握由第零定律建立温度的科学的定义；掌握热力学第一定律对理想气体各种过程中能量转换规律的应用；要求学生从宏观到微观理解热力学第二定律的统计意义，深刻认识热力学第二定律所揭示的实际自然过程进行的方向性问题的实质。掌握物质三态及其相变的基本规律。
在教学方法上，通过课堂讲授、课堂讨论、习题课等教学方式，阐明热学的基本概念、规律和研究方法，并结合科学研究和实际应用介绍热学的最新研究成果及应用实例。在教学过程中需处理好：定性与定量、理论与实际应用、基础理论与近代科学成就等之间的关系。在教学中要注重培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。进一步提高科学知识、科学方法、科学态度和科学精神等科学素质。采用互动式教学，课堂讨论与课外答疑结合，教师讲解与学生探索相结合。
在学习方法上，学生应重视对基本理论的钻研。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《热学》各种宏观规律及其微观解释的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | (1)了解《热学》的发展历史、热学研究中涉及到的热力学方法以及统计理论，了解热力学三定律建立的历史背景以及重要意义。 (2)通过图片或视频教学使学生对课程学习产生兴趣，并要求学生思考生活中的热现象，提出问题，在后续课程学习中寻求答案。 (3)作业及课外学习要求：查阅热学发展史的有关介绍。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 目标3 |
2 | 温度 | (1) 理解平衡态，掌握热平衡、热力学平衡和机械平衡的区别和联系。掌握气体状态方程及其应用。 (2) 了解各种温标(经验温标，理想气体温标，热力学温标)和温度计；建立理想气体物态方程。 (3) 作业及课外学习要求：完成关于温度、平衡态基本知识的题目，查阅国际通用温标的有关介绍。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标3 |
3 | 气体分子动理论的基本概念 | (1) 建立物质的微观模型和理想气体的微观模型；导出压强公式；导出温度公式。 (2) 了解分子力及其两种简化模型，用引力刚球模型导出范氏方程，掌握范氏气体压强的微观实质。 (3) 作业及课外学习要求：完成相应作业，阅读相关知识点的拓展知识。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 气体分子热运动速率和能量的统计分布律 | (1) 建立分布函数的概念；讨论麦克斯韦分布律，计算出三种速率，理解速率分布律的统计规律性，了解统计规律和力学规律的区别和联系。 (2) 建立速度空间的概念，从麦克斯韦速率分布律推导出速度分布律，推广给出玻尔兹曼分布律，作为例子给出重力场中微粒按高度的分布；掌握自由度概念和能均分定理，由内能的微观定义导出理想气体的内能公式，掌握双原子气体热容量，了解经典理论的缺陷和使用范围。 (3) 作业及课外学习要求：完成关于速度/速率以及能均分定理相关的习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 气体内的输运过程 | (1) 运用刚球模型介绍分子碰撞频率和平均自由程，导出平均碰撞频率和平均自由程的公式，引入碰撞截面；掌握粘滞、导热与扩散现象的微观解释。 (2) 作业及课外学习要求：完成关于分子平均自由程和碰撞频率计算的相关习题，阅读有关输运过程的拓展知识。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 热力学第一定律 | (1) 掌握热力学第一定律的基本内容、数学表示形式及其在一般热力学过程中的应用；了解循环过程的一般概念，掌握热机的效率、制冷机的系数的定义式；掌握卡诺循环基本概念。 (2) 作业及课外学习要求：完成关于热力学第一定律的相关计算问题，阅读有关热机、制冷机的相关课外参考材料。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 目标3 |
7 | 热力学第二定律 | (1) 掌握热力学第二定律的两种表述方法及其等价性；证明卡诺定理，并说明其对提高热机效率的指导意义。 (2) 掌握熵的基本概念和熵增原理。 (3) 作业及课外学习要求：完成有关熵增计算的相关习题；阅读熵增原理在宇宙学上的相关应用。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标3 |
8 | 固体和液体 | (1) 了解晶体中粒子的热振动和热缺陷的产生，了解D-P定律适用范围，定性地说明热传导、热膨胀和热扩散现象的微观实质。 (2) 了解液体微观结构；了解液体的彻体性质和表面性质。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 3 | 目标1 目标2 目标3 |
9 | 相变 | (1) 掌握“相”和一级相变的概念，掌握相变潜热公式；掌握饱和蒸汽压概念；掌握临界点的概念并推导克拉伯龙方程。 (2) 了解升华曲线，阐明三相图的应用，知道水的三相点作为温标参考点的优点 。 (3) 作业及课外学习要求：完成关于相变潜热的相关计算问题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括日常考核、课程作业和期中考试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程作业成绩。 (3) 作业次数不少于6次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、填空题、计算题等。 (3) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《热学》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《热学》基本概念、基本方法的掌握，并通过分析、计算等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-9章热学基础概念和相关定律的应用。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、判断题、填空题和计算题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
日常考核 | 课堂提问、讨论、答疑 | 0.04 | 0.04 | 0.02 | 0.10 |
课程作业 | 1. 温度 | 0.01 | | 0.005 | 0.20 |
2. 分子动理论 | 0.01 | 0.02 | 0.005 |
3. 分子速率、速度分布，能均分定理 | 0.01 | 0.03 | 0.005 |
4. 输运过程 | 0.01 | 0.02 | 0.005 |
5. 热力学第一定律 | 0.02 | | 0.005 |
6. 热力学第二定律 | 0.01 | | 0.01 |
7. 相变 | 0.01 | 0.01 | 0.005 |
期中考试 | 1.选择题 | 0.0192 | 0.0192 | 0.0096 | 0.20 |
2.判断题 | 0.004 | 0.004 | 0.002 |
3.填空题 | 0.004 | 0.004 | 0.002 |
4.简答题 | 0.008 | 0.008 | 0.004 |
5.计算题 | 0.0448 | 0.0448 | 0.0224 |
期末考试 | 1.选择题 | 0.048 | 0.048 | 0.024 | 0.50 |
2.判断题 | 0.01 | 0.01 | 0.005 |
3.填空题 | 0.01 | 0.01 | 0.005 |
4.简答题 | 0.02 | 0.02 | 0.01 |
5.计算题 | 0.112 | 0.112 | 0.056 |
合计 | 0.40 | 0.40 | 0.20 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
|
课程目标1 | 40% | 4% | 8% | 8% | 20% |
|
课程目标2 | 40% | 4% | 8% | 8% | 20% |
|
课程目标3 | 20% | 2% | 4% | 4% | 10% |
|
合计 | 100% | 10% | 20% | 20% | 50% |
|
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
日常考核 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
绪论
教学重点：热学研究的对象和方法。
教学难点：热学发展历史。
主要内容：（1）介绍热学的研究对象和方法；
（2）介绍宏观和微观方法的联系和区别，指出热运动和机械运动的区别和联系；
（3）介绍热学发展简史。
学习方法：听讲记录，小组讨论。
课后作业：自行阅读热学发展历史。
第一章：温度
教学重点：热力学平衡和机械平衡的区别和联系，温标和理想气体状态方程。
教学难点：温度概念的建立。
主要内容：
第一节 平衡态与状态参量
一、平衡态
二、状态参量
第二节 温度
一、热力学第零定律
二、温标
三、气体温度计
四、理想气体温标
五、热力学温标
六、摄氏温标和华氏温标
第三节 气体的状态方程
一、理想气体状态方程
二、非理想气体状态方程
学习方法：听讲记录，课后习题巩固。
课后作业：完成教材相关练习题6、13、19、30、32。
第二章：气体分子动理论的基本概念
教学重点：理想气体微观模型；压强公式和温度公式；范氏气体压强的微观实质。
教学难点：压强的微观解释、公式推导。
主要内容：
第一节 物质的微观模型
一、宏观物体是由大量分子或原子组成
二、分子间的相互作用力
第二节 理想气体的压强
一、理想气体的微观模型
二、压强公式
第三节 温度的微观解释
一、温度的微观解释
二、对理想气体定律的推证
第四节 分子力 范德瓦耳斯气体压强
一、分子体积所引起的修正
二、分子间引力所引起的修正
学习方法：听讲记录，课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题5、13、14、18、19。
第三章：气体分子热运动速率和能量的统计分布律
教学重点：麦克斯韦速率/速度分布律、能均分定理。
教学难点：速度/速率分布函数。
主要内容：
第一节 气体分子的速率分布率
一、速率分布函数
二、麦克斯韦速率分布律
三、用麦克斯韦速率分布函数求平均值
四、麦克斯韦速度分布律
第二节 玻尔兹曼分布律 重力场中微粒按高度的分布
一、玻尔兹曼分布律
二、重力场中微粒按高度的分布
第三节 能量按自由度均分定理
一、自由度
二、能量按自由度均分定理
三、理想气体内能
四、理想气体的热容量
学习方法：听讲记录，小组讨论、课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题2、6、9、12、13、23、25、27。
第四章 气体内的输运过程
教学重点：平均自由程的推导、三种输运现象的宏观规律及其微观机制。
教学难点：平均自由程及碰撞截面的理解；三个系数的解释。
主要内容：
第一节 气体分子的平均自由程
一、分子的平均自由程
二、有效直径和碰撞频率
第二节 输运过程的宏观规律
一、粘滞现象的宏观规律
二、热传导现象
三、扩散现象
第三节 输运过程的微观解释
一、粘滞现象的微观解释
二、热传导现象的微观解释
三、扩散现象的微观解释
学习方法：听讲记录，小组讨论、课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题4、6、8、15、19。
第五章 热力学第一定律
教学重点：功、热量和内能；准静态过程功的计算和热机的效率。
教学难点：功、热量和内能三个物理量的区别和联系。
主要内容：
第一节 热力学过程
一、热力学过程
二、准静态过程
第二节 功 热量
一、准静态过程的功
二、热量
第三节 热力学第一定律
一、热力学第一定律
二、热力学第一定律的数学表述
第四节 热容量 焓
一、热容量
二、焓
第五节 气体的内能 焦耳-汤姆孙实验
一、焦耳实验
二、焦耳-汤姆孙实验
三、理想气体的内能
四、焓的表达式
第六节 热力学第一定律对理想气体的应用
一、等容过程
二、等压过程
三、等温过程
四、绝热过程
五、多方过程
第七节 循环过程和卡诺循环
一、循环过程及其效率
二、卡诺循环及其效率
学习方法：听讲记录，小组讨论、课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题1、3、5、9、13、25、27、28、31。
第六章 热力学第二定律
教学重点：热机的效率；制冷机的制冷系数；可逆过程与不可逆过程；热力学第二定律；熵和熵增加原理。
教学难点：可逆过程与不可逆过程；热力学第二定律。
主要内容：
第一节 热力学第二定律
一、开尔文表述
二、克劳修斯表述
第二节 热现象过程的不可逆性
一、热力学第二定律两种表述的等效性
二、可逆与不可逆过程
第三节 热力学第二定律的统计意义
第四节 卡诺定理
一、卡诺定理
二、制冷机的效能
第五节 热力学温标
第六节 应用卡诺定理的例子
第七节 熵
一、克劳修斯等式
二、态函数熵
三、温熵图
第八节 熵增加原理
一、一些不可逆过程中熵的变化的计算
二、熵增加原理
学习方法：听讲记录，小组讨论、课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题3、8、20、24、26、28。
第七章 固体
教学重点：热振动和热缺陷的产生。
教学难点：晶格体微观结构的理解。
主要内容：
第一节 晶体
一、晶体的宏观特性
二、晶体的微观结构
第二节 晶体中粒子的结合力和结合能
一、四种典型的结合力
二、结合能
第三节 晶体粒子的热运动
一、热振动
二、热扩散
学习方法：听讲记录。
课后作业：自行进行相关章节的巩固理解。
第八章 液体
教学重点：表面张力的形成机制及计算。
教学难点：表面张力的形成机制。
主要内容：
第一节 液体的微观结构 液晶
一、液体的微观结构
二、液晶
第二节 液体的彻体性质
一、热容量
二、热膨胀
三、热传导
四、扩散
五、粘滞性
第三节 液体的表面性质
一、表面张力
二、表面层内分子力的作用
三、球形液面内外的压强差
四、任意弯曲液面内外的压强差
五、液面与固体接触处的表面现象
学习方法：听讲记录。
课后作业：自行进行相关章节的巩固理解。
第九章 相变
教学重点：相；克拉伯龙方程；三相图。
教学难点：克拉伯龙方程的推导及相图的构建
主要内容：
第一节 单元系一级相变的普遍特征
一、相变时体积变化
二、相变潜热
第二节 气液相变
一、蒸发
二、沸腾
三、等温相变
四、气液二相图
第三节 克拉伯龙方程
一、方程的推导
二、沸点与压强的关系
三、熔点与压强的关系
第四节 固液相变
一、溶解
二、结晶
第五节 固气相变 三相图
一、固气相变
二、三相图
学习方法：听讲记录、课后习题巩固。
课后作业：完成课后相关练习题4、12。
七、持续改进
1.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
2.课程思政
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-热学发展 | 中国古代关于物体是由大数分子组成的哲学思想 | 爱国、民族自信 | 融入热学发展史讲解 |
定容热容 | 实验结果指导理论发展 | 实践出真知 | 将实验结果与理论结果进行对照，引导学生思考理论的局限性，寻找解决问题的方法 |
热力学第一定律 | 能量守恒 | 付出与收获成正比，不可能无中生有，须有脚踏实地的实干精神 | 融入热力学第一定律的内容讲解 |
热力学第二定律 | 事物的发展有其客观规律 | 遵循、认识事物发展的客观规律，培养科学精神 | 融入热力学第二定律中可逆、不可逆过程的讲解 |
八、课程学习资源
1.拟使用教材：
李椿，钱尚武，章立源，《热学》第三版，高等教育出版社，2015年
2.国内(外)现有教材：
(1)王楚，李椿，徐安士，《热学》，北京大学出版社，2000年
(2)范宏昌，《热学》，科学出版社，2003年
(3)张玉民，《热学》第二版，科学出版社，2007年
3.学习参考资料
(1)秦允豪，《普通物理学教程热学》第三版，高等教育出版社，2011年
(2)赵凯华，罗蔚茵,《新概念物理教程热学》第二版，高等教育出版社，2003年
课程名称：《高等数学II》
一、课程概况
适用专业 | 物理学、电子信息工程、通信工程、光电信息科学与工程、自动化 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 11310690 |
开课学期 | 2 | 学分 | 6 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
90 | 85 | 5 |
先修课程 | 高等数学I | 后续课程 | 数学物理方法 |
大纲执笔人 | 许新胜，周勇，吴勇 | 大纲审核人 | |
二、课程描述
《高等数学II》是理工科(非数学)各专业学生的一门必修的重要基础理论课，是培养造就高层次专门人才所需数学素质的基本课程。通过本课程的学习，使学生获得和掌握“空间解析几何和向量代数”、 “多元函数微积分”、“级数”等方面的基本概念、基本理论、运算的基本方法以及运算技能，为学习后续课程和进一步获得数学知识奠定必要的数学基础。本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
通过《高等数学II》的学习，要使学生掌握：（1）空间解析几何与向量代数；（2）多元函数微积分学；（3）无穷级数等方面的基本概念、基本理论和基本运算技能。在传授知识的同时，逐渐培养学生的抽象概括能力、逻辑推理能力、自学能力以及创新能力。同时，还要特别注意培养学生的熟练运算能力和综合运用所学知识去分析解决问题尤其是运用数学知识解决来自实际中问题的能力。进而不断提高学生的综合素质，为培养高层次、综合性、复合型工程技术人才作准备。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握空间解析几何与向量代数、多元函数微积分学、无穷级数等方面的基本概念、基本理论和基本运算；掌握多元函数微积分在实际问题中的应用，培养分析方法的能力。 | 3.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识；具备扎实的数学基础，能运用所学的学科知识处理物理问题。 | 要求1：知识整合。 |
课程目标2：教学过程有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。 | 2.2具有人文底蕴、科学精神和良好的身心素质。 | 要求2：教育情怀。 |
四、教学要求和方法
《高等数学II》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《高等数学II》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生积极思考数学与其他自然科学的联系，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《高等数学II》“空间解析几何和向量代数”、 “多元函数微积分”、“级数”等方面的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。学习和领会如何在硬件资源、功能等条件的约束下，选择合适的设计方案，尽量优化性能、成本等设计目标。引导鼓励学生运用唯物主义辩证法，分析《高等数学II》课程中各章节的联系，正确地认识和把握《高等数学II》提出的基本概念、基本理论、运算的基本方法以及运算技能。使学生具备扎实的数学基础，能运用所学的学科知识处理物理问题。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 空间解析几何和向量代数 | (1)学生通过本章的学习，掌握向量的概念、向量的线性运算、点积、叉积、混合积运算以及两个向量垂直、平行的条件，理解向量的坐标表达式，掌握用坐标表达式对向量作运算，掌握平面及其方程和空间直线及其方程的求解，掌握空间曲线和空间曲面的表示方法。 (2)通过图片或动画教学使学生对课程学习产生兴趣，并要求学生自己能够根据函数绘制图形。 (3)作业及课外学习要求：完成关于空间解析几何基本知识，学习使用编程软件绘制函数图像，观看纪录片《数学之神华罗庚》与《被数学选中的人》等与课程相关的内容。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 16 | 目标1 目标2 |
2 | 多元函数微分法及其应用 | (1) 通过本章的学习，使学生掌握多元函数、多元函数极限、多元函数连续、多元函数偏导数、全微分的概念，多元函数一阶和二阶偏导数的求解，多元函数微分在求解曲线的切线及法平面、曲面的切平面及法线中的应用，方向导数和梯度的概念，学会求解多元函数的极值和最大值最小值，能够熟练求解常见类型函数的偏导数。 (2)引导学生用Matlab等工具对多元函数最大值最小值算法求解过程进行仿真，加深对概念的理解和掌握。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 20 | 目标1 目标2 |
3 | 重积分 | (1) 通过本章的学习，使学生掌握二、三重积分概念，了解重积分的性质，熟练掌握二重积分和三重积分的计算方法。 (2) 结合书本内容和物理现象，介绍重积分在求解实际物理问题中的一些几何量和物理量中的应用，给出扩展问题要求学生思考。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 14 | 目标1 目标2 |
4 | 曲线积分与曲面积分 | (1) 通过本章的学习，使学生掌握两类曲线积分概念、性质以及计算，二类曲面积分概念、性质以及计算，理解掌握格林公式、高斯公式和斯托克斯公式并会利用它们计算曲线积分和曲面积分，理解掌握散度和旋度概念并会计算，掌握曲线、曲面积分的某些几何、物理应用。 (2)本章应当强调数学工具在物理中的应用，帮助学生理解格林公式和斯托克斯公式，为解决复杂工程问题奠定基础。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 20 | 目标1 目标2 |
5 | 无穷级数 | (1) 通过本章的学习，使学生掌握常数项级数的概念和性质，学会判断常数项级数的收敛和发散，掌握函数项级数的概念，学会幂级数收敛半径、收敛区间及和函数的求解方法，掌握泰勒级数和傅立叶级数的基本概念，学会将一函数展开为泰勒级数和傅立叶级数。 (2) 完成级数习题，自行学习相关扩展内容，阅读英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 18 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程测验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、分析题、计算题、论述题、设计题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《高等数学II》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调考察学生《高等数学II》基本概念、基本理论、运算的基本方法以及运算技能的掌握情况，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为分析题、计算题、论述题、设计题等。 (3) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
课程作业 | 1. 观看华罗庚 | | | 0.20 |
2. 编程练习 | | |
3. 空间解析几何和向量代数 | 0.034 | 0.006 |
4. 多元函数微分法及其应用 | 0.034 | 0.006 |
5. 重积分 | 0.034 | 0.006 |
6. 曲线积分与曲面积分 | 0.034 | 0.006 |
7. 无穷级数 | 0.034 | 0.006 |
期中考试 | 1.选择题 | 0.043 | 0.01 | 0.20 |
2.填空题 | 0.043 | |
3.计算题 | 0.094 | 0.01 |
期末考试 | 1.选择题 | 0.16 | 0.02 | 0.60 |
2.填空题 | 0.16 | 0.02 |
3.计算题 | 0.32 | 0.02 |
合计 | 0.89 | 0.11 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 80% | 5% | 5% | 15% | 55% |
课程目标2 | 20% | 5% | 5% | 5% | 5% |
合计 | 100% | 10% | 10% | 20% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：空间解析几何与向量代数
教学重点：向量的数量积与向量积、平面及其方程、空间直线及其方程、空间曲面及其方程
教学难点：平面和直线方程的建立，空间曲面的方程及图形
教学方法：多媒体+讲授
主要内容：
第一节 向量及其线性运算
一、向量概念
二、向量的线性运算
三、空间直角坐标系
四、利用坐标作向量的线性运算
五、向量的模、方向角、投影
第二节 数量积 向量积 混合积
一、两向量的数量积
二、两向量的向量积
三、向量的混合积
第三节 曲面及其方程
一、曲面方程的概念
二、旋转曲面
三、柱面
四、二次曲面
第四节 空间曲线及其方程
一、空间曲线的一般方程
二、空间曲线的参数方程
三、空间曲线在坐标面上的投影
第五节 平面及其方程
一、平面的点法式方程
二、平面的一般方程
三、两平面的夹角
第六节 空间直线及其方程
一、空间直线的一般方程
二、空间直线的对称式方程与参数方程
三、两直线的夹角
四、直线与平面的夹角
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排1次2小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第二章：多元函数微分法及其应用
教学重点：多元函数的基本概念，偏导数与全微分的概念及计算，多元函数的求导法则，多元函数微分的应用
教学难点：多元复合函数和隐函数的求导法则
教学方法：板书+讲授
主要内容：
第一节 多元函数的基本概念
一、平面点集 n维空间
二、多元函数概念
三、多元函数的极限
四、多元函数的连续性
第二节 偏导数
一、偏导数的定义及其计算法
二、高阶偏导数
第三节 全微分
一、全微分的定义
二、全微分在近似计算中的应用
第四节 多元复合函数的求导法则
第五节 隐函数的求导公式
一、一个方程的情形
二、方程组的情形
第六节 多元函数微分学的几何应用
一、一元向量值函数及其导数
二、空间曲线的切线与法平面
三、曲面的切平面与法线
第七节 方向导数与梯度
一、方向导数
二、梯度
第八节 多元函数的极值及其求法
一、多元函数的极值及最大值最小值
二、条件极值 拉格朗日乘数法
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排1次2小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第三章：重积分
教学重点：重积分的概念，重积分的计算方法
教学难点：重积分化为累次积分的定限，三重积分的计算
教学方法：板书+讲授
主要内容：
第一节 二重积分的概念与性质
一、二重积分的概念
二、二重积分的性质
第二节 二重积分的计算法
一、利用直角坐标计算二重积分
二、利用极坐标计算二重积分
三、二重积分的换元法
第三节 三重积分
一、三重积分的概念
二、三重积分的计算
第四节 重积分的应用
一、曲面的面积
二、质心
三、转动惯量
四、引力
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排1次2小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第四章：曲线积分与曲面积分
教学重点：两类曲线积分和两类曲面积分的概念、计算及应用，三都和旋度的计算及应用
教学难点：格林公式、高斯公式和斯托克斯公式及其应用
教学方法：板书+讲授
主要内容：
第一节 对弧长的曲线积分
一、对弧长的曲线积分的概念与性质
二、对弧长的曲线积分的计算法
第二节 对坐标的曲线积分
一、对坐标的曲线积分的概念与性质
二、对坐标的曲线积分的计算法
三、两类曲线积分之间的联系
第三节 格林公式及其应用
一、格林公式
二、平面上曲线积分与路径无关的条件
三、二元函数的全微分求积
第四节 对面积的曲面积分
一、对面积的曲面积分的概念与性质
二、对面积的曲面积分的计算法
第五节 对坐标的曲面积分
一、对坐标的曲面积分的概念与性质
二、对坐标的曲面积分的计算法
三、两类曲面积分之间的联系
第六节 高斯公式 通量与散度
一、高斯公式
二、沿任意闭曲面的曲面积分为零的条件
三、通量与散度
第七节 斯托克斯公式 环流量与旋度
一、斯托克斯公式
二、空间曲线积分与路径无关的条件
三、环流量与旋度
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排1次2小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
第五章：无穷级数
教学重点：常数项级数和函数项级数的基本概念，常数项级数敛散性的判断，将函数展开为泰勒级数和傅立叶级数
教学难点：将函数展开为泰勒级数和傅立叶级数
教学方法：板书+讲授
主要内容：
第一节 常数项级数的概念和性质
一、常数项级数的概念
二、收敛级数的基本性质
第二节 常数项级数的审敛法
一、正项级数及其审敛法
二、交错级数及其审敛法
三、绝对收敛与条件收敛
第三节 幂级数
一、函数项级数的概念
二、幂级数及其收敛性
三、幂级数的运算
第四节 函数展开成幂级数
一、泰勒级数
二、函数展开成幂级数
第五节 函数的幂级数展开式的应用
一、近似计算
二、微分方程的幂级数解法
三、欧拉公式
第七节 傅里叶级数
一、三角级数 三角函数系的正交性
二、函数展开成傅里叶级数
三、正弦级数和余弦级数
第八节 一般周期函数的傅里叶级数
一、周期为2l的周期函数的傅里叶级数
二、傅里叶级数的复数形式
学习方法：课堂学习，课外预习及复习，每周安排1次2小时的集中答疑。
课后作业：每节后均有大量习题，要求完成主要的具有知识点代表性的习题，每周上交一次作业。
七、持续改进
本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
同济大学数学系编，《高等数学》（下册），第六版，高等教育出版社，2007年。
学习参考资料
1. 专著教材类
1.同济大学数学系编，《高等数学》（上册、下册），第五版，高等教育出版社2002年。
2.同济大学数学系编，《高等数学》（上册、下册），第七版，高等教育出版社2014年。
3. 中国科学技术大学高等数学教研室编，高等数学导论（上、中、下册），第二版，中国科学技术大学出版社，1996年。
4．杜先能，孙国正主编，《高等数学》（上、下），安徽大学出版社，2003年。
5．四川大学数学系高等数学教研室编，《高等数学》（第一、二册），第三版，高等教育出版社，2002年。
学习参考资料：
1.徐小湛编著，《高等数学学习手册》，第一版，科学出版社，2005年。
2.曹圣山主编，《高等数学习题全解》，中国海洋大学出版社，2010年。
3.同济大学数学系编，《高等数学习题全解指南》（上、下册）同济·第六版，高等教育出版社，2007年。
2. 网络资源类
[1] 高等数学，孙艳蕊等，东北大学
https：//www.icourse163.org/course/NEU-1001956020
[2] 高等数学，李继成等，西安交通大学
https：//www.icourse163.org/course/XJTU-1001756006
课程名称：《专业英语与论文写作（含文献检索）》
一、课程概况
课程代码 | 11310770 | 课程类型 | 学科基础课程 |
课程名称 | 专业英语与论文写作（含文献检索） |
英文名称 | Professional English and Paper Writing (Including Literature Retrieval) |
学分 | 1.5 | 建议修读学期 | 3 |
总学时数 | 26 | 其中：课堂讲授26；其他学时0 | 实验学时 | |
线上学时 | |
先修课程 | 力学、热学、电磁学、光学、大学英语等 |
适用专业 | 物理学（师范） |
大纲执笔人 | 朱光来 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《专业英语与论文写作（含文献检索）》 是物理学（师范）专业本科生的一门学科基础课程。开设此课程旨在拓展学生的视野，它是在力学、热学、电磁学以及大学英语等课程的基础上，进一步学习文献检索、专业英语和论文写作的基础知识与基本方法。 课程的目的是通过学习使学生较为全面而系统地了解国内外物理学科的内容与发展趋势，掌握科技文献检索的基本手段，学会利用专业文献电子资源；使学生掌握一定的专业英语词汇量、 初步熟悉英语科技文献阅读和翻译的基本方法、了解学术论文的风格、选题与撰写规范，如语言特点、投稿指南等，在实践中学会遵守学术道德，为毕业论文（设计） 的写作、深造和工作打下基础。
三、课程目标
K1．丰富学生的物理学专业英语词汇量，熟悉用关键词进行文献搜索和调研的方法，掌握阅读物理学英文文献的基本技能，了解科技论文的基本知识和学术规范；
K2．提高学生的物理学专业英语阅读和翻译能力，熟悉综合利用检索工具进行论文选题和开展研究的方法，掌握论文的基本要求和写作要领，在实践中学会遵守学术道德。
四、课程目标与毕业要求的对应关系
课程目标 | 毕业要求 | 毕业要求分解指标点 | 权重 | 支撑理由 |
K1：丰富学生的物理学专业英语词汇量，熟悉用关键词进行文献搜索和调研的方法，掌握阅读物理学英文文献的基本技能，了解科技论文的基本知识和学术规范； | 3.知识整合 | ZS3.了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系及与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，能整合形成物理学科教学知识，初步习得学习指导方法和策略。（L) | （低支撑强度） | 通过力、热、光、电磁等专业英语的学习，初步熟悉物理学专业知识的英文表述和检索。 |
K2：提高学生的物理学专业英语阅读和翻译能力，熟悉综合利用检索工具进行论文选题和开展研究的方法，掌握论文的基本要求和写作要领，在实践中学会遵守学术道德。 | 5.技术融合 | JS2.能够应用数字化实验技术、信息通信技术和数据分析工具，进行中学物理实验教学设计与实施，指导学生实验探究活动。(M) | （中支撑强度） | 学会利用中英文关键词进行文献搜索和并阅读专业英语文献。 |
五、课程内容
1．第一专题 文献检索（支撑课程目标K1、K2）
教学重点：文献的概念与分类，文献检索的方法与途径，计算机检索技术；中国期刊网、万方数据、科学引文索引、Elsevier全文数据库等中外文检索工具的使用。
教学难点：文献信息检索的步骤，通过不同途径查找信息的方法，外文数据库的使用。
学 时：课堂教学5学时，课外自主学习时间不少于3学时。
教学方法：以讲授式、演示法和研究讨论式教学方法为主，教学手段主要是多媒体辅助教学+互联网。
主要内容：
（1）文献与文献检索概述
（2）文献检索方法与途径、计算机检索技术
（3）文献信息检索的步骤
（4）中文检索工具（中国期刊网、万方数据、超星数字图书馆等）
（5）外文检索工具（Web of Science、Nature、Elsevier等）
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论。
课后作业：1．完成超星学习通练习题与书面练习题3题（支撑课程目标K1、K2）；2．自主进行万方数据、Elsevier和Web of Science等数据库实践练习（支撑课程目标K2）。
2．第二专题 物理学专业英语（支撑课程目标K1、K2）
教学重点：物理学专业英语的特点，物理专业英语词汇学习与文献阅读，分力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、量子力学等章节进行。
教学难点：专业英语的语法特点、长句分析，物理学各分支的英文背景与文献阅读。
学 时：课堂教学15学时，课外自主学习时间不少于8学时。
教学方法：以讲授式和研究讨论式教学方法为主，教学手段主要是多媒体辅助教学+互联网。
主要内容：
（1）专业英语的特点（The Characteristics of Professional English）
（2）物理学概述（An overview of physics）
（3）经典力学（Classical mechanics）
（4）热学（Thermology）
（5）电磁学（Electromagnetism）
（6）光学（Optics）
（7）原子物理学（Atomic physics）
（8）量子力学（Quantum mechanics）
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论。
课后作业：1．完成超星学习通练习题（支撑课程目标K1）；2．完成书面练习题7题（支撑课程目标K1、K2）。
3．第三章专题 科技论文写作（支撑课程目标K1、K2）
教学重点：科技论文的概念、特征与分类，科技论文的格式要求，科技论文的写作步骤，各类科技论文的撰写要求，学术道德与学术规范。
教学难点：对科技论文的科学性和创新性的深入认识，科技论文投稿与审稿。
学 时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于3学时。
教学方法：以讲授式和研究讨论式教学方法为主，教学手段主要是多媒体辅助教学+互联网。
主要内容：
（1）科技论文概述与分类
（2）科技论文的格式要求
（3）科技论文的语言风格
（4）科技论文的写作
（5）科技论文的投稿与审稿
（6）学术道德规范
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论。
课后作业：1．完成超星学习通练习题（支撑课程目标K1）；2．完成书面练习题3题并熟悉研究型期刊论文的架构（支撑课程目标K2）。
六、课程教学评价
课程教学评价方式
评价环节 | 评价内容 | 评价依据 | 评价实施 | 课程目标 |
过程性评价（50%） | 日常考核(10%) | 主要评价学生平时的课堂表现，包括课堂活动参与度以及对知识点的理解程度。 | 课堂活动参与度计分=个人参与次数/活动发起次数计分×100，占平时成绩的20%。 | 通过课堂练习或讨论等环节（包括书面和学习通在线方式等）进行评价。 | 目标1-2 |
课程作业(30%) | 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 | 作业评分等次有A+、A、B+、B；分别记数1、0.9、0.8和0.7。作业计分=作业平均计数×100，占平时成绩的60%。 | 根据学分情况，共布置4次左右作业，每次作业3-5题练习题。 | 目标1-2 |
期中测验(10%) | 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 | 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。占平时成绩的20%。 | 以随堂测验、笔试开卷形式进行，测验题型为选择题、判断题、分析题、论述题等。 | 目标1-2 |
终结性评价 （50%） | 期末考试(50%) | 主要考核《专业英语与论文写作》基本概念、关键内容的掌握程度，并通过分析、论述等综合题型考核学生运用所学知识解决问题的能力，是对学生学习情况的全面检验。 | 评价按照期末考试评分标准进行。卷面满分100分，卷面成绩按50%折算后计入课程总评成绩。 | 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、判断题、填空题、分析题、论述题等。 | 目标1-2 |
七、课程成绩评定
1.成绩评定方式
平时成绩：50% (由课程作业30%、日常考核10%、期中测验10%构成)，期末考试：50％。
2.课程目标达成度评价方式
课程课程目标 | 课程目 标权重 | 评价方式（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中测试 | 期末考试 |
课程目标1 | 50% | 5% | 15% | 5% | 25% |
课程目标2 | 50% | 5% | 15% | 5% | 25% |
合计 | 100% | 10% | 30% | 10% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
课程目标达成度计算方法：
1.课程分目标达成度=课程分目标下各评定方式的“学生平均成绩/分值*权重”之和。
2.整体课程目标达成度：各课程分目标达成度的最小值。
八、课程学习资源
1.选用教材
教材名称 | 编者 | 出版社 | 出版时间 | 是否马工程教材 | 备注 |
物理学专业英语 | 仲海洋等 | 清华大学出版社 | 2011 | 否 | |
2.主要参考书目
[1] 潘杏仙. 科技文献检索：入门与提高. 安徽师范大学出版社. 2008年
[2] 马三梅， 王永飞， 张立杰. 科技文献检索与利用. 科学出版社. 2014.
[3] 高烽. 科技论文写作规则与行文技巧. 国防工业出版社. 2015.
[4] 黄军左. 文献检索与科技论文写作. 中国石化出版社. 2010年
[5] 李淑侠， 刘盛春. 物理专业英语（第一版），哈尔滨工业大学出版社，2005年.
3.其它学习资源
[1] 物理专业英语听力合集
https：//www.bilibili.com/video/BV1rf4y167gP/?spm_id_from=333.337.search-card. all.click
[2] 学术交流英语50集
https：//www.bilibili.com/video/BV1a4411Q7iC/?spm_id_from=333.337.search- card.all.click&vd_source=8739a8e52cd42291fd32ad24682628aa
九、课程学习建议
专业英语与论文写作（含文献检索）既是一门科学方法课，又是一门实践课，但课堂讲授时间有限，建议学生课后能结合相关物理课程加强自主学习，选择合适的数据库通过多种检索途径进行文献检索练习，通过检索和阅读与物理学相关的专业英语资料，扩大物理专业英语词汇量，熟悉科技论文的基本格式、特点和写作流程，并在学习过程中了解学术规范。
十、评分标准
课程考核评分标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
日常考核 | 完整回答问题 | 较好回答问题 | 回答部分问题 | 回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中测验 | 按期中测验标准 | 按期中测验标准 | 按期中测验标准 | 按期中测验标准 | 按期中测验标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
课程名称：《数学物理方法》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411670 |
开课学期 | 3 | 学分 | 4 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
68 | 68 | 0 |
先修课程 | 高等数学，力学，热学，电磁学 | 后续课程 | 四大力学 |
大纲执笔人 | 郭文梅 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《数学物理方法》是高等院校物理学、光电信息科学等专业的重要专业基础课和工具。它是一门将精妙的数学思想及方法应用于实际物理和交叉学科的实际问题研究中的课程。主要包括复变函数、数学物理方程和特殊函数三大部分：第一部分的主要内容为解析函数（特殊的复变函数）的性质及其应用；第二部分主要介绍三类典型数学物理方程（波动方程、热传导方程和稳定场方程）的推导、求解方法及应用；第三部分包括几类特殊函数（勒让德多项式、连带勒让德函数、贝塞尔函数和狄拉克函数等）。通过本课程的学习，使学生掌握复变函数、数学物理方程和特殊函数的基本理论、建模思路和计算方法，并能将数学结果联系物理实际，加深对物理理论的理解，为学习电动力学、量子力学、统计物理等后继理论物理课程打下良好的基础。
本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握复变数的基本理论，积分变换及数理方程的定解问题及其求解方法，测评学生理解、判断、分析和解决实际物理问题的能力。为学生进一步学习后继课程提供必要的数学基础；同时培养学生的逻辑思维能力，数学建模能力；帮助学生树立科学的学习观，使学生初步具备解决简单常见物理和工程实际问题的素养。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：熟练掌握复变函数求导，积分计算，泰勒级数和洛朗级数展开，留数定理及其应用，会计算物理中相应的数学问题。 | 具有扎实的数学基础，能运用所学的学科知识处理物理问题。 | 要求1：数学基础。 |
课程目标2：深刻理解数理方程的定解问题及其计算方法，会用分离变量法、格林函数法和积分变换法求解电动力学和量子力学中的相关问题。了解某些特殊函数及其性质，学会它们在物理学中的基本应用，让学生感受数学工具和数学表达在物理学中的重要地位。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标3：掌握本门课程中的科学与思维方法，培养科学精神；培养理科课程中的逻辑思维能力，为未来解决复杂物理问题打好理论基础；建立爱国情怀与担当意识、强化社会责任感，努力成为有理想、有本领、有担当的时代新人。 | YJ1 具有终身学习意识，自觉拓展知识面并自我更新物理学科教学知识，不断提高科学素养，满足素质教育发展需要的能力。 | 要求10：反思研究。 |
四、教学要求和方法
《数学物理方法》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生熟悉复变函数的一些基本概念，掌握泰勒级数和洛朗级数的展开方法，利用留数定理来计算围道积分和三类特殊类型的实变函数定积分；了解三种类型的数学物理方程的导出过程，能熟练写出定解问题；掌握利用分离变量法求解各类齐次方程，了解非齐次方程的求解方法；掌握傅里叶变换和拉普拉斯变换的概念及性质，并能运用拉普拉斯变换方法求解积分、微分方程。了解特殊函数的常微分方程，掌握用级数解法求解二阶常微分方程；掌握勒让德多项式、贝塞尔函数的基本性质，并学会利用勒让德多项式求解轴对称型的拉普拉斯方程。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 复数与复变函数 | (1) 通过本章教学，使学生明确复数的定义和复数的表示方法，掌握复变函数的基本概念，了解复球面和无穷远点。 (2)通过图片或视频教学使学生对课程学习产生兴趣。 (3)学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标3 |
2 | 解析函数 | (1) 通过本章教学，使学生掌握解析函数的概念及柯西-黎曼条件，以及解析函数和调和函数之间的关系和几种初等解析函数计算。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 7 | 目标1 目标2 |
3 | 柯西定理和柯西积分 | (1) 通过本章教学，使学生掌握复变积分的概念及其简单性质，柯西积分定理公式及其推广，平面场中的应用。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 7 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 解析函数的幂级数表示 | (1) 通过本章教学，使学生了解函数项级数的基本性质，掌握罗朗级数和泰勒级数的展开与收敛，孤立奇点的三种类型。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 7 | 目标1 目标2 |
5 | 留数定理及其应用 | (1) 通过本章教学，使学生了解留数的定义和掌握留数的计算，以及利用留数计算实积分。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 一维波动方程的傅氏解 | (1) 通过本章教学，使学生了解一维波动方程——弦振动方程的建立，掌握齐次方程混合问题的傅立叶解法，理解特征值和特征函数的概念。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
8 | 热传导方程的傅氏解 | （1）通过本章教学，使学生了解热传导方程和扩散方程过程，掌握初值问题及混合问题的付氏解与解的物理意义。 （2）学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 目标3 |
9 | 拉普拉斯方程的圆的狄利克雷问题的傅氏解 | (1) 通过本章教学，使学生了解圆的狄里克雷问题的求解，掌握 函数的性质。 (2) 学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
10 | 波动方程的达朗贝尔解 | （1）通过本章教学，使学生掌握弦振动方程初值问题达朗贝尔解法和高维波动方程求解。 （2）学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 5 | 目标1 目标2 |
11 | 拉普拉斯方程（续） | （1）通过本章教学，使学生掌握格林公式、调和函数的基本性质。 （2）学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 5 | 目标1 目标2 目标3 |
12 | 傅里叶变换 | （1）通过本章教学，使学生了解傅里叶变换的定义及其基本性质以及基本解的概念，掌握用傅里叶变换解具体的数学物理方程的方法。 （2）学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 4 | 目标1 目标2 |
15 | 勒让德多项式 球函数 | （1）通过本章教学，使学生了解勒让德微分方程的建立，掌握勒让德多项式的母函数及其递推式。 （2）学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 7 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程测验、期中测验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表5所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于10次。 |
过程性考核 | 期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、填空题、计算题、论述题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1) 主要考核《数学物理方法》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《数学物理方法》基本概念、基本方法和解法技巧的掌握，并通过分析、计算和简答等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为填空题题、计算题、综合解答题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | 2% | 3% | 15% | 20% |
课程目标2 | 40% | 2% | 3% | 15% | 20% |
课程目标3 | 20% | 5% | 2% | 3% | 10% |
合计 | 100% | 9% | 8% | 33% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：复数与复变函数
（授课时间：第三学期第一周）
教学重点：复数的模与幅角、方根，单连通与复连通区域，多值函数。
教学难点：复数的模与幅角、方根，单连通与复连通区域，多值函数。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 复数
一、复数域
二、复平面
三、复数的模与辐角
四、复数的乘幂与方根
第二节 复变函数的基本概念
一、区域与若尔当曲线
二、复变函数的概念
三、复变函数的极限与连续性
第三节 复球面
一、复球面
二、闭平面上的几个概念
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、复数有几种表示方法？
2、复数的基本运算规则有哪些？
3、举例说明多值函数。
第二章：解析函数
（授课时间：第三学期第二至三周）
教学重点：复变函数可微的充分必要条件，共轭调和函数的几何意义，支点支割线，多值函数等。
教学难点：复变函数可微的充分必要条件，共轭调和函数的几何意义，支点支割线，多值函数等。
学 时：课堂教学7学时，课外自主学习时间不少于6学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 解析函数的概念及柯西-黎曼条件
一、导数的定义
二、柯西-黎曼条件
三、解析函数的定义
第二节 解析函数和调和函数之间的关系
一、共轭调和函数的求法
二、共轭调和函数的几何意义
第三节 初等解析函数
一、初等单值函数
二、初等多值函数
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、如何判断函数在某点不解析？
2、共轭调和函数的几何意义是什么？
3、如何求出多值函数的支点？
第三章：柯西定理和柯西积分
（授课时间：第三学期第三至五周）
教学重点：柯西积分定理、公式及其推广，平面场，复位势。
教学难点：柯西积分定理、公式及其推广，平面场，复位势。
学 时：课堂教学7学时，课外自主学习时间不少于6学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 复变积分的概念及其简单性质
一、复变积分的定义及其计算方法
二、复变积分的简单性质
第二节 柯西积分定理及其推广
一、柯西积分定理
二、不定积分
三、柯西积分定理推广到复围线情形
第三节 柯西积分公式及其推广
一、柯西积分公式
二、解析函数的无限次可微性
三、模的最大值定理 柯西不等式 刘维尔定理 摩勒纳定理
第四节 解析函数在平面场中的应用
一、什么叫平面场
二、复位势
三、举例。
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、试证明柯西积分定理和柯西积分公式
2、试简述复位势、力函数和势函数之间的关系
第四章：解析函数的幂级数表示
（授课时间：第三学期第五至七周）
教学重点：函数项级数的收敛，在不同区域解析函数罗朗级数展开式的求法。
教学难点：函数项级数的收敛，在不同区域解析函数罗朗级数展开式的求法。
学 时：课堂教学7学时，课外自主学习时间不少于6学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 函数项级数的基本性质
一、数项级数
二、一致收敛的函数项级数
第二节 幂级数与解析函数
一、幂级数敛散性
二、解析函数的幂级数表示
第三节 罗朗级数
一、双边幂级数的收敛圆环
二、解析函数的罗朗展式
三、罗朗展式举例
第四节 单值函数的孤立奇点
一、孤立奇点的三种类型
二、可去奇点
三、极点
四、本性奇点
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、试简述可去奇点、m阶极点和本性奇点的性质
第五章：留数及其应用
（授课时间：第三学期第七至八周）
教学重点：留数的求法，利用参数计算实积分时辅助曲线的选取。
教学难点：留数的求法，利用参数计算实积分时辅助曲线的选取。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 留数的定义和留数定理
一、留数的定义和留数定理
二、留数的求法
三、无穷远点的留数
第二节 利用留数计算实积分
一、
的计算
二、其它例子
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、利用参数计算实积分时如何选取辅助曲线？
第七章：一维波动方程的付氏解
（授课时间：第三学期第八至十周）
教学重点：分离变量法，非齐次方程和边界条件的处理，特征值和特征函数。
教学难点：分离变量法，非齐次方程和边界条件的处理，特征值和特征函数。
学 时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于7学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 一维波动方程—弦振动方程的建立
一、弦振动方程的建立
二、定解条件的提出
第二节 齐次方程混合问题的傅立叶解法
一、利用分离变量法求解齐次方程的混合问题
二、付氏解的物理意义
第四节 强迫振动 非齐次方程的求解
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、分离变量法的基本思想是什么？
2、什么情况下可以应用分离变量法？
3、如何理解特征函数？
第八章：热传导方程的付氏解
（授课时间：第三学期第十至十一周）
教学重点：初值热传导问题的求解。
教学难点：初值热传导问题的求解。
学 时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于6学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 热传导方程和扩散方程的建立
一、热传导方程的建立
二、定解条件
第二节 混合问题的付氏解法
一、付氏积分
二、利用付氏积分解热传导方程的初值问题
三、付氏解的物理意义
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、热传导方程（无热源和有热源两种情形）是如何建立的？
2、如何求解有界（无界）杆的热传导问题？
第九章：拉普拉斯方程的圆的狄里克雷问题的付氏解
（授课时间：第三学期第十一至十二周）
教学重点：圆的狄里克雷问题， 函数的性质，定解问题的付氏解。
教学难点：圆的狄里克雷问题。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于3学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 圆的狄里克雷问题
一、定解问题的提法
二、定解问题的付氏解法
第二节 函数
一、函数的引入
二、函数的性质
三、高维空间中的函数性质
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、 如何理解狄拉克函数的定义和物理意义？
第十章：波动方程的达朗贝尔解
（授课时间：第三学期第十二至十三周）
教学重点：达朗贝尔公式及物理意义。
教学难点：达朗贝尔公式及物理意义。
学 时：课堂教学5学时，课外自主学习时间不少于5学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 弦振动方程初值问题达朗贝尔解法
一、达朗贝尔解的提出
二、达朗贝尔解的物理意义
三、依赖区间、决定区域、影响区域
四、例题
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、如何用达朗贝尔公式求解弦振动方程的初值问题？
2、如何理解依赖区间、决定区域、影响区域的物理涵义？
第十一章：拉普拉斯方程（续）
（授课时间：第三学期第十四至十五周）
教学重点：格林公式的定义、物理意义。
教学难点：格林公式的定义、物理意义。
学 时：课堂教学5学时，课外自主学习时间不少于5学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 格林公式调和函数的基本性质
一、球对称解
二、格林公式 调和函数的基本性质
第二节 拉普拉斯方程的球的狄里克雷问题
一、边值问题的提法
二、球的狄里克雷问题
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、如何理解格林函数的定义和物理意义？
2、格林函数的构造方法有那些？
第十二章：傅里叶变换
（授课时间：第三学期第十五至十六周）
教学重点：用傅里叶变换解数理方程以及基本解的概念。
教学难点：用傅里叶变换解数理方程以及基本解的概念。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 傅里叶变换的定义及其基本性质
一、傅里叶变换的定义
二、傅里叶变换的基本性质
三、N维傅里叶变换
四、函数的傅里叶变换
第二节 用傅里叶变换解具体的数学物理方程例子
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、如何由傅立叶变换求解数学物理方程？有什么好处？
第十五章：勒让德多项式 球函数
（授课时间：第三学期第十六至十七周）
教学重点：勒让德微分方程的导出，勒让德多项式的展开和递推。
教学难点：勒让德多项式的展开和递推。
学 时：课堂教学7学时，课外自主学习时间不少于6学时
教学方法：讲授法
主要内容：
第一节 勒让德微分方程及勒让德多项式
一、勒让德微分方程的导出
二、幂级数解和勒让德多项式的定义
三、勒让德多项式的微分表达式
四、勒让德多项式的施列夫利积分表达式
第二节 勒让德多项式的母函数及其递推式
一、勒让德多项式的母函数
二、勒让德多项式的递推式
第三节 按勒让德多项式展开
一、勒让德多项式的正交性
二、勒让德多项式的归一性
三、展开定理的叙述
学习方法：预习，复习，习题巩固，小组讨论。
课后作业：
1、接地导体球内放一点电荷，球内各点的静电势如何分布？
七、课程学习资源
拟使用教材：
四川大学数学系.高等数学（第四册）.高等教育出版社. 2016年
国内(外)现有教材：
梁昆淼.数学物理方法.高等教育出版社出版.1998年
姚端正.数学物理方法.武汉大学出版社.1997年
学习参考资料
1.专著教材类； 2. 报纸期刊类； 3. 网络资源类......
Michael Stone, Paul Goldbart. Mathematics for Physics, Cambridge University Press, 2009.
课程名称：《概率论与数理统计》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08413090 |
开课学期 | 3 | 学分 | 3 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
51 | 51 | 0 |
先修课程 | 高等数学 | 后续课程 | 热力学统计物理、量子力学 |
大纲执笔人 | 舒新文，秦颖 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《概率论与数理统计》是一门很具特色又具重要地位的物理学类数学课，是理工科的一门重要的专业基础理论必修课。其中，概率论与数理统计是从数量侧面研究随机现象规律性的数学理论，其理论与方法已广泛应用于控制﹑通信﹑生物﹑物理﹑雷达通讯﹑地质﹑天文气象﹑社会科学等工程和科学技术中。课程内容侧重于讲解概率论与数理统计的基本理论与方法，同时在教学中结合各专业的特点介绍性地给出在各领域中的具体应用。随着科学技术的发展以及人们对随机现象规律性认识的需要，概率论数理统计的思想方法正日益渗透到自然科学和社会科学的众多领域中。通过这门课的学习，对学生今后从事物理学专业相关的实践活动提供了一个强有力的工具。本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、创新意识、爱国情怀与奉献精神、强化当代青年的责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握概率论与数理统计、随机过程的基本概念，理解其基本思想方法，了解其基本理论形式，为相关专业课如热力学与统计物理等课程的学习打下基础；了解典型的、常见的随机现象的理论模型，掌握解决一些典型的概率论和数理统计问题的基本思想和技术方案；能够运用概率论数理统计与随机过程的相关知识分析和解决实际问题，对物理学相关学科及工程技术中涉及随机现象的问题能提供合理的模型描述及解决方案。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握概率论与数理统计、随机过程的基本概念，深刻理解其基本思想方法；了解其基本理论形式，为相关专业课如热力学与统计物理、量子力学等课程的学习打下基础。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标2：了解典型的、常见的随机现象的理论模型，掌握解决一些典型的概率论和数理统计问题的基本思想和技术方案；能够运用所学知识对物理学相关学科及工程技术中涉及概率论与数理统计问题进行建模，具有解决实际问题的能力。形成科学精神和创新意识。 | ZZ2 具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习。 |
四、教学要求和方法
《概率论与数理统计》课程对学生的数学基础要求比较高，同时也是一门应用性很强的课程。具体教学过程中，以树立正确的人生观和价值观为灵魂和主线，以科学研究的特性体现科学精神，以跨学科的视角体现学术思想性。引导学生思考认识概率论的理论框架和发展历史，启发学生对数学和物理内在联系进行更深层次的思考。通过这门课程的学习，学生初步掌握研究随机现象的基本思想和方法，以及运用这些方法分析和解决实际问题的能力，从而在抽象思维能力、逻辑推理能力、合作交流能力等方面得到提升。
在教学方法上，倡导“学以致用”，将课程内容与新冠病毒核酸检测、人工智能、物理实验和天文观测的数据处理等实际问题相结合，引导学生探究日常生活和科学研究中的概率论问题，在丰富教学内容的同时，活跃课堂气氛，激发学生的学习热情和创新潜能。另一方面，引用国内外时事热点进行案例教学（如诺贝尔奖成果中的数理统计），积极融入思政元素，培养学生的家国情怀和奋斗精神。
在学习方法上，明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习必要的理论知识的基础上，注重实际应用，不要把本课程当作纯理论课。学习过程中应理解古典概率、分布函数、大数定律、中心极限定理的由来，因为这其中体现了人类认识自然过程中的高度智慧。在课后做到积极反思，能够理解人类认识世界过程中所体现出的艰苦奋斗的精神，从而达到树立正确的人生观和世界观的目标。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 概率论的基本概念 | (1)学生能够建立概率论的基本概念，了解随机现象的内涵，了解概率论的发展历程，理解概率的定义，掌握古典概率的计算方法。 (2)通过日常生活中的概率论知识教学使学生对课程学习产生兴趣，并要求学生在课外寻找身边的概率论案例。 (3)作业及课外学习要求：完成关于事件运算和古典概率基本知识的题目。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 |
2 | 随机变量及其分布 | (1)随机变量的引入是利用高等数学的工具研究概率论的重要一步； (2)需要理解可以用随机变量的取值来研究随机事件。 (3)掌握常见的离散型随机变量及其取值规律，会梳理二项分布与柏松分布的关系。 (4)理解随机变量的分布函数是如何定义和引入的（描述连续型随机变量），这是后续概率论内容学习的基础。 (5)掌握利用分布函数计算连续型随机变量的概率。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 目标2 |
3 | 多维随机变量及其分布 | (1)本章主要研究二维离散型随机变量的分布，兼顾N维。 (2)在教学过程中，注意引导学生理解一维随机变量和二维随机变量的本质区别。 (3)引导学生会利用一维随机变量及其分布，帮助理解二维随机变量的性质（类比法）。 (4)深入学习二维随机变量的联合分布、边缘分布、条件分布、独立性。 (5)会通过微积分计算任意二维随机变量落入一区间的概率。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标2 |
4 | 随机变量的数字特征 | (1)本章是数理统计知识学习的开始，也是和实际应用紧密的章节之一。 (2)本章应当强调统计的思维方法，同时强调对数字特征性质的理解，为解决复杂概率论问题奠定基础。 (3)完成对数学期望、方差、协方差及相关系数的学习。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 |
5 | 大数定律及中心极限定理 | (1)大数定律是本课程中另外一个重点内容，是联系统计与概率的桥梁，引导学生联系第一章的内容进行融汇学习，强调知识的系统性。 (2)中心极限定理是自然界中随机因素累积（求和）体现出的最普遍的统计规律。在日常生活中有极其广泛和重要的应用，同时也是分析物理学相关科学测量误差的基础。 (3) 本章内容的学习有丰富的思政元素，通过教学引导学生领悟人类认识自然过程中的高度智慧。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 5 | 目标1 目标2 |
6 | 样本及抽样分布 | (1) 本章内容是数理统计的基础和重点。掌握随机样本的二重性。 (2) 理解常见统计量及其分布规律，包括卡方分布、t-分布。 (3) 掌握抽样分布的三大定理及其应用。 (4)作业及课外学习要求：完成关于样本及抽样分布的题目。自主学习新冠检测中蕴含的统计规律。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标2 |
7 | 参数估计和假设检验 | (1) 本章内容需要理解如果利用样本进行统计推理。 (2) 掌握点估计、区间估计以及正态总体均值和方差检验的基本计算方法。 (3)作业及课外学习要求：完成关于样本及抽样分布的题目。自主学习近5年诺贝尔物理学奖成果中的数理统计知识。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程测验、阶段测试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表5所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、分析题、计算题、论述题、设计题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《概率论与数理统计》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《概率论与数理统计》基本概念、基本方法和技术的掌握，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-6章知识运用、分析和设计能力。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、填空题、计算题、分析题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
|
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | 4.8% | 4.8% | 6.4% | 24% |
课程目标2 | 60% | 7.2% | 7.2% | 9.6% | 36% |
合计 | 100% | 12% | 12% | 16% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 随机事件及其概率（支撑课程目标1）
（授课时间：第三学期第一、二周）
教学目标：通过本章教学，使学生明确本门课程的性质、基本内容和学习意义；
1、理解随机事件的概念，了解样本空间的概念，掌握事件之间的关系和运算。
2、理解概率的定义，掌握概率的基本性质，并能应用这些性质进行概率计算。
3、理解条件概率的概念，掌握概率的加法公式、乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式，并能应用这些公式进行概率计算。
4、理解事件的独立性概念，掌握应用事件独立性进行概率计算。
5、掌握伯努利概型及其计算。
教学重点：随机事件，概率的加法公式、乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式。
教学难点：概率的基本性质，条件概率及事件的独立性概念的理解，伯努利概型及其计算。
学 时：课堂教学9学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示
课程思政元素：通过介绍频率的概念，举例介绍
的小数点位数很多时0-9数字出现不是等频率的问题，科学家是如何发现和解决该问题的过程。让学生意识到科学研究的严谨性和解决问题所需要基础知识的重要性，鼓励学生认真学习专业课知识，为将来能更好的解决问题打好基础。
主要内容：
第一节 随机试验
第二节 随机事件和样本空间、事件之间的关系和运算
第二节 频率和概率
第三节 等可能概型（古典概型）
第五节 条件概率
一、条件概率 二、乘法定理 三、全概率公式和贝叶斯公式
第六节 事件独立性
学习方法：小组讨论，习题课
课后作业：完成教材练习题6道。每次作业下周上课提交。
第二章 随机变量及其分布（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第三学期第三、四周）
教学目标：通过本章教学，使学生理解随机变量的概念；理解随机变量分布函数的概念及性质，理解离散型随机变量的分布律及其性质，理解连续型随机变量的概率密度及其性质，会应用概率分布计算有关事件的概率；掌握（0-1）分布、二项分布、泊松分布、正态分布、均匀分布和指数分布；会求简单随机变量函数的分布。
教学重点：随机变量，二项分布、泊松分布、正态分布的应用
教学难点：离散型随机变量，连续型随机变量，分布函数，概率密度函数
学 时：课堂教学9学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示
主要内容：
第一节 随机变量的概念
第二节 离散型随机变量及其分布律
一、（0-1）分布 二、二项分布 三、泊松分布
第三节 随机变量的分布函数
第四节 连续型随机变量及其概率密度
一、均匀分布 二、指数分布 三、正态分布
第五节 随机变量的函数的分布
学习方法：小组讨论、习题课
课后作业：完成教材练习题6道，每次作业下周上课提交
课程思政元素：数学家柏松和高斯科研经历介绍
第三章 多维随机变量及其分布（支撑课程目标2）
（授课时间：第三学期第五、六、七周）
教学目标：通过本章教学，使学生了解二维随机变量的概念；了解二维随机变量的联合分布函数及其性质，了解二维离散型随机变量的联合分布律及其性质，了解二维连续型随机变量的联合概率密度及其性质，并会用它计算有关事件的概率；了解二维随机变量的边缘分布和条件分布；理解随机变量独立性的概念，掌握应用随机变量的独立性进行概率计算；会求两个独立随机变量的简单函数的分布。
教学重点：二维离散型随机变量的联合分布律， 二维连续型随机变量的联合概率密度
教学难点： 二维随机变量的函数分布
学 时：课堂教学8学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示，将安排关于联合分布和边缘分布知识点的讨论和专题。
主要内容：
第一节 二维随机变量及其分布
第二节 边缘分布
第三节 条件分布
第三节 随机变量的独立性
第五节 两个随机变量的函数的分布
一、Z=X+Y的分布 二、 M=max{X，Y} 及N=min{X，Y}的分布
学习方法：小组讨论、习题课
课后作业：完成教材练习题7道，每次作业下周上课提交
第四章 随机变量的数字特征（支撑课程目标1）
（授课时间：第三学期第八、九周）
教学目标：通过本章教学，使学生理解理解数字期望和方差的概念，掌握它们的性质与计算；掌握二项分布、泊松分布和正态分布的数学期望和方差，了解均匀分布和指数分布的数学期望和方差；会计算随机变量函数的数学期望；了解矩、协方差和相关系数的概念与性质，并会计算。
教学重点：数学期望和方差、协方差；常见分布的期望和方差的计算
教学难点：方差，相关系数，相关和独立性的区别
学 时：课堂教学8学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示
主要内容：
第一节 随机变量的数学期望
第二节 方差（标准差）
第三节 协方差与相关系数
第四节 矩、协方差矩阵
学习方法：小组讨论、习题课
课后作业：完成教材练习题7道，每次作业下周上课提交
课程思政元素：正确和理性看待风险投资、统计平均值、物理实验误差的来源
第五章 大数定律及中心极限定理（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第三学期十、十一周）
教学目标：通过本章的学习，使学生了解切比雪夫不等式；了解切比雪夫大数定律和伯努利大数定律；了解林德伯格一列维定理（独立同分布的中心极限定理）和棣莫佛-拉普拉斯定理（二项分布以正态分布为极限分布）。
教学重点：大数定律；中心极限定理及其实际应用，独立同分布的概念
教学难点：中心极限定理的推导和意义
学 时：课堂教学5学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示
主要内容：
第一节 大数定律
一、弱大数定理 二、伯努利大数定理
第二节 中心极限定理
一、独立同分布的中心极限定理 二、李雅谱诺夫定理 三、莫菲-拉普拉斯定理
学习方法：小组讨论
课后作业：完成教材第127页练习题3道，每次作业下周上课提交
课程思政元素：中心极限定理，从量变到质变的过程，强调做人做事持之以恒的重要性
第六章 样本及抽样分布（支撑课程目标2）
（授课时间：第三学期第十二、十三周）
教学目标：通过本章教学，使学生理解总体、个体、简单随机样本和统计量的概念，掌握样本均值、样本方差及样本矩的计算；了解分布、分布和分布的定义及性质，了解分布分位数的概念并会查表计算；了解正态总体的某些常用统计量的分布。
教学重点：样本和总体，常用统计量的分布
教学难点：基本概念，样本方差及样本矩的计算，分位数的概念和查表计算。
学 时：课堂教学6学时
教学方法：讲授法，结合多媒体演示
主要内容：
第一节 引言
第二节 总体与样本
第三节 抽样分布
一、卡方分布 二、t分布
第四节 正态总体的样本均值与样本方差的分布
学习方法：小组讨论，结合习题课
课后作业：完成教材练习题3道，每次作业下周上课提交
第7章 参数估计（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第二学期第十四至十五周）
教学目标：通过本章教学，使学生理解点估计的概念；掌握矩估计法和极大似然估计法；了解估计量的评选标准（无偏性、有效性、一致性）；理解区间估计的概念；会求单个正态总体的均值和方差的置信区间；会求两个正态总体的均值差和方差比的置信区间。
教学重点：矩估计法，最大似然估计法，区间估计基本理论和应用
教学难点：最大似然估计法的原理
学 时：3
教学方法：讲授，讨论
主要内容：
第一节 点估计
一、矩估计法 二、最大似然估计法
第二节 基于截尾样本的最大似然估计**（选讲）
第三节 估计量的评选标准
第四节 区间估计
第五节 正态总体均值与方差的区间估计
第六节 （0-1）分布参数的区间估计
第七节 单侧置信区间
学习方法：课前回顾，提出问题，课堂思考、讨论、总结。课后练习。
课后作业：无
第八章 假设检验（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第二学期第十六至十七周）
教学目标：通过本章教学，使学生理解显著性检验的基本思想，掌握假设检验的基本步骤，了解假设检验可能产生的两类错误；了解单个及两个正态总体的均值和方差的假设检验；了解总体分布假设的检验法则。
教学重点：假设检验的基本思想，显著性水平的概念，假设检验的具体操作，检验统计量的形式
教学难点：假设检验的思想方法
学 时：3
教学方法：讲授，讨论
主要内容：
第一节 假设检验
第二节 正态总体均值的假设检验
第三节 正态总体方差的假设检验
第四节 置信区间和假设检验之间的关系*
第八节 假设检验问题的p值法
学习方法：课前回顾，提出问题，课堂思考、讨论、总结。课后练习。
课后作业：无
课程思政元素：以最近几年诺贝尔物理学奖获得者的成果为例，首先介绍研究成果中使用到的统计知识，让学生意识到学好本课程的重要性。其次介绍诺贝尔物理学奖的个人事迹，及其在追求科学真理的过程所做出的不懈努力，让学生明白独立思考和团队协作的重要性，能形成坚持不懈的优秀个人品质。
七、持续改进
1.与2018版人才培养方案相比，采用最新版教材（第5版）。
2.由于课时的限制，在2022版人才培养方案中主要内容为第1-6章，第7、8章只介绍常见的参数估计和假设检验的原理和方法，第12章为对统计知识应用于随机过程的简要介绍，相关主要概率论与数理统计思想在第7、8章中体现，教学内容能实现具体的教学目标。教材中其他章节不做具体讲解。
3.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
4.课程思政
表6 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
随机事件及其概率-频率 |  的小数点位数
| 科学研究的严谨性 | 融入博弈论教学 |
随机变量及其分布-离散型随机变量 | 数学家柏松和高斯科研经历介绍 | 科学精神、探索精神、 | 融入天文观测和数据处理教学 |
随机变量的数字特征-数学期望、方差 | 正确和理性看待风险投资、统计平均值、物理实验误差的来源 | 引导学生脚踏实地 | 融入大学物理或近代物理实验 |
大数定律及中心极限定理 | 从量变到质变的过程 | 强调做人做事持之以恒的重要性 | 融入中国传统文化教学 |
样本及抽样分布 | 新冠病毒检测，以及我国取得抗疫的伟大胜利 | 对我国社会主义制度的优越性的认同、勇于担当 | 融于我国抗疫精神 |
参数估计和假设检验 | 诺贝尔物理学奖获得者的成果 | 让学生明白独立思考和团队协作的重要性，能形成坚持不懈的优秀个人品质。 | 引导学生研究性学习 |
八、课程学习资源
拟使用教材
盛骤，谢式千，潘承毅编，《概率论与数理统计(第五版)》，高等教育出版社，2008年。
学习参考资料
1. 专著教材类
（1）祝东进编，《概率论与数理统计》，中国科学技术出版社，2009年。
（2）施雨，李耀武编，《概率论与数理统计应用》，西安交大出版社，1998年。
（3）胡细宝编，《概率论数理统计随机过程》，北京邮电大学出版社，2004年。
（4）陈希孺编，《概率论与数理统计》，中国科学技术出版社， 2017年。
（5）沈恒范编，《概率论与数理统计教程》，第4版，高等教育出版社， 2004年。
2. 学习参考类
（1）(浙江大学)盛骤等编，《概率论与数理统计习题全解指南》第四版，高等教育出版社，2008年。
（2）龚冬保、王宁编，《概率统计典型题》，上海交通大学出版社，2000年。
3. 网络资源类
（1）概率论与数理统计，缪柏其等，中国科学技术大学
https：//www.icourses.cn/sCourse/course_3068.html
课程名称:《电磁学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业基础课程 | 课程代码 | 0841090 |
开课学期 | 3 | 学分 | 4 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
68 | 68 | 0 |
先修课程 | 力学，热学，高等数学 | 后续课程 | 电动力学 |
大纲执笔人 | 黄武英、汤宁宇 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《电磁学》是物理类专业的重要基础课，它不仅是经典物理的重要部分，而且与近代自然科学、技术科学的许多领域有着密切的关系，成为理、工、农、医及示范院校不可缺少的必修课程之一。这门课的先修课程是《力学》、《热学》和《高等数学》。同时这门课程是《光学》、《电动力学》、《电路分析》和《量子力学》的基础。该课程研究电荷和电流产生的电场和磁场的规律、电场和磁场的相互联系，电磁场对电荷和电流的作用，电磁场与实物的相互作用以及所引起的各种效应等。电磁现象是自然界中普遍存在的一种现象，它涉及的方面很广泛，从各种新技术的开发和应用到尖端科学的研究，都和电磁学有关，对培养学生的综合能力具有非常重要的意义。
本课程将有机的融入思政元素，培养学生掌握辩证唯物主义基本原理，进一步提升学生严谨求实的科学精神，建立正确的世界观和方法论，培养学生的爱国情怀与担当意识，强化学生的社会责任感，激励学生勇于创新的奋斗情怀。
三、课程目标
总体目标：
牢固掌握电磁学的基本概念、基本定律、基本现象，明确电磁学在物理学整体框架中的地位，了解电磁学知识在现代科技中的重要应用；通过分析和解决电磁学的基本问题，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力，为后续电动力学和其他专业课学习提供坚实的基础。掌握辩证唯物主义基本原理，建立正确的世界观和方法论，培养严谨求实的科学精神，激励勇于创新的奋斗情怀。具体目标如表1所示。
（1）贯彻党的教育方针，具有良好的身体素质、心理素质和社会责任意识，具备教师职业道德素养和正确的学生观、教师观和教育观，了解电磁学的发展与其它学科的关系，努力培养学生的辩证唯物主义世界观。掌握物质电磁运动的基本概念和基本规律，为学生今后的学习和工作打下扎实的理论基础。
（2）具备良好的科学态度与思维能力，具备一定的分析、处理与电磁学相关问题的能力和素养，具备发现、分析和解决中学物理教育教学问题的能力，具有自主学习、自我反思和持续发展的能力。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：了解经典电磁学发展史中带来重大突破的一系列物理实验及基本概念的形成过程与相互联系，了解电磁技术在现代前沿发展中的应用，培养学生的辩证唯物主义世界观，建立科学的世界观和方法论。掌握物质电磁运动的基本概念和基本规律，为学生今后的学习和工作打下扎实的理论基础。 | SD1.践行社会主义核心价值观，在思想、政治、理论及情感等方面贯彻新时代中国特色社会主义思想；坚持贯彻党的教育方针，落实立德树人的根本。 | 要求1：师德师范。 |
课程目标2：熟练掌握电磁学的基本概念、基本定律和基本现象，熟练掌握电磁场的基本方程式以及相互联系，熟练掌握解决典型电磁学问题的基本技巧。理论联系实际，拓展视野，深入思考，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力。具备一定的分析、处理与电磁学相关问题的能力和素养，具备发现、分析和解决中学物理教育教学问题的能力，具有自主学习、自我反思和持续发展的能力。 | ZS1. 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法以及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养的内涵。 | 要求3：知识整合。 |
四、教学要求和方法
在《电磁学》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《电磁学》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生全面地、系统地学习和掌握物质电磁运动的基本概念和基本规律，为学生今后的学习和工作打下扎实的理论基础。使学生了解电磁学发展史上某些重大发现和发明的物理思想和实验方法；了解电磁学的发展与其它学科的关系，努力培养学生的辩证唯物主义世界观。培养学生分析、处理和研究与电磁学相关问题的能力和素养。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。授课教师应按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学的各项工作，认真备课，积极完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，重视对学生学习方法的指导和课堂教学效果的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核方式和考核内容的设计；另外，在传授知识的同时，注重对物质电磁运动基本规律的讲解，在教学的过程中要注意理论联系实际，重视物理思想的教学，注意培养学生创造性思维能力、自学能力。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与实际相结合，引导学生应用基本理论知识对科技生活中的电磁技术进行相关分析。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，学生应根据课程大纲要求制定本课程学习计划，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求，利用课余时间做好预习、复习，阅读参考书，主动与同学开展合作学习，认真、独立完成课后作业。学生应重视对基本电磁理论的钻研，并将理论和实际相结合。培养发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《电磁学》各种电磁理论及其联系的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 静电学的基本规律 | 通过本章的教学，使学生了解电磁学发展史，培养学生的科学探索和创新精神。明确库仑定律和叠加原理在静电学中的重要地位，深入理解电场强度和电势这两个重要物理量的意义，熟练掌握其计算方法；是学生深入理解静电场的基本特征----有源无旋。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 16 | 目标1 目标2 |
2 | 静电场与导体 | 本章可作为静电学基本规律在有导体存在时的应用，是对静电现象认识的继续。通过本章教学，培养学生“四个自信”，使学生深入认识有导体存在时的静电场，理解静电平衡条件，熟练掌握电容的计算方法。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 |
3 | 恒定电流 | 本章将以金属导体为例讨论导体中稳恒电流的形成及其规律；通过本章的教学，使学生深入理解电路和电场的密切关系，及有关物理量的物理意义，熟练掌握欧姆定律及基尔霍夫定律得应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
4 | 恒定电流的磁场 | 通过本章的学习，培养学生良好的科学素养和爱国精神，弘扬文化自信；电流产生磁场和磁场对电流有力的作用是磁场的两个重要方面，通过本章的教学，重点是要使学生理解稳恒电流磁场的基本性质，掌握计算磁场的方法，深入理解磁场的两个基本方程式。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
5 | 随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程 | 通过本章的学习，培养学生的科学创新精神；本章包括电磁感应和麦克斯韦方程组两个部分，在经典物理中重点介绍电磁感应部分。通过本章教学，要是学生深入理解，当场矢量随时间变化是，电场与磁场将不可分割地联系在一起，且随时间变化的电磁厂服从麦克斯韦方程。掌握法拉第电磁感应定律及楞次定律的应用方法。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 |
6 | 物质中的电场 | 物质在电场中将呈现介电性和导电性，具有介电性的物质称为电介质。本章将通过对电介质众多物理特性的讨论，使学生掌握电介质中电场的分布规律及讨论电介质中电场的方法。通过本章的学习培养学生的科学创新精神。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 |
7 | 物质中的磁场 | 本章将通过物质中磁场和物质对磁场响应的讨论，使学生理解物质磁性的起源，掌握研究物质中磁性的方法。通过本章的学习，培养学生的创新意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括平时表现、课程作业、阶段测试。期末考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 平时表现 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，雨课堂回答问题、答疑等），考核学生问题讨论参与度、对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
阶段测试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、判断题、填空题和计算题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《电磁学》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《电磁学》基本概念、基本方法和基本规律的掌握，考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-7章电磁学理论知识运用、分析和解决问题的能力。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、判断题、填空题，计算题、综合应用题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
平时表现 | 1．静电场相关定理定律的理解 | 0.025 | | 0.10 |
2．恒定电流磁场中相关定理定律的理解 | 0.025 | |
3．电场和磁场相互作用性质的理解 | 0.025 | |
4．电场、磁场和物质相互作用的理解 | 0.025 | |
课程作业 | 1. 静电学的基本规律 | 0.02 | 0.02 | 0.2 |
2. 静电场与导体 | 0.02 | 0.01 |
3. 恒定电流 | 0.02 | |
4. 恒定电流的磁场 | 0.02 | 0.01 |
5. 随时间变化的电磁场 | 0.02 | 0.02 |
6. 物质中的电场 | | 0.02 |
7. 物质中的磁场 | | 0.02 |
阶段测试 | 1.选择题 | 0.06 | | 0.20 |
2.判断题 | 0.02 | |
3.填空题 | | 0.02 |
4.计算题 | | 0.1 |
期末考试 | 1.选择题 | 0.15 | | 0.50 |
2.判断题 | 0.05 | |
3.填空题 | | 0.05 |
4.计算题 | | 0.25 |
合计 | 0.48 | 0.52 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 48% | 10% | 10% | 8% | 20% |
课程目标2 | 52% | | 10% | 12% | 30% |
合计 | 100% | 10% | 20% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 静电学的基本规律
教学目标：(包含课程思政目标)
通过本章的教学，使学生了解电磁学发展史，培养学生的科学探索和创新精神。明确库仑定律和叠加原理在静电学中的重要地位，深入理解电场强度和电势这两个重要物理量的意义，熟练掌握其计算方法；是学生深入理解静电场的基本特征----有源无旋。
教学重点：1、电场强度和电势的计算；2、高斯定理和环路定理
教学难点：电场强度和电势的计算
学 时：16学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§1.1 物质的电结构 电荷守恒定律
一、电荷
二、电子
三、电荷守恒定律
四、导体与绝缘体
§1.2 库仑定律
一、库仑定律
二、电量的单位
三、叠加原理
§1.3 电场和电场强度
一、电场
二、电场强度
三、点电荷和点电荷系的电场
四、带电体的电场
五、电场线
六、例题
§1.4 电势
一、静电场的环路定理
二、电势差与电势
三、带电体的电势
四、等势面
五、电势梯度
六、例题
§1.5 高斯定理
一、电通量
二、高斯定理
三、应用
§1.6 静电能
一、点电荷系的相互作用能
二、电偶极子在外电场中的静电能
三、带电体的能量
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：电磁学发展过程中三个重要时期的历史事件
课后作业：练习题10-12道
第二章 静电场与导体
教学目标：(包含课程思政目标) 本章可作为静电学基本规律在有导体存在时的应用，是对静电现象认识的继续。通过本章教学，培养学生“四个自信”，使学生深入认识有导体存在时的静电场，理解静电平衡条件，熟练掌握电容的计算方法。
教学重点：
1、 导体的静电平衡条件
2、导体内外场强的分布
3、 电容的计算
教学难点：
1、 导体的静电平衡条件
2、导体内外场强的分布
学 时：8学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§2.1 静电平衡的导体
一、导体的特征
二、静电平衡条件
三、导体上的电荷分布
四、导体表面的场强
五、静电屏蔽
六、例题
§2.2 静电场的唯一性定理 （略）
§2.3 尖端效应
一、尖端放电
二、静电复印
三、范氏起电机
四、扫描隧道显微镜
§2.4 电容和电容器
一、孤立导体的电容
二、电容器及其电容
三、几种形状的电容器的电容
四、电容器的串联与并联
§2.5 静电场的能量
一、带电导体的静电能
二、电场的能量
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：通过讲解尖端放电现象在生产生活中的应用，培养学生理论自信
课后作业：练习题8-10道
第三章 恒定电流
教学目标：本章将以金属导体为例讨论导体中稳恒电流的形成及其规律；通过本章的教学，使学生深入理解电路和电场的密切关系，及有关物理量的物理意义，熟练掌握欧姆定律及基尔霍夫定律得应用。
教学重点：
1、稳恒电流的闭合性
2、电流密度
3、欧姆定律的应用
教学难点：
1、电流密度
2、含源电路的欧姆定律的应用
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§3.1 稳恒电流的闭合性
一、电流的形成
二、电流和电流密度
三、电流的连续性方程
四、恒定电流的闭合性
§3.2 欧姆定律
一、欧姆定律的微分形式
二、一段电路的欧姆定律 电阻
三、电阻率与温度的关系 超导电性
四、电流的功率 焦耳定律
§3.3 固体导电机理
一、金属导电性的微观解释
二、费米电子气 导电和导热的量子理论
§3.4 电动势和全电路欧姆定律
一、非静电力起源的电力
二、电动势 全电路欧姆定律
三、 恒定电场在恒定电流中的作用
四、接触电势差 温差电动势
§3.5 电路定理
一、一段含源电路欧姆定律
二、基尔霍夫定律及其应用
三、例题
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：
课后作业：练习题6-8道
第四章 恒定电流的磁场
教学目标：(包含课程思政目标)通过本章的学习，培养学生良好的科学素养和爱国精神，弘扬文化自信；电流产生磁场和磁场对电流有力的作用是磁场的两个重要方面，通过本章的教学，重点是要使学生理解稳恒电流磁场的基本性质，掌握计算磁场的方法，深入理解磁场的两个基本方程式。
教学重点：
1、磁场
2、毕奥---沙伐尔定律及其应用
3、安培环路定理
4、洛伦兹力
教学难点：
1、毕奥---沙伐尔定律及其应用
3、安培环路定理
3、磁力力矩
学 时：12学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§4.1 基本磁现象
一、基本磁现象
二、电流间的相互作用 安培定律
§4.2 电流的磁场 磁感强度
一、磁场
二、毕奥---沙伐尔定律及其应用
三、平面载流线圈在磁场中受到的力矩
四、例题
§4.3 恒定电流磁场的基本方程式
一、磁场的高斯定理
二、磁场的环流 安培环路定理
三、恒定电流的磁场的基本方程式
四、例题
§4.4 带电粒子在电场和磁场中的运动
一、洛伦兹力
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
三、回旋加速器、质谱仪、霍尔效应
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：基本磁现象以及安培定律和磁感强度的定义式
课后作业：练习题10-12道
第五章 随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程
教学目标：(包含课程思政目标)通过本章的学习，培养学生的科学创新精神；本章包括电磁感应和麦克斯韦方程组两个部分，在经典物理中重点介绍电磁感应部分。通过本章教学，要是学生深入理解，当场矢量随时间变化是，电场与磁场将不可分割地联系在一起，且随时间变化的电磁厂服从麦克斯韦方程。掌握法拉第电磁感应定律及楞次定律的应用方法。
教学重点：
1、法拉第电磁感应定律及楞次定律
2、自感与互感
3、麦克斯韦方程
教学难点：
1、法拉第电磁感应定律
2、自感与互感
学 时：10学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§5.1 电磁感应现象与电磁感应定律
一、基本的电磁感应现象
二、感应电动势及其大小和方向
三、法拉第电磁感应定律
四、例题
§5.2 电磁感应现象的物理实质
一、动生电动势
二、感应电场及其性质
三、涡电流与电磁阻尼
四、例题
§5.3 互感与自感
一、自感现象与自感系数
二、互感现象与互感系数
三、例题
§5.4 LR 电路的暂态过程 磁场的能量
*一、似稳电路
二、LR 电路的暂态过程
三、自感能与互感能
四、真空中磁场的能量 磁能密度
§5.5 位移电流及其物理实质
一、回顾与总结 位移电流
二、位移电流的物理实质
§5.6 真空中的麦克斯韦方程组
一、真空中的麦克斯韦方程组的积分形式
二、电磁场的能量
*三、电磁波
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：法拉第电磁感应定律的发现过程
课后作业：练习题8-10道
第六章 物质中的电场
教学目标：(包含课程思政目标)物质在电场中将呈现介电性和导电性，具有介电性的物质称为电介质。本章将通过对电介质众多物理特性的讨论，使学生掌握电介质中电场的分布规律及讨论电介质中电场的方法。通过本章的学习培养学生的科学创新精神。
教学重点：
1、电介质的极化机理
2、极化强度和极化电荷之间的关系
3、介质中电场的基本方程式
教学难点：
1、电介质的极化机理
2、极化强度和极化电荷之间的关系
3、介质中电场的基本方程式
学 时：8学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§6.1 电介质的极化
一、电介质的极化 相对介电常数
二、原子或分子系统的点偶极矩
三、电介质极化的微观模型
§6.2 极化强度和极化电荷
一、极化强度
二、极化电荷
三、极化电荷的面密度和体密度
四、例题
§6.3 介质中的静电场
一、宏观电场与微观电场
二、极化强度与电场强度间的关系
§6.4 介质中的高斯定理
一、电位移矢量 介质中的高斯定理
二、介质中电场的基本方程式
三、电场的边界条件
四、例题
§6.5 电介质中的静电能
一、电介质的静电能的定义
二、电介质中电场能的表达式
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：介质中电场的性质和真空中静电场性质的对比
课后作业：练习题6-8道
第七章 物质中的磁场
教学目标：本章将通过物质中磁场和物质对磁场的响应，使学生理解物质磁性的起源，掌握研究物质中磁性的方法。通过本章的学习，培养学生的创新意识。
教学重点：
1、顺磁性和抗磁性的起源
2、磁化强度和磁化电流的关系
3、介质中磁场的基本方程式
教学难点：
1、顺磁性和抗磁性的起源
2、磁化强度和磁化电流的关系
3、介质中磁场的基本方程式
学 时：8学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
§7.1 顺磁性与抗磁性
一、顺磁性物质和抗磁性物质
二、原子钟的电流 电子磁矩
三、顺磁性与抗磁性的起源
§7.2 磁化强度和磁化电流
一、磁化强度
二、磁化电流
三、磁化电流的面密度和体密度
§7.3 介质中的磁场
一、磁介质中的磁感强度
二、磁化强度与磁感强度的关系
§7.4 磁场强度 介质中磁场的基本方程式
一、磁场强度 介质中磁场的安培环路定理
二、介质中磁场的基本方程式
三、磁场的边界条件
四、介质中磁场的能量密度
五、例题
*§7.5 铁磁性
一、铁磁性的起因
二、磁化曲线和磁滞回线
三、永磁体
四、磁路定理
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：介质中电场、磁场性质的对比
课后作业：练习题6-8道
* 第八章 交流电路
教学目的：交流电和交流电路在实践中应用最广泛。本章重点是以电磁学知识为基础，介绍有关交流电和交流电路的有关基础知识，为后继课程---电工学奠定基础。
教学重点：
1、简谐交流电的产生和交流电的三要素
2、交流电路的元件
教学难点：
1、简谐交流电的产生和交流电的三要素
2、交流电路的元件
学 时：6学时
教学方法：学生自学
主要内容：
§8.1 交流电的产生和表示方法
一、交流电的产生
二、交流电的三要素
三、交流电的振幅矢量表示法
§8.2 交流电中的元件
一、纯电阻电路
二、纯电感电路
三、纯电容电路
§8.3 RLC 串联电路
一、似稳条件
二、RLC 串联电路的电路方程
三、RLC 串联电路的振幅矢量计算法
七、持续改进
1. 因课时紧张，且交流电路部分学生将在后续课程《电工学基础》中学习到，所以这部分学生自学。
2.本课程在每轮授课过程中，根据学生平时表现、课程作业、阶段测验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
3.课程思政
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-电磁学发展史 | 中国古代是最早对电磁现象进行研究和应用的国家。当代电磁技术走到世界领先水平，比如FAST。 | 激发学生的民族自信心和自豪感 | PPT图片 |
静电场的基本规律 | 正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变 | 对立统一的哲学精神 | 视频讲解 |
静电场的基本规律 | 电场对放入其内的任何电荷有作用力 | 引导学生认识环境对个人的影响 | 学生讨论 |
恒定电流 | 中国第一支晶体管诞生 | 工匠精神，家国情怀 | 融入吴锡九、邓先灿对晶体管放大电路的卓越贡献 |
恒定电流的磁场 | 通多介绍霍尔在研究霍尔效应过程中废寝忘食、反复推敲的求知探索精神，冯克利青在极端条件下获得的量子霍尔效应和崔琦在强磁场条件下获得的分数量子霍尔效应，以及量子反常霍尔效应，这些霍尔效应的出现 | 民族自信心、自强不息让学生切实明白只有经过不懈努力才能有创造人生的价值，让学生明白创新思维和开拓国家视野的重要性，感受科研的魅力。 | 融入功放的现状，通过对比与举例讲述差距与成就 |
随时间变化的电磁场 | 1865年,Maxwell预言了电磁波的存在，随后赫兹实验证明电磁波的存在，开创了无线电电子技术新时代。 | 从理论到实践的求证，从实践提炼的认知促进人类生产实践的进步，形成螺旋式上升。在实践中检验真理，去伪求真。 | 以频率稳定度的重要性引入火星探测的具体应用，导入师大校友在航天领域的贡献 |
物质中的电场、磁场 | 介质中电场、磁场性质的对比 | 电磁学中的对称美 | |
作业-绪论 | 阅读材料 | 文化传承、奉献精神、科学探索 | 让学生课外阅读辅助资料完成课外任务 |
作业-电磁波 | 央视科学视频《电磁波的故事》 | 工程意识、实践精神、校情学习 | 让学生学习如何从理论到实践，建立工程意识，同时里面包含了师大校友、芜湖市著名企业等与本校有关的实例 |
八、课程学习资源
拟使用教材
贾起民，郑永令，陈暨耀.电磁学，第四版. 北京：高等教育出版社，2021年12月
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 赵凯华,陈熙谋.电磁学,第4版.北京：高等教育出版社，2018年9月。
[2] 梁灿彬, 秦光戎,梁竹健.电磁学,第4版.北京：高等教育出版社，2018年11月。
[3] 胡友秋,程福臻,叶邦角.电磁学与电动力学,第2版.北京：高等教育出版社，2016年2月。
[4] 张玉民,戚伯云.电磁学,第4版. 北京：科学出版社，2016年1月。
2. 网络资源类
[1] 电磁学，刘永录等，国防科技大学
//www.bilibili.com/video/BV1kN411z7Gp/
[2] 电磁学，王稼军等，北京大学
//www.bilibili.com/video/BV13W411G7RK?p=1
[3] 电磁学，叶邦角等，中国科技大学
//www.bilibili.com/video/BV1za411a72B/?p=18
课程名称：《物理教学论》
一、课程概况
所属专业： | 物理学 | 开课单位： | 彩票app
|
课程类型： | 专业必修课程 | 课程代码： | 08511140 |
开课学期： | 3 | 学分： | 3.0 |
学时： | 51 | 核心课程： | 否 |
拟使用教材：
张军朋，许桂清.中学物理课程与教学论.北京大学出版社.2021年
国内(外)现有教材：
闫金铎，郭玉英.中学物理教学概论.高等教育出版社.2019年
李新乡.物理教学论.科学出版社.2009
学习参考资料
教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）解读.高等教育出版社.2020年
许国梁.中学物理教学法.高等教育出版社.1993年
魏华，王运淼，杨清源.中学.物理教材分析.高等教育出版社.2016
二、课程描述（300字以内）
本课程是物理学专业师范生的一门专业必修课，是物理学、教育心理学、教学理论和教学实践等知识有机结合的兼有理论性和实践性的综合性课程。通过本课程教学，要求学生理解中学物理课程标准的内容、框架，掌握中学物理教学的基本原则、过程方法、教学要求等理论知识，掌握中学物理教材分析的方法和技能，为顺利从事中学物理的教学和研究打好基础。
三、课程目标
课程目标1. 理解中学物理课程标准的内容和框架；掌握中学物理教学的基本原则、过程方法；熟练掌握中学物理概念、规律、实验等教的要求；掌握中学物理教材分析的方法和技能。
课程目标2. 领会物理学科核心素养的内涵，初步形成整合物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略。
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
2.1学科素养 | 2.1.4领会物理学科核心素养内涵，能整合形成物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略。（H） | 课程目标2 |
2.2 学科能力 | 2.2.1掌握中学教育基础、学生心理发展和物理教学理论和方法，熟悉中学物理课程标准和基本理念。（H） | 课程目标1 |
2.2.3知道常用的教学评价和教研方法，能够在教学过程中对他人的教学活动进行评价，取长补短，并根据中学物理教育改革发展动态，改进教学方式方法，具有初步的教学研究和自制教具能力。（M） | 课程目标1 |
四、教学要求
本课程兼有理论性和实践性，是一门实践性很强的理论课程。在教学中，应将启发性教学思想贯彻始终。在教学方法上，应采用讲授法、讨论法相结合，力求做到少而精，突出重点，并注意将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好出勤率统计、作业评价等各项工作。
五、课程考核与评价
课程评价采用定性评价与定量评价、过程性评价与期末考试评价相结合的形式进行。
1.定性评价
定性评价在学期结束时通过问卷调查、课程教学座谈会形成完成，问卷的设计主要针对各课程目标的达成情况，通过座谈会主要了解班级整体的学习效果和整个课程目标的达成情况。问卷调查、课程教学座谈会还可以征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进。
课程目标 评价环节 | 课程目标1 | 课程目标2 |
课堂考勤 | √ | |
自我评价 | √ | √ |
2. 定量评价
（1）评价环节
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，可以包括问题讨论参与度、课堂笔记情况等。 | 目标1-2 |
课程 作业 | (1) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2) 每次作业单独评分，取各次成绩累计值按比例折算后作为课程作业成绩。 (3) 作业次数不少于10次。 | 目标1-2 |
阶段 测试 | (1) 主要评价学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试卷形式进行，测验题型为填空题、选择题、简答题、分析题、论述题等。 (3) 每次测试满分100分 | 目标1-2 |
期末考试 | (1) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、分析题、论述题、设计题等。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
（2）评价环节及课程分目标的权重
| 评价环节及其权重（%） | 权重 （%） |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 阶段测试 |
课程目标1 | 10 | 20 | 20 | 50 | 50 |
课程目标2 | 10 | 20 | 20 | 50 | 50 |
3.课程目标达成度评价值的计算
（1）学生课程目标达成情况评价的计算方法
（2）班级课程目标达成情况评价的计算方法
六、课程内容
绪论（支撑课程目标2）
（授课时间：第1周）
教学目的：通过本章教学，使学生体悟将物理教育情怀，明确物理教学的学科性质、基本内容、学习意义和研究对象，理解物理教学论的研究目的和任务，掌握物理教学论的研究方法，了解本门课程的教学要求、注意事项和学习方法。
教学重点：物理教学论课程的性质和研究对象及基本内容。
教学难点：物理教学论课程的性质和研究对象及基本内容，物理教学论的研究目的和研究方法。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 物理教学论的性质和研究对象
一、物理教学论的性质
二、物理教学论的研究对象
三、物理教学论的研究方法
第二节 教学要求与学习意义
一、教学要求
二、学习意义
三、注意事项
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，体悟物理教育情怀。
课后作业：
1、试简述物理教学论课程的性质。
2、什么是物理教学论研究的基本方法？
3、什么是教学实验？与自然科学的实验相比，它具有哪些特点？
4、你是如何看待教学不仅是一门科学而且是一门艺术的？
第一章 中学物理课程标准（支撑课程目标2）
（授课时间：第1周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确物理教育是培养人的事业，明确中学物理教学的指导和物理课程标准，理解物理学的特点，把握中学物理课程标准的内容和基本理念。
教学重点：中学物理课程标准。
教学难点：中学物理课标的基本理念。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 中学物理课标的框架
一、义务教育物理课标的框架
二、普通高中物理课标的框架
第二节 中学物理课标的框架的内容
一、义务教育物理课标的内容
二、普通高中物理课标的内容
第三节 中学物理课程目标
一、中学物理教学的目的
二、中学物理课程目标
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，体悟物理教育是培养人的事业。
课后作业：
1、试简述我国中学物理教学大纲的发展特点。
2、你了解中学物理课程标准吗？它与原先的教学大纲有什么联系和区别？
3、你觉得中学物理教材怎样才能满足社会发展的需要的同时，又能充分考虑到学生发展的需要？
4、上网查询目前我省普通高中物理课程的结构。
第二章 中学物理教材（支撑课程目标1）
（授课时间：第2周）
教学目的：通过本章教学，能挖掘教材中渗透的爱国主义教育因素，明确中学物理教学内容的结构和体系，了解中学物理教学大纲的发展和演变，熟悉中学物理课程改革中基于物理课程标准的教材，了解国外中学物理教材的结构和体系。
教学重点：中学物理知识结构和体系。
教学难点：中学物理知识结构和体系，国内外中学物理教材结构和体系。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 中学物理课程教学大纲的演变
第二节 中学物理知识结构与体系
第三节 国内中学物理教材综述
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，能挖掘教材中渗透的爱国主义教育因素。
课后作业：
1、以人教版必修1为例，阐述其知识结构。
2、你觉得中学物理教材怎样才能满足社会发展的需要的同时，又能充分考虑到学生发展的需要？
3、上网查询目前我省普通高中物理课程的结构。
第三章 中学物理教学过程（支撑课程目标1）
（授课时间：第3周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确教学中要有情感因素的融入，能正确认识和理解中学物理教学过程，掌握和运用教学原则，提高对中学物理教学过程的特点的认识。
教学重点：中学物理教学过程的特点。
教学难点：教学原则在物理教学中的运用。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 教学过程的再认识
第二节 中学物理教学过程的特点
第三节 教学原则在物理教学中的运用
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，使学生明确教学中要有情感因素的融入。
课后作业：
1、中学物理教学过程有哪些基本特点？谈谈你的看法和体会。
2、为什么说学生是教学过程中认识的主体？怎样才能较好地确立学生的主体地位？
3、在物理教学中怎样运用科学性和思想性相统一的原则？试举例说明。
4、具体与抽象相统一的原则的含义是什么？试以“力的概念”的教学为例简要说明在教学中如何贯彻？
5、通过本章的学习，你能对自己在教学过程认识方面进行一些反思吗？
第四章 中学物理教学方法和教学手段（支撑课程目标1）
（授课时间：第4周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确教学方法的概念及其划分的意义，掌握中学物理教学的基本方法，理解教学方法的综合运用和优化处理的原则，了解中学物理教学手段的特点，加深对计算机和多媒体教学技术和手段的认识，感悟培养人的方法艺术。
教学重点：中学物理教学的基本方法；中学物理教学手段。
教学难点：教学方法的综合和优化。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 教学方法的概念及其划分
第二节 中学物理教学的基本方法
一、讲解法
二、谈话法
三、讨论法
三、物理实验法
四、自学法
五、练习法
六、探究法
第三节 教学方法的综合运用和优化处理
第四节 中学物理教学手段
一、教材
二、板书和板画
三、挂图和模型
四、多媒体教学手段
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，感悟培养人的方法艺术。
课后作业：
1、教学方法的含意是什么？谈谈你的看法和体会。
2、中学物理教学方法中有哪几种基本的教学方法？其特点是什么？
3、在中学物理教学中运用讲解法时应注意哪些问题？为什么？
4、从原则上讲，教学方法的综合和优化处理要注意哪些问题？
5、中学物理教材中使用哪几种语言？
6、板书的基本要求是什么？
7、板画有什么基本要求？
8、中学物理教学中运用多媒体技术时应注意些什么问题？
第五章 中学生物理学习能力和心理品质（支撑课程目标1）
（授课时间：第4周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确心理品质的重要性，明确能力的基本概念和特征，理解中学物理学习能力及其结构，明确中学物理学习能力的培养，充分认识中学物理心理品质培养的重要性。
教学重点：学习能力及物理学习能力的结构和培养。
教学难点：学习能力及物理学习能力的结构和培养；良好的心理品质的构成。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 物理学习能力
一、能力及其结构
二、物理学习能力及其结构
三、物理学习能力的培养
第二节 中学物理教学中心理品质的培养
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，明确学习者心理品质的重要性。
课后作业：
1、一般学习能力应包括哪些方面？
2、启发式教学对于培养学生的物理学习能力有何意义？
3、谈谈如何激发学生物理学习的动机。
4、谈谈如何培养学生物理学习的兴趣。
第六章 物理概念和物理规律教学（支撑课程目标1）
（授课时间：第5周、6周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确物理概念、物理规律是中学物理基础知识中最重要的、最基本的内容，理解形成物理概念、掌握物理规律的重要性，重视物理概念形成过程的特点和一般过程，把握知识、能力、智力发展之间的关系。
教学重点：物理概念、规律的教学要求，形成概念和掌握规律的一般过程。
教学难点：物理概念、规律的教学要求，形成概念和掌握规律的一般过程。
学 时：8学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 形成概念、掌握规律的重要性
第二节 物理概念、规律的教学要求
第三节 形成概念、掌握规律的复杂性
第四节 形成概念、掌握规律的一般过程
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，培养学生的概念、规律教学的方法意识。
课后作业：
1、什么是物理概念？什么是物理规律？
2、使学生形成概念、掌握规律的重要性主要表现在哪些方面？
3、物理概念、规律教学的要求有哪些？
4、试举例说明形成概念的复杂性。
5、为什么说“使学生对物理概念、过程获得必要的感性认识是形成概念、掌握规律的基础”？
6、在物理教学中，如何才能顺利地揭露物理现象、过程的本质？试举例说明。
7、试拟一教学方案说明“电压”和“电动势”这两个概念的区别与联系。
第七章 物理实验教学（支撑课程目标1）
（授课时间：第7周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确物理实验教学的意义和作用，理解演示实验的基本要求，了解学生边学边实验，理解学生分组实验的基本要求，了解课外实验。
教学重点：理解演示实验、学生分组实验的基本要求。
教学难点：理解演示实验、学生分组实验的基本要求。
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 物理实验教学的意义和作用
第二节 演示实验
第三节 学生边学边实验
第四节 学生分组实验
第五节 课外实验
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，使学生明确物理实验教学对于创新性人才的意义。
课后作业：
1、如何理解演示实验的基本要求。
2、试简述学生分组实验的基本要求和作用。
3、演示实验怎样与思维相结合，试举一例说明。
第八章 物理习题和物理复习（支撑课程目标1）
（授课时间：第8周）
教学目的：通过本章教学，使学生了解物理习题的作用和类型，理解物理习题教学方法，了解物理复习的作用和类型，理解物理复习教学方法，掌握几种常用的物理解题方法，明确解题的规范要求，能根据学生实际，运用物理复习教学方法。
教学重点：理解物理复习教学方法；理解物理习题教学方法。
教学难点：如何运用物理习题教学方法、物理复习教学方法。
学 时：4学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 物理习题的作用和类型
一、物理习题的意义和作用
二、物理习题的类型
第二节 物理习题教学方法
一、计算题的解题步骤
二、几种常见的物理解题方法
三、物理习题的选编
第三节 物理复习的作用与类型
一、物理复习的作用
二、物理复习的种类
第四节 物理复习教学方法
一、复习方法
二、复习课
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，是学生明确学习应“温故知新”。
课后作业：
1、试简述分析法和综合法解题的特点。
2、试简述复习的作用，何谓“温故而知新”，请举例说明。
第九章 中学物理教学测量与评价（支撑课程目标1）
（授课时间：第9周、第10周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确物理教学评价的意义和作用，了解教育测量和评价的基本概念，理解测验质量评价的几个重要的技术指标，能够对测验结果进行合理的解释，了解物理测验的编制和命题。
教学重点：中学物理测验和命题研究；学生学业成绩的统计与评价。
教学难点：中学物理测验和命题研究，学生学业成绩的统计与评价。
学 时：4学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 教育测量的基本概念
第二节 教育评价的基本知识
第三节 中学物理测验和命题研究
第四节 学生学业成绩的统计和评价
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，使学生明确物理教学评价的意义和作用。
课后作业：
1、常模参照测验与目标参照测验有何区别？
2、怎样认识教学评价的地位和作用？
3、教学中常用的成就评价有哪几种基本类型？它们各有什么特点？
4、教学中可用什么方法来评价学生的学业成就？
5、影响教学测验结果的误差因素有哪些？怎样控制误差？
6、你应为传统的教学测验和学业成就评价有哪些不合理的地方？
7、如果让你来编制一份试卷，你将怎样编制？
8、怎样评价测验的质量？信度和效度有什么联系？
第十章 中学物理教师的备课和说课（支撑课程目标2）
（授课时间：第11周、第12周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确中学物理教师备课的基本要求，学会制订课时计划，理解说课的概念，并会编写说课稿。了解中学物理课堂教学评价的基本概念。
教学重点：中学物理教师的备课和课时计划，说课稿编写方法和注意事项。
教学难点：中学物理教师的备课和课时计划，说课稿编写方法和注意事项，中学物理课堂教学质量的评价。
学 时：4学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 物理教师的备课
第二节 课时计划
第三节 中学物理课的分析
第四节 说课的概念
第五节 说课稿的编写
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，明确物理备课要以学生为本。
课后作业：
1、为什么备课必须“备学生”，“备学生”的含义是什么？
2、为什么课堂教学评议会上不只是分析教师的“教”，还应分析学生的“学”？
3、说课主要应考虑哪几方面内容？
4、你能说出备课和说课的联系和区别吗？
第十一章 中学物理教材分析（支撑课程目标1）
（授课时间：第13周-第16周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确中学物理教材分析的基本要求，理解教材分析的一般顺序，掌握教材分析的基本方法，学会根据实际情况分析、研究和处理教材，确定教学方法，对中学力学部分教材和电学教材有较为深入的认识。
教学重点：掌握教材分析的基本方法。
教学难点：理解教材分析的基本要求；掌握教材分析的基本方法。
学 时：10学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 中学物理教材分析研究
一、教材分析的基本要求
二、教材分析的一般顺序
三、中学物理教材分析的基本方法
第二节 中学力学教材分析
一、力学在中学物理中的地位
二、力学的基本内容和体系
三、力学教材和教学的特点
第三节 中学电学教材分析
一、电学在中学物理中的地位
二、电学的基本内容和体系
三、电学教材和教学的特点
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，能挖掘教材中隐含的爱国主义教育因素。
课后作业：
1、试简述教材分析的基本要求。
2、中学物理教材分析的一般顺序是什么？
3、中学物理力学教材有哪些特点？
4、中学物理电学教材有哪些特点？
第十二章 中学物理教育科学研究（支撑课程目标2）
（授课时间：第17周）
教学目的：通过本章教学，使学生明确中学物理教师进行教育教学研究是教师专业化发展的需要，掌握中学物理教育科学研究方法，了解研究课题的选择与确定的基本内容，熟悉研究成果的形式。
教学重点：掌握中学物理教育科学研究方法。
教学难点：中学物理教育科学研究课题的选择与确定，中学物理教育科学研究方法。
学 时：3学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 中学物理教育科学研究课题的选择与确定
第二节 中学物理教育科学研究方法
第三节 中学物理教育科学研究的成果形式
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：通过本课教学，感受研究型物理教师的成长历程。
课后作业：
1、中学物理教学科学研究方法主要有哪些？它们各自有什么特点？
2、中学物理教学科学研究课题的选择应当如何进行？
3、谈谈你对中学物理教师进行教学研究的认识。
4、为什么说中学物理教师进行教育教学研究是教师专业化发展的需要？
5、试对实验研究法的三种进行方式作优缺点比较分析。
课程名称：《光学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学（师范），物理学拔尖人才班 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业基础课程 | 课程代码 | 0841100 |
开课学期 | 4 | 学分 | 3.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
60 | 60 | 0 |
先修课程 | 高等数学，力学，电磁学，热学 | 后续课程 | 原子物理学，电动力学，量子力学 |
大纲执笔人 | 孙中发，廖风，胡长生 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《光学》是一门历史悠久的学科，是普通物理学的一个重要组成部分，是物理学专业必修的一门专业基础课程。这门课程的先修课程为《高等数学》、《力学》、《电磁学》、《热学》。通过本课程的教学，使学生系统地掌握光的本性、光的传播和光与物质相互作用等经典光学的主要原理与应用，适当了解现代光学的有关内容，并为后续开设的《原子物理学》、《电动力学》、《量子力学》等主干专业课程打下坚实的基础。同时，本课程将有机地融入思政元素，通过对光学发展史和典型光学实验的介绍，培养学生的辩证唯物主义世界观，提高学生的科学素质和涵养。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生系统地掌握光学的基本概念和基本规律；学生熟练掌握几何光学及物理光学中定量分析的方法，具备能运用物理规律解决相关光学问题的能力；学生适当了解激光等现代光学的有关内容，理解光学对人类社会发展的积极作用。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：深刻理解光的波粒二象性等光的本质；全面系统地学习和掌握几何光学的基本概念和基本规律；掌握利用几何光学分析照相机、望远镜、显微镜等生产和生活中常见的光学仪器的工作原理。 | ZS1.掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力，理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标2：掌握物理光学部分定性和定量的分析方法，包括干涉的原理分析和特性分析、各类干涉的条件分析、干涉仪的原理与应用、衍射的原理分析和特性分析、各类衍射的条件分析、光栅等衍射仪器的原理与应用等。掌握光与物质相互作用的基本规律，理解光的量子性。通过课程的学习，培养物理分析方法的能力，具备对典型光学元件、光学仪器的分析和应用能力。 | ZS2. 掌握普通物理实验和近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标3：学生能深刻理解科学技术对人类社会发展的推动作用、掌握本门课程中光学原理和光学技术的发展历程、掌握本门课程中的科学与思维方法，培养科学精神；培养理科课程中的科学思维和素养，为未来解决复杂科学和技术问题打好理论、实践与方法论的基础；建立爱国情怀与担当意识、强化社会责任感，努力成为合格的建设者。 | ZS3. 了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系及与社会实践的联系。 | 要求3：知识整合。 |
四、教学要求和方法
《光学》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思政教育资源，将思政教育融入本课程教学过程，引导学生思考认识《光学》课程中的方法论、科学观、发展规律、价值评判等问题，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《光学》课程专业知识的三观。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托光学专业知识载体，传授相关的科学思想和科学方法，引导学生探索科学前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得知识。采用电子教案、多媒体教学与传统板书教学相结合的教法，充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种光路原理图，用动画的方式描述干涉、衍射等波动光学中的重要内容，在提高课堂教学信息量的同时使学生对重难点知识有深刻印象。采用互动式教学，将课堂提问、师生讨论和课外答疑有机结合起来。
在学习方法上，重视对基础理论的钻研，并将光学基本理论和I级、II级《大学普通物理实验》的光学实验部分有机结合，做到理实交融。训练学生发现问题、解决问题的能力，鼓励学生向任课教师多提问、提好问。明确学生学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量地完成作业和课外研习阅读，并通过课前抽查、随堂测验等方式巩固所学知识。通过教材和中英文参考资料，强化对知识重难点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对光学各种奇妙现象和各类光学仪器的理解和应用，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。引导鼓励学生运用唯物主义辩证法，分析《光学》课程中关键性原理和技术的发展规律，正确地认识和把握光学学科的发展趋势。引导学生思考《光学》应用中的价值评判和科学伦理问题，培养学生努力学习光学原理并将光学技术服务国家、服务社会的正确价值观。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | (1)学生能够建立光学学科的概念，了解光学在物理学中的作用和地位，理解几何光学、波动光学、量子光学的基本内涵和范畴，了解光学课程的研究内容和研究方法。 (2)通过图片或视频教学介绍光学的发展简史，了解光学对人类社会进步巨大的推动作用，使学生对课程学习产生兴趣。 (3)作业及课外学习要求：查阅光学发展史的有关介绍，观看网络视频《走进科学》、《中国天眼》、《光的十层理解》等与课程相关的内容。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标3 |
2 | 光和光的传播 | (1) 认识光的本性。明确光波是一种电磁波，它是电磁波中的很小的一部分，即其中的可见光部分，对电磁学知识进行回顾和联系，有利于学生深入学习课程内容。 (2) 掌握几何光学三定律及惠更斯原理；理解光程的意义和费马原理的物理意义，能由费马原理导出几何光学三定律；了解光度学的基本概念，尤其是光强的概念，掌握光度学的基本单位。 (3)学习相应的专业英文，通过超星学习通学习英文原著。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标3 |
3 | 几何光学成像 | (1) 明确光线的概念，了解几何光学的应用范围；阐明光线、物、像等概念；掌握几何光学的基本实验定律。 (2) 了解单心光束和像散光束、实像和虚像、物像的概念；掌握几何光学的符号法则，并会正确运用。 (3) 会用费马原理导出在近轴条件下光在单球面上的反射和折射成像公式，并会运用公式进行正确的运算及解决相应的问题；会用费马原理导出在近轴、近物条件下光在单球面上的反射和折射成像公式，并会运用公式进行正确的运算及解决相应的问题；弄清横向放大率的概念。 (4) 阐明薄透镜的物像公式和任意光线作图求像法；掌握基点、基面的物理意义，能用作图法求出复合光具组成像；初步了解理想光具组理论。 (5) 会应用几何光学及物理光学的知识求解光学仪器的放大本领及分辨本领；解光阑及像差的概念。 (6)要求学生学习相应的专业英文，通过超星学习通学习英文原著。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 干涉 | (1) 明确波的叠加与光的干涉现象；明确产生干涉现象的条件。 (2) 掌握光的独立性、叠加性和相干性；明确获得相干光源方法的特殊性及原因。 (3) 掌握分波振面法干涉，掌握双光束干涉及其典型装置；并能熟练掌握其应用方法来解决实验问题。 (4) 掌握分振幅法干涉，区分等倾干涉和等厚干涉；掌握等厚干涉的应用，熟练掌握薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环；掌握等倾干涉的应用，掌握迈克尔逊干涉仪的原理及运用方法。 (5) 理解光源的时间相干性和空间相干性的含义及定量分析； (6)明确多光束干涉的基本原理及其应用―法布里－珀罗干涉仪装置。 (7)完成干涉章节的习题，阅读英文资料。调研市面上先进干涉仪的参数、技术原理。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 衍射 | (1) 明确光的衍射现象及其分类；通过演示实验或图片手段对光的衍射有一主观的认识，了解菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的区别。 (2) 熟练掌握惠更斯—菲涅耳原理，学会运用这一原理分析说明光的衍射现象。 (3) 掌握半波带的概念及其划分方法；能运用半波带法和振幅矢量合成法解释菲涅耳圆孔和圆屏衍射现象。了解环状波带片的原理和应用。 (4) 着重阐明夫琅和费圆孔衍射和单缝衍射，了解解析法推导夫琅和费单缝衍射光强公式；掌握圆孔衍射中央亮斑的运算公式，明确艾利斑的性质及重要性，掌握瑞利判据的运用。 (5) 熟练掌握单缝衍射方程及应用。 (6) 掌握目视光学仪器的像的分辨本领或最小分辨角。 (7) 阐明光栅方程的导出及其物理意义，能熟练运用光栅方程解决实际问题；掌握光栅光谱的产生及光栅光谱分辨率的计算。了解X光晶体衍射。 (8) 通过对干涉和衍射的学习，了解干涉和衍射的联系、区别。 (9) 完成衍射章节的习题，阅读相关英文资料。调研市面上先进的光栅光谱仪的参数、技术原理细节。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 偏振 | (1) 掌握自然光与偏振光的特点和性质；明确光的横波性与五种偏振光。 (2) 了解菲涅耳公式的推导及公式形式，会运用菲涅耳公式解释光在界面上的反射和折射的性质。 (3) 熟练掌握马吕斯定律及其应用。 (4) 正确理解单轴晶体的性质，明确光通过单轴晶体时的双折射现象。 (5) 会运用惠更斯原理，用作图法描述出光在晶体中传播的规律并确定光有晶体中的传播方向。 (6) 了解偏振元件的制作方法及其原理；了解波晶片的含义，明确椭圆偏振光、圆偏振光的产生、特点及性质；掌握1/4波片的性质及作用。 (7) 初步掌握偏振光的干涉，了解美丽的干涉色。了解旋光特性及旋光物质。 (8) 完成偏振章节的习题，阅读英文资料。调研市面上常见波片、双折射晶体的参数、技术原理细节。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 光和物质相互作用 光的量子性 | (1) 介绍量子论的发展过程； 了解热辐射、基尔霍夫定律；了解绝对黑体及其辐射定律。 (2) 正确理解普朗克假说及普朗克公式；正确理解爱因斯坦的光量子假说，掌握光电效应、康普顿效应及应用。 (3) 认识光的波粒二象性。 (4) 简单介绍现代光学中激光、全息光学及非线性光学的形成和发展。 (5) 简单介绍光学在现代科技发展中的应用及光学最新发展. | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课堂表现、课程作业、期中考试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 课堂表现 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、简答题、计算题、论述题、综合应用题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《光学》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《光学》基本概念、基本方法和技术的掌握，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-7章光学知识运用、分析和设计能力。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、简答题、计算题、论述题、做图题、设计题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
课堂表现 | 1．课堂提问 | 0.006 | 0.012 | 0.012 | 0.1 |
2．课堂讨论 | 0.006 | 0.012 | 0.012 |
3．课前抽查 | 0.008 | 0.012 | |
4．课后答疑 | 0.008 | 0.012 | |
课程作业 | 1. 光和光的传播 | 0.004 | | 0.028 | 0.20 |
2. 几何光学成像 | 0.004 | | 0.028 |
3. 干涉 | 0.004 | 0.02 | |
4. 干涉（补充） | 0.004 | 0.02 | |
5. 衍射 | 0.004 | 0.02 | |
6. 衍射（补充） | 0.004 | 0.02 | |
7. 偏振 | 0.004 | 0.02 | |
8. 光和物质相互作用 光的量子性 | 0.004 | 0.012 | |
期中考试 | 1.选择题 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.20 |
2.简答题 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
3.计算题 | 0.02 | 0.02 | |
4.综合应用题 | 0.02 | 0.02 | |
期末考试 | 1.选择题 | 0.05 | | | 0.50 |
2.简答题 | 0.05 | 0.08 | 0.04 |
3.做图题 | 0.06 | 0.08 | |
4.计算题 | | 0.10 | 0.04 |
合计 | 0.30 | 0.50 | 0.20 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
课程表现 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 30% | 2.8% | 3.2% | 8% | 16% |
课程目标2 | 50% | 4.8% | 11.2% | 8% | 26% |
课程目标3 | 20% | 2.4% | 5.6% | 4% | 8% |
合计 | 100% | 10% | 20% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：绪论
教学重点：(1)认识光的本性；明确光强的概念。
(2)掌握光程的意义和费马原理的物理意义，能由费马原理导出几何光学三定律。
教学难点：认识光的本性，明确光强的概念。
教学内容：
§1-1光和光学
§1-2光的几何光学传播规律
§1-3 惠更斯原理
§1-4 费马原理
§1-5 光度学的基本概念
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固，通过作业应用所学知识
课后作业：习题1－6，1－13，1－15
第二章：几何光学成像
教学重点：(1)几何光学的符号法则，并会正确运用；
(2)会用费马原理导出在近轴、近物条件下光在单球面上的反射和折射成像公式，并会运用公式进行正确的运算及解决相应的问题；
教学难点：
复合光具组基点、基面的物理意义及作图法。
教学内容：
§2-1成像
§2-2 共轴球面组傍轴成像
§2-3薄透镜
§2-4理想光具组理论
§2-5光学仪器
*§2-6光阑
*§2-7像差
*§2-8像的亮度、照度和主观亮度
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固，通过作业应用所学知识，简单知识部分自学。课外资料自主调研。
课后作业：思考题：2－6，2－9，习题2－5，2－9，2－10，2－24，2－27，2－28，2－29，2－30，2－35，2－36，2－42，2－46
第三章：干涉
教学重点：(1)光的独立性、叠加性和相干性；获得相干光源方法的特殊性及原因；
(2)双光束干涉及其典型实验装置；并能熟练掌握其应用方法来解决实验问题。
(3)区分等倾干涉和等厚干涉及其应用。
教学难点：(1)光源的时间相干性和空间相干性的含义及定量分析；
(2)多光束干涉的基本原理及其应用；
(3) 等倾干涉和等厚干涉区别。
教学内容：
§3-1波的叠加与干涉
§3-2杨氏实验 光场的空间相干性
§3-3薄膜干涉（一）―等厚条纹
§3-4薄膜干涉（二）―等倾条纹
§3-5迈克耳逊干涉仪 光场的时间相干性
§3-6多光束干涉 法布里－珀罗干涉仪
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固，通过作业应用所学知识，简单知识部分自学。课外资料自主调研。
课后作业：思考题：3－3，3－9，3－19 习题3－2，3－4，3－7，3－9，3－13，3－18，3－23，3－31
第四章：衍射
教学重点：(1)惠更斯—菲涅耳原理，运用这一原理分析说明光的衍射现象；
(2)半波带的概念及其划分方法；
(3)夫琅和费圆孔衍射和单缝衍射，单缝衍射方程及应用；
(4)目视光学仪器的像的分辨本领或最小分辨角；
(5)光栅方程的导出及其物理意义，光栅光谱的产生及光栅光谱分辨率的计算。
教学难点：(1)半波带的概念及其划分方法；
(2)利用惠更斯—菲涅耳积分定量计算衍射问题。
教学内容：
§4-1光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理
§4-2菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射
§4-3夫琅和费单缝衍射和矩孔衍射
§4-4光学仪器的像分辨本领
§4-5多缝夫琅禾费衍射和光栅
§4-6光栅光谱仪
§4-7三维光栅――X射线在晶体上的衍射
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固，通过作业应用所学知识，简单知识部分自学。课外资料自主调研。
课后作业：思考题：4－4，4－13，4－19，4－24 习题4－2，4－5，4－8，4－11，4－15，4－19，4－26，4－30
*第五章：变换光学与全息照相(略)
第六章：偏振
教学重点：(1)自然光与偏振光的特点和性质；
(2)运用菲涅耳公式解释光在界面上的反射和折射的性质；
(3)马吕斯定律及其应用；
(4)单轴晶体的性质，明确光通过单轴晶体时的双折射现象；
(5)运用惠更斯原理，用作图法描述出光在晶体中传播的规律并确定光有晶体中的传播方向；
(6)椭圆偏振光、圆偏振光的产生、特点及性质；以及1/4波片的性质及作用；
(7)偏振光的干涉。
教学难点：(1)运用菲涅耳公式解释光在界面上的反射和折射的性质；
(2)运用惠更斯原理，用作图法描述出光在晶体中传播的规律并确定光有晶体中的传播方向；
(3)椭圆偏振光、圆偏振光的产生、特点及性质；以及1/4波片的性质及作用；
(4)偏振光的干涉。
教学内容：
§6-1光的横波性与五种偏振光
§6-2光在电介质表面的反射和折射 菲涅耳公式
§6-3双折射
§6-4晶体光学器件 圆偏振光和椭圆偏振光的获得与检验基础
§6-5偏振光的干涉及其应用
*§6-6旋光
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固，通过作业应用所学知识，简单知识部分自学。课外资料自主调研。
课后作业：思考题：6－2，6－10，6－19，6－21，6－24，6－25，6－29 习题6－1，6－6，6－10，6－21，6－33，6－39，6－42，6－44
*第七章：光和物质相互作用 光的量子性
由于课时所限，本篇内容将不按照书中章节一一讲解，只作概要的介绍。具体内容为：
教学目的：（1）介绍量子论的发展过程；
（2）了解热辐射、基尔霍夫定律；了解绝对黑体及其辐射定律；
（3）正确理解普朗克假说及普朗克公式；正确理解爱因斯坦的光量子假说，掌握光电效应、康普顿效应及应用；
（4）认识光的波、粒二象性。
（5）简单介绍现代光学中激光、全息光学及非线性光学的形成和发展；
（6）简单介绍光学在现代科技发展中的应用及光学最新发展。
学习方法：听讲记录，小组讨论，课后复习巩固。查阅相关资料了解最新光学发展前沿
课后作业：习题7－1，7－3，光学前沿调研小报告
七、持续改进
1.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课后答疑等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行教师等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，结合问卷调查、座谈会、教评打分等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中持续改进提高。
2.课程思政
具体教学过程中，在保证学生理解掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法，进而有能力应用所学知识点解决实际问题的基础上，选择恰当的结合点，开展课程思政教育，力求做到润物细无声，培养学生的科学精神和科学涵养，树立学生科技报国的情怀理想。
表7 课程思政结合点举例
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-光学简史 | 《墨经》、《天工开物》 | 文化自信、理想担当 | 融入光学原理 |
绪论-光学简史 | 波动学说的建立（惠更斯、杨、迈克尔逊等） | 批判精神、科学精神、探索精神 | 以时间轴展示、结合师大校训“笃行” |
绪论-光量子理论 | 普朗克、爱因斯坦、德布罗意、波恩 | 知识迁移与创新 | 结合师大校训“博学” |
绪论-光学前沿 | 光刻机与芯片 | 我国的技术现状和成就，民族自信心 | 融入EUV光刻机讲差距， 融入国产光刻机最新进展讲成就 |
光纤原理 | 世界光纤之父高琨 | 科学探索、服务人类 | 融入高琨对光纤理论的卓越贡献 |
折射率与光学玻璃 | 王大珩院士攻关光学玻璃难题 | 科学精神、探索精神、家国情怀、民族自信 | 融入王大珩院士的生平与卓越贡献 |
光的吸收 | 我国在大气光学测量领域的突破 | 民族自信心、自强不息 | 融入安徽光机所的科研成果，导入师大校友在航天领域的贡献，增加省情与校情认同 |
光谱探测 | 我国火星探测计划 | 关注国家发展、自强精神 | 以频率稳定度的重要性引入火星探测的具体应用 |
激光技术 | 中国天文化学发展进展 | 探索精神、精益求精 | 融入本院激光光谱技术与应用团队的科研工作，增加学生的专业认同 |
光的波长特性 | 波长与距离的关系 | 校情学习 | 把波长与安徽师范大学新老校区距离进行对比，引导学生关心本校校情 |
作业-调研 | 南仁东与《天眼》等阅读材料 | 文化传承、奉献精神、科学探索 | 让学生课外阅读辅助资料完成课外任务 |
作业-调研 | 科学视频《光的十层理解》 | 科学意识、探索精神、科学涵养 | 以升级打怪作比喻，让学生感受如何从不同层次理解光的特征和本质，激发学生的学习兴趣和探索精神 |
八、课程学习资源
拟使用教材
赵凯华，《光学》，第2版，高等教育出版社，2021年2月。
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 母国光，《光学》，第3版，高等教育出版社，2023年1月。
[2] 姚启钧，《光学教程》，第6版，高等教育出版社，2019年3月。
[3] 赵凯华，钟锡华，《光学》，北京大学出版社，2008年。
[4] M. Born & E. Wolf， 《Principles of Optics》， 7th Edition， 杨葭荪（译），电子工业出版社，2005年。
2. 期刊类
[1] 光学学报（Acta Optica Sinica）. ISSN： 0253-2239
[2] Acta Photonica Sinica(光子学报). ISSN： 1004-4213
[3] 中国光学（Chinese Optics）. ISSN： 2095-1531
[4] Chinese Journal of Lasers(中国激光). ISSN： 0258-7025
3. 网络资源类
[1] http：//www.optics2001.com
[2] http：//www.optics.net
[3] http：//www.opticsnotes.com/
[4] http：//www.optiwave.com
课程名称：《原子物理学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业必修课程 | 课程代码 | 0841110 |
开课学期 | 4 | 学分 | 3.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
60 | 60 | 0 |
先修课程 | 普通物理学，高等数学 | 后续课程 | 量子力学 |
大纲执笔人 | 凤尔银，陆洲，盛晓伟 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《原子物理学》是《量子力学》、《固体物理》等的前导课程，是高等师范院校物理学专业的一门重要必修基础课。本课程是普通物理学的重要组成部分，是研究原子内部电子结构、性质及其运动规律的基础学科。通过本课程的学习，力图使学生初步建立描述微观世界的物理图像，理解适应微观世界的新概念，掌握处理微观世界物理问题的新方法。
三、课程目标
1.具体目标
课程目标1. 以原子结构为中心，以实验事实为线索，使学生了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律，揭示宏观现象与规律的本质；介绍有关问题所需要的量子力学基本概念，阐述物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法，使学生对物质世界有更深入的认识，获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。
课程目标2. 学生初步建立描述微观世界的物理图像，理解适应微观世界的新概念，掌握处理微观世界物理问题的新方法，为后续《量子力学》等课程的学习打下一定的基础.
2.课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
2.1学科素养 | 2.1.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力。（H） | 课程目标1 |
2.1 学科素养 | 2.1.4领会物理学科核心素养内涵，能整合形成物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略。（H） | 课程目标2 |
4.2沟通合作 | 4.2.1理解学习共同体的相互促进作用，具有团队协作精神，掌握沟通合作技能，积极开展小组互助和合作学习。(M) | 课程目标2 |
四、教学要求与方法
教学将以课堂讲授为主，辅以实验演示、课堂讨论、习题课、课外延伸阅读等教学方式，阐明原子物理学的基本概念、规律和研究方法，并结合科学研究和实际应用介绍原子物理学的最新研究成果及应用实例。在教学过程中需处理好：定性与定量、理论体系与实验方法、基础理论与近代科学成就等之间的关系。在教学中要注重培养学生运用数学工具解决物理问题的能力，进一步提高科学知识、科学方法、科学态度和科学精神等科学素质。
本课程涉及知识面较广，讲授时要针对实际情况，对内容加以选择，尽量做到详略得当，让学生既能较全面，又能较深刻地理解和掌握。
课程教学中，要结合有关内容，适当将一些背景材料和物理学史引入教学，以利于加深对新知识的理解和把握。同时，通过介绍二十世纪初物理学家，在解决经典物理学应用于微观粒子体系遇到困难时的大胆探索、勇于出新的思想脉络，使学生受到创新意识和创新精神方面的熏陶和教育，提高学生分析问题和解决问题的能力。使学生了解物理学家对物质结构的实践——理论——再实践的认识过程，引导学生养成严谨、活跃、创新的思维方式和学习方法。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
五、课程考核与评价
课程评价采用定性评价与定量评价、过程性评价与期末考试评价相结合的形式进行。
1.定性评价
在教学过程中，利用课堂内外多渠道多形式，积极与学生沟通交流，及时了解听取学生的学习反馈；学期结束时通过教学座谈会征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进。
2. 定量评价
评价环节 | 评价内容 | 对应课程目标 |
过程性评价 | 平时 表现 | 主要评价学生出勤、平时的课堂表现；以0.1的权重计入综合成绩 | 目标1 |
课程 作业 | 作业次数不少于10次；通过作业情况评价学生对章节知识点的理解和掌握程度；作业以0.2的权重计入综合成绩。 | 目标1-2 |
阶段 测试 | 主要评价学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。以笔试卷形式进行；以0.2的权重计入综合成绩。 | 目标1-2 |
期末考试 | 评价学生对课程基础知识的掌握程度；考察学生对基本概念、基本方法和和主要技术的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力；以笔试闭卷形式进行；以0.6的权重计入综合成绩。 | 目标1-2 |
3、评价环节及课程分目标的权重
| 评价环节及其权重(%) | 权重 (%) |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 阶段测试 |
课程目标1 | 10 | 20 | 20 | 50 | 50 |
课程目标2 | 10 | 20 | 20 | 50 | 50 |
4.课程目标达成度评价值的计算
(1)学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
(2)班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
六、课程内容
章目 | 教学内容 | 教 学 时 数 | 教学方式 或手段 | 课后作业 |
思考题 | 练习题 |
绪论 | | 2 | 讲授（课件） | | |
第一章 | 原子的基本状况 | 3 | 讲授（课件） | √ | √ |
第二章 | 原子的能级和辐射 | 9 | 讲授（课件） | √ | √ |
第三章 | 量子力学初步 | 5 | 讲授（课件） | | √ |
第四章 | 碱金属原子和电子自旋 | 10 | 讲授（课件） | √ | √ |
第五章 | 多电子原子 | 8 | 讲授（课件） | √ | √ |
第六章 | 原子的壳层结构 | 4 | 讲授（课件） | √ | √ |
第七章 | 在磁场中的原子 | 6 | 讲授（课件） | √ | √ |
第八章 | X射线 | 5 | 讲授（课件） | √ | √ |
第九章 | 原子核物理简介 | 6 | 讲授（课件） | √ | √ |
* | 机 动 | 2 | | | |
合 计 | 60 | | | |
绪论（支撑课程目标1）
（授课时间：第1周）
教学目标：了解原子物理学的研究对象、发展简史及课程的特点、学习方法、要求。
教学重点：原子物理学的学习方法
教学难点：原子物理学的发展历史
学 时：2学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
学习方法：课堂听讲、课后调研
课程思政元素：介绍原子物理学发展历史，尤其是在推动社会发展中所起的巨大
作用。
主要内容：
第一节 原子物理学的研究对象、基本内容和发展简史
（1）原子物理学的发展简史；（2）原子物理学的地位与作用；（3）原子物理学的基本内容及研究前景
第二节 原子物理学的学习方法、教学要求
（1）原子物理学的学习方法；（2）参考读物；（3）我校图书馆电子资源利用、文献检索与阅读；（4）学习要求与考核
课后作业：调研原子物理在现代科技中的应用。
第一章 原子的基本状况（支撑课程目标1）
（授课时间：第1-2周）
教学目标：掌握原子的静态性质；了解电子的发现、α粒子散射实验等实验事实；掌握库仑散射公式和卢瑟福散射公式的推导、原子核大小的估计和原子的核式结构。
教学重点：原子质量和大小的量级；原子的核式模型。
教学难点：卢瑟福散射公式；
学 时：3学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
课程思政元素：介绍卢瑟福在面对原子汤姆孙模型困难时的探索与创新。
主要内容：
第一节 原子的质量和大小
（1）原子的质量；（2）原子的大小量级。
第二节 原子的核式结构
（1）原子的汤姆逊模型及其困难；（2）
粒子散射实验；（3）卢瑟福核式结构模型；（4）粒子散射理论；（5）原子核的大小量级；同位素。
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：（1）书面作业：教材第一章习题：1、2、3、4、7
（2）文献阅读：散射实验是研究微观粒子内部结构的重要手段
（3）深刻理解微分散射截面的物理意义。
第二章 原子的能级和辐射（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第3-4周）
教学目标：掌握氢原子及类氢离子光谱规律及及类氢离子光谱线系公式；掌握玻尔理论的要点，会画能级跃迁图；理解夫兰克—赫兹实验原理、方法及结论；一般了解萦末菲量子化条件及应用；理解量子化这一新的规律，学习这一规律提出中物理学家的大胆探索和创新精神；理解玻尔对应原理、玻尔理论的地位和缺陷；了解原子的自发辐射、受激辐射与吸收。
教学重点：玻尔氢原子理论；量子化、量子数、跃迁等概念及重要性；夫兰克—赫兹实验；
教学难点：量子理论的建立、量子化概念
学 时：9学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
课程思政元素：介绍相关的物理学史，主要是玻尔的大胆探索和创新精神。
主要内容：
第一节氢原子光谱的实验规律
（1）光谱学与原子结构研究 ；（2）氢原子光谱的实验规律；（3）氢原子的光谱线系；经典理论的困难。
第二节玻尔的氢原子理论和原子能级
（1）玻尔量子化假设及其提出背景；（2）氢原子能级和跃迁；（3）氢原子光谱线系的解释；（4）玻尔理论中的普遍规律。
第三节 类氢离子的光谱
（1）类氢离子光谱的实验规律；（2）玻尔理论对类氢离子的解释；（3）里德伯常数的变化——核运动的影响
第四节 夫兰克—赫兹实验与原子能级
（1）实验的核心思想；（2）实验装置及现象；（3）实验现象的理论解释；（4）实验结论。
第五节 电子轨道量子化
（1）量子化通则；（2）电子的椭圆轨道运动；（3）氢原子能量的相对论效应；（4）空间量子化。
第六节 对应原理和玻尔理论的地位
（1）对应原理；（2）玻尔理论的成就及其局限性
学习方法：课堂听讲与讨论、课后调研、阅读、练习
课后作业：（1）书面作业：教材第二章习题：1、2、3、4、5、6、7、8、9
（2）物理学史调研与阅读： 19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾
（3）深入理解：能级、定态、跃迁、简并、对应原理等概念。
（4）阐述玻尔对原子结构理论的贡献、地位与不足。
第三章 量子力学简介(重点： 思想、方法) （支撑课程目标1、2）
（授课时间：第4-5周）
教学目标：了解量子力学的几个基本概念，和对微观粒子体系描述的理论出发点与方法，理解量子化是薛定谔方程和波函数物理意义的自然结果。不要求应用薛定谔方程解题。
教学重点：德布罗意假设和微观粒子的波粒二象性、波函数的统计诠释、不确定关系、求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤、量子力学对氢原子的描述及三个量子数
。
教学难点：波函数的统计诠释、不确定关系、量子力学对氢原子的描述。
学 时：5学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
课程思政元素：介绍相关的物理学史；德布罗意和薛定谔其人其事；体会物理学家的创新意识。
主要内容：
第一节 波粒二象性
（1）德布罗意假设；（2）波粒二象性；（3）Davisson-Germer电子衍射实验；
（4）测不准关系。
第二节 波函数及物理意义
（1）微观状态的描述-----波函数；（2）波函数的物理意义；（3）几个原理性验证实验；（4）薛定谔方程及应用举例。
第三节 量子力学对氢原子的描述
（1）量子力学对氢原子的描述；（2）描述电子空间运动的三个量子数。（3）与玻尔量子论结果的比较。
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：（1）理解微观物质的波粒二象性
（2）理解玻恩对波函数的解释，波函数应满足的标准条件
（3）理解测不准关系的主要内容和物理实质.
（4）掌握求解薛定谔方程的主要步骤，量子化如何自然的出现在求解中。
第四章 碱金属原子和电子自旋（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第5-8周）
教学目标：掌握碱金属原子能级和光谱的一般特性；理解原子实极化与轨道贯穿的作用；掌握电子自旋概念与自旋量子数的意义；掌握角动量耦合方法，理解电子自旋与轨道运动的相互作用；掌握碱金属原子光谱精细结构形成的物理本质；掌握单电子原子态符号描述。了解碱金属原子相关的最新科学前沿。轨道贯穿、原子实极化及相对论效应只作定性说明。
教学重点：碱金属原子光谱、电子自旋、单电子角动量的合成、四个量子数、单电子跃迁选择定则、光谱的精细结构。
教学难点：电子自旋概念；碱金属原子能级分裂的物理原因；光谱精细结构的成因分析。
学 时：10学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
课程思政元素：介绍相关的物理学史；电子自旋概念提出中的大胆假设与严谨求证；我国北斗导航系统的原子钟
主要内容：
第一节 碱金属原子的光谱
（1）碱金属原子的光谱的实验规律；（2）与氢原子光谱的比较；（3）线系及线系公式；（4）光谱项公式、量子亏损；（5）能级图。
第二节 原子实极化和轨道贯穿
（1）原子实和价电子；（2）原子实的极化效应；（3）价电子的轨道贯穿效应。
第三节 碱金属原子光谱的精细结构
（1）实验规律；（2）实验结果的分析与推论；
第四节 电子自旋 自旋---轨道相互作用
（1）电子自旋概念；（2）单电子总角动量；（3）自旋---轨道运动相互作用能；
（4）碱金属原子能级的精细结构；（5）碱金属原子态符号；
第五节 单电子辐射跃迁选择定则
（1）单电子跃迁选择定则；（2）碱金属原子光谱精细结构的解释；
第六节 氢原子光谱的精细结构
（1）氢原子能级的精细结构；（2）氢原子光谱的精细结构；（3）兰姆位移。（4）北斗导航中的原子钟
第七节 习题课
科学前沿讲座：原子的激光冷却与囚禁
延伸阅读：模型势方法计算碱金属原子能级和波函数
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论；课外阅读
课后作业：（1）书面作业：教材第四章习题：1、2、3、4、5、6、7
（2）文献检索与阅读：激光冷却（碱金属）原子。
（3）理解精细能级结构与精细谱线间的关系。
（4）文献调研关于碱金属原子问题的量子力学解。
（5）查阅碱金属（氢原子）光谱线的相对强度计算文献。
（6）全球导航系统中的原子钟
第五章 多电子原子（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第9-10周）
教学目标：熟练掌握两个价电子的耦合方法、氦和碱土金属原子态的推求，并能够熟练画出相应的能级跃迁简图；熟练掌握泡利不相容原理和辐射跃迁的选择定则，并能应用；了解多电子原子光谱的一般规律；了解激光器的工作原理。
教学重点：L-S 耦合；洪特规则和朗德间隔定则；多电子原子的光谱、能级图和原子态；泡利原理和同科电子原子态的确定；辐射跃迁的普用选择定则。
教学难点：L-S 耦合；泡利原理和同科电子原子态的确定。
学 时：8学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 氦和碱土金属原子光谱和能级
（1）氦原子光谱的五个特点；（2）氦原子的能级结构方式；（3）镁原子光谱及能级结构。
第二节 具有两个价电子的原子态
（1）电子组态；（2）电子间的磁相互作用；（3）LS耦合方案；
（4）LS耦合中的经验规则；（5）LS耦合模型对He、Mg能级结构的理解；
（6）jj耦合；（7）两种角动量耦合模型的比较。
第三节 泡利原理与同科电子
（1）电子的量子状态描述；（2）泡利原理；（3）同科电子；（4）同科电子形成的原子态。
第四节 复杂原子光谱的一般规律
（1）光谱和能级的位移定律；（2）能级多重性的交替律；（3）三个或三个以上价电子原子态的推导。（4）几个经验规则。
第五节 辐射跃迁的选择定则
（1）电偶极跃迁；（2）拉波特定则；（3）LS耦合的选择定则；（4）jj耦合的选择定则；（5）He、Mg的能级跃迁图。
科学前沿讲座：激光的工作原理及其应用
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论
课后作业：（1）书面作业：教材第五章习题：1、2、3、4、5、6、7、8
（2）理解电子组态与原子态间的关系。
（2）对同一电子组态，两种耦合方案结果的比较。
（3）尝试编写一个计算机程序，计算同科电子形成的可能原子态。
（4）文献调研与阅读：偶极辐射跃迁选择定则对应的物理机制。
第六章 原子的壳层结构（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第11周）
教学目标：了解元素周期表的结构，掌握玻尔对元素周期表的物理解释；理解并掌握电子填充原子壳层的原则；能正确写出原子基态的电子组态，并求出其基态的原子态符号；了解电子填充壳层时出现能级交错的原因。
教学重点：电子填充壳层的原则；原子基态的确定。
教学难点：
学 时：4学时
主要内容：
第一节 元素性质的周期性变化
（1）元素周期表；（2）元素性质的周期性变化
第二节 原子的电子壳层结构
（1）描述电子状态的两套量子数；（2）泡利不相容原理；（3）壳层和次壳层最多容纳的电子数；（4）壳层和次壳层的光谱学符号；（5）能量最低原理
第三节 原子基态的确定
（1）满壳层和满次壳层角动量为零；（2）洪特规则；（3）原子基态的确定
第四节 元素周期表的形成
（1）电子的能级填充次序；（2）元素周期表的建造
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论
课后作业：（1）书面作业：教材第六章习题：1、2、3、4
（2）上NIST网站，学习查找原子能级结构数据和跃迁谱线。
第七章 在磁场中的原子（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第12-13周）
教学目标：掌握原子磁矩概念和有关计算；掌握原子在外磁场中附加能量公式，并能用来解释原子能级在外磁场中分裂现象；正确解释史特恩——盖拉赫实验的结果；会用量子理论对塞曼效应、帕邢—巴克效应作出解释，能进行塞曼谱线的波数计算；一般了解物质的磁性、顺磁共振、核磁共振等概念和原理
教学重点：原子磁矩、原子能级在磁场中的分裂、塞曼效应、史特恩-革拉赫实验结果的分析。
教学难点：拉摩尔进动；原子能级在磁场中的分裂。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 原子的磁矩
（1）电子的轨道运动磁矩和自旋运动磁矩；（2）单电子原子的总磁矩和朗德因子；（3）具有两个或两个以上价电子原子的磁矩（LS耦合）；（4）具有两个或两个以上价电子原子的磁矩（jj耦合）
第二节 外磁场对原子的作用
（1）拉莫尔进动与拉莫尔频率；
（2）原子受磁场作用的附加能量（分弱场和强场两种情形）；
第三节 史特恩---革拉赫实验
（1）实验的背景和核心思想；（2）实验装置及非均匀磁场中原子的运动分析；
（3）实验结果与分析；（4）实验的结论与意义。
第四节 塞曼效应
（1）塞曼效应实验现象；（2）塞曼效应的理论解释；（3）几个原子谱线塞曼分裂的讨论；（4）塞曼分裂谱线的偏振性质。
第五节 帕邢---贝克效应
（1）帕邢---贝克效应；（2）帕邢---贝克效应的理论解释；
（3）与塞曼效应的比较；（4）关于强场和弱场。
第六节 物质的磁性、顺磁共振、核磁共振
（1）抗磁性和顺磁性；（2）顺磁共振原理与实验；（3）核磁共振原理与实验。
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论
课后作业：（1）书面作业：教材第七章习题：1、2、3、4、5、6、7、8
（2）学科前沿文献阅读：塞曼效应的现代应用---原子的弗朗西斯冷却与磁阱囚禁。
第八章 X射线（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第14-15周）
教学目标：了解X射线的性质；掌握X射线的连续谱与标识谱的特征和产生的机制；掌握与X射线标识谱相关的原子能级结构；了解物质对X射线吸收的规律；掌握康普顿散射。
教学重点：X射线连续谱与标识谱及产生机制；莫塞莱定律；康普顿散射。
教学难点：与X射线标识谱相关的原子能级结构。
学 时：5学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 X射线的产生及性质
（1）X射线的产生；（2）X射线的性质；（3）X射线波长测量方法（晶体衍射）
第二节 X射线的发射谱
（1）X射线的发射谱；（2）连续谱、特征及其产生机理；（3）标识谱及特点；
（4）莫塞莱定律；（5）标识谱的产生机理
第三节 同X射线标识谱相关的原子能级
（1）内壳层具有一个空位的状态描述；（2）X射线标识谱相关原子能级及跃迁
第四节 X射线的吸收谱
（1）光子与物质的相互作用；（2）吸收谱与吸收限；（3）吸收限与原子能级。
第五节 康普顿效应
（1）康普顿散射实验现象；（2）康普顿散射的理论解释；（3）康普顿散射实验的意义。
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论
课后作业：（1）书面作业：教材第八章习题：1、2、3、4、5
（2）学科前沿文献阅读：X射线在工业和医学上的应用
第九章 原子核物理简介（支撑课程目标1、2）
（授课时间：第16周）
教学目标：了解原子核的各种性质；掌握原子核结合能的计算方法；掌握原子核的放射性衰变规律；掌握α、β和γ衰变的规律；掌握核力的性质，理解核力的介子论；掌握核反应遵循的守恒定律、核反应中的反应能和阈能的计算；理解重核裂变和轻核聚变的机制，了解原子能的利用。
教学重点：结合能概念及计算；放射性衰变的类型、衰变规律、衰变能等概念和计算；重核裂变和轻核聚变过程中的核能释放与利用。
教学难点：
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 原子核的基本性质
（1）原子核的电荷；（2）原子核的质量；（3）核的组成；（4）核的大小与形状；（5）核自旋与核磁矩；（6）核的统计性质与宇称；（7）原子核的结合能及特点。
第二节 原子核的放射性衰变
（1）核衰变的几种模式；（2）
衰变基本规律及衰变能；（3）
衰变基本规律及衰变能；（4）
衰变；（5）放射性衰变定律、半衰期和平均寿命。
第三节 核力与介子
（1）核力的性质；（2）电磁力的产生机制；（3）核力的介子理论；
第四节 核反应
（1）几个著名的核反应；（2）核反应中的守恒定律；（3）核反应能计算的几种方法；（4）核反应阈能。
第五节 原子能的利用
（1）重核裂变；（2）裂变能的计算；（3）反应堆与原子弹；（4）轻核聚变及困难；（5）太阳能----引力约束聚变；（6）氢弹----惯性约束聚变；（7）磁约束可控聚变反应堆----人类不竭能源的希望
学习方法：课堂听讲、课后练习、课堂讨论
课后作业：（1）书面作业：教材第九章习题：1、2、3、4
（2）文献调研：我国的核电站与核能利用
七、课程学习资源
1、拟使用教材：
（1）褚圣麟，原子物理学，北京：高等教育出版社， 1979年，第一版，2004年，第25次印刷
（2）杨福家，原子物理学(第三版)，北京：高等教育出版社，2000年第三版，第一次印刷
2、学习参考资料
（1）J.Bernstein、史斌星，Modern Physics（改编版）近代物理学，北京：高等教育出版社，2005年，第一版，第一次印刷。
（2）梁绍荣、刘昌年、盛正华，普通物理学－－近代物理学(第5册)，北京：高等教育出版社，1994年，第一版，第一次印刷。
（3）赵玲玲，原子物理学，上海：上海科学技术文献出版社，1986年
（4）课程网站：http：//210.45.192.19/kecheng/2009shengji/6/
课程名称：《理论力学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业必修课程 | 课程代码 | 08411940 |
开课学期 | 4 | 学分 | 3 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
51 | 51 | 0 |
先修课程 | 普通物理力学，高等数学 | 后续课程 | 统计物理、电动力学、量子力学 |
大纲执笔人 | 朱仁贵 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
本课程名称为《理论力学》，是物理学专业的重要专业必修课。这门课程的先修课程为《高等数学》(含微积分、矢量分析和线性代数)与《普通物理力学》。同时，这门课程是《热力学·统计物理》、《电动力学》、《量子力学》等后续课程的基础。课程内容属于经典力学的研究范畴，从研究问题上划分，包括运动学和动力学两大块；从研究对象上划分，包括质点、质点系和刚体；从理论表述形式划分，包括牛顿力学和分析力学两大块，其中分析力学又可分为拉格朗日力学和哈密顿力学。通过本课程的学习，使学生系统地掌握经典力学的基本理论，包括牛顿力学的基本定律和定理、分析力学中的虚功原理、拉格朗日方程和哈密顿正则方程等。本课程还将介绍经典力学处理两体碰撞、行星绕日、陀螺转动等典型问题的方法和结论。学生通过学习本课程，将掌握分析和解决力学问题的基本思想方法、树立探索求真的科学精神、提高严谨缜密的逻辑推理能力，也为后续重要课程的学习打下必备的基础。本课程将有机的融入思政元素，使学生不仅学到必要的科学知识，还能够进一步提升科学精神、爱国情怀，增强他们建设祖国的责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握经典力学的理论体系、理论形式和基本定理和定律，了解其发展历史，为后续物理学课程学习储备必要的预备知识。掌握力学研究的一般思想方法，提升物理科学研究中的思辨能力和理论分析能力，能选用适当的定理或定律结合高等数学方法解决一般力学问题。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：深刻理解经典力学各理论形式的形成历史及其关联与区别，掌握牛顿力学的基本定理和定律，以及分析力学的各基本动力学方程，理解它们的适用条件。掌握经典力学中各物理量的基本概念和定义式和基本计算式，熟悉它们之间的数学关系式。深刻理解质点系和刚体力学系统的力学特点和处理方法的异同。 | 3.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：掌握经典力学的定性、定量分析方法和逻辑推演的思维模式。学会运用基本定理和定律、选用适当的动力学方程、结合高等数学手段解决一般力学问题。能够从不同角度、采用不同方法分析同一力学系统。对于复杂力学问题，能够将多种方法综合运用进行求解。 |
四、教学要求和方法
(1)在保证该课程教学的科学性和系统性的前提下，着重突出理论力学课程的推理严密、体系完整、理论性较强的特点。有关本课程的基本概念、基本定律、基本定理、基本公式及其推导和应用，作为教学的重点内容，要求学生牢固掌握并熟练运用。
(2)坚持理论密切联系实际。讲授时，尽可能将所学的理论与日常生活中的一些典型事例结合，旨在提高学生的学习兴趣和学习的积极性，通过本课程的学习，使学生受到理论物理研究方法的初步训练，培养学生严密逻辑推理的能力、抽象思维的能力、从一般到特殊的分析方法及运用高等数学方法解决力学问题的能力，并较好理解数学与物理的密切关系。最终使学生能运用已学过的基本定律，基本定理去解释日常生活及科技工程中所看到的一些现象。
(3)教学方法采用线上线下混合模式，通过启发、讨论的形式调动学生学习的能动性。培养学生的自学能力、独立思考的能力、敢于创新的能力以及独立解决问题的能力。针对个别学生在学习中的疑问，通过线上沟通及时给与解决，做到因材施教。
(4)坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中，将根据正常教学进度布置一定量的作业，要求学生按时完成。理论力学可做习题很多，难题也很多，要提倡多思考，不提倡做太多太难的习题。学生应在实践中完善认识、培养能力，提倡多看参考书、多思考、兼收并蓄，多动手推演，多总结归纳。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | 学生理解本课程在大学物理教育课程体系中的地位，了解其与普通物理力学的区别与联系。学生深刻理解本课程所涉研究范畴及经典力学的理论结构体系的划分。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 2 | 目标1 |
2 | 质点力学 | (1)学会选用适当的方法描述不同条件下质点的运动，掌握各运动学量之间的联系。熟练掌握常用坐标系下速度和加速度的分量表达式。 (2)理解和掌握牛顿力学定律的形式和内涵。熟悉质点运动的基本定理和定律，熟记各物理学量的基本概念和定义式。能用牛顿力学方法求解质点动力学问题，会求解简单而重要的运动微分方程。 (3)理解牛顿力学解释天体运动的思想方法，深刻体会科学探索求真的精神。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
3 | 质点系力学 | (1)学习质点系的力学特点，理解对质点系的研究重点，深刻理解内力在质点系力学中扮演的角色。 (2)熟练使用动量定理和动量矩定理，以及守恒定律处理一般质点系力学问题。 (3)掌握运用质点系力学理论处理两体问题和变质量物体运动问题的具体手段。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
4 | 刚体力学 | (1)熟悉刚体运动的几种特殊形式及其运动学描述方法，理解刚体的刚性及其对刚体运动学和动力学产生的影响。 (2)理解角速度和转动惯量的概念和内涵，掌握它们与刚体动力学量之间的关联，学会计算刚体绕任意轴转动的转动惯量。 (3)针对不同运动形态的刚体，能写出它们的运动学和动力学方程，能结合刚体所处环境分析刚体的动力学守恒量，能结合初末条件及各物理量之间的约束关系，对运动微分方程进行求解。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
5 | 转动参考系 | (1)理解转动参考系的概念及其在研究物体运动问题中的必要性，学会根据不同条件采用合适的转动参考系。 (2) 理解惯性力的概念及其产生的原因，熟悉其表达式，能正确写出转动参考系中物体的动力学方程。 (3)学会转换观察视角对同一力学系统进行研究所产生的条件变化，根据不同条件，采用正确形式的动力学方程进行力学问题的求解。能解释因惯性力而产生的自然现象。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
6 | 分析力学 | (1) 了解分析力学这一理论形式产生的历史背景，及其与牛顿力学之间的联系与区别，理解经典力学的三种理论形式的优缺点。 (2)理解从牛顿力学拉格朗日力学的理论过渡，理解分析力学的基本思想和基本概念，熟练掌握分析力学的基本动力学方程，理解它们在不同力学系统条件下之所以具有不同形式的原因，学会灵活使用它们解决问题。 (3) 能将抽象的分析力学分析过程及其结论与牛顿力学的概念和结论做对照，真正理解分析力学其背后的物理内涵。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 15 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、平时表现，以及期中考试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 平时表现 | 主要通过课堂提问、线上任务等方式，根据学生答题的情况和网络后台数据记录，评价学生对知识点的掌握情况以及学习的积极性. 根据学生表现给予优秀(90分及以上)、良好(80~89)、中等(70~79)、合格(60~69)以及不合格(59分以下)等评价 |
课程作业 | (1)主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2)原则上每章结束后布置一次作业，最多6次作业。作业形式以解析计算题和证明题为主。 (3)整个课程作业满分100分。以6次作业为例，设定每位学生起平成绩为88分，以此为基础进行加分和扣分：作业缺交一次扣3分，作业做得好一次加2分。全程不做或不交作业记零分 |
期中考试 | (1)考试形式原则上应按计划采用闭卷，根据现实情况，也可以灵活采用随堂检测、开卷以及线上考核等方式进行。卷面满分100分 (2)主要考核学生对课程前半段内容知识点的理解和掌握程度。考试题型为填空题、单选题、证明题和解析计算题，可根据考核形式的不同可灵活选择题型和题量。 (3)填空题、单选题主要考查学生对基本概念和单一知识点的掌握情况；证明题和解析计算题考查学生综合运用的能力。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)考试以笔试闭卷形式进行，考试时间120分钟，卷面满分100，考试题型为填空题、单选题、证明题、解析计算题等。 (2)填空题、单选题主要考查学生对基本概念和单一知识点的掌握情况；证明题和解析计算题考查学生综合运用的能力。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
平时表现 | 1．课堂提问 | 0.06 | | 0.15 |
2．线上任务 | 0.06 | 0.03 |
课程作业 | 每次作业布置三道解析计算题(或证明题) | | 0.15 | 0.15 |
期中考试 | 1.单选题 | 0.04 | | 0.2 |
2.填空题 | 0.04 | |
3.证明题 | | 0.03 |
4.解析计算题 | | 0.09 |
期末考试 | 1.单选题 | 0.1 | | 0.50 |
2.填空题 | 0.1 | |
3.证明题 | | 0.075 |
4.解析计算题 | | 0.225 |
合计 | 0.40 | 0.60 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
平时表现 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | 12% | | 8% | 20% |
课程目标2 | 60% | 3% | 15% | 12% | 30% |
合计 | 100% | 15% | 15% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准【请按照本门课程采用的课程考核方式填写】
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
平时表现 | 课堂提问 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
线上任务 | 及时保质保量完成任务；积极交流，并能发表正确观点；与老师交流学习上的疑问，所提问题有研究价值。 | 及时保质保量完成任务；积极交流，并能发表正确观点；与老师交流学习上的疑问。 | 及时保量完成任务；交流频次一般，但能发表正确观点。 | 不能及时完成任务，偶尔进行线上交流。 | 不能完成任务，无交流。 |
课程作业 | 及时、完整且全部正确为满分100分 | 在起平分基础进行加分和扣分：作业缺交一次扣3分，作业做得好一次加2分 | 全程不做作业或不交作业记零分 |
期中考试 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
绪 论
教学重点：经典力学理论体系的划分
教学难点：经典时空观与相对论的时刻观
主要内容：(1)经典力学发展简史
(2)经典力学的研究范畴
(3)理论体系的划分
学习方法：听讲记录、联系实际理解、阅读科普著作，共同讨论。
课后作业：无
第一章 质点力学
教学重点：质点运动的微分方程，有心力
教学难点：质点在平方反比引力作用下的运动轨道
主要内容：
第一节 运动的描述方法
(1)参照系与坐标系
(2)运动学方程与轨道
(3)位移、速度和加速度
第二节 速度、加速度的分量表示式
(1)直角坐标系
(2)极坐标系
(3)切向加速度与法向加速度
第三节 平动参照系
(1)绝对速度、相对速度与牵连速度
(2)绝对加速度、相对加速度与牵连加速度
第四节 质点运动定律
(1)牛顿运动定律
(2)相对性原理
第五节 质点运动微分方程
(1)运动微分方程的建立
(2)运动微分方程的解
第六节 非惯性系动力学(一)
(1)在加速平动参照系中的运动
(2)惯性力
第七节 功和能
(1)功和功率
(2)能
(3)保守力、非保守力和耗散力
(4)势能
第八节 质点动力学的基本定理与基本守恒律
(1)动量定理与动量守恒律
(2)力矩与动量矩(角动量)
(3)动量矩(角动量)定理与动量矩(角动量)守恒律
(4)动能定理与机械能守恒
(5)势能曲线
第九节 有心力
(1)有心力的基本性质
(2)轨道微分方程——比耐公式
(3)平方反比引力——行星的运动
(4)开普勒定律
(5)宇宙速度和宇宙航行
(6)圆形轨道的稳定性
(7)平方反比斥力——α质点的散射
学习方法：课堂听讲，积极思考，理论分析推导，课后练习巩固
课后作业：课后习题1.3，1.10，1.19；1.26，1.37，1.40
第二章 质点系力学
教学重点：质点系的动力学在质心系中的理论形式和应用
教学难点：变质量物体的运动
主要内容：
第一节 质点组
(1)质点组的内力和外力
(2)质心
第二节 动量定理与动量守恒律
(1)动量定理
(2)质心运动定理
(3)动量守恒律
第三节 动量矩定理与动量矩守恒律
(1)对固定点O的动量矩定理
(2)动量矩守恒律
(3)对质心的动量矩定理
第四节 动能定理与机械能守恒律
(1)质点组的动能定理
(2)机械能守恒律
(3)柯尼希定理
(4)对质心的动能定理
第五节 两体问题
(1)在惯性系里研究两体问题
(2)在质心系里研究两体问题
(3)在非惯性系里研究两体问题
第六节 质心坐标系与实验室坐标系
(1)概念
(2)在质心系与实验室系中碰撞的规律
(3)从质心系到实验室系的变换
第七节 变质量物体的运动
(1)变质量物体的运动方程
(2)解题的一般步骤
第八节 位力定理
学习方法：提前预习，课堂讨论和练习，课外阅读
课后作业：课后习题2.3，2.5，2.13
第三章 刚体力学
教学重点：平面平行运动的动力学
教学难点：转动惯量和惯量椭球
主要内容：
第一节 刚体运动的分析
(1)描述刚体位置的独立变量
(2)刚体运动的分类
第二节 角速度矢量
(1)有限转动与无限小转动
(2)角速度矢量
第三节 欧勒角
(1)欧勒角
(2)欧勒运动学方程
第四节 刚体运动方程与平衡方程
(1)力系的简化
(2)刚体运动微分方程
(3)刚体平衡方程
第五节 转动惯量
(1)刚体的动量矩
(2)刚体的转动动能
(3)转动惯量
(4)惯量张量和惯量椭球
(5)惯量主轴及其求法
第六节 刚体的平动与绕固定轴的转动
(1)平动
(2)定轴转动
(3)轴上的附加压力
第七节 刚体的平面平行运动
(1)平面平行运动运动学
(2)转动瞬心
(3)平面平行运动动力学
(4)滚动摩擦
第八节 刚体绕固定点的转动
学习方法：课堂思考问题并讨论，课后练习巩固，阅读辅导资料，自我扩展学习
课后作业：课后习题3.1，3.10，3.13；3.19，3.28，3.32
第四章 转动参考系
教学重点：转动参考系下的动力学方程
教学难点：科里奥利力的产生和影响
主要内容：
第一节 平面转动参照系
第二节 空间转动参照系
第三节 非惯性系动力学(二)
(1)平面转动参照系
(2)空间转动参照系
(3)相对平衡
第四节 地球自转所产生的影响
(1)惯性离心力
(2)科里奥利力
学习方法：复习已经学习的平动参考系和刚体运动学，与本章内容自然衔接。
课后作业：课后习题4.2，4.3，4.4
第五章 分析力学
教学重点：虚功原理、拉格郎日方程和哈密顿正则方程的导出及其应用
教学难点：哈密顿原理
主要内容：
第一节 约束与广义坐标
(1)约束的概念与分类
(2)广义坐标
第二节 虚功原理
(1)实位移与虚位移
(2)理想约束
(3)虚功原理
第三节 拉格朗日方程
(1)基本形式的拉格朗日方程
(2)保守系的拉格朗日方程
(3)循环积分
(4)能量积分
(5)拉格朗日方程的应用
(6)冲击运动的拉格朗日方程
第四节 小振动
(1)保守系在广义坐标系中的平衡方程
(2)多自由度力学体系的小振动
(3)简正坐标
第五节 哈密顿正则方程
(1)勒让德变换
(2)正则方程
(3)能量积分与循环积分
第六节 泊松括号与泊松定理
(1)泊松括号
(2)泊松定理
学习方法：扩展阅读分析力学教材；从牛顿力学过渡到分析力学
课后作业：课后习题5.1，5.6，5.9
七、持续改进
1.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业情况、平时师生交流情况以及教学督导、同行人员的听课反馈，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，在下一轮授课过程中做适当的改进。
2.根据多年的教学经验和学生学习反馈情况显示：由于近年来学生考研率的提高，学生普遍感觉分析力学的重要性，希望能早点接触分析力学部分的内容，为分析力学内容分配多一些学时。结合此现实需求，本课程在今后的讲授过程中，会适当调整授课内容的次序，尽量将能分析力学内容提前学习、深入学习，同时适当压缩牛顿力学的内容。
3.课程思政：相关内容尽量保持与时俱进，结合国情发展和时代特征，不断发掘增补新鲜内容。
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-经典力学的研究范畴 | 经典时空观和相对论时空观 | 追求真理、大胆创新、突破束缚的科学精神 | 结合科幻电影引入，启发学生想象力，产生对科学真理的向往。 |
牛顿运动定律 | 牛顿名言“站在巨人的肩膀上“ | 尊重前人科学成就，积累传承和创新精神 | 介绍经典力学史上重要科学家的探索工作，体会揭示科学真理的曲折过程。 |
有心力 | 牛顿与胡克到底谁最先揭示万有引力 | 遵守科研学术道德规范的精神 | 讲述物理学史上胡克和牛顿的故事 |
变质量物体的运动 | 我国火箭技术的发展 | 关注国家发展，树立自信自强的精神 | 以火箭飞行为例讲述变质量物体的运动，导入我国火箭技术的发展 |
刚体的平衡方程 | 我国领先世界的基础设施建设 | 增强民族自信和大国工匠精神 | 介绍静力学在工程建设领域的重要性 |
八、课程学习资源
拟使用教材
周衍柏. 理论力学教程. 第4版. 高等教育出版社， 2018.
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] L. D. 朗道，E. M. 栗弗席兹. 理论力学教程(第一卷) 力学[M]， 第5版. 李俊峰，鞠国兴，译. 北京：高等教育出版社， 2018.
[2]金尚年， 马永利.理论力学.第2版. 高等教育出版社，2002.
[3]李俊峰，张雄. 理论力学. 第2版.清华大学出版社，2015.
[4]H.戈德斯坦.经典力学.科学出版社，1981.
[5]陈世民. 理论力学简明教程. 高等教育出版社，2001.
[6]李书民. 经典力学概论.中国科学技术大学出版社，2007.
[7]漆安慎，杜婵英.普通物理学教程 力学，高等教育出版社，1997.
[8]李德明，陈昌民. 经典力学. 高等教育出版社， 2006.
[9]张建树，孙秀泉，张正军. 理论力学. 科学出版社，2005.
2. 期刊类
[1] 大学物理. ISSN： 1000-0712
[2] 力学与实践. ISSN：1000-0879
3. 网络资源类
黄万霞，朱仁贵等. 力学与理论力学(下).学银在线课程.
https：//www.xueyinonline.com/detail/219655562
课程名称：《电工学基础》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411900 |
开课学期 | 5 | 学分 | 3 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
58 | 42 | 16 |
先修课程 | 高等数学、电磁学 | 后续课程 | 电子线路 |
大纲执笔人 | 汪慧兰，胡寒筠 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《电工学基础》是物理学专业的学科基础课。课程的先修课程为《高等数学》、《数学物理方法》、《电磁学》。同时，课程是《电子线路》等课程的基础。通过本课程的学习，学生掌握电路理论的基础知识，分析电路的一般方法和基本定理，培养学生具备电工技术的实验技能，引领学生初步具备解决工程实际问题等方面的知识和较强的创新意识能力。课程包括电路分析基础、 电机与电器控制两部分内容，培养学生获得电路分析与电器、电机及控制方面必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术的应用和发展概况，为学习后续课程以及从事本专业有关的工程技术等工作打下重要的基础。本课程将有机的融入思政元素，培养学生的科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识等要素。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生了解物理学电路理论方向的前沿动态和应用前景，理解电工技术对人类发展的推动作用、掌握本门课程的技术发展历程、掌握本门课程中的科学与思维方法，培养科学精神；掌握电路的基本定律和分析方法，理解三相负载的正确联接；掌握常用电机、电器的工作原理和运行性能，培养电工技术实验技能掌握本专业所必需的设计、实施、实验、测试、运算、分析等技能。培养学生从电学理论知识内容理解、方法角度和层面进行反思和分析问题的习惯；能够独立思考判断，自主提出、分析和解决问题；具有综合运用电气工程基础理论和技术手段，并且初步具备解决工程实际问题的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：学生了解物理学电路理论方向的前沿动态和应用前景，理解电工技术对人类发展的推动作用、掌握本门课程的技术发展历程、掌握本门课程中的科学与思维方法，培养科学精神。具备教师职业道德素养和正确的学生观、教师观和教育观。 | JY2 具有人文底蕴、科学精神以及良好的身心素质：富有爱心和责任心，关爱学生，因材施教；具有较强的事业心，做学生锤炼品格、学习科学、创新思维、奉献祖国的引路人。 | 要求2：教育情怀。 |
课程目标2：掌握系统的电路的基本定律和分析方法，掌握常用电机、电器的工作原理和运行性能，培养电工技术实验技能掌握本专业所必需的设计、实施、实验、测试、运算、分析等技能。培养学生从电学理论知识内容理解、方法角度和层面进行反思和分析问题的习惯。 | ZS3 了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，能整合形成物理学科教学知识，初步习得学习指导方法和策略。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标3：具有良好的科学态度与思维、较强的创新意识和能力，能够独立思考判断，自主提出、分析和解决问题；具有综合运用电气工程基础理论和技术手段，并且初步具备解决工程实际问题的能力，具有一定的基础教育领域开拓创新潜力。 | ZZ2 具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习。 |
四、教学要求和方法
《电工学基础》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，了解物理学电路理论方向的前沿动态和应用前景，掌握电路的基本定律和分析方法；同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；通过足够的习题练习培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。具备初步运用所学数理知识解释物理现象的能力，并通过8个课程实验来提高学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，为后续的课程打下坚实的基础。具体教学要求和方法如表2所示。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 电路的基本概念与基本定律 | (1) 学生掌握电路基本概念与电路模型，建立抽象的思维。 (2) 掌握基尔霍夫定律及电路基本元件的电压电流约束关系。 (3) 具有分析和计算简单电路中电流、电压和电功率的能力。 (4)了解电路理论的发展历史，特别是我国电工技术的发展及在工程和生活中的应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
2 | 电路的分析方法 | (1) 掌握等效概念。 (2) 掌握无源网络、含源网络的等效化简方法。 (3) 掌握支路电流法、结点电压法一般的电路分析方法及其应用。 (4) 掌握叠加原理，戴维南定理和诺顿定理及应用。 (5) 学会含受控源电路的分析。 (6) 了解晶体管及集成电路的发展历程及应用前景，形成工程意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 9 | 目标1 目标2 目标3 |
3 | 正弦交流电路 | (1) 掌握R、L、C单一参数元件交流电路中电压与电流关系的相量表示法； (2) 理解电路基本定律的相量式和相量图表示，通过电路的相量模型分析计算正弦交流电路。 (3) 掌握正弦交流电路功率的计算及其功率三角形。 (4) 了解提高功率因数的意义并掌握提高功率因数的方法。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 三相电路 | (1) 掌握三相对称正弦交流电动势产生及及其特点。 (2) 熟悉三相负载的两种联接形式，并掌握不同联接时相电压与线电压、相电流与线电流之间的关系。 (3) 理解三相功率的计算及安全用电常识； (4) 了解不对称三相电路的计算。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
5 | 磁路与铁心线圈电路 | (1) 掌握交流铁心线圈电路的分析和计算。 (2) 掌握变压器的三大变换作用，变压器的外特性与损耗。 (3) 变压器在电力系统和无线电技术中的应用，形成严谨细致的工程意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 3 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 交流电动机 | (1) 熟悉电动机的结构。 (2) 掌握三相异步电动机的旋转磁场的产生及其转动原理。 (3) 熟悉机械特性曲线，通过观察曲线分析计算电动机的性能。 (4) 掌握三相异步电动机的起动、调速、制动的控制方法。 (5) 通过电动机的铭牌，了解交流电动机的工程应用，形成科学精神，培养严谨细致的工程意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 7 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 继电接触器控制系统 | (1) 熟悉常用控制电器的作用； (2) 掌握三相异步电动机典型继电接触控制线路的分析与设计；掌握自锁、联锁的作用和方法掌握过载、短路和失压保护的作用和方法； (3) 熟悉顺序控制、行程控制、时间控制。 (4) 了解交流电动机的控制应用，理解理论与工程的差别，理解控制的工程意义，建立工程意识，了解本章所对应的实际应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 3 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课堂表现、课程作业及测验、课程实验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 课堂表现 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业及测试 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业和测试按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、填空题、分析与简答题、计算题、综合题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
课程实验 | (1) 包括实验操作评分和实验报告评分； (2) 各占50%。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《电工学基础》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《电工学基础》基本概念、基本方法和技术的掌握，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、填空题、分析与简答题、计算题、综合题、设计题等。 (3) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
课堂表现 | 1．课堂提问 | 0.005 | 0.005 | 0.0075 | 0.05 |
2．学习态度 | | | 0.0075 |
3．课堂讨论 | 0.005 | 0.005 | 0.0075 |
4．学习通过讨论 | | | 0.0075 |
课程作业及测试 | 1. 电路的基本概念 | | 0.0025 | | 0.05 |
2. 电路的基本定律 | | 0.0025 | 0.0025 |
3. 电路的分析方法 | 0.0025 | 0.005 | 0.0025 |
4. 正弦交流稳态电路的分析 | 0.0025 | 0.005 | 0.0025 |
5. 三相电路 | | 0.0025 | 0.0025 |
6. 磁路与铁心线圈电路 | | 0.005 | |
7. 三相交流电动机 | 0.0025 | 0.005 | |
8. 继电接触器控制系统 | 0.0025 | 0.0025 | |
期中考试 | 1.选择题 | | 0.01 | 0.01 | 0.10 |
2.填空题 | | 0.01 | 0.01 |
3.分析与简答题 | 0.01 | 0.02 | |
4.计算题 | 0.01 | 0.02 | |
课程实验 | 1. 基尔霍夫定律及叠加原理验证 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.20 |
2.电源的等效变换 | 0.01 | 0.01 | |
3.戴维南定理──有源二端网等效参数的测定 | 0.01 | 0.01 | |
4.受控源的实验研究 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
5.三表法测量交流电路等效参数 | 0.01 | 0.01 | |
6.正弦稳态交流电路相量的研究 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
7.三相交流电路电压、电流的测量 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
8.笼式异步电动机点动、自锁、正反转控制 | 0.01 | 0.01 | |
期末考试 | 1.选择题 | | 0.09 | 0.025 | 0.60 |
2.填空题 | | 0.09 | 0.025 |
3.分析与简答题 | 0.04 | 0.12 | 0.025 |
4.计算题 | 0.04 | 0.12 | 0.025 |
合计 | 0.20 | 0.60 | 0.20 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 课程实验 | 期末考试 |
课程目标1 | 20% | 1% | 1% | 2% | 8% | 8% |
课程目标2 | 60% | 1% | 3% | 6% | 8% | 42% |
课程目标3 | 20% | 3% | 1% | 2% | 4% | 10% |
合计 | 100% | 5% | 5% | 10% | 20% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
课程实验 | 及时、完整、操作正确且报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，部分操作正确且部分报告详细 | 不及时、不完整，操作不正确、报告不详细 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：电路的基本概念与基本定律
教学重点：电压、电流的参考方向，电功率与功率平衡，基尔霍夫定律，含源支路的电压和电流VCR，电路的工作状态。
教学难点：电压、电流关联参考方向、基尔霍夫定律。
主要内容：
第一节 电路的作用与组成部分
1．电路概念
2．电路的作用
3．电路的组成部分
第二节 电路模型
1．集总假设
2．集总元件
3．实际元件的电路模型
第三节 电压和电流的参考方向
1．电路基本物理量的大小
2．电路基本物理量的实际方向
3．电路基本物理量的参考方向
4．关联参考方向
第四节 欧姆定律
1．电阻元件的定义与分类
2．欧姆定律
3．短路与开路
4．功率的计算与判断
第五节 电源有载工作、开路与短路
1．电源有载工作
2．电源开路
3．电源短路
第六节 基尔霍夫定律
1．基尔霍夫电流定律
2．基尔霍夫电压定律
第七节 电路中电位的概念及计算
1．电位的计算
2．两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题1.5.8、1.5.9、1.5.15、1.7.3。
第二章：电路的分析方法
教学重点：电阻的等效变换，电源的等效变换，支路电流法，结点电压法、叠加原理、戴维南定理。
教学难点：叠加原理、戴维南定理的等效电阻的求解、含受控源的电路分析。
主要内容：
第一节 电阻串并联联接的等效变换
1．电阻的串联及其应用
2．电阻的并联及其应用
第二节 电阻星型联结与三角型联结的等效变换
第三节 电压源与电流源及其等效变换
1．电压源
2．电流源
3．电压源与电流源的等效变换
4．理想电源的等效化简规律
第四节 支路电流法
第五节 结点电压法
1．结点电压
2．2个结点的结点电压方程的推导
3．多个结点电路方程的列写(*选修内容)
第六节 叠加原理
1．线性电路 激励与响应
2．齐性原理
3．叠加原理
第七节 戴维宁定理与诺顿定理
1．二端网络的概念
2．戴维宁定理
3．诺顿定理
4．最大功率传递定理
第八节 受控源电路的分析
1．受控源定义及其符号
2．四种理想线性受控电源的模型
3．受控源的转移特性和输出特性
4．分析含受控源电路方程的列写
第九节 非线性电阻电路的分析(*选修内容)
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题2.3.9、2.5.4、2.6.4、2.7.8、2.7.10、2.8.2、2.7.14。
第三章：电路的暂态分析(*选修内容)
教学重点：一阶电路零输入响应、零状态响应及全响应，三要素法，微分电路与积分电路的分析。
教学难点：动态电路微分方程的建立，初始值，稳态值，时间常数的求解。
主要内容：
第一节 电阻元件、电感元件与电容元件
1．电阻元件
2．电感元件
3．电容元件
第二节 储能元件与换路定理
1．电容元件与电感元件的储能
2．换路定理
第三节 RC电路的响应
1．电阻元件的交流电路
2．电感元件的交流电路
3．电容元件的交流电路
第四节 一阶线性电路暂态分析的三要素法
第五节 微分电路与积分电路
1．微分电路
2．积分电路
第六节 RL电路的响应
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题3.3.7、3.4.3、3.6.5.、3.6.9。
第四章：正弦交流电路
教学重点：正弦信号的表示方法，平均值、有效值概念，正弦信号的相量表示法，简单正弦交流电路的分析方法，功率因数提高的意义、原则和方法。
教学难点：正弦信号的相量图和相量式表示，简单正弦交流电路分析方法。
主要内容：
第一节 正弦电压与电流
1．频率与周期
2．幅值与有效值
3．初相位与相位差
4．正弦交流稳态响应的讨论
第二节 正弦量的相量表示法
1．复数表示形式
2．正弦量的表示方法
3．正弦量的相量表示
4．相量运算
第三节 单一参数的交流电路
1．电阻元件的交流电路
2．电感元件的交流电路
3．电容元件的交流电路
第四节 电阻、电感与电容元件串联交流电路
1．相量模型的引入
2．相量模型的等效
3．RLC串联交流电路的电流、电压关系
4．RLC串联交流电路的功率关系
第五节 阻抗的串联与并联
1．阻抗的串联
2．阻抗并联
第六节 复杂正弦交流电路的分析与计算(*选修内容)
1．复杂正弦交流电路的分析方法
2．正弦交流稳态电路最大功率传递定理
3．晶体振荡电路
第七节 RLC谐振电路(*选修内容)
1．谐振(resonance)的定义
2．RLC串联谐振电路
3．并联谐振
第八节 功率因数的提高
1．功率因数低的原因及其带来的问题
2．提高功率因数的原则与措施
3．并联电容值的计算
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题4.4.11、4.4.13、4.5.4.、4.5.7、4.8.6。
第五章：三相电路
教学重点：三相电源、三相负载的星形和三角形联接特点，不同联接形式下线电压、相电压、线电流、相电流及功率的计算。
教学难点：不对称负载线电压、相电压、线电流、相电流、功率计算。
主要内容：
第一节 三相电压
1．单相正弦交流电动势的产生
2．三相正弦交流电压的产生及特点
3．三相电源及其联结方式
第二节 负载星形联结的三相电路
1．三相负载联结原则
2．负载星形联结的三相电路的计算
第三节 负载三角形联结的三相电路
1．联结形式
2．负载的三角形联结分析计算
第五节 三相功率
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题5.4.2、5.4.3、5.4.4。
第六章：磁路与铁心线圈电路
教学重点：变压器空载，负载运行分析、外特性、损耗和功率及其理想变压器的伏安关系、三相变压器的绕组连接。
教学难点：变压器的空载，负载运行分析、三相变压器的绕组连接。
主要内容：
第一节 磁路及其分析方法(*选修内容)
1．磁路的概念
2．直流磁路的特点
3．励磁电流
第二节 交流铁心线圈电路
1．电磁关系
2．电压电流关系
3．功率损耗
4．等效电路(*选修内容)
第三节 变压器
1．变压器的工作原理
2．变压器的外特性
3．变压器的损耗与效率
4．特殊变压器
5．变压器绕组的极性
第四节 电磁铁(*选修内容)
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题6.3.3、6.3.4。
第七章：交流电动机
教学重点：三相异步电动机的转动原理、电磁转矩与机械特性、电动机的起动、调速与制动的性能与方法、铭牌数据。
教学难点：旋转磁场的产生、机械特性的稳定区域分析、电动机的起动控制方式。
主要内容：
第一节 三相异步电动机的构造
1．定子的构造
2．转子的构造
第二节 三相异步电动机的转动原理
1．旋转磁场
2．电动机的转动原理
3．转差率
第三节 三相异步电动机的电路分析
1．定子电路分析
2．转子电路分析
第四节 三相异步电动机转矩与机械特性
1．转矩公式
2．机械特性曲线
第五节 三相异步电动机的起动
1．起动性能
2．起动方法
第六节 三相异步电动机的调速
1．变频调速
2．变极调速
3．变转差率调速
第七节 三相异步电动机的制动
1．能耗制动
2．反接制动
3．发电反馈制动
第八节 三相异步电动机铭牌数据
第九节 三相异步电动机的选择
1．功率的选择
2．种类和类型的选择
3．电压和转速的选择
第十节 同步异步电动机(*选修内容)
第十一节 单相异步电动机
1．电容分相式异步电动机
2．罩极式异步电动机
第十二节 直线异步电动机(*选修内容)
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成超星学习通练习题，完成教材练习题7.3.4、7.4.9、7.4.11。
第十章：继电接触器控制系统
教学重点：常用低压控制电器，基本控制电路的分析，自锁、联锁的概念，行程控制，时间控制电路的分析与设计，过载、短路和失压保护的作用和方法。
教学难点：基本控制电路的分析与设计、Y-△换接起动控制。
主要内容：
第一节 常用控制电器
1．组合开关
2．按钮
3．交流接触器
4．中间继电器
5．热继电器
6．熔断器
7．空气断路器
第二节 笼型异步电动机的直接起动控制
1．点动控制
2．起停控制
3．三相异步电动机的保护
4．多地点控制
5．点动+连续运行
第三节 笼型异步电动机的正反转控制
第四节 行程控制
1．行程开关
2．行程控制电路及其分析
第五节 时间控制
1．时间继电器
2．Y-△换接起动控制
3．顺序控制
第六节 应用举例(*选修内容)
1．加热炉自动上料控制线路
2．C620-1 型普通车床控制线路
学习方法：听课、线上课程、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题10.2.3、10.2.5、10.5.3。
七、课程实验内容
实验一：基尔霍夫定律及叠加原理的验证
（授课时间：第四学期第五、六周）
教学目标：熟悉直流电压表、电流表的使用；验证基尔霍夫定律；验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路叠加性和比例性的认识；
主要内容：
（1）基尔霍夫定律原理。
（2）线性电路叠加性和比例性的验证。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验二：电压源与电流源的等效变换
（授课时间：第五学期第五、六周）
教学目标：掌握电源外特性的测试方法。验证电压源与电流源等效变换的条件。
主要内容：
（1）理想的电压源、电流源外特性。
（2）实际的电压源、电流源外部特性。
（3）实际电压源与电流源等效变换的条件。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验三：戴维南定理──有源二端网络等效参数的测定
（授课时间：第五学期第七、八周）
教学目标：验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
主要内容：
（1）开路电压的测量。
（2）等效电阻的测量。
（3）戴维南定理的验证。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验四：受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究
（授课时间：第五学期第八、九周）
教学目标：通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。
主要内容：
（1）四种受控源的转移特性的测量。
（2）四种受控源的输出特性的测量。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验五：用三表法测量交流电路等效参数
（授课时间：第五学期第十、十一周）
教学目标：学会用交流电压表、交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数的方法。学会功率表的接法和使用。
主要内容：
（1）用三表法测量感性、容性及电阻性元件的等效参数。
（2）并联电容阻抗性质的判别方法。
（3）串联电容阻抗性质的判别方法。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验六：正弦稳态交流电路相量的研究
（授课时间：第五学期第十一、十二周）
教学目标：研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系；掌握日光灯线路的接线；理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
主要内容：
（1）日光灯线路接线与测量。
（2）电路电压相量、电流相量之间的关系。
（3）电路功率因数的改善。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验七：三相交流电路电压、电流的测量
（授课时间：第五学期第十三、十四周）
教学目标：掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法， 验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。充分理解三相四线供电系统中中线的作用。
主要内容：
（1）Y0接法时相电压、相电流，线电压、线电流的测量。
（2）三相四线制供电原因的分析。
（3）Y接法时相电压、相电流，线电压、线电流的测量。
（4）三相负载三角形联接时相电压、相电流，线电压、线电流的测量。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验八：笼式异步电动机点动、自锁、正反转控制
（授课时间：第五学期第十四、十五周）
教学目标：通过对三相鼠笼式异步电动机点动控制、自锁、正反转控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点，加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法。
主要内容：
（1）三相鼠笼式异步电动机点动控制。
（2）三相鼠笼式异步电动机连续运行及自锁作用的验证。
（3）三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
八、持续改进
《电工学基础》课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
九、课程学习资源
拟使用教材
秦曾煌. 电工学（第七版）（上册）电工技术.北京：高等教育出版社. 2009年.
喻其山. 电工电子类基础实验教程. 安徽：安徽师范大学出版社.2018年.
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 李瀚荪．电路分析基础（上下册）.第5版．北京：高等教育出版社，2018年.
[2] 贺一平. 电工学. 大连： 大连海事大学出版社，2001年.
[3] 王鸿明. 电工技术. 北京：清华大学出版社，2001年.
[4] Allan R. Hambley.电工学原理与应用（第五版）（英文版）.北京：电子工业出版社.2012年.
[5] 姜三勇.电工学 (第七版) 学习辅导与习题解答.北京：高等教育出版社. 2011年.
2. 网络资源类
[1] 线上MOOC：爱课程，资源共享课，姜三勇.电工学，哈尔滨工业大学.
[2] 赭山学堂（超星学习通）.
课程名称：《热力学统计物理》
一、课程概况
所属专业： | 物理学 | 开课单位： | 彩票app
|
课程类型： | 专业必修课 | 课程代码： | 0841210 |
开课学期： | 5 | 学分： | 3.5 物理师范专业 4 物理拔尖班 |
学时： | 60 物理师范专业 68 物理拔尖班 | 核心课程： | 是 是 |
预修要求 | 高等数学、线性代数、热学 |
教学方式： | □线下教学 □线上教学 √线上线下混合 … | 线上教学平台： | √赭麓学堂（学习通） □雨课堂 □微信群 √QQ群 |
1.使用教材：
汪志诚编，《热力学统计物理》(第5版)，北京：高等教育出版社，2013年。
2.国内(外)现有教材：
(1) 马本堃、高尚惠，《热力学与统计物理学》(II)北京：高等教育出版社，1995年。
(2)林宗涵编，热物理概念(II)—热力学与统计物理学，北京大学出版社，2007年.
(3)周子舫，曹烈兆编，《热力学与统计物理学》，北京：科学出版社，2016年
3.学习参考资料
(1)赵凯华，罗蔚茵，《新概念物理教程热学》，高等教育出版社，1998年。
(2)冯玉广、李士，《热力学与统计物理学》，北京：中国科学技术出版社.1993年。
(3)苏汝铿，《统计物理学》(I)，上海：复旦大学出版社.1990年。
(4)谢名春，《热力学与统计物理》，电子科技大学出版社，1999年。
(5)刘俊，陈希明编，热力学与统计物理学简明教程，北京：人民邮电出版社，2013.
二、课程描述
《热力学与统计物理》是物理专业四大力学课程之一，是物理专业的一门重要理论必修课也是物理专业基础课，是研究物质热运动规律及热运动对宏观性质影响的基础理论课程。课程分为热力学和统计物理两个部分。热力学部分：学生能掌握热力学研究对象及其基本热力学定律；了解并利用热力学函数解决简单的物理问题。统计物理部分：学生能掌握等几率原理和统计思想的物理本质、基本概念，灵活运用相应的统计规律处理实际问题，熟悉系综理论的应用方法，了解涨落理论及非平衡态的统计理论。热力学是宏观理论，统计物理是微观理论，两种方法相辅相成，相互融会贯通，取长补短，学生通过学习掌握这两种研究方法，并受到足够的训练。二者不同之处在于采用了不同的出发点，因而也就决定了采用不同的处理问题的方法。
三、课程目标
课程目标1. 热力学部分：学生能掌握热力学研究对象及其基本热力学定律；掌握热力学的基本原理，并利用热力学的基本函数解决简单的物理问题。统计物理部分：学生能掌握等几率原理和统计思想的物理本质、基本概念，灵活运用玻尔兹曼等统计规律处理实际问题，熟悉系综理论应用方法，了解涨落理论及非平衡态的统计理论。
课程目标2. 学生能初步建立分析微观世界的思路和方法，学会从宏观及微观角度理解大量粒子组成的物理系统的基本性质及其微观基础；了解和提高自身分析问题、解决问题、进行创造性思维的能力。为本专业后续课程打下良好基础。
思政目标：在各个章节中融入适当的思政元素，提供丰富完善的课程思政资源，学生可以及时了解热力学统计物理的前沿科学进展和发展动态，及时关注国家在相关领域的发展状况、了解国家的战略需求、了解卡脖子难题，提升学生科技创新、服务社会的竞争意识、科学精神和奉献精神以及大国工匠精神。
四、教学要求
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
2.1学科素养 | 2.1.1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力（H） | 课程目标1 思政目标 |
2.1 学科素养 | 2.1.4 领会物理学科核心素养内涵，能整合形成物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略（H） | 课程目标2 思政目标 |
4.2沟通合作 | 4.2.1 理解学习共同体的相互促进作用，具有团队协作精神，掌握沟通合作技能，积极开展小组互助和合作学习。(M) | 课程目标2 思政目标 |
本课程与已经学过的《热学》有着密切的联系，《热学》是对热现象的最基本的分析与认识，是本课程的基础。同时已学习过的《高等数学》中的概率论等将为本课程提供数学准备。通过本课程的学习，清楚认识热力学方法和统计物理方法的区别，掌握它们所包含的基本规律，它们在研究热运动规律及热运动对物质宏观性质的影响中的作用与联系。
通过本课程的学习，要求学生：
(1)理解热现象的基本规律，即热力学第一定律、第二定律和第三定律。并在此基础上，应用数学方法得出物质各种宏观性质之间的关系、宏观过程进行的方向和限度等结论。
(2)从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，用统计的观点深入到热现象和热运动的本质，把热力学基本规律归结于基本的统计原理，阐明其意义、解释涨落等现象。
(3)学会从宏观到微观、从表象到本质地分析问题；深刻理解热力学方法和统计物理学方法的区别和联系；懂得数学方法在物理学研究中所起的重要作用；学会用发展、变化的辩证观点分析和解决实际问题。
五、课程考核与评价
课程评价采用定性评价与定量评价、过程性评价与期末考试评价相结合的形式进行。
1.定性评价
定性评价在学期结束时通过问卷调查、课程教学座谈会形成完成，问卷的设计主要针对各课程目标的达成情况，通过座谈会主要了解班级整体的学习效果和整个课程目标的达成情况。问卷调查、课程教学座谈会还可以征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进。
课程目标 评价环节 | 课程目标1 | 课程目标2 |
课堂考勤 | √ | |
自我评价 | √ | √ |
2. 定量评价
(1)评价环节
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 课程目标 |
过程性评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 | 目标1 |
课程 作业 | (1) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于6次。 | 目标1-2 |
阶段
测试 | (2) 主要评价学生对热统基本概念和规律的掌握和理解程度。 (3) 阶段测试以课程小论文、调研报告形式进行：3-4名学生自由组成一个小组，结合课程所学领域的最新前沿研究进展自由选题或根据老师建议选题选择一个主题，小组分工进行文献查找和总结、文档撰写、仿真实验或理论分析，形成课程报告或课程小论文。 (4) 根据各组成员的承担的工作和参与情况评定成绩。按百分制记录成绩。 | 目标1-2 |
期末考试 | (1) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、计算题、分析题、论述题、综合应用题、设计题等。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
(2)评价环节及课程分目标的权重
| 评价环节及其权重(%) | 权重(100%) |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 阶段测试 |
课程目标1 | 15 | 15 | 20 | 50 | 50 |
课程目标2 | 15 | 15 | 20 | 50 | 50 |
3.课程目标达成度评价值的计算
(1)学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
(2)班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
六、课程理论内容
绪 论 （支撑课程目标1；思政目标）
(授课时间：第1周)
教学目标：让学生了解本课程的基本方法和内容，指导后续的课程学习；了解热力学统计物理这两个学科领域的漫长的发展历史，以及该学科在推动人类社会工农业生产发展过程中的重要历史地位和作用。
教学重点：热力学与统计物理研究的对象和方法
教学难点：热学发展历史
学 时：课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：介绍研究对象和方法，宏观和微观方法的联系和区别，指出热力学的宏观方法与统计物理微观方法的区别和联系，宏观描述和微观描述方法；介绍发展简史。
学习方法：课堂听讲、在线学习、小组讨论、课外阅读
课程思政元素：介绍热力学统计物理发展历史，尤其是在推动社会发展中所起的巨大作用，让学生明白“实践出真知”、“实践是检验真理的唯一标准”、“科学技术是第一生产力”等道理，介绍一些著名科学家在追求科学真理的过程所做出的不懈努力以及一些可歌可泣的故事，激励学生以历史上的杰出科学家为榜样，刻苦学习热力学统计物理的知识。
课后作业：布置学生调研我国科研工作者在热力学统计物理领域中的贡献。
第一章 热力学的基本规律 （支撑课程目标1；思政目标）
(授课时间：第1—4周)
教学目标：阐述本门课程的性质、基本内容和学习意义，讲解本门课程的教学要求和学习方法；论述热力学的基本概念和热力学过程和规律；讲解热平衡、温标、功、内 能、热容量、焓、熵、自由能、吉布斯函数等基本概念；分析热平衡规律热力学、第一、第二定律、卡诺定理、熵增加原理等重要规律；讲解理论物理的重要手段是运用数学定量分析物理规律。
注释说明：因本章1-12节内容已经在《热学》课程中学习过，故主要学生在线复习；
主要教学13-18节内容。
教学重点：热力学第 一、 二、三定律。
教学难点：熵增加原理。
学 时：8学时课堂教学1学时，其他课外自主学习时间不少于1学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
课程思政元素：介绍热力学第I， II定律；了解焦耳热40多年坚持对功当量的测量；课堂讨论对第一、二类永动机的批判，树立批判性思维；培养锲而不舍、崇尚真理、精益求精的科学精神；介绍我国大科学装置“人造太阳”在科学家的不懈努力下取得重大突破的大国工匠精神，民族自豪感。
主要内容：
§1.1 热力学系统的平衡状态及其描述
§1.2 热平衡定律及温度
§1.3 物态方程
§1.4 准静态过程与功
§1.5 热力学第一定律
§1.6 热容量Cv与焓H
§1.7 理想气体内能
§1.8 理想气体绝热过程
§1.9 理想气体卡诺循环
§1.10 热力学第二定律
§1.11 卡诺定理
§1.12 热力学温标
§1.13 克劳修斯等式与不等式
§1.15 理想气体的熵
§1.16 热力学第II定律的数学描述
§1.17 熵增原理应用举例
§1.18 自由能和吉布斯函数
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：练习题1.1， 1.2， 1.13，1.19
1、热力学的基本概念有哪些？
2、熵的物理意义是什么？
3、热力学第一定律，卡诺定理， 热力学第二定律的实质。
4、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是否等价？
5、调研我国大科学装置“人造太阳”的最新进展。
第二章 均匀物质的热力学性质（支撑课程目标1，思政目标）
(授课时间：第5—7周)
教学目标：通过本章教学，使学生学会如何从热力学基本微分方程出发，推演出系统各种平衡性质的相互关系；了解麦克斯韦关系及应用，理解特性函数，具有单项功的一般系统的热力学关系；理解平衡辐射场的热力学性质。理解均匀物质的热力学性质；理解基本热力学函数U、H、F、G的物理内涵；了解数学中全微分和偏微商的应用，熟练写出热力学基本微分方程；会利用偏微商运算推导Maxwell关系；利用Maxwell关系证明有关问题。
教学重点：内能、焓、自由能和Gibbs函数的全微分。
教学难点：麦氏关系的应用。
学 时：7学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
课程思政元素：介绍低温制冷技术发展历史；介绍焦耳、汤姆孙等各国科学家坚持不懈的努力探索过程；介绍我国制冷技术领域成就、最新发展动态：我国在高端极低温仪器研制上取得了突破性的进展，打破欧洲20年的技术封锁，树立勇攀科技高峰的探索精神；增强民族自尊心和自信心；培养大国工匠精神、打破卡脖子工程与家国情怀。
主要内容：
§2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分
§2.2 麦氏关系的简单应用
§2.3 气体的节流过程和绝热膨胀过程
§2.4 基本热力学函数的确定
§2.5 特性函数
§2.6 热辐射的热力学理论
§2.7 磁介质的热力学
§2.8 获得低温的方法
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题：2.2， 2.3， 2.10，2.17
1、热力学基本函数有哪些？
2、热力学有几个特性函数？相应的定义式是什么？
3、麦克斯韦关系式有哪些应用？
第三章 单元系的相变（支撑课程目标1，2；思政目标）
(授课时间：第8—9周)
教学目标：通过本章教学，学生学会理解平衡态的概念，了解单元复相系的平衡条件；理解热动平衡判据，熟悉开系的热力学基本方程，并能用判据分析证明问题；了解单元复相系的复相平衡条件和平衡性质，液滴的形成掌握热平衡条件及平衡的稳定性条件；了解相变分级等有关概念及规律；介绍我国科学家在相变潜能、相变材料等方面的贡献，以及我国在该领域所取得的最新成就及应用。
教学重点：热动平衡判据，开系的热力学基本方程。
教学难点：单元系复相平衡条件。
学 时：9学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
课程思政元素：通过介绍我国在相变领域的研究进展及应用情况，介绍这些科研成就对国家经济发展和国防建设的重大意义；我国科学家徐祖耀院士在相变领域填补多项空白作出巨大的贡献，引入科学家热爱祖国的“奉献精神”。学生理解掌握物理学的基础知识对于科学创新、应用研究的重要性，培养自我刻苦钻研、积极创新和团结协作的精神。
主要内容：
§3.1 热动平衡判据
§3.2 开系的热力学基本方程
§3.3 单元系的复相平衡条件
§3.4 单元复相系的平衡性质
§3.5 临界点和气液两相的转变
§3.6 液滴的形成
§3.7 相变的分类
§3.8 临界现象和临界指数
§3.9 朗道连续相变理论
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题：3.3， 3.4， 3.8
1、什么是相变？
2、2、单元系和多元系复相平衡条件各是什么？
3、3、液滴是如何形成的？
4、课外调研我国相变储能和相变材料方面的科研进展。
附录一、实践课教学
说明：《热力学统计物理》课程是四大力学之一，既是物理学的专业基础课，又是核心课程。概念和公式多而杂，有些重要的知识点学生不容易掌握。因此，作为辅助教学手段，我们购置了一套相变热力学仿真模拟系统，包括：一套Thermo -Calc 3.0软件、数据库以及相应的计算服务器，组建了供本科教学用的相变热力学模拟实验室。
该软件Thermo-Calc系统可以用于热力学计算以及DICTRA 进行动力学模拟扩散学的研究，在材料发展和研究相变特征与性质等相关的计算模拟领域，Thermo-Calc Software 是世界上最有经验的软件之一。该相变热力学模拟系统，既可以用于理论物理科研平台进行热力学计算以及DICTRA 进行动力学模拟扩散学的研究，又可以用于本科生的核心课程《热力学统计物理》的辅助教学。比如相变现象及其应用等。学生可以在课外时间里，借助于仿真实验仪器，加深对铁磁性材料的相变特性的了解。以提高分析问题处理问题的能力。
实验一：二元相图的绘制及分析
教学目标：熟悉相变热力学模拟系统的结构、性能及使用方法，了解模拟系统的工作原理和工作情况，学会利用该系统绘制相图性能和技巧。
主要内容：利用该系统分别绘制Cu-Ni合金以及Pb-Sn合金的二元相图，并加以简单分析。
学 时：2学时课堂教学1学时，其他课外自主学习时间不少于1学时。
教学方法：仿真实验法、演示法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
课程思政元素：学生理解掌握相变现象的基础知识，了解相变材料的特性和在工农业生产时间的广泛应用价值，提升自我对于科学创新、应用研究的重要性的认识，培养自我刻苦钻研、探索创新和团结协作的精神以及利用物理知识解决实际问题的能力。
课外调研作业：
1.通过调研，在许多自然现象和工程问题中，随机性起着至关重要的作用，因此布朗运动模拟在实际应用中具有广泛的用途。例如，在金融学中，布朗运动被用于模拟股票价格的变化，用于衡量风险和价衍生工具。在生物学中，布朗运动被用于描述细胞内分子的扩散行为。在物理学中，布朗运动被用于研究微粒受到随机力的影响时的运动轨迹。
课后小结：
通过本次课程，我们了解了布朗运动的定义和特性，并学习了如何通过模拟算法设计和编程实现布朗运动模拟。通过对实验数据的分析，我们深入了解了布朗运动的性质和行为。展望未来，我们希望进一步研究其他随机过程和模拟方法，以便更准确地描述和预测自然现象和工程问题中的随机行为。
第四章 多元系的复相平衡和化学平衡（支撑课程目标1，2）
(授课时间：第10周)
教学目标：通过本章教学，使学生了解多元系复相平衡和化学平衡；了解多元复相系的特性函数和热力学基本方程；理解吉布斯相律并用吉布斯相律求解有关自由度和相数；了解混合理想气体的热力学函数及有关定律；学生学会用平衡条件证明问题；
教学重点：热力学函数和方程。
教学难点：复相平衡和化学平衡条件。
学 时：8学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：
§4.1 多元系的热力学函数和热力学方程
§4.2 多元系的复相平衡条件
§4.3 吉布斯相律
§4.4 二元系相图举例
§4.5 化学平衡条件
§4.6 混合理想气体的性质
§4.7 理想气体的化学平衡
§4.8 热力学第三定律
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：练习题：4.1， 4.2， 4.9
1、多元两相系的平衡条件是什么？
2、吉布斯相律有些什么应用？
第五章 不可逆过程热力学简介( 选学*)
第六章 近独立粒子的最概然分布（支撑课程目标1）
(授课时间：第11—12周)
教学目标：通过本章教学，使学生了解系统微观运动状态的描述方法；理解并会用等概然原理导出波耳兹曼分布、玻色分布和费米分布；掌握从空间、相格、自由粒子等基本概念；掌握玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统的特征及其分布规律；会利用配分函数写出各热力学基本函数表达式；
教学重点：三种分布。
教学难点：系统微观运动状态。
学 时：8学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：
§6.1 粒子运动状态的经典描述
§6.2 粒子运动状态的量子描述
§6.3 系统微观运动状态的描述
§6.4 等概率原理
§6.5 分布和微观状态
§6.6 玻耳兹曼分布
§6.7 玻色分布与费米分布
§6.8 三种分布的关系
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题：6.1， 6.2， 6.3， 6.4
1、粒子运动状态的两种描述方式有什么区别于联系？
2、经典理论有哪些困难及其适用条件。
3、粒子运动状态、系统微观状态和宏观分布之间的区别和联系是什么？
第七章 玻耳兹曼统计（支撑课程目标1，2；思政目标）
(授课时间：第13—14周)
教学目标：通过本章教学，使学生了解近独立粒子系的经典统计理论；掌握经典系统平衡态热力学量的统计表达式；了解配分函数涉及的推导和理想气态方程的应用；利用Maxwell速度分布律和速率分布律求解和分析问题；掌握利用能量均分定理求解一些实际问题；理解爱因斯坦特征温度；了解涉及
函数的积分运算。
教学重点：热力学量的统计表达式。
教学难点：Maxwell速度、速率分布律。
学 时：9学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：
§7.1 热力学量的统计表达式
§7.2 理想气体的物态方程
§7.3 麦克斯韦速度分布律
§7.4 能量均分定理
§7.5 理想气体的内能和热容量
§7.6 理想气体的熵
§7.7 固体 热容量的爱因斯坦理论
§7.8 顺磁性固体
§7.9 负温度状态
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：通过介绍统计物理理论的建立过程的历史过程，以及相应科学家的贡献。让学生意识到在科学的道路上，只有具有勇往直前的精神、锲而不舍的毅力，坚持不懈地深入探索，才能取得事业上的成功。
讲解爱因斯坦引入振子模型巧妙地利用量子理论解释经典理论和实验不符的矛盾，提高对科学严密性和创新性的认识，培养其科学精神。
课后作业：练习题：7.1，7.2， 7.3，7.10， 7.16
1、玻耳兹曼分布规律适用的条件是什么近独立粒子的？
2、玻色与费米分布在满足什么条件时可以转化为波尔兹曼分布？三者有什么关？
3、理想气体的经典统计理论有哪些缺陷？
4、课外调研历史上科学家在统计物理领域的贡献及经典事迹。
第八章 玻色统计和费米统计（支撑课程目标1，2；思政目标）
(授课时间：第15周)
教学目标：通过本章教学，使学生了解了解近独立粒子系的量子统计理论；掌握量子系统平衡态时热力学量的统计表达式；理解光子气体、自由电子气体等有关的理论；掌握弱简并气体，光子气体，金属中的电子气体等巨配分函数的推导；了解玻色一爱因斯坦凝聚现象；会利用有关数学知识证明相关问题。
教学重点：热力学量的统计表达式。
教学难点：统计规律适用的范围
学 时：6学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：
§8.1 热力学量的统计表达式
§8.2 弱简并理想玻色气体和费米气体
§8.3 玻色-爱因斯坦凝聚
§8.4 光子气体
§8.5 金属中的自由电子气体
§8.6 白矮星
§8.7 二维电子气体与量子霍尔效应
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：从玻色系统的分布规律一步一步抽丝剥茧，用理论推导出获得凝聚体的条件。提升透过现象看本质，利用物理知识进行逻辑推理解决实际问题的能力。
课后作业：练习题：8.1，8.2，8.4，8.15
1、弱简并性气体满足的统计规律是什么？
2、什么是非简并性气体？
3、玻色气体在何种条件下才会产生玻色－爱因斯坦凝结现象？
第九章 系综理论（支撑课程目标1）
(授课时间：第16-17周)
教学目标：通过本章教学，使学生理解系综理论的基本概念，理解微正则系综、正则系综和巨正则系综；了解相空间，刘维定理，以及三种统计分布；理解非理想气体的物态方程与维里定理；能分析和解决相关的简单问题。
教学重点：微正则、正则和巨正则分布热力学公式。
教学难点：相空间。
学 时：8学时 课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：讲授法、案例法、启发法、探究法。(课堂讲授 + 多媒体演示)
主要内容：
§9.1 相空间 刘维尔定理
§9.2 微正则分布
§9.3 微正则分布的热力学公式
§9.4 正则分布
§9.5 正则分布的热力学公式
§9.6 实际气体的物态方程
§9.7 固体的热容量
§9.8 液4He的性质和朗道超流理论
§9.9 伊辛模型的平均场理论
§9.10 巨正则分布
§9.11 巨正则分布的热力学公式
§9.12 巨正则分布的简单应用
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题：9.1， 9.2， 9.3， 9.10
1、三种类型的分布规律各适合哪些系统？
2、三种类型的分布规律之间有什么关系？
3、系综理论是用来处理那类系统的统计规律的？与前面几章的处理方法有什么异同？
第十章 涨落理论（支撑课程目标1）
(选修)
教学目标：通过本章教学，使学生了解了解涨落的准热力学理论和布朗运动理论；了解热力学量具有各种涨落值的几率分布；了解涨落的普遍公式、正则系综7中能量的涨落；了解巨正则系综中粒子数的涨落和能量的涨落；能理解：布朗粒子的平方平均位移及位移的分布。
教学重点：涨落的准热力学理论。
教学难点：布朗运动。
学 时：2课时 选修，课外自行安排
教学方法：线上自学、答疑
主要内容：
§10.1 涨落的准热力学理论
§10.2 临界点附近的涨落和关联
§10.3 布朗运动理论
§10.4 布朗颗粒动量的扩散和关联
§10.5 布朗运动简例
学习方法：自学
课后作业：
1、有几种常见的涨落现象?
2、统计物理中是如何求体系的宏观物理量的？
3、布朗运动是宏观运动还是微观运动？
注：标注*内容，课时不足的可以作为选修内容，让学生自学完成，不计入学时。
附录二、实践课教学
说明：随机现象、布朗运动等我们可以在课外时间里，借助于仿真实验仪器，让学生加深对噪声现象及特性的了解。以提高学生分析问题处理问题的能力。
实验二：布朗运动的仿真模拟
(授课时间：第17周)
说 明：在许多自然现象和工程问题中，随机性起着至关重要的作用。布朗运动是一种典型的随机过程，它描述了微观粒子在气体或液体中由于受到分子的无规则碰撞而产生的随机运动。本节课介绍噪声、布朗运动的定义、特性，以及如何通过模拟算法设计和编程实现布朗运动模拟。
教学目标：了解随机过程、噪声的种类、布朗运动等概念；学会利用C++，Python等编程语言来仿真模拟布朗运动现象，并掌握利用MFC的可视化模拟的功能模拟分析高斯噪声的动力学特性。
主要内容：利用C++、python语言编程实现布朗运动现象，利用MFC 功能模块进行可视化仿真。
学 时：2学时，课堂教学 1 学时，其他课外自主学习时间不少于 1 学时。
教学方法：仿真实验法、演示法、讨论法、探究法。
课程思政元素：学生了解布朗运动、高斯噪声的基本概念；布朗运动也被广泛应用于金融学、生物学、物理学等多个领域，因此模拟布朗运动对于探索这些领域的问题具有重要实际应用价值和意义；
课外调研作业：1.通过调研，在许多自然现象和工程问题中，随机性起着至关重要的作用，因此布朗运动模拟在实际应用中具有广泛的用途。例如，在金融学中，布朗运动被用于模拟股票价格的变化，用于衡量风险和价衍生工具。在生物学中，布朗运动被用于描述细胞内分子的扩散行为。在物理学中，布朗运动被用于研究微粒受到随机力的影响时的运动轨迹。
课后小结：通过本次课程，我们了解了布朗运动的定义和特性，并学习了如何通过模拟算法设计和编程实现布朗运动模拟。通过对实验数据的分析，我们深入了解了布朗运动的性质和行为。展望未来，我们希望进一步研究其他随机过程和模拟方法，以便更准确地描述和预测自然现象和工程问题中的随机行为。
七、课程内容调整说明
1. 补充完善课程思政内容。
2. 增补了实践课教学内容作为课外拓展内容：
实验一：二元相图的绘制及分析
实验二：布朗运动的仿真模拟
课程名称：《电动力学》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业基础课 | 课程代码 | 11310920 |
开课学期 | 5 | 学分 | 3.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
60 | 60 | 0 |
先修课程 | 高等数学，数学物理方法，电磁学，光学，原子物理学 | 后续课程 | 激光原理与技术，广义相对论，现代光学，量子场论 |
大纲执笔人 | 张先燚，朱成瑞 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《电动力学》是物理学专业的重要专业基础课。这门课程的先修课程为《高等数学》、《数学物理方法》、《电磁学》、《光学》、《原子物理学》等。同时，这门课程是《激光原理与技术》、《广义相对论》、《现代光学》、《量子场论》等后续课程的基础。通过本课程的学习，使学生系统地掌握宏观电磁场的基本属性，电磁场的运动规律以及它与带电物质之间的相互作用；加深对电磁性质和时空概念的理解；学生通过学习电磁系统问题的基本理论方法，获得分析和处理有关电磁现象基本问题的初步能力。
本课程将自然有机的融入思政元素，学生将进一步提升科学思维、科学精神、创新意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生理解电磁场的物质属性及其存在与运动形态；牢固掌握电磁相互作用的基本规律，较为系统地理解经典电动力学的基本思想和基本数学方法；掌握狭义相对论的时空理论及其物理意义，理解相对论力学和电动力学的四维形式。学生具备分析和解决与电磁现象有关问题的基本理论方法与能力。学生能进一步提高抽象思维能力与数理逻辑能力，培养良好的科学态度。学生能了解与本课程相关的前沿课题发展动态，培养创新意识和创新精神。学生具有自主学习、自我反思和持续发展的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：系统地掌握宏观电磁场的基本属性，电磁场的运动规律以及它与带电物质之间的相互作用的基本概念、基本理论。理解各部分知识的结构和内在联系。 | ZS1掌握四大力学学科知识、思想方法及必要的数学知识。具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：系统地理解经典电动力学的基本思想和基本数学方法。具有较强的综合运算能力以及逻辑推理能力，具备分析和解决与电磁现象有关问题的方法与能力。 | ZS1掌握四大力学学科知识、思想方法及必要的数学知识。具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标3：进一步提高抽象思维能力与数理逻辑能力，培养良好的科学态度；了解与本课程相关的前沿课题发展动态，培养创新意识和创新精神。学生具有自主学习、自我反思和持续发展的能力。 | ZZ1.了解物理学专业发展核心内容和发展阶段路径，能够结合就业愿景制订自身学习和专业发展规划。 ZZ2.具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习 |
四、教学要求和方法
《电动力学》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，引导学生思考认识课程中的系统论、价值评判等问题，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《电动力学》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。《电动力学》课程理论性较强。在教学方法上，采用课堂讲授、课堂讨论、课程汇报等教学形式相结合的方式。在课堂讲授中要着重阐明基本概念和基本方法，尽量联系实际，讲清电磁场与电磁波的基本原理和重要应用，对复杂的数学推导进行简化。通过多媒体课件等手段力求重点突出，由浅入深，便于学生理解和掌握。本课程的基本教学要求是；(1)着重强调对电磁现象的基本知识和基本理论的理解和掌握；(2)强调基本理论在近代科技的应用；(3)对繁难的数学推导和证明尽量用简单的方法予以阐明。学生应根据课程大纲要求制定本课程学习计划，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求，利用课余时间做好预习、复习，阅读参考书，主动与同学开展合作学习，认真、独立完成课后作业。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己全面把握《电动力学》宏观电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论与矢量分析 | (1) 学生了解本课程的基本内容，指导该课程的学习方法。 (2) 学生了解矢量场与标量场的含义，掌握矢量场与标量场的散度、旋度、梯度等三种运算方法。 (3) 了解我国科学家在电磁场领域的贡献。 (4) 完成矢量分析的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
2 | 电磁现象的普遍规律 | (1) 学生了解描述电磁场的基本规律，电磁场与物质相互作用时的极化与磁化现象，电磁场的边值关系以及电磁场的能量与能流。 (2) 学生了解科学规律的发现过程。 (3) 完成电磁现象普遍规律的相关习题。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 目标3 |
3 | 静电场 | (1) 学生了解静电场的特点以及描述静电场的两个基本方程、电位函数的意义及其满足的方程、拉普拉斯方程的求解方法，掌握求解空间静电场问题的两个基本方法—分离变量法和镜像法。 (2) 学生培养辩证思维的方法。 (3) 完成静电场的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 10 | 目标1 目标2 |
4 | 静磁场 | (1) 学生了解静磁场的特点以及描述静磁场的两个基本方程、矢势的意义及其满足的泊松方程、磁标势概念、磁多极展开，静磁场与静电场的比较。 (2) 学生了解我国在超导技术方面的成就。 (3) 完成静磁场的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
5 | 电磁波的传播 | (1) 学生了解平面电磁波的特点，平面电磁波在理想介质、导体、分层介质、波导中传播时的特点以及谐振腔的工作原理。 (2)学生自主调研、研讨人工维纳结构材料（如人工结构超构表面材料、一维、二维光子晶体材料、石墨烯二维材料等）的研究进展及应用 (3) 完成电磁波传播的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 电磁波的辐射 | (1) 学生了解电磁场的规范特性，推迟势的概念，电磁波是怎样产生的以及偶极辐射的特点。 (2) 学生了解我国在预警机方面的成就，调研天线及光的定向辐射。 (3) 完成电磁波辐射的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 8 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 狭义相对论 | (1)学生了解相对论的时空观，电动力学的相对论协变性以及相对论动力学方程。 (2)学生了解物理学变革的思想和科学认识的升华。 (3)学生研讨基于多普勒效应验证时间膨胀效应，旋转运动光源的多普勒效应。 (4) 完成狭义相对论的相关习题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
8 | 带电粒子和电磁场的相互作用 | (1)学生了解带电粒子所激发的辐射电磁场，粒子所激发的场对粒子本身的反作用，带电粒子和电磁场的相互作用。 (2)学生调研光子晶体中的切伦科夫辐射，相位匹配下光与自由电子波函数的相互作用。 | 线上（√） 线下（） 讲授（） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核包括课堂表现、课程作业、章节测验、期中考试。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
章节测验 | (1) 主要考核学生对章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验方式灵活，可以是笔试闭卷、大作业、小论文等形式进行。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂测验成绩。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、填空题、论述题、计算题等。 (3) 期中按100分制单独评分。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《电动力学》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《电动力学》基本概念、基本理论、基本方法的掌握，并通过论述、分析、计算等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、填空题、论述题、计算题等。 (3) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
日常考核 | 1．电磁现象日常生活中的应用 | | | 0.025 | 0.10 |
2．天线和雷达中的电磁场问题 | | | 0.025 |
3．电磁新材料中的科学问题 | | | 0.025 |
4． 原子、分子体系中的电磁场 | | | 0.025 |
课程作业/章节测验 | 1. 矢量分析 | 0.01 | | | 0.20 |
2. 电磁现象的普遍规律 | 0.035 | 0.016 | |
3. 静电场 | 0.015 | 0.016 | |
4. 静磁场 | 0.015 | 0.016 | |
5. 电磁波的传播 | 0.025 | 0.016 | |
6. 电磁波的辐射 | 0.01 | 0.016 | |
7. 狭义相对论 | 0.01 | | |
期中考试 | 1.选择题 | 0.04 | | | 0.20 |
2.填空题 | 0.04 | | |
3.论述题 | | 0.04 | |
4.证明题 | | 0.02 | |
5.计算题 | | 0.06 | |
期末考试 | 1.选择题 | 0.10 | | | 0.50 |
2.填空题 | 0.10 | | |
3.论述题 | | 0.10 | |
4.证明题 | | 0.05 | |
5.计算题 | | 0.15 | |
合计 | 0.40 | 0.50 | 0.10 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | | 10% | 10% | 20% |
课程目标2 | 50% | | 10% | 10% | 30% |
课程目标3 | 10% | 10% | | | |
合计 | 100% | 10% | 20% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业/章节测验 | 及时、完整正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第零章 绪论与矢量分析
教学重点：电动力学的研究对象和方法，矢量场的散度、旋度运算及标量场梯度的运算。
教学难点：矢量场的散度、旋度运算及标量场梯度的运算
主要内容：
绪论
第一节 矢量代数
第二节 散度、旋度和梯度
第三节 关于散度和旋度的一些定理
第四节 关于
算符的有关公式
第五节 曲线正交坐标系
第六节 并矢和张量
学习方法：课堂听讲记录，小组讨论，调研身边的电磁现象。
学习方法：课堂听讲
课程思政元素：介绍我国科学家在预警雷达和超导磁悬浮列车的贡献
课后作业：P33，1，3
第一章 电磁现象的普遍规律
教学重点：麦克斯韦方程，电磁场的边值关系，电磁场能量守恒定律。
教学难点：电磁场的边值关系
主要内容：
第一节 电荷和电场
1 库仑定律
2 高斯定理和电场散度
3 静电场的旋度
第二节 电流和磁场
1 电荷守恒定律
2 毕奥—萨伐尔定律
3 磁场的环量和旋度
4 磁场的散度
5 磁场旋度和散度公式的证明
第三节 麦克斯韦方程组
1 电磁感应定律
2 位移电流
3 麦克斯韦方程组
4 洛伦兹力公式
第四节 介质的电磁性质
1.4.1 关于介质的概念
1.4.2 介质的极化
1.4.3 介质的磁化
1.4.4 介质中的麦克斯韦方程组
第五节 电磁场边值关系
1.5.1 法向分量的跃变
1.5.2 切向分量的跃变
第六节 电磁场的能量和能流
1.6.1 场和电荷体系的能量守恒定律的一般形式
1.6.2 电磁场能量密度和能流密度表示式
1.6.3 电磁能量的传输
学习方法：课堂听讲、课后练习
课程思政元素：位移电流假设的辩证思考方法
课后作业：P34，1，3；7，8
第二章 静电场
教学重点：分离变量法和镜像法，电势的多级展开。
教学难点：镜像法
主要内容：
第一节 静电场的标势及其微分方程
2.1.1 静电场的标势
2.1.2 静电场的微分方程和边值关系
2.1.3 静电场能量
第二节 唯一性定理
2.2.1 静电问题的唯一性定理
2.2.2 有导体存在时的唯一性定理
第三节 拉普拉斯方程 分离变量法
第四节 镜象法
第五节* 格林函数
第六节 电多极矩
2.6.1 电势的多极展开
2.6.2 电多极矩
2.6.3 电荷体系在外电场中的能量
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论，安排答疑
课程思政元素：镜像法的辩证思维特点
课后作业：P70，1，2；9，11
第三章 静磁场
教学重点：矢势泊松方程。
教学难点：矢势的多极展开
主要内容：
第一节 矢势及其微分方程
1. 矢矢
2. 矢势微分方程
3. 矢势边值关系
4. 静磁场的能量
第二节 磁标势
第三节 磁多级矩
第四节* 阿哈罗佐夫-坡姆效应
第五节* 超导体的电磁性质
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：介绍我国的磁悬浮列车
课后作业：P106，1，3，9
第四章 电磁波的传播
教学重点：电磁波在导体、分层介质、波导中传播过程的分析。
教学难点：波导中传播过程的分析。
主要内容：
第一节 平面电磁波
4.1.1 电磁场波动方程
4.1.2 时谐电磁波
4.1.3 平面电磁波
4.1.4 电磁波的能量和能流
第二节 电磁波在介质界面上的反射和折射
4.2.1 反射和折射定律
4.2.2 振幅关系，菲涅耳公式
4.2.3 全反射
第三节 有导体存在时电磁波的传播
4.3.1 导体内的自由电荷分布
4.3.2 导体内的电磁波
4.3.3 趋肤效应和穿透深度
4.3.4 导体表面上的反射
第四节 谐振腔
4.4.1 有界空间中的电磁波
4.4.2 理想导体的边界条件
4.4.3 谐振腔
第五节 波导
4.5.1 高频电磁能量的传输
4.5.2 矩形波导中的电磁波
4.5.3 截止频率
4.5.4*. 
波的电磁场和管壁电流
第六节* 高斯光束
4.6.1 亥姆霍兹方程的波束解
4.6.2 高斯光束的传播特性
第七节* 等离子体
4.7.1 等离子体的准电中性和屏蔽库仑场
4.7.2 等离子体振荡
4.7.3 电磁波在等离子体中传播
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论，安排答疑
课程思政元素：介绍我国1000m深深海无人潜水器方面的技术问题和克服办法。
课后作业：P150，1，3；9，10
第五章 电磁波的辐射
教学重点：达朗贝尔方程的解—推迟势，偶极辐射的分析。
教学难点：偶极辐射的分析。
主要内容：
第一节 电磁场的矢势和标势
5.1.1 用势描述电磁场
5.1.2 规范变换和规范不变性
5.1.3 达朗贝尔方程
第二节 推迟势
第三节 电偶极辐射
5.3.1 计算辐射场的一般公式
5.3.2 矢势的展开式
5.3.3 偶极辐射
5.3.4 辐射能流，角分布，辐射功率
5.3.5 短天线的辐射，辐射电阻
第四节* 磁偶极辐射和电四极辐射
5.4.1 高频电流分布的磁偶极矩和电四极矩
5.4.2 磁偶极辐射
5.4.3 电四极辐射
第五节 天线辐射
5.5.1 天线上的电流分布
5.5.2 半波天线
5.5.3 天线阵
第六节* 电磁波的衍射
5.6.1 衍射问题
5.6.2 基尔霍夫公式
5.6.3 小孔衍射
第七节* 电磁场的动量
5.7.1 电磁场的动量密度和动量流密度
5.7.2 辐射压力
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课程思政元素：介绍我国研制预警机方面的艰辛过程和成就。
课后作业：P185，1，2；11
第六章 狭义相对论
教学重点：相对论的基本原理，洛伦兹变换，速度变换公式，能量—动量四维矢量，相对论动量守恒定律。
教学难点：洛伦兹变换，相对论动量守恒定律。
主要内容：
第一节 相对论的实验基础
6.1.1 相对论产生的历史背景
6.1.2 相对论的实验基础
第二节 相对论的基本原理 洛伦兹变换
6.2.1 相对论的基本原理
6.2.2 间隔不变性
6.2.3 洛伦兹变换
第三节 相对论的时空理论
6.3.1 相对论的时空结构
6.3.2 因果律和相互作用的最大传播速度
6.3.3 同时相对性
6.3.4 运动时钟的延缓
6.3.5 运动尺度的收缩
6.3.6 速度变换公式
第四节 相对论理论的四维形式
6.4.1 三维空间的正交变换
6.4.2 物理量按空间变换性质的分类
6.4.3 洛伦兹变换的四维形式
6.4.4 四维协变量
6.4.5 物理规律的协变性
第五节 电动力学的相对论不变性
6.5.1 四维电流密度矢量
6.5.2 四维势矢量
6.5.3 电磁场张量
6.5.4 电磁场的不变性
第六节 相对论力学
6.6.1 能量—动量四维矢量
6.6.2 质能关系
6.6.3 相对论力学方程
6.6.4 洛伦兹力
第七节* 电磁场中带电粒子的拉格朗日量和哈密顿量
6.7.1 拉格朗日形式
6.7.2 哈密顿形式
6.7.3 非相对论情形
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论，安排答疑
课程思政元素：介绍人们对时空世界认识的升华。
课后作业：P235，2，3；6，7；17，18（分两次布置）
七、持续改进
1.根据2018版人才培养方案执行情况，对于本科阶段的学生，所开设的《电动力学》内容中包含的创新内容较少，在2022版人才培养方案中课程在内容中穿插了与学科前沿发展相关的教学内容，如研讨人工维纳结构材料（如人工结构超构表面材料、一维、二维光子晶体材料、石墨烯二维材料等）的研究进展及应用，讨论基于多普勒效应验证时间膨胀效应，旋转运动光源的多普勒效应等。
2.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
郭硕鸿编，《电动力学》（第3版），高等教育出版社，2008年
学习参考资料
（1）王振林，现代电动力学，高等教育出版社，2022年
（2）胡友秋等，电磁学与电动力学，科学出版社，2014年
（3）刘川，电动力学，北京大学出版社， 2022年
（4）曹昌祺， 经典电动力学，2009年
（5）J.D.Jackson， Classical Electrodynamics， John Wiley & Sons， New York， 1962年
（6）林璇英，张之翔，电动力学题解第三版，科学出版社，2018年
课程名称：《量子力学》
一、课程概况
适用专业 | 物理 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411750 |
开课学期 | 5 | 学分 | 4.0 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
68 | 68 | |
先修课程 | 经典物理学，高等数学 | 后续课程 | 固体物理，物质结构 |
大纲执笔人 | 梁军 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
量子理论是二十世纪物理学取得的两大重大理论成果之一。《量子力学》是物理学专业一门重要的基础理论必修课程。这门课程的先修课程为《线性代数》、《高等数学》、《数学物理方法》、《普通物理学》、《电动力学》、《热力学与统计物理》。同时，这门课程是《固体物理》、《物质结构》等课程的基础。它的研究对象是微观粒子及其运动规律。通过本课程的学习，认识微观粒子的运动规律，树立科学世界观；掌握量子理论的基本概念，基本原理、知识体系、科学研究方法；了解量子力学前沿动态及其在现代科学技术中的广泛应用；具备初步运用所学量子理论知识解释微观物理现象的能力。近代物理学事实上是研究微观粒子和微观过程的物理学，原子结构，物质结构，固体理论，半导体，超导体等都是以量子力学作为其理论基础。许多边缘学科，前沿学科，如量子化学、量子生物、激光、量子通信、量子计算机、材料科学、宇宙学等也都离不开量子理论。
本门课程是安徽省“精品” 、“示范” 、“一流”建设课程。本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、创新意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生扎实掌握量子理论的基本概念，基本原理、知识体系、科学研究方法；学生了解量子力学前沿动态及其在现代科学技术中的广泛应用；具备初步运用所学量子理论知识解释微观物理现象的能力。学生领会物理学科核心素质和内涵，能整合形成物理学科教学知识，习得学习指导方法和策略。学生具有自主学习、自我反思和持续发展的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：学生深刻认识微观粒子的运动规律；扎实掌握量子理论的基本概念，基本原理、知识体系、科学研究方法；了解量子力学前沿动态及其在现代科学技术中的广泛应用；具备初步运用所学量子理论知识解释微观物理现象的能力。 | 3.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力。 | 要求3： 知识整合 |
课程目标2：通过量子力学课程的学习深化和扩大在普通物理学中学过的物理知识，领会物理学科核心素质和内涵，能整合形成物理学科教学知识，习得学习指导方法和策略；具有终身学习与物理学发展意识，养成自主学习习惯；自觉拓展知识面并自我更新物理学科知识，不断提高科学素养，满足素质教育发展需要的能力。 | 8.2具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。领会物理学科核心素养内涵，能整合形成物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略。 | 要求8： 自主学习 |
课程目标3：学生深刻理解量子理论建立对人类发展的推动作用、掌握本门课程的理论发展历程、掌握本门课程中的科学与思维方法，树立科学世界观，培养科学精神；树立爱国情怀与担当意识、强化社会责任感，努力成为有理想、有本领、有担当的时代新人。 | 1.1 践行社会主义核心价值观，在思想、政治、理论及情感方面贯彻新时代中国特色社会主义思想；坚持贯彻党的教育方针。落实立德树人的根本。 | 要求1： 师德规范 |
四、教学要求和方法
《量子力学》课程在具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《量子力学》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，提高学生科学认识问题以及正确分析问题的能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索量子技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在教学形式上，主要采用线上与线下混合式教学模式。线下：课堂讲授着重阐明基本概念、基本原理和基本方法。运用微积分、线性代数、数理方法等数学知识，教师尽量以板书的形式演绎、推导、分析物理过程，使学生不仅知其然，而且知其所以然。通过多媒体课件等手段力求重点突出，由浅入深，便于学生理解掌握。课堂讲授过程中结合科学史以及量子规律在现代科学技术中的应用，调动和激发学生的学习积极性。对于量子力学课程章节中的重点和难点，组织学生进行课堂讨论和课堂汇报，教师以身作则，让学生在课堂上不仅动脑，而且动手，锻炼学生独立分析和解决问题的能力。线上：主要进行预习、知识点过关测试、章节测验、小组讨论、课外研读等，学生养成自主学习、自我反思和持续发展的能力。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《量子力学》课程基本原理的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | (1) 学习本章要求学生了解量子力学的研究对象，量子力学理论产生的历史背景；回顾光的波粒二象性的认识过程；掌握电子的波粒二象性，德布洛意关系和自由粒子的德布洛意平面波。 (2) 通过图片或视频教学使学生对课程学习产生兴趣，介绍量子力学发展历史，让学生明白“实践出真知”、“实践是检验真理的唯一标准”、“科学技术是第一生产力”等道理，介绍一些著名科学家在追求科学真理的过程所做出的不懈努力以及一些可歌可泣的故事，激励学生以历史上的杰出科学家为榜样，解放思想，刻苦学习，勇于创新。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标3 |
2 | 波函数与薛定谔方程 | (1) 本章要求学生掌握波函数统计解释，态迭加原理，薛定谔方程和定态薛定谔方程。 (2) 熟悉求解定态薛定谔方程的基本步骤，掌握一维无限深势阱和一维线性谐振子的能级和波函数。 (3) 通过介绍我国在基础量子领域研究方面取得的成就（例如潘建伟团队在制备多光子纠缠方面取得的一系列重大成果），激励同学刻苦学习，增强民族自豪感 (4) 要求学生通过超星学习通学习英文原著，研读课外读物拓展视野。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
3 | 量子力学中的力学量 | (1) 本章要求学生掌握力学量用算符表达的物理涵义，掌握如何计算力学测量值及相应的几率分布和力学量的平均值。掌握动量算符和角动量算符的本征值和本征函数以及氢原子的能级和波函数。掌握力学量完全集的概念，算符的对易关系的计算和守恒力学量的定义等。 (2) 通过介绍我国量子通信卫星的发射、量子保密通信以及量子计算机研发等领域取得的进展及应用情况，以及这些科研成就对国家经济发展和国家安全方面的重大意义。让学生理解掌握物理学的基础知识对于科学创新、应用研究的重要性，鼓励学生刻苦钻研，培养积极创新和团结协作的精神。 (3) 要求学生学习相应的专业英文，通过超星学习通学习英文原著。课外研读拓展视野。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 14 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 态和力学量的表象 | (1) 学习本章要求学生掌握量子态，力学量算符和量子力学公式在分立谱表象中的矩阵表示；掌握不同表象间的变换关系；初步掌握狄拉克符号。 (2) 通过介绍量子理论（波动力学、矩阵力学以及路径积分）三种不同形式的建立，以及相应科学家的贡献。让学生意识到在科学的道路上，只有具有勇往直前的精神、锲而不舍的毅力，坚持不懈地深入探索，才能取得事业上的成功。 (3) 要求学生通过超星学习通学习英文原著，研读课外读物，拓展视野。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 微扰理论 | (1) 学习本章要求学生掌握运用定态微扰论的公式计算能级和波函数；变分法计算量子体系基态的能量和波函数；理解跃迁概率的运算，光的发射、吸收和选择定则的推导。(2) 结合微扰理论和变分方法启发和引导学生掌握分析问题、处理问题的正确方法；认识论和方法论，简单到复杂原则。 (3) 要求学生通过超星学习通学习英文原著，研读课外读物，拓展视野。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 14 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 自旋和全同粒子 | (1) 要求学生掌握自旋算符和自旋态的表述；理解两个角动量的耦合，掌握两个电子体系的自旋函数。掌握全同粒子体系的波函数的特点等。 (2) 科学的生命在于创新，科学的精髓在于创新。量子力学的建立是在科学创新精神支配下建立起来的。没有创新，就没有量子力学，也就没有当前的现代高新技术。介绍这些激动人心的量子理论发展过程，激发学生的创新意识，培养学生创造性思维。让学生认识到没有绝对真理，只有相对真理，理论永远是不断发展的辩证唯物主义真理观！ (3) 要求学生通过超星学习通学习英文原著，研读课外读物，拓展视野。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括平时表现、课程作业、课程测验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表5所示。
表3 课程考核方式
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 | 目标1-3 |
课程 作业 | (3) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (4) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于10次。 | 目标1-3 |
阶段 测试 | (5) 主要评价学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试卷形式进行，测验题型为选择题、计算题、分析题、论述题、证明题、综合应用题等。 (3) 每次测试满分100分 | 目标1-2 |
期末考试 | (3) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (4) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、计算题、分析题、论述题、综合应用题等。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
表4 课程目标权重及达成情况评价依据
课程目标 | 课程目标 权重 | 评价依据（百分制） |
平时考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 45% | 5% | 10% | 5% | 25% |
课程目标2 | 45% | 5% | 10% | 5% | 25% |
课程目标3 | 10% | 10% | | | |
合计 | 100% | 20% | 20% | 10% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 量子论基础
教学重点：电子的波粒二象性，德布洛意关系和自由粒子的德布洛意平面波。
教学难点：电子的波粒二象性
学 时：4
教学方法：课堂讲授、课堂讨论
主要内容：
第一节 经典物理学的困难
第二节 光的波粒二象性
第三节 原子结构的玻尔理论
第四节 微粒的波粒二象性
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题2道
第二章 波函数与薛定谔方程
教学重点：掌握波函数统计解释的内容和熟悉求解定态薛定谔方程的基本步骤。
教学难点：波函数统计解释的理解；薛定谔方程的建立以及应用
学 时：12学时
教学方法：课堂讲授、课堂讨论
教学手段：板书与多媒体演示
主要内容：
第一节 波函数的统计解释
第二节 态迭加原理
第三节 薛定谔方程
第四节 粒子流密度和粒子数守恒定律
第五节 定态薛定谔方程
第六节 一维无限深势阱
第七节 线性谐振子
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题4-6道
第三章 量子力学中的力学量
教学重点：力学量用算符表达的物理涵义，掌握如何计算力学测量值及相应的概率分布和力学量的期望值；掌握力学量完全集的概念；力学量之间不确定度关系的正确理解。
教学难点：力学量用算符表达的物理涵义以及力学量算符与力学量之间的关系
学 时：14学时
教学方法：课堂讲授、课堂讨论
教学手段：板书与多媒体演示
主要内容：
第一节 表示力量的算符
第二节 动量算符和角动量算符
第三节 电子在库仑场中的运动
第四节 氢原子
第五节 厄密算符本征函数的正交性
第六节 算符与力学量的关系
第七节 算符的对易关系 两个力学量算符同时有确定值的条件 不确定性关系
第八节 力学量平均值随时间的变化与守恒定律
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题6-8道
第四章 态和力学量的表象
教学重点：表象理论；表象间的变换
教学难点：量子态、力学量算符和量子力学公式在离散谱表象中的矩阵表示；不同表象间的变换关系。
学 时：12学时
教学方法：课堂讲授、课堂讨论
教学手段：板书与多媒体演示
主要内容：
第一节 态的表象
第二节 算符的矩阵表示
第三节 量子力学公式的矩阵表述
第四节 么正变换
第五节 狄拉克符号
第六节 线性谐振子与占有数表象
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题3-5道
第五章 微扰理论
教学重点：掌握运用定态微扰论的公式计算能级和波函数。
教学难点：含时微扰理论；跃迁概率的计算
学 时：14学时
教学方法：课堂讲授、板书与多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 非简并定态微扰理论
第二节 简并情况下的微扰理论
第三节 氢原子的一级斯塔克效应
第四节 变分法
第五节 氦原子基态（变分法）
第六节 与时间有关的微扰理论
第七节 跃迁概率
第八节 光的发射和吸收
第九节 选择定则
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题5-6道
第六章 自旋和全同粒子
教学重点：自旋算符和自旋态的表述；两个角动量的耦合，全同性原理，两个电子体系的自旋函数。
教学难点：含自旋量子态的描述；全同粒子体系波函数的构造。
学 时：12学时
教学方法：课堂讲授、 课堂讨论
教学手段：板书与多媒体演示
主要内容：
第一节 电子自旋
第二节 电子的自旋算符和自旋函数
第三节 简单塞曼效应
第四节 两个角动量的耦合
第五节 光谱的精细结构
第六节 全同粒子的特性
第七节 全同粒子体系的波函数，泡利原理
第八节 两个电子的波函数
第九节 氦原子（微扰法）
学习方法：课堂听讲、课后练习、线上讨论与测试
课后作业：练习题4-6道
七、持续改进
本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程讨论、课外研读等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
周世勋. 《量子力学教程》（第二版）. 高等教育出版社. 2009年.
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 曾谨言. 《量子力学教程》. 科学出版社. 2014年.
[2] 尹鸿钧. 《量子力学》. 中国科学技术大学出版社. 1999年.
[3] 苏汝铿. 《量子力学》. 复旦大学出版社. 1997年.
[4] 曾谨言. 《量子力学》. 第五版（第一卷）. 科学出版社.2016年.
[5] Robinett R. W. 《Modern Quantum Mechanics》. ，Oxford University Press， 1995.
[6] R. Shanker. 《Principles of Quantum Mechanics》. Plenum Press， 1994.
2. 期刊类
[1] 量子光子学报. ISSN： 1007-6654.
[2] 量子电子学报. ISSN： 1007-5461.
3. 网络资源类
苏汝铿--《量子力学》-复旦大学教学视频
http：//v.dxsbb.com/ligong/433/
钱伯初--《量子力学》-南开大学教学视频
http：//v.dxsbb.com/ligong/1417/
曹则贤--什么是量子力学？--中科院物理所曹则贤跨年演讲
https：//mp.weixin.qq.com/s/LhD0Z09Gp2RsWijztKMAYw
吴飙--量子力学简史--北京大学量子材料科学中心
https：//mp.weixin.qq.com/s/wkpa_kUIHDMvGEprNFacPg
吴飙--什么是量子？--北京大学量子材料科学中心
https：//mp.weixin.qq.com/s/E8LDIjeKwTXk0c6JgeNzmQ
潘建伟--在国家科学技术奖励大会上的发言
https：//mp.weixin.qq.com/s/I7jXl7D4spFn_JdZd3bdkQ
课程名称：《物理学史》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业方向选修课程 | 课程代码 | 08491960 |
开课学期 | 5 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 物理学科基础课 | 后续课程 | |
大纲执笔人 | 汪志荣 | 大纲审核人 | |
二、课程描述
本课程是物理学专业选修课程。物理学史是研究物理学发生和发展历史的一门学科。通过本课程的学习，知道物理学各主要分支学科的发展历史；认识物理核心概念形成和发展的历史，熟悉重要物理规律的发现过程，深化理解物理概念和物理规律的本质；认识物理学思想和研究方法的形成和发展过程，了解其间包含的物理学思想方法的创新；了解物理学史上重大事件的发现过程和著名物理家的科学研究活动，通过实例体会科学精神，促进形成社会责任意识。课程的主要内容包括古代物理学、经典物理学和现代物理学三个部分。
本课程将有机的融入思政元素，通过科学家的贡献，尤其是我国科学家的突出贡献和科技报国精神，强化爱国主义教育，科技创新意识，家国情怀，以及社会责任感。
三、课程目标
本课程目标是：1.掌握物理学各分支学科建立和发展的历史过程，深化理解物理概念和物理规律的本质以及物理学研究方法，体会物理学思想方法的逐步革新过程。课程目标2.知道物理学发展史上的重大发现、科学争论及杰出物理学家的贡献，理解科学观念、科学探究、科学本质及科技创新，形成科学精神和人文精神，认同我国科学家的突出贡献和科技报国情怀，形成强烈的爱国主义精神、科技创新意识、家国情怀，以及社会责任感。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握物理学各分支学科建立和发展的历史过程，深化理解物理概念和物理规律的本质以及物理学研究方法，体会物理学思想方法的逐步革新过程。 | 3.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3.知识整合： |
课程目标2：知道物理学发展史上的重大发现、科学争论及杰出物理学家的贡献，理解科学观念、科学探究、科学本质及科技创新，形成科学精神和人文精神，认同我国科学家的突出贡献和科技报国情怀，形成强烈的爱国主义精神、科技创新意识、家国情怀，以及社会责任感。 | 2.2具有人文底蕴、科学精神以及良好的身心素质；富有爱心和责任心，关爱学生，因材施教；具有较强的事业心，做学生锤炼品格、学习科学、创新思维、奉献祖国的引路人。 | 要求2：教育情怀。 |
四、教学要求和方法
学习本课程促进对物理核心概念、物理理论及科学方法的理解，领会科学精神，可采用课堂讲授、课堂讨论、课程小论文汇报等教学形式相结合的方式。在课堂讲授中要着重阐明核心概念、理论、重大物理发现的过程，尽量让学生课前有预习，课上能参与讨论。通过多媒体课件等手段力求重点突出，由浅入深，既能够增加课堂教学容量，展现物理史实，也便于学生理解和掌握。课程汇报要求学生自行收集历史文献，同时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学习，认真完成分组完成一个物理学史上一个重要物理事件的和物理学家的重大发现及其对物理学研究的启示。用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学习，认真完成任课教师布置的课程作业。
表2 教学要求和方法
课程内容 | 教学方法 | 对应课程目标 | 建议学时 |
第一章 中国古代物理成就 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1、2 | 4 |
第二章 西方古代物理成就 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1、2 | 2 |
第三章 经典物理学 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1、2 | 16 |
第四章 近现代物理学 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1、2 | 10 |
五、考核方式及要求
课程评价采用定量评价和定性评价、过程性评价与终结性期末考试评价相结合的形式进行。
为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时表现成绩占20%，课程作业20%，课程活动或课程汇报成绩占10%，期末考查占50%。平时成绩由课程作业和考勤构成，课程作业占50%，课堂表现和考勤占50%，考察学生参加课程学习的平时表现。
期末考查围绕课程目标，重点考查物理学核心概念和重要理论的建立和发展，物理学的研究方法、物理观念及其逐步革新的过程；考查物理学史上重大事件的发现过程和著名物理家的科学研究贡献，以及所体现的科学的本质、科学精神和人文精神，测评学生的分析论证能力。考查形式可用考试卷或课程论文等形式进行。
表3 课程考核评价方式
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性 评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 | 目标1-2 |
课程 作业 | (5) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (6) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于4次。 | 目标1-2 |
课程 活动 汇报 | (6) 围绕物理学史上重要的发现、科学争论及物理学家学术发展历程，撰写课程小论文，或进行PPT展示交流活动，交流研讨以3-4名学生小组。 (7) 根据学生教学设计和研讨小组中承担的工作和参与情况评定成绩。按百分制记录成绩。 | 目标1-2 |
期末考查 | (5) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对核心物理概念、原理和方法的形成历史及其本质掌握程度，综合分析和解决问题的能力。 (6) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题包括填空、选择题、简答题、材料分析题、论述题、综合应用题等题型。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
表4 评价环节与课程分目标的权重
| 评价环节及其权重(%) | 权重 (%) |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 参与活动和汇报 |
课程目标1 | 10 | 20 | 20 | 50 | 40 |
课程目标2 | 10 | 20 | 20 | 50 | 60 |
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
课程活动
汇报 | 按参与活动表现标准 |
期末考查 | 按期末考查标准 |
（3）课程目标达成度评价值的计算及示例
学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
说明：通过座谈会主要了解班级整体的学习效果和个课程目标的达成情况。问卷调查、课程教学座谈会还可以征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进
六、课程内容
第一章 中国古代物理学
教学目标：知道中国古代物质本原思想的演变，知道中国古代在力学、光学、电和磁以及声学方面的成就，理解中国古代物理学的特点。；认同我国古代科学家的突出贡献、科技创新意识、家国情怀，以及社会责任感。
教学重点：中国古代物理学知识的积累。
教学难点：中国古代物质本原思想的演变。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)绪论；
(2)物质本原思想及演变；
(3)物理学知识的积累。
思政内容：通过科学家的贡献，尤其是我国科学家的突出贡献和科技报国精神，强化爱国主义教育，科技创新意识，家国情怀，以及社会责任感。
学习方法：小组讨论
课后作业：1 简述我国古代关于力学研究的主要成就有哪些？
2 我国古代关于浮力的认识和应用有哪些？
3 我国古代物理认识方法的特点？
第二章 西方古代物理学成就
教学目标：知道希腊时期的物质本原思想，知道希腊时期的力学、光学、电和磁方面的成就，知道中世纪阿拉伯和欧洲物理学的发展，理解西方古代物理学的特点。
教学重点：希腊时期的力学、光学、电和磁方面的成就。
教学难点：西方古代物理学的特点。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)希腊时期的物质本原思想；
(2)希腊时期物理学知识的积累；
(3)中世纪阿拉伯和欧洲物理学的发展。
学习方法：小组讨论
课后作业：1 古希腊物理学研究的特点？
2 中世纪阿拉伯在物理学上取得了哪些成绩？
3 冲力说的基本内容及其对后世物理学的发展有何影响？
第三章 科学革命和新科学的诞生
教学目标：知道近代科学革命发生的历史背景，掌握近代天文学的突破和科学的发生，理解新科学观的诞生。
教学重点：近代天文学的突破和科学的发生。
教学难点：科学革命发生的时代背景和新科学观。
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)资本主义兴起和文艺复兴运动；
(2)天文学的突破和科学革命的发生；
(3)新科学观的诞生。
学习方法：小组讨论
课后作业：1 近代自然科学产生的历史背景？
2 哥白尼是如何提出“日心说”的？
3 开普勒是怎样得到行星运动的三条定律的？
第四章 经典力学体系的建立
教学目标：知道伽利略的力学贡献，掌握万有引力定律的发现过程，理解牛顿的力学贡献。
教学重点：经典力学体系的建立。
教学难点：物理学革命
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)伽利略的力学贡献；
(2)万有引力定律的发现过程；
(3)经典力学体系的建立。
学习方法：小组讨论
课后作业：1 伽利略在力学研究上做些重要贡献？
2 伽利略的科学研究方法有何特点？
3 牛顿的物理学贡献和科学研究方法？
4 说明牛顿三定律基本思想的历史渊源。
第五章 经典热力学的发展
教学目标：知道热现象的初期研究，知道能量转化和守恒定律的发现过程，理解热力学定律的建立过程。
教学重点：能量转化和守恒定律与热力学研究的进展。
教学难点：热力学第二定律的建立过程。
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)关于热现象的研究；
(2)能量转化和守恒定律的发现过程；
(3)热力学定律的建立。
学习方法：小组讨论
课后作业：1 能量转化与守恒定律的发现过程
2 卡诺如何得出热机理论的。
3 克劳修斯如何建立熵概念和熵增加原理的。
第六章 经典电磁学的发展
教学目标：知道电磁现象的初期研究，知道库仑定律的发现过程，理解电流的发现与欧姆定律的建立过程；知道电流的磁效应和安培定律的发现；掌握电磁感应定律的发现和研究方法；知道麦克斯电磁场理论的建立。
教学重点：电磁感应定律的发现与电磁场理论的建立
教学难点：经典电磁学发展的社会条件和研究方法论
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)静电力和静磁力的建立；
(2)电磁现象联系的发现；
(3)法拉第电磁学研究；
(4)超距论电动力学理论的建立；
(5)经典电磁场理论的建立。
学习方法：小组讨论
第七章 经典光学学的发展
教学目标：理解光的粒子说和波动说之争，知道光速测定的历史，了解光谱学的发展。
教学重点：光的本质认识
教学难点：经典光学发展的社会条件和研究方法论
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)光的早期发展；
(2)波动说的复兴；
(3)光速的测量；
(4)光谱学的发展。
学习方法：小组讨论
第八章 实验新发现与现代物理学革命
教学目标：知道阴极射线的发现，知道“黑体辐射”和“以太漂移”研究历史，理解现代物理学革命的内容和历史意义。
教学重点：现代物理学革命的内容和历史意义
教学难点：现代物理学革命
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)从阴极射线研究到电子的发现；
(2)以太漂移的探索；
(3)黑体辐射实验和理论研究；
(4)现代物理学革命的序幕。
学习方法：小组讨论
课后作业：简述19世纪末20世纪初物理学上有那些新发现？
第九章 相对论的建立
教学目标：理解狭义相对论的诞生历史，了解广义相对论的建立，知道爱因斯坦的科学贡献和科学研究方法。
教学重点：相对论的建立
教学难点：广义相对相对论的建立
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)广义相对论的建立；
(2)广义相对论的建立；
(3)爱因斯坦的科学贡献 。
学习方法：小组讨论
课后作业：简述爱因斯坦的科学贡献与科学研究方法。
第十章 量子力学的建立
教学目标：理解旧量子论的建立，了解原子物理学的发展，知道矩阵力学和波动力学的建立，了解量子力学完备性之争。
教学重点：旧量子论的建立，矩阵力学和波动力学的建立
教学难点：量子力学完备性
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)量子论的初期发展；
(2)原子物理学的发展；
(3)矩阵力学和波动力学的建立。
(4)波尔与爱因斯坦关于量子力学完备性之争
学习方法：小组讨论
课后作业：简述量子论的提出过程。
谈谈量子力学的建立过程。
论述波尔—爱因斯坦之争。
第十一章 现代物理学的发展与中国物理学的建立与发展
教学目标：理解核物理、粒子物理学、固体物理和非线性物理学的发展；了解中国物理学的建立与发展历程；认同我国科学家的突出贡献、科技报国精神、科技创新意识、家国情怀，以及社会责任感。
教学重点：核物理与粒子物理学的发展和中国物理学
教学难点：现代物理学理论
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法
主要内容：(1)现代物理学研究进展；
(2)中国物理学的建立与发展。
思政内容：通过科学家的贡献，尤其是我国科学家的突出贡献和科技报国精神，强化爱国主义教育，科技创新意识，家国情怀，以及社会责任感。
学习方法：小组讨论
机动学时2学时(学生课程学习汇报或其他主题讨论活动)
七、持续改进
1.课程大纲在课程教学过程中融入思政元素，通过科学家的贡献，尤其是我国科学家的突出贡献和科技报国精神，强化爱国主义教育，科技创新意识，家国情怀，以及社会责任感。通过科学家的贡献，尤其是我国科学家的突出贡献和科技报国精神，强化爱国主义教育，科技创新意识，家国情怀，以及社会责任感。
促进物理师范生牢固树立“立德树人”的责任担当和争做“四有”好老师的教育情怀，强化社会责任感。通过介绍我国中学物理教育改革取得的成绩和教育前辈的贡献，引导师范生加强学习在新课改背景下物理教学设计理论与实践经验，不断提高自身从事科学教育的理论修养和职业技能，形成对物理教师的职业认同和教育情怀。
2.课程教材使用2022年由高等教育出版的教材，更新了教学内容，体现时代性。
八、课程学习资源
1.拟使用教材
尹晓冬等，物理学史，高等教育出版设，2022年
2.国内(外)现有教材
（1）卡·约里(美).物理学史.广西师范大学出版社.2010年
（2）陈毓芳，邹延肃.物理学史简明教程.2016年
（3）郭奕玲，沈慧君.物理学史.清华大学出版社.2005年
（4）李艳平，申先甲.物理学史教程.科学出版社.2003年
3.学习参考资料
（1）(美)爱德华·格兰特. 郝刘祥译.中世纪的物理科学思想.复旦大学出版社，2000年
（2） (美)布朗(Brown， L.M.)等编，刘寄星等 译.20 世纪物理学(全3卷).科学出版社.2016年
课程名称：《计算物理基础》
一、课程概况
适用专业 | 物理学（师范） | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业基础课程 | 课程代码 | 11310860 |
开课学期 | 6 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
42 | 26 | 16 |
先修课程 | 数学物理方法，概率论与数理统计，热力学统计物理，力学 | 后续课程 | 量子力学，固体物理导论 |
大纲执笔人 | 高玉强 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《计算物理基础》是物理学专业的重要专业基础课。这门课程的先修课程为《数学物理方法》、《概率论与数理统计》、《热力学统计物理》、《力学》。同时，这门课程是《量子力学》、《固体物理导论》的基础。通过本课程的学习，使学生系统地了解计算物理的发展简史，基本思想及其对现代物理学发展的支撑 作用；系统掌握常见数据处理、解（常、偏）微分方程的基本思想，通过数值方法求解分子动力学问题，利用蒙特卡洛方法求解统计学问题。提高数据处理和解决实际物理问题的能力，培养科研创新素养，为今后科研和工作起到铺垫作用。
本课程将有机的融入思政元素，如介绍计算物理方法在我国近代科学发展以及国防事业的重要作用，进一步提升科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生了解计算物理的发展简史，掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论；掌握数值微分、数值积分、数据插值、曲线拟合、求方程（组）的根，傅里叶变换等基本算法，能够利用 MATLAB相关指令进行数值运算；学生掌握应用数值计算方法解决实际的物理问题的能力，增强解决问题的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：了解计算物理的发展简史，计算物理与实验物理、理论物理的区别和联系，了解计算物理研究的前沿进展和应用前景；使学生认识到计算物理在现代科学研究领域的重要性，掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：掌握 MATLAB 的基本使用方法；了解浮点运算与数值计算的误差来源；了 解常见的分形结构，并能够利用 MATLAB 进行编程生成几种分形图形；掌握数值微分、数值 积分、数据插值、曲线拟合、求方程（组）的根，傅里叶变换等基本算法，能够利用 MATLAB 相关指令进行数值运算；培养和提高学生误差分析和数据处理的能力。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合 |
课程目标3：掌握解常微分方程、偏微分方程的基本思想，能够利用 MATLAB 编程或相关工具箱求解常见的弦振动方程，一维薛定谔方程、拉普拉斯与泊松方程、热传导方程等。 培养和提高学术利用计算物理解决实际问题的能力。 | ZS3 了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，能整合形成物理学科教学知识，初步习得学习指导方法和策略。 | 要求3：知识整合 |
四、教学要求和方法
《计算物理基础》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，引导学生思考认识《计算物理基础》课程中的系统论、设计方法学、发展规律、价值评判等问题，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《计算物理基础》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《计算物理基础》各种物理问题及其联系的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。学习和领会如何在硬件资源、功能等条件的约束下，选择合适的设计方案，尽量优化性能、成本等设计目标。引导鼓励学生运用唯物主义辩证法，分析《计算物理基础》课程中关键技术的发展规律，正确地认识和把握《计算物理基础》研究问题、分析问题以及解决问题的思想和手段。引导学生思考《计算物理基础》应用中的价值评判和工程伦理道德问题，培养学生对于《计算物理基础》中的利用数值分析方法解决复杂物理问题过程中，服务大众、服务社会、服务全人类的正确价值观。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 导论 | 本章要求学生了解计算物理的发展简史，计算物理与实验物理、理论物理的区别和联系，了解计算物理研究的前沿进展和应用前景。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 |
2 | 数值微分与数值积分 | (1)要求学生掌握数值微分、积分不同精度的公式及推导过程 (3)能够利用MATLAB编程数值求解一元定积分，利用MATLAB 指令或工具箱求解复杂微分及积分。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标2 |
3 | 分子动力学计算方法 | (1)学习并掌握求解牛顿方程的数值算法，包括Euler、midpoint、Verlet等。理解不同算法的优缺点及应用范围。 (2) 掌握分子动力学基本计算思想，掌握利用热力学统计物理知识对分子体系运动过程进行模拟，理解包括边界条件，热力学平衡等概念，并能够通过编程手段模拟真实体系的分子动力学过程。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 16 | 目标2 目标3 |
4 | 蒙特卡洛计算方法 | (1)了解蒙特卡洛方法的发展历史和基本思想，掌握利用蒙特卡洛方法进行数据分析和数值计算；了解蒙特卡洛方法在 Ising 模型等物理前沿问题中的应用。 (2)学会利用Matlab等编程工具求解二维Ising模型问题。 | 线上（√） 线下（） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 16 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 光谱分析和傅里叶变换 | (1) 学习傅里叶变换的发展及在各领域的应用。掌握傅里叶变换的基本方法和现代计算方法。 (2) 学会应用傅里叶变换进行光谱分析，并利用Matlab编程解决相关物理问题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（√） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 目标3 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程实验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于8次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、填空题、简答题、计算题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
课程实验 | (3) 包括实验操作评分和实验报告评分； (4) 各占50%。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《计算物理基础》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对《计算物理基础》基本概念、基本方法和技术的掌握，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核2-5章计算物理知识运用、分析和设计能力。 (3) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型为选择题、填空题、简答题、计算题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
日常考核 | 1．课堂表现（回答问题，讨论） | 0.025 | 0.05 | 0.025 | 0.10 |
课程作业 | 1. 导论 | 0.025 | | | 0.20 |
2. 数值微分和数值积分 | | 0.015 | |
3. 数值微分和数值积分 | | 0.015 | |
4. 分子动力学方法 | | 0.0025 | 0.015 |
5. 分子动力学方法 | | 0.0025 | 0.025 |
6. 蒙特卡洛方法 | | 0.005 | 0.025 |
7. 蒙特卡洛方法 | | 0.005 | 0.025 |
8. 光谱分析与傅里叶变换 | | 0.015 | 0.025 |
期中考试 | 1.选择题 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.10 |
2.填空题 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
3.简答题 | 0.01 | 0.01 | |
4.计算分析题 | 0.01 | 0.01 | |
课程实验 | 1. 求解He分子动力学实验 | 0.01 | 0.01 | | 0.10 |
2.蒙特卡洛数值积分实验 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
3.蒙特卡洛求解2D Ising问题 | 0.01 | 0.01 | |
4.傅里叶变换求解热力学问题 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
期末考试 | 1.分析题 | 0.083 | | | 0.50 |
2.应用题 | 0.083 | 0.08 | 0.05 |
3.计算题 | 0.084 | 0.08 | |
4.综合题 | | 0.09 | 0.05 |
合计 | 0.38 | 0.43 | 0.19 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 课程实验 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | 1% | 2% | 4% | 8% | 25% |
课程目标2 | 40% | 1% | 2% | 4% | 8% | 25% |
课程目标3 | 20% | 3% | 1% | 2% | 4% | 10% |
合计 | 100% | 5% | 5% | 10% | 20% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
课程实验 | 及时、完整、操作正确且报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，部分操作正确且部分报告详细 | 不及时、不完整，操作不正确、报告不详细 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：导论
教学重点：数学物理模型的建立，理解计算的误差、稳定性和收敛性。
教学难点：计算的误差、稳定性和收敛性。
主要内容：（1）计算物理的基本概念和发展历程；
（2）编程语言的发展和计算物理的关系；
（3）计算物理的应用；
（4）计算机系统框架和计算误差；
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研计算物理在工程领域的应用。
课后作业：完成教材练习题。
第二章：数值微分和数值积分
教学重点：数值积分和数值微分的基本理论。
教学难点：应用这些数值方法分析和解决物理问题。
主要内容：
第一节 数值积分
1．机械求积公式
2．Newton-Cotes求积公式
3．Gauss求积公式
第二节 数值微分
1．中点方法
2．利用插值方法求微分
3．利用数值积分求微分
学习方法：听课、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题。
第三章：分子动力学方法
教学重点：理解分子动力学基本概念，掌握求解运动方程算法，利用原子间相互作用势求解分子动力学过程。
教学难点：运动方程数值算法。
主要内容：
第一节 分子动力学基本概念
1．什么是分子动力学？
2．牛顿运动方程
3．哈密顿运动方程
第二节 分子动力学运动方程算法
1．Euler算法
2．Euler-Cromer算法
3．Midpoint算法
4．Verlet算法
5．Velocity-Verlet算法
第三节 分子相互作用势场
1．Lennard–Jones势能
第四节 分子动力学程序设计
1．火箭发射程序设计
2．双原子He分子动力学程序设计
3．Ar分子系统分子动力学程序设计
学习方法：听课、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题以及课堂指定作业。
第四章：蒙特卡洛方法
教学重点：理解蒙特卡洛方法基本概念，掌握重点采样方法，理解马尔科夫链基本理论。
教学难点：马尔可夫链采样方法
主要内容：
第一节 蒙特卡洛方法介绍
1．蒲丰投针实验
2．随机数生成模型
第二节 蒙特卡罗数值积分
1．蒙特卡洛均匀采样
2．非均匀分布随机数生成
3．重要性采样
第三节 马尔科夫链
1．转移概率矩阵
2．细致平衡条件
3．Metropolis采样
第四节 自旋Ising模型
1．自旋模型的发展与求解
2．2D Ising模型的蒙特卡洛计算
3．Matlab代码设计
学习方法：听课、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题。
第五章：光谱分析与傅里叶变换
教学重点：理解光谱测量方法，掌握傅里叶变换基本理论和光谱分析方法，学习应用傅里叶变换解决相关物理问题，如热传导。
教学难点：傅里叶变换基本理论。
主要内容：
第一节 傅里叶变换基本理论
1．傅里叶变换基本概念
2．离散傅里叶变换
3．快速傅里叶变换
第二节 傅里叶变换的应用
1．傅里叶变换红外光谱
2．傅里叶变换求解热传导问题
学习方法：听课、课后自修、小组讨论、实验操作。
课后作业：完成教材练习题。
七、持续改进
1.根据2018版人才培养方案执行情况，对于本科阶段的学生，所开设的《计算物理基础》内容中包含的创新实践和学科竞赛部分较少，在2022版人才培养方案中课程在内容中穿插了与学科竞赛相关的程序设计。
2.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
3.课程思政
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
绪论-蒙特卡洛方法 | 电视剧《功勋》 | 爱国、理想、担当 | 通过“蒙特卡洛计算小组”在我国氢弹研制过程的贡献，融入蒙特卡罗方法介绍 |
绪论-计算物理发展 | 我国第一台计算机以及第一颗原子弹研制 | 工匠精神，家国情怀 | 融入邓稼先等对我国国防科学的卓越贡献 |
分子动力学程序设计 | 我国火星探测计划 | 关注国家发展、自强精神 | 以地球-火星轨道转轨的程序设计引入火星探测的具体应用，导入师大校友在航天领域的贡献 |
作业-绪论 | 驿站、南仁东等阅读材料 | 文化传承、奉献精神、科学探索 | 让学生课外阅读辅助资料完成课外任务 |
作业-中国航天 | 央视科学视频《中国航天之父钱学森》 | 工程意识、实践精神、奉献精神，爱国主义 | 让学生学习钱学森同志伟大的爱国主义情怀，努力下学习科学文化知识，奉献社会的重要使命感 |
八、课程学习资源
拟使用教材
彭芳麟，《计算物理基础》，高等教育出版社，2010 年
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 井孝功，计算物理，吉林大学出版社。
[2] 马文淦，计算物理学，中国科技大学出版社。
[3] Tao Pang，计算物理学导论，世界图书出版社。
[4] Computational Physics， K.H.Hoffmann，科学出版社。
[5] 徐士良，Fortran常用算法程序集，清华大学出版社。
[6] 龚剑，朱亮，Matlab入门与提高，清华大学出版社。
2.网络资源
PICUP：https：//www.compadre.org/PICUP/
课程名称：《原子核物理》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业选修课程 | 课程代码 | 11391160 |
开课学期 | 6 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 数学物理方法、原子物理学 | 后续课程 | 无 |
大纲执笔人 | 潘琮 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
本课程是高等院校物理专业的专业选修课，旨在使学生认识原子核这个重要的微观层次，了解原子核的基本物理规律。该课程是原子物理学、量子力学等课程知识的延伸与应用，使学生构建更完整的物理知识体系，能够初步了解相关领域的前沿课题，培养分析和解决问题的能力，并为有兴趣的同学未来从事科学研究工作打下坚实的基础。
在本课程中，思政元素主要体现在以下几个方面：一是通过介绍原子核物理的发展历史，弘扬科学家精神，激发学生的科学探索热情，培养辩证唯物主义世界观；二是结合我国核科技事业的发展与成就，让学生产生共鸣，激发学生的爱国情怀与民族自豪感；三是举例说明原子核理论与技术的应用，引导学生树立正确的科技观，增强社会责任感。
本课程的主要内容包括原子核的基本性质、核衰变、核力、核结构、核反应，等等。课程中将介绍相应的基础知识、物理规律、实验测量方法，适当介绍一些相关的应用，并展示相关课题的最新研究进展。
三、课程目标
本课程的教学目标是：认识原子核这个重要的微观层次，构建更完整的物理知识体系；了解原子核物理的基础知识、物理规律，掌握基本的分析思路、实验测量方法；培养分析和解决问题的能力，激发学生的科学探索热情，培养辩证唯物主义世界观；引导学生树立正确的科技观，增强社会责任感；初步了解相关领域的前沿课题，为有兴趣的同学未来从事科学研究工作打下坚实的基础。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：培养分析和解决问题的能力，激发学生的科学探索热情，培养辩证唯物主义世界观；引导学生树立正确的科技观，增强社会责任感。 | JY2. 具有人文底蕴、科学精神以及良好的身心素质；富有爱心和责任心，关爱学生，因材施教；具有较强的事业心，做学生锤炼品格、学习科学、创新思维、奉献祖国的引路人 | 要求2：教育情怀 |
课程目标2：认识原子核这个重要的微观层次，构建更完整的物理知识体系；了解原子核物理的基础知识、物理规律，掌握基本的分析思路、实验测量方法；初步了解相关领域的前沿课题，为有兴趣的同学未来从事科学研究工作打下坚实的基础。 | ZS1. 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 ZS2. 掌握普通物理实验和近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3：知识整合。 |
四、教学要求和方法
《原子核物理》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，引导学生思考认识《原子核物理》课程中的系统论、设计方法学、发展规律、价值评判等问题，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索科学前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和物理现象、发展历史相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《原子核物理》各种物理现象及其规律的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。原子核物理的理论强调对原子核与放射性现象及其规律的客观描述与解释，要求学生以实事求是的态度去学习和研究。原子核物理的发展历史上充满了创新和突破，这些创新不仅带来了学科本身的进步，也推动了其他科学领域的发展。在学习过程中，学生可以通过了解原子核物理的发展历史，弘扬科学家精神，激发学生的科学探索热情。同时，结合我国核科技事业的发展与成就，让学生产生共鸣，激发学生的爱国情怀与民族自豪感。此外，举例说明原子核理论与技术的应用，引导学生思考原子核理论与技术的应用，引导学生树立正确的科技观，增强社会责任感。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 原子核的组成 | 通过本章的教学，使学生对原子核物理这门学科的特点，以及基本的研究方法有基本的认识；了解原子核物理的发展历史；了解原子核的组成成分及其基本性质；了解原子核物理相关的应用，以及当前主要科学问题与研究现状。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
2 | 原子核的基本性质 | 通过本章的教学，使学生掌握原子核的基本性质；了解静态与与动态性质，以及如何定义一个核；掌握原子核的电荷、质量、半径、自旋、磁矩、电四极矩、宇称、同位旋等相关概念，认识核素图，并掌握相关的术语；了解相关问题的科学研究前沿。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
3 | 放射性衰变 | 通过本章的教学，使学生对原子核的放射性衰变建立一个基本的认识；了解放射性衰变的发现和研究历史；掌握放射性衰变的基本规律；掌握放射性平衡与放射系的概念；了解人工放射性的生长；了解放射性活度、辐射剂量与防护的相关知识；了解放射性衰变的应用等。通过举例介绍相关理论与技术的应用，并与热点时事相结合，激发学生的科学探索热情，并引导学生树立正确的科技观，增强社会责任感。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
4 | 结合能与液滴模型 | 通过本章的教学，使学生理解原子核结合能的概念，构造相关的物理图像；了解原子核稳定性的经验规律；了解液滴模型，及其对结合能变化规律的解释；了解相关领域的最新进展。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
5 | Alpha衰变 | 通过本章的教学，使学生对alpha衰变有一个整体的认识；了解alpha能谱的特点、实验规律、基本理论；了解质子与重离子放射性的概念。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
6 | Beta衰变 | 通过本章的教学，使学生对beta衰变有一个整体的认识；了解beta能谱的特点；了解中微子假说；掌握beta衰变的三种类型；了解衰变纲图；对费米理论、跃迁分类和选择定则、库里厄图、轨道电子俘获、宇宙不守恒问题等有初步了解。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
7 | Gamma跃迁 | 通过本章的教学，使学生对gamma衰变有一个整体的认识；了解gamma辐射的多极性；对跃迁概率、选择定则、内转换、穆斯堡尔效应等有初步了解。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
8 | 核力 | 通过本章的教学，使学生对核力有一个整体的认识；了解氘核基态；初步了解核子-核子散射、核力的主要性质、核力的介子场理论简介等问题。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
9 | 核结构模型 | 通过本章的教学，使学生对原子核结构模型有一个整体的认识；掌握原子核幻数的实验规律；了解原子核壳模型；初步了解壳模型的应用，以及其近年来的最新进展。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
10 | 核反应 | 通过本章的教学，使学生对核反应有一个整体的认识；掌握反应能、实验室系与质心系等概念；初步了解核反应截面与产额、核反应截面的一般特征和细致平衡原理等。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
11 | 裂变与聚变 | 通过本章的教学，使学生对原子核的裂变与聚变有一个初步的认识；了解自发裂变与诱发裂变；对裂变后现象、裂变的液滴模型理论、链式反应与裂变反应堆、核聚变反应等问题有初步了解。 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括日常考核、课程作业等。期末终结性考核为期末考查。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括讨论、回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于4次。 |
终结性考核 | 期末考查 | (1) 主要考核《原子核物理》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考查强调对《原子核物理》基本概念与相关知识的掌握，通过阅读外语文献、分析相关科学问题，综合考查学生对所学知识的运用能力。 (2) 考核要求阅读一篇近年来在核物理主流期刊上发表的英文文献，写一份阅读报告。 (3) 考核要求对文献进行翻译、总结出主要内容，并结合本课程所学知识，对文献中工作的特点和意义进行点评。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
日常考核 | 1. 原子核的组成 | 0.01 | 0.01 | 0.20 |
2. 原子核的基本性质 | 0.01 | 0.01 |
3. 放射性衰变 | 0.01 | 0.01 |
4. 结合能与液滴模型 | 0.01 | 0.01 |
5. Alpha衰变 | 0.01 | 0.01 |
6. Beta衰变 | 0.01 | 0.01 |
7. Gamma跃迁 | 0.01 | 0.01 |
8. 核力 | 0.01 | 0.01 |
9. 核结构模型 | 0.01 | 0.01 |
10. 核反应、裂变与聚变 | 0.01 | 0.01 |
课程作业 | 1. 原子核的组成与基本性质 | 0.02 | 0.04 | 0.40 |
2. 放射性和核的稳定性 | 0.02 | 0.08 |
3. 原子核的衰变 | 0.02 | 0.10 |
4. 核力与核结构模型 | 0.02 | 0.06 |
5. 核反应、裂变与聚变 | 0.02 | 0.02 |
期末考查 | 1. 文献翻译 | 0.08 | 0.02 | 0.40 |
2. 内容总结 | 0.08 | 0.02 |
3. 思考、讨论与评价 | 0.08 | 0.02 |
4. 其他评分 | 0.08 | 0.02 |
合计 | 0.52 | 0.48 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期末考查 |
课程目标1 | 52% | 10% | 10% | 32% |
课程目标2 | 48% | 10% | 30% | 8% |
合计 | 100% | 20% | 40% | 40% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期末考查 | 及时、完整、内容详细正确，有丰富的思考和讨论 | 及时、完整、内容详细正确，有合理思考和讨论 | 及时、比较完整、内容比较详细且基本正确，有少量思考和讨论 | 大部分及时、大部分完整、部分内容详细且基本正确，有少量思考和讨论 | 不及时、不完整、内容不详细、有错误，没有思考和讨论 |
六、课程内容
第一章：绪论（原子核的组成）
教学重点：原子组成成分及其研究历史；研究现状与主要前沿课题。
教学难点：核子的性质。
主要内容：（1）原子核发现历史
（2）主要研究现状。
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第二章：原子核的基本性质
教学重点：原子核的基本性质，包括电荷、质量、半径、自旋、磁矩、电四极矩、宇称、统计性质；相关术语；核素图等。
教学难点：原子核质量与能量、自旋、相关术语辨析等。
主要内容：
3.1 原子核的基本性质
3.2 电荷
3.3 质量
3.4 相关术语
3.5 半径
3.6 自旋
3.7 磁矩
3.8 电四极矩
3.9 宇称
3.10 统计性质
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
课后作业：教材第一章练习题，选做思考题。
第三章：放射性衰变
教学重点：原子核的放射性衰变，包括放射性衰变的统计规律、放射性平衡、天然放射系、放射性活度、辐射剂量与防护、放射性衰变的应用等。
教学难点：基本概念辨析，放射性平衡。
主要内容：
3.1 放射性衰变的发现历史
3.2 基本规律
3.3 放射性平衡
3.4 人工放射性的生长
3.5 放射性活度
3.6 放射性衰变的应用： 鉴年法、核医学、天体核纪年
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第四章：结合能与液滴模型
教学重点：原子核的结合能、原子核稳定性与结合能的关联以及实验规律、液滴模型及其改进与应用等。
教学难点：结合能与原子核质量的关系、液滴模型及其应用。
主要内容：
4.1 结合能
4.2 原子核稳定性的经验规律
4.3 液滴模型
4.4 结合能的半经验公式
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
课后作业：教材第二、三章练习题，选做思考题。
第五章：alpha衰变
教学重点：alpha衰变能谱、实验规律、基本理论、其他粒子的放射性等。
教学难点：alpha衰变能、库伦势垒。
主要内容：
5.1 引子： 放射性衰变与基本相互作用
5.2 alpha衰变能谱
5.3 alpha衰变的实验规律
5.4 alpha衰变的基本理论
5.5 质子与重离子放射性
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第六章：beta衰变
教学重点：beta衰变研究的历史、旧理论的问题、中微子假说、beta衰变类型、衰变纲图、宇称不守恒问题等。
教学难点：中微子的性质、beta衰变的类型等。
主要内容：
6.1 beta衰变发现历史：实验观测；旧beta衰变理论；反粒子与中微子.
6.2 beta能谱的特点
6.3 中微子假说
6.4 beta衰变的三种类型及其衰变能
6.5 衰变纲图
6.6 beta衰变的费米理论（简介）
6.7 跃迁分类和选择定则（简介）
6.8 库里厄图（简介）
6.9 衰变常量和比较半衰期（简介）
6.10 轨道电子俘获（简介）
6.11 宇称不守恒问题（简介）
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第七章：gamma跃迁
教学重点：gamma跃迁的特点、选择定则、内转换、同核异能素、穆斯堡尔效应等。
教学难点：gamma跃迁的特点、选择定则等。
主要内容：
7.1 gamma辐射的多极性
7.2 gamma跃迁概率
7.3 选择定则
7.4 内转换
7.5 同核异能素
7.6 穆斯堡尔效应
7.7 实验研究核衰变能级图
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
课后作业：教材第五、六、七章练习题，选做思考题。
第八章：核力
教学重点：氘核基态、核子-核子散射、核力主要性质等。
教学难点：氘核基态、散射问题处理等。
主要内容：
8.1 氘核基态
8.2 核子-核子散射
8.3 核力的主要性质
8.4 核力的介子场理论简介
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第九章：原子核结构模型
教学重点：原子核幻数、壳模型及其应用等。
教学难点：幻数的概念、原子核的角动量、单粒子能级与原子核能级。
主要内容：
9.1 原子核幻数
9.2 原子核壳模型
9.3 壳模型的应用： 基态角动量和宇称， 磁矩， 形变核的结构.
9.3 核结构研究前沿进展
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
课后作业：教材第四、八章练习题，选做思考题。
第十章：核反应
教学重点：核反应的概念与相关术语、反应能、实验室系与质心系等。
教学难点：相关术语辨析、实验室系的概念。
主要内容：
10.1 核反应概述
10.2 反应能
10.3 实验室坐标系和质心坐标系
10.4 核反应截面与产额
10.5 核反应截面的一般特征和细致平衡原理
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
第十一章：裂变与聚变简介
教学重点：原子核裂变、聚变等。
教学难点：裂变与聚变的能量变化。
主要内容：
11.1 自发裂变与诱发裂变
11.2 裂变后现象
11.3 裂变的液滴模型理论
11.4 链式反应与裂变反应堆
11.5 核聚变反应
学习方法：课堂学习，课外预习及复习。
课后作业：教材第九、十一章练习题，选做思考题。
七、持续改进
1.根据2018版人才培养方案执行情况，对于本科阶段的学生，尚未开设《原子核物理》选修课，在2023版人才培养方案中新增了该课程。
2.本课程在每轮授课过程中，根据学生日常考核、课程作业等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
3.课程思政
表7 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
原子核的发现 | 原子核的研究历史 | 科学精神、探索精神、奉献精神、合作意识 | 以时间轴展示原子核的发现与研究历史，强调居里夫妇及其家人的奉献与成就 |
历史回顾 | 核武器与核电站 | 树立正确的科技观，增强社会责任感 | 展示核武器与核电站的历史 |
历史回顾 | 中国的核科技发展历史 | “两弹一星”精神 | 展示中国第一个反应堆、核武器、核电站 |
原子核的组成 | 核素的发现历史 | 科学探索 | 以时间轴展示不同阶段下，人类对于核素图的认识 |
原子核的组成 | 人们对自然的认识不完整 | 科学精神、探索精神、激励学生不负韶华，建功立业 | 展示目前人们对物理理论体系的认识与未解决的问题 |
核物理的现状 | 了解原子核的用途 | 注重知识与应用相结合，培养创新精神 | 展示核物理在不同领域的用途 |
核物理的现状 | 核物理的研究前沿 | 科学精神、探索精神、精益求精；激励学生不负韶华，建功立业 | 展示目前核物理的热点课题，面临的主要问题与研究现状 |
质量的测量、结合能、alpha
衰变 | 各国的大科学装置、国内外对原子核质量的理论描述精度、我国学者对alpha结团等现象的理论描述等 | 关注国内外相关领域的发展，了解我国在该领域的研究现状和成就，培养民族自信心与自豪感 | 展示目前世界各国为测量原子核性质而建造的大科学装置；展示国内外的核物理理论的研究进展 |
放射性衰变 | 日本福岛核电站事故 | 关注新闻；注重知识与应用相结合 | 展示辐射剂量相关的健康标准，并展示日本福岛周围地区核辐射的相关新闻 |
放射性鉴年法 | 夏商周断代工程 | 注重知识与应用相结合；培养民族自豪感 | 展示夏商周断代工程中对文物的放射性鉴年结果 |
放射性鉴年法 | 宇宙年龄的测定 | 科学精神、探索精神 | 展示宇宙年龄测定的核物理方法 |
八、课程学习资源
拟使用教材
卢希庭. 原子核物理（修订版）. 北京：原子能出版社，2000年10月
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] Kris Heyde. Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics (Third Edition) [M]. IOP Publishing Ltd， 2004.
[2] Kenneth S. Krane. Introductory Nuclear Physics [M]. John Wiley & Sons， 1988.
[3] 高崇寿，曾谨言. 粒子物理与核物理讲座 [M]. 北京：高等教育出版社，1990年
[4] 曾谨言. 量子力学卷I（第四版）[M]. 北京：科学出版社，2007
[5] 杨福家. 原子物理学（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社，2019
[6] Bogdan Povh， et al. Particles and Nuclei： An Introduction to the Physical Concepts (Seventh Edition) [M]. Springer， 2015.
2. 期刊类
[1] Physical Review Letters. ISSN： 1079-7114
[2] Physical Review C. ISSN： 2469-9993
[3] 科学通报. ISSN： 2095-9419
[3] 中国科学. ISSN： 2095-9478
课程名称：《天体物理概论》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业拓展课程 | 课程代码 | 11391000 |
开课学期 | 6 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 高等数学，普通物理，理论力学 | 后续课程 | |
大纲执笔人 | 舒新文，彭方坤，吴东红，秦颖，汤宁宇，孙鹿鸣，张开拓，付成杰 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《天体物理概论》是物理学专业的方向拓展课程。这门课程的先修课程为《高等数学》、《普通物理》、《理论力学》。同时，这门课程是未来学习天体物理和天文学的基础。通过本课程的学习，使学生系统地了解当前天体物理研究中所涉及的基本概念和基本研究方法，内容涵盖太阳系、行星、恒星、星系及宇宙整体；学生能够运用所掌握的物理知识来认识和理解宇宙中多彩绚丽的物理现象，扩展跨学科的视野，建立科学正确的宇宙观，启发对未知世界的探索精神；为后续天体物理课程学习打下必备的基础。
本门课程是团队教学试点课程。本课程将有机的融入思政元素，学生进一步提升科学精神、创新意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生熟悉和了解宇宙各主要层次的结构和演化的概况；学生了解天文学研究的物理和统计方法，具有建立模型、定性分析和定量计算的能力；学生能够从人类研究天体和遥远宇宙的科学方法中得到启发和借鉴，建立科学的宇宙观和价值观；学生能理解天文学对自然科学、技术和社会发展的积极作用。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：熟悉和了解宇宙各主要层次的结构和演化的概况，包括太阳系、地外行星、恒星和致密天体、星际介质、星系与超大质量黑洞、宇宙学。 | ZS1 掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标2：了解天文学研究的物理和统计方法，具备建立模型、定性分析和定量计算的能力。 | ZZ2 具有终身学习与物理学专业发展意识。养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习。 |
课程目标3：学生能够从人类研究天体和遥远宇宙的科学方法中得到启发和借鉴，扩展跨学科视野，建立科学的宇宙观、人生观和价值观。 | JY2 具有人文底蕴和科学精神，尊重学生人格，富有爱心、责任心，工作细心、耐心， 做学生锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人； | 要求2： 教育情怀。 |
四、教学要求和方法
《天体物理概论》课程的具体教学过程中，以树立正确的宇宙观和人生观为灵魂和主线，以科学研究的特性体现科学精神，以跨学科的视角体现学术思想性，以团队的融合创新助力目标的达成，引导学生思考认识人类宇宙观的发展过程就是一部在认识宇宙过程中人们不断质疑、不断试错的历史，启发学生对宇宙、自然、自我进行更深层次的思考。通过讲解，使学生能够对天文学基本概念和理论有深入的认识，进而有能力将所掌握的基本物理知识来解释和理解宇宙中丰富多彩的天文现象。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著，培养自学能力。
在教学方法上，以知识的专业性和前沿性为牵引，每个章节由科研团队的一名从事该领域的专业老师进行讲解，传授相关的科学思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。本课程以学生对探索宇宙奥秘的热情为切入点，以多媒体教学为主，以图片和视频相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
在学习方法上，明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习必要的基础天文知识时，也要注意少而精，不要把本课程的学习简单当作业余天文爱好者的科普活动。学习过程中应理解天体的基本参数是如何定义、如何测量的，因为这其中体现了人类认识自然过程中的高度智慧。在课后做到积极反思，能够理解天文学是宇宙的目光，可以让人类重新认识世界、认识自己，从而达到树立正确的人生观和世界观的目标。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学
内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程
目标 |
1 | 天体物理学简介 | (1)学生能够了解天体物理研究的意义和方法。理解星等、坐标和时间的概念。 (2)通过图片或视频教学使学生对课程学习产生兴趣，并要求学生在课外了解我国深空探测计划。 (3)作业及课外学习要求：完成关于星等、坐标和时间基本知识的作业题，查阅天体物理发展史的有关介绍，观看超星学习通上的《哈勃望远镜三十年》、《走进宇宙》等与课程相关的内容。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标3 |
2 | 我们的太阳系 | （1）学生能够了解太阳的物理性质以及测量，理解太阳的能源机制，太阳结构，太阳活动和太阳的起源。 （2）通过图片和视频教学使学生对课程学习产生兴趣，并向学生介绍我国正在研制和运行的太阳探测设备，增强民族自豪感。 （3）作业和课外学习的要求：完成关于（类）太阳恒星的光度，温度，亮度等计算。调研人类研究太阳能源的学科历史。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
3 | 太阳系外行星 | （1）掌握太阳系外行星探测的基本方法，了解已经发现的太阳系外行星的基本特征，了解什么是宜居系外行星。 （2）了解国内正在运行或研发中的系外行星探测望远镜，获悉国内在系外行星探测尤其是南极系外行星探测上取得的重大进展。 （3）作业和课外学习的要求：完成通过多普勒效应以及凌星法探测系外行星时行星质量、半径的计算。自行调研目前已探测到的系外行星哪些可能是宜居的。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
4 | 恒星的特性 | (1) 掌握恒星光度、距离，自行的概 念，重点理解恒星的赫罗图，恒星的光谱分类。 (2) 通过视频动画激发学生对恒星 认识的兴趣，培养学生独立思考的能力，鼓励学生敢于发问和敢于思考。 (3) 作业及课外学习要求：完成恒星 视星等和绝对星等之间的转换，理解通过赫罗图认识恒星的性质。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 目标3 |
5 | 恒星的演化 | (1) 理解恒星的质量是决定恒星演化 快慢的重要因素，了解致密星(尤其包括中子星和黑洞）的形成机制。 (2) 通过视频动画使学生产生对恒星 内部结构演化的兴趣，介绍我们国家重要的恒星演化团组，让学生了解科学研究中独立自主的重要性，增强民族自信心。 (3) 作业及课外学习要求：深入理解 恒星的演化过程对其质量依赖的原因，同时需要掌握致密星的物理起源。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
6 | 星际介质和恒星形成 | （1）了解星际介质的定义、星际介质的循环、电离氢区、斯特龙根球、光致离解区、大质量与小质量恒星形成机制等概念。重点理解中性氢21厘米谱线、一氧化碳毫米谱以及尘埃连续谱对于研究银河系与星系演化、甚至于宇宙学演化中的重要作用。 （2）在介绍星际介质研究的历史以及探测的内容中，穿插介绍我国的大科学设备，如中国天眼，紫金山天文德令哈13.7米等的成果以及我国科研工作者在此领域取得的重要成果，增强学生的民族自信心。 （3）作业及课外学习要求：计算谱线的频谱与能级能量之间的关系，掌握星际气体塌缩形成恒星的金斯不稳定质量。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
7 | 星系和宇宙大尺度结构 | (1) 理解银河系的结构与组成；了解星系的多种不同形态以及其分类方式；掌握星系距离的测定方法；理解星系的光谱特性，星暴星系、活动星系的性质，以及其中的演化关系；理解星系群、星系团的概念和宇宙大尺度结构 (2) 作业及课外学习要求：了解 星系的发现和研究历史，以及其中一些关键节点。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 目标3 |
8 | 宇宙的暴胀 | （1）理解热大爆炸模型的视界疑难和平直性疑难，以及暴胀理论是如何解决这些疑难的；理解慢滚暴胀模型的基本物理图像及其动力学；了解慢滚暴胀模型的理论预言及其观测证据。 （2）作业及课外学习要求：基于自身的理解概述视界疑难、平直性疑难以及慢滚暴胀的物理图像。 | 线上（ ） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | | |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业和课堂测验。期末终结性考核为专题汇报和开卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表5所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于6次。 |
终结性考核 | 专题汇报 | (1) 由学生自主针对课程内容、知识点或与天体物理相关的概念、现象、最新进展等进行调研，做PPT汇报。 (2) 成绩为100分制评分。 |
期末考试 | (1) 主要考核对宇宙各个层次的观测特征的了解，包括太阳系、地外行星、恒星、星际介质、星系和类星体、宇宙学等。 (3) 考试以笔试开卷形式进行，考试题型为简答题、判断题、分析题、计算题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
|
日常考核 | 课程作业 | 专题汇报 | 期末考试 |
课程目标1 | 40% | 1% | 10% | 9% | 20% |
课程目标2 | 40% | 1% | 10% | 9% | 20% |
课程目标3 | 20% | 3% | 5% | 2% | 10% |
合计 | 100% | 5% | 25% | 20% | 50% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
专题汇报 | 内容充实、逻辑清楚、表达清晰、PPT精美 | 内容基本充实、逻辑清楚、表达尚可、PPT精美 | 内容基本充实、逻辑不清楚、表达不清楚、PPT精美 | 内容基本充实、逻辑不清楚、表达不清楚、PPT有错误 | 内容空泛、逻辑不清楚、表达不清楚、PPT有错误 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：天体物理简介
教学重点：天体物理研究的意义和方法。
教学难点：星等、坐标、时间。
主要内容：（1）认识太空、认识月球、认识太阳系、系外行星探测、银河系中心、河外星系、广袤的宇宙；
（2）天体物理有哪些重大前沿问题；
（3）天体物理研究的方法；
（4）星等、坐标、时间；
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研宇宙演化历史。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第二章：我们的太阳系
教学重点：太阳的能源机制。
教学难点：太阳核反应，太阳机构，太阳活动。
主要内容：（1）知道太阳的基本观测参数：距离，质量，半径，光度，表面温度，太阳光谱；
（2）理解太阳核反应，主要是PPI链式反应；
（3）了解太阳中微子实验；
（4）知道太阳结构。了解太阳活动：耀发，日冕物质抛射，太阳风，太阳黑子等，以及了解太阳活动对人类生活的影响；
（5）了解日全食，日偏食，旅行者一号探测器，和太阳系的诞生。
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研人类认识太阳能源机制的历史。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第三章：太阳系外行星
教学重点：太阳系外行星的探测方法。
教学难点：视向速度法，凌星法，宜居行星。
主要内容：（1）掌握太阳系外行星探测的基本方法：直接成像法、视向速度法、凌星法、天体测量法、微引力透镜法；
（2）了解国内外正在运行或研制中的系外行星探测望远镜；
（3）了解已经发现的太阳系外行星的基本特征；
（4）知道什么是宜居太阳系外行星。
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研有哪些已发现的可能宜居的太阳系外行星。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第四章：恒星的特性
教学重点：恒星赫罗图。
教学难点：恒星的光度、距离，光谱。
主要内容：（1）恒星的光度、表面温度、色指数；
（2）掌握绝对星等和视星等之间的关系；
（3）掌握恒星的光谱分类(OBANGKM)
（4）了解恒星的质量范围，恒星的密度和寿命
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研目前人类对最大质量恒星的观测进展。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第五章：恒星的演化
教学重点：恒星的寿命和质量的关系，以及致密星的物理起源。
教学难点：恒星的演化过程在赫罗图上的位置。
主要内容：（1）恒星可以分为小质量，中等质量和大质量；
（2）理解大质量恒星是如何形成致密星；
（3）掌握致密星的物理特性；
（4）了解致密星（尤其是中子星和黑洞）形成的物理过程；
学习方法：听讲记录，分组讨论，调研不同质量的恒星在赫罗图上的位置，以及恒星质量和其寿命直接的关系。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第六章：星际介质和恒星形成
教学重点：星际介质的组成及多波段探测，分子云中的恒星形成机制。
教学难点：星际介质与恒星形成之间的关系。
主要内容：（1）理解星际介质主要由星际气体和尘埃组成；
（2）理解星际介质的物理特性及其中不同成分的探测方法；
（3）掌握常用的原子氢21厘米谱线、一氧化碳分子跃迁线以及尘埃连续谱的辐射观测；
（4）了解星际介质中的恒星形成所涉及到的物理过程；
学习方法：听讲记录，分组讨论，调研已有射电望远镜对于星际介质的观测范围。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第七章：星系与宇宙大尺度结构
教学重点：星系的形态、结构与组成，星系的演化，超大质量黑洞，星系团和宇宙的大尺度结构。
教学难点：星系距离的测定。
主要内容：（1）银河系的结构与组成；
（2）星系的形态与分类；
（3）星系距离的测量方法；
（4）星暴星系、活动星系以及星系的演化；
（5）星系群、星系团和宇宙的大尺度结构。
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研星系的发现和研究历史。
课后作业：完成超星学习通练习题。
第八章：宇宙的暴胀
教学重点：暴胀理论如何解决热大爆炸模型的疑难，慢滚暴胀模型。
教学难点：慢滚暴胀的预言及观测证据。
主要内容：（1）热大爆炸模型的视界疑难和平直性疑难；
（2）暴胀理论对疑难问题的解决；
（3）慢滚暴胀模型的物理图像及动力学；
（4）慢滚暴胀模型的理论预言及观测证据。
学习方法：听讲记录，小组讨论，调研宇宙在极早期经历的暴胀过程。
课后作业：完成超星学习通练习题。
七、持续改进
1. 本课程为新版培养方案增设课程。在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、课程实验等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
2. 课程思政
表6 课程思政结合点
教学内容 | 思政元素 | 思政目标 | 教学方法 |
天体物理学简介-天体物理的研究方法 | 中国天眼500米口径球面射电望远镜 | 时代精神南仁东： 仰望星空，脚踏实地，淡泊名利，低调谦虚 | 融入大国科技重器的教学 |
天体物理学简介-计时 | 北京故宫的日晷 | 中国古人的智慧 | 融入北京时间的教学 |
我们的太阳 | 中国羲和号，夸父号太阳探测器，以及“子午工程”二期圆环阵太阳射电成像望远镜 | 不畏艰难，无私奉献，永攀科学高峰的精神 | 融入大国科技重器的教学 |
太阳系外行星 | 中国之星望远镜(CSTAR)， 南极冰穹A望远镜阵列 | 脚踏实地、不畏艰难险阻、稳扎稳打前进的科学探索精神 | 融入大国科技重器的教学 |
八、课程学习资源
拟使用教材
Ian Morison， Introduction to Astronomy and Cosmology， Wiley， 2008年12月
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 向守平.天体物理概论，彩色版.合肥：中国科学技术大学出版社，2008年11月。
[2] 李宗伟，肖兴华.天体物理学.北京：高等教育出版社，2000年7月。
[3] 胡中为，普通天文学.南京：南京大学出版社，2013年11月。
[4] Martin Harwit， Astrophsical Concepts， 4th Ed.， Springer New York， 2010-11-29。
2. 期刊类
[1] 中国科学——物理、力学和天文学. ISSN： 0372-2112
[2] 中国国家天文. ISSN： 1673-6672
3. 网络资源类
[1] 天文学导论，薛永泉等，中国科学技术大学
https：//www.koushare.com/topic-hd/i/ITA
[2] 普通天文学，李向东等，南京大学
https：//www.icourse163.org/course/NJU-1001752349
课程名称：《现代光学基础》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 11391170 |
开课学期 | 6 | 学分 | 2.0 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 普通光学、高等数学和电磁学 | 后续课程 | 量子力学 |
大纲执笔人 | 秦正波 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《现代光学基础》是物理学专业的重要专业选修课。这门课程的先修课程为《高等数学》、《普通光学》、《电磁学》。同时，这门课程是《量子力学》的基础。本课程以波动光学为基础，系统而深入地论述了从经典波动光学到现代变换光学所包括的基本概念和基本规律，全面而细致地分析了典型光学现象及其重要应用，反映了光学在诸多方面的新进展。通过本课程的学习，使学生系统和全面地掌握波动光学的基本理论、研究方法和实际应用，为学习与从事现代光学相关的技术工作打下基础。
三、课程目标
本课程的教学目标是：
课程教学目标1：在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅里叶分析方法分析光学问题；从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论，介绍光学信息处理技术的原理以及最新技术进展。
课程教学目标2：理解傅里叶变换所包含的光学变换的概念、思想基础和数理能力，使学生在以后的工作或者科学研究中遇到其他种类的变换比如分数傅里叶变换和小波变换等，也能较快地掌握，同时也可让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。
课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系：
表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表
课程目标 | 对应课程内容 | 对应毕业要求 |
课程目标1 | 第一章 费马原理与变折射率光学
第二章 波动光学引论
第三章 介质界面光学与近场光学显微镜
第四章 干涉装置与光场时空相干性
第五章 多元多维结构衍射与分形光学
第六章 傅里叶变换光学与相因子分析法
第七章 光的量子性
第八章 吸收·色散·散射 | 毕业要求2：掌握数学、物理相关的基础知识、基本物理 实 验 方 法 和 实 验 技 能 ，具有运用物理学理论和方法解决问题、解释或理解物理规律。
毕业要求8：具有自主学习和终身学习意识和社会适应能力。 |
课程目标2 | 第三章 介质界面光学与近场光学显微镜
第四章 干涉装置与光场时空相干性
第五章 多元多维结构衍射与分形光学
第六章 傅里叶变换光学与相因子分析法
第七章 光的量子性 | 毕业要求3：了解物理学前沿和发展动态，新技术中的物理思想，熟悉物理学新发现、新理论、新技术对社会的影响。
毕业要求8：具有自主学习和终身学习意识和社会适应能力 |
表 2：课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系
教学目标 | 毕业要求 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
教学目标1 | L | | | M | L | | | M |
教学目标2 | | L | H | | | M | H | |
注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
四、教学要求和方法
教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。
掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理、物理意义及适用条件）都应比较透彻明了，并能熟练地用以分析和计算与工科本科水平的有关问题，对于那些由基本定律导出的定理要求会推导。
理解：属一般要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理、物理意义及适用条件）都应明了，并能用以分析和计算与工科本科水平的有关问题，对于那些由基本定律导出的定理不要求会推导。
了解：属较低要求。对于要求了解的内容，应知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义
1、基本要求
要求学生较系统、全面的掌握光学设计理论和设计方法、了解光学材料及其加工要求。
2、教学方法
根据以上教学目的和课程安排，建议在教学过程中，遵循以下教学原则：
以能力培养与知识传授并重的原则，学生自学与教师讲授合理匹配的原则，经典理论与科研前沿相结合的原则，理论教学与实际应用相结合的原则。
A.课堂讲授为主，精讲多练。在讲授过程中注意使用英语专业术语。在各章均安排内容让学生自学，对自学内容，应布置讨论及思考题，以提高学生独立思考问题及解决问题的能力。另外，引导学生了解本学科的最新进展。
B.为适应目前现代光学的蓬勃发展，在讲授传统的波动光学时，考虑到变换光学的需要，要加以引深和发挥，力求挖掘新意，把波动光学的传统内容渗入现代变换光学的风格，沟通它们之间的联系。
C. 讲授发光的本质及其应用、现代高技术光学器件时，由浅入深，由表现深入到本质，并最终归结到应用。高科技应用实例一方面帮助学生理解光的本质，另一方面激发学生的学习兴趣和创新思维。实际应用部分建议以学生自学为主，要求同学自选课程小论文题目，指导他们查询相关资料，确定研究方案，讨论理论或实验研究思路，学习科学论文的撰写格式，论文成绩计入课程期终成绩。
D.在教学的过程中，通过习题练习，使学生深入理解基本原理及概念，理论结合实际，提高技术技能和解决问题的能力。建议每章习题量3-5题。
表2教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 费马原理与变折射率光学 | (1) 理解费马原理和几何光学基本定律的一致性。 (2) 理解光线的含义及其与波面之间的关系。 (3) 掌握光程在非均匀介质中的普遍形式；理解光程的含义。 (4) 完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标1 |
2 | 波动光学引论 | (1) 要求掌握光波的电磁性质、定态光波、复振幅描述、光波干涉引论；(2) 理解光波的数学描写及波前分析方法； (3) 了解偏振光引理，部分偏振光的部分相干性。 (4) 完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 6 | 目标2 |
3 | 介质界面光学与近场光学显微镜 | (1) 掌握惠更斯-菲涅耳原理，光在介质界面反射折射时的传播方向、能流分配、相位变更和偏振态变化； (2)理解近场光学扫描显微镜结构原理及其应用； (3)了解国临界角时透射场出现的隐失波。 (4) 完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标2 |
4 | 干涉装置与光场时空相干性 | (1) 掌握光场的时空相干性，互相关函数、复相干度和相干度； (2)理解新型的傅里叶变换光谱仪的工作原理与应用；了解强度相关实验和中子束干涉实验。 (3)完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标1 |
5 | 多元多维结构衍射与分形光学 | (1) 掌握一维、二维、三维光栅的衍射原理，光栅光谱仪结构原理，位移—相移定理； (2) 理解用X 射线衍射分析晶体结构，多元多维结构衍射对人工微结构研究和纳米材料研究的作用； (3)完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标1 |
6 | 傅里叶变换光学与相因子分析法 | (1) 掌握傅里叶变换、δ函数性质，衍射系统，波前变换，相位衍射元件，波前相因子分析法，时间信号的傅里叶分析； (2) 理解余弦光栅的衍射场特征，空间频率，平面波的角谱； (3)完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标2 |
7 | 光的量子性-激光原理 | (1) 光的波粒二象性是本章的重点难点。掌握黑体辐射的经典定律，理解普朗克提出的量子理论；了解光电效应的实验规律，深入理解其量子解释并掌握光子的动量、能量公式。了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。体会人类从光具有波动性到光的量子性以及具有波粒二象性的认识过程，加强综合分析、推理类比等科学思维方法的训练，提高物理认知能力。理解一般激光器的工作原理。 (2) 完成本章习题，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 6 | 目标2 |
8 | 吸收·色散·散射 | (1) 光的吸收、散射及其基本规律；相速度和群速度的概念是本章的重点难点。理解光与物质相互作用：了解光的吸收、散射和色散现象及其基本规律；理解相速度和群速度的概念。 (2) 完成本章习题，自行学习相关光学现象原理，阅读相关英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 2 | 目标1 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程测验。期末终结性考核为课程论文。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节（包括学习通讨论，回答问题、答疑等）考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于6次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试闭卷形式进行，测验题型为选择题、分析题、计算题、论述题、设计题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核本课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对本课程基本概念、基本方法和技术的掌握，并通过分析、计算和设计等综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-8章知识运用、分析和设计能力。 (3) 考试以课程论文形式进行，运用1-8章节中的知识点进行展开讨论相关的光学进展。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
平时表现 | 1．寻找身边的光学现象 | 0.002 | | 0.06 |
2．卡脖子技术“光刻机” | 0.002 | |
3．太空望远镜原理及作用 | 0.002 | |
课程作业 | 1. 第一章：费马原理应用 | 0.001 | | 0.06 |
2. 第二章：光波干涉衍射复振幅及其特点 | | 0.001 |
3. 第三章：光波介质面传播规律 | | 0.001 |
4. 第四章：光波干涉应用 | 0.001 | |
5. 第六章：傅里叶变换光学应用 | | 0.001 |
6. 第七章：激光原理 | | 0.001 |
期中考试 | 1.简答题 | 0.03 | 0.03 | 0.12 |
2.计算分析题 | 0.03 | 0.03 |
平时测验 | 1. 海市蜃楼、沙漠神泉光学解释 | 0.02 | | 0.16 |
2. 三种典型简谐波波函数及复数物理意义 | | 0.02 |
3. 几种典型衍射系统特点 | | 0.02 |
4. 自然光在空气-玻璃界面的传播的振幅，相位和偏振特性 | | 0.02 |
5. 等厚干涉与等倾干涉原理 | 0.02 | |
6. 光栅分光原理 | 0.02 | |
7. 比较二能级、三能级和四能级系统跃迁布居规律及激光原理 | | 0.02 |
8. 光散射分类及其特点 | 0.02 | |
期末考试 | 1.课程论文 | 0.30 | 0.30 | 0.60 |
合计 | 0.50 | 0.50 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
期中考试 | 平时测验 | 平时作业 | 平时表现 | 期末考试 |
课程目标1 | 50% | 6% | 8% | 3% | 3% | 30% |
课程目标2 | 50% | 6% | 8% | 3% | 3% | 30% |
合计 | 100% | 12% | 16% | 6% | 6% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
课堂测验 | 能完整解答问题 | 能较好解答问题 | 能解答部分问题 | 能解答部分问题，但不全面 | 不能解答问题 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 费马原理与变折射率光学
目的要求：本章以费马原理作为光线光学的理论基础来分析光线径迹。要求掌握惠更斯原理，折射率，光程，光线在介质中传播的费马原理，以及在变折射率介质中建立和求解光线方程或光线径迹的方法；理解费马原理与成像的关系；了解费马原理的应用实例。
主要内容：
第一节 惠更斯原理
1. 原理内容
2. 评价
3. 导出折射定律
4. 折射定律与光速比
第二节 折射率
1. 定义
2. 夫琅禾费谱线
3. 色散
4. 正常色散
5. 折射率与光速比
6. 折射率与波长比
第三节 光程
1. 定义
2. 光程与相位差
3. 光程与时差
4. 反射光束、折射光束的等光程性
第四节 费马原理
1. 表述
2. 数学表达式
3. 导出反射定律
4. 导出折射定律
第五节 费马原理与成像
1. 物像等光程性
2. 导出球面折射傍轴成像公式
3. 反射等光程面
4. 齐明点
5. 阿贝正弦定理
第六节 自然变折射率
1. 海市蜃楼
2. 沙洲神泉
3. 大气电离层
4. 声线弯曲-夜半隔山钟
第七节 人工变折射率 强光变折射率
1. 阶跃型光纤
2. 梯度型光纤
3. 自聚焦与自散焦
第八节 光线议程
1. 特殊情况
2. 导出聚光纤维子午光线的径迹
第九节 评述费马原理
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题1，6，8。
第二章 波动光学引论
目的要求：本章学习光的波动性及其相关现象和原理。要求掌握光波的电磁性质、定态光波、复振幅描述、光波干涉引论；理解光波的数学描写及波前分析方法；了解偏振光引理，部分偏振光的部分相干性。
主要内容：
第一节 光是一种电磁波
1. 特定波段的电磁波
2. 主要的电磁性质
3. 光强
4. 自然光的偏振结构
第二节 定态光波 复振幅描述
1. 定态波与脉冲波
2. 定态光波的标量表示
3. 波函数的复数表示
4. 复振幅概念
5. 平面波复振幅及其特点
6. 球面波复振幅及其特点
7. 光强与复振幅的关系
第三节 波前函数
1. 广义波前概念
2. 波前光学概述
3. 平面或球面波前函数及其共轭波前
第四节 球面波向平面波的转化
1. 概述
2. 傍轴条件或振幅条件
3. 远场条件或相位条件
4. 两个条件的比较
第五节 光波干涉的引论
1. 波叠加原理
2. 波叠加的相干条件及其针对性
3. 双光束干涉强度公式
4. 干涉场的衬比度
第六节 两个点源的干涉场 杨氏实验
1. 光波叠加的特殊性
2. 相位随机波和振幅随机波
3. 关注四个时间尺度
4. 杨氏双孔干涉实验
5. 干涉条纹间距公式
6. 杨氏干涉实验的经典意义和现代意义
第七节 两束平行光的干涉场
1. 干涉条纹间距公式
2. 空间频率概念
3. 两种典型光路
第八节 光波衍射引论
1. 光波衍射现象
2. 惠更斯-菲涅耳原理及其数学形式
3. 基尔霍夫衍射积分公式
4. 基尔霍夫边界条件与傍轴衍射积分公式
5. 衍射系统及其分类
6. 衍射巴比涅原理
第九节 圆孔和圆屏菲涅耳衍射
1. 衍射图样及其特征
2. 半波带方法
3. 对圆孔衍射的说明
4.半波带半径公式
5. 泊松斑成像
6. 特例验证
7. 圆孔菲涅耳衍射轴上光强变化函数
第十节 波带片
1. 经典菲涅耳波带片
2. 菲涅耳波带片的衍射场
3. 波带片衍射成像
4. 现代新型波带片
第十一节 单缝夫琅禾费衍射
1. 实验装置与现象
2. 矢量图解法
3. 衍射积分法
4. 衍射图样的主要特征
第十二节 矩孔和三角孔夫琅禾费衍射
1. 实验装置与场点定位
2. 衍射积分运算
3. 衍射图样的主要特征
4. 衍射反比律及其意义
5. 三角孔夫琅禾费衍射场
第十三节 圆孔夫琅禾费衍射 成像仪器分辨本领
1. 圆孔夫琅禾费衍射及艾里斑
2. 成像仪器分辨本领概念与瑞利判据
3. 人眼分辨本领与瞳孔直径
4. 望远镜分辨本领与物镜口径
5. 哈勃太空望远镜
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题1-6，10， 13，19，22。
第三章 介质界面光学与近场光学显微镜
目的要求：本章以菲涅耳公式为基础，全面考察光在介质界面反射折射时的传播特性。要求掌握惠更斯-菲涅耳原理，光在介质界面反射折射时的传播方向、能流分配、相位变更和偏振态变化；理解近场光学扫描显微镜结构原理及其应用；了解国临界角时透射场出现的隐失波。
主要内容：
第一节 菲涅耳公式
1. 引言
2. 三列基元波函数
3. 满足电磁场边值关系
4. 特征振动方向与局部坐标架
5. 菲涅耳公式
6. 菲涅耳公式成立条件
第二节 反射率和透射率
1. 复振幅反射率和透射率
2. 光强反射率和透射率
3. 光强反射率曲线与布儒斯特角
4. 波片组透射光的偏振度
5. 光功率反射率和透射率
第三节 反射光的相位变化
1. 相移变化曲线
2. 反射相位突变问题
第四节 反射光的偏振态
第五节 全反射时的透射场——隐失波近场扫描光学显微镜
1. 问题提出
2. 导出隐失波函数
3．隐失波穿透深度
4. 隐失波的特点
5. 隐失波的能流分布
6. 隐失波实验现象与应用
7. 古斯-哈恩森位移
第六节 近场扫描光学显微镜
1. 工作原理
2. 独特功能
3. 性能比较
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题1-3，6，10。
第四章 干涉装置与光场时空相干性
目的要求：本章结合几种典型的干涉装置，讨论光场的时空相干性。要求掌握光场的时空相干性，互相关函数、复相干度和相干度；理解新型的傅里叶变换光谱仪的工作原理与应用；了解强度相关实验和中子束干涉实验。
主要内容：
第一节 分波前干涉装置
1. 概述
2. 几种分波前干涉装置
3. 散斑干涉
4. 干涉条纹的变动
5. 点源移动导致条纹移动
第二节 光源宽度对干涉场衬托比度的影响
1. 概述
2. 两个点源照明时的部分相干场
3. 线光源照明时的部分相干场
4. 光源极限宽度或双孔极限间隔
5. 面光源照明时的干涉场
第三节 光场的空间相干性
1. 空间相干性概念
2. 空间相干反比公式
3. 例题
4. 迈克耳孙星体干涉仪
第四节 薄膜干涉
第五节 迈克耳孙干涉仪
第六节 非单针对性一对干涉场衬比度的影响
1. 非单色光的两种典型
2. 光谱双线结构导致
周期性变化
3..谱密度函数概念
4. 准单色线宽导致下降
第七节 傅里叶变换光谱仪
第八节 光场的时间相干性
1. 时间相干性概念的引入
2. 时间相干性的突出表现
3. 时间相干反比公式
第九节 多光束干涉 法布里-珀罗干涉仪
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题1，5，11，19，25。
第五章 多元多维结构衍射与分形光学
目的要求：本章学习衍射场与物质结构之间的关系。要求掌握一维、二维、三维光栅的衍射原理，光栅光谱仪结构原理，位移—相移定理；理解用X 射线衍射分析晶体结构，多元多维结构衍射对人工微结构研究和纳米材料研究的作用；了解自相似分形结构和无规分布结构衍射场。
主要内容：
第一节 位移-相移定理
1. 概述
2. 位移-相移定理
3. 例题
第二节 有序结构 一维衍射光栅
1. 有序结构的夫琅禾费衍射场
2. 单元因子和结构因子
3. 一维光栅
4. 一维光栅强度结构因子的主要特征
第三节 光栅光谱仪
1. 光栅分光原理
2. 光栅光谱仪性能指标
3. 闪耀光栅
第四节 二维周期结构
1. 二维周期结构
2. 二维晶片的夫琅禾费衍射场
第五节 三维周期结构
1. 晶体和X射线
2. 布拉格条件
第六节 无规分布的衍射
第七节 分形光学
1. 自相似分形结构
2. 逐代繁衍
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题4，6，11，13。
第六章 傅里叶变换光学与相因子分析方法
目的要求：本章学习傅里叶变换光学与相因子分析的方法。要求掌握傅里叶变换、δ函数性质，衍射系统，波前变换，相位衍射元件，波前相因子分析法，时间信号的傅里叶分析；理解余弦光栅的衍射场特征，空间频率，平面波的角谱；了解以频谱改变来评价成像系统的像质及对图像实施信息处理的空间滤波技术。
主要内容：
第一节 衍射系统 波前变换
1. 引言
2. 衍射系统及其三个波前
3. 衍射屏函数及其三种类型
第二节 相位衍射元件-透镜和棱镜
1. 透镜的相位突变函数
2. 棱镜的相位突变函数
3. 窗函数
第三节 波前相因子分析法
1. 相因子分析法概述
2. 波前相因子和变换相因子
第四节 余弦光栅的衍射场
1. 余弦光栅的屏函数
2. 余弦光栅的衍射特征
第五节 夫琅禾费衍射实现屏函数的傅里叶变换
1. 任意相函数的傅里叶函数展开
2. 傅里叶光学的基本思想
第六节 阿贝成像原理与空间滤波实验
1. 阿贝成像原理
2. 空间滤波概念和实验
第七节 光学信息处理列举
第八节 泽尼克的相衬法
第九节 相位物可视化的其他光学方法
1. 相位物
2. 相衬法原理及实验演示
第十节 夫琅禾费衍射的普遍定义与多种装置
第十一节 傅里叶变换与δ函数
1. 傅里叶变换
2. δ函数性质
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题4，5，7，15，16。
第七章 光的量子性-激光原理
目的要求：理解光与物质相互作用，为进一步探讨微观世界和宏观世界的联系与规律打下基础。掌握黑体辐射的经典定律，理解普朗克提出的量子理论；了解光电效应的实验规律，深入理解其量子解释并掌握光子的动量、能量公式。了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。体会人类从光具有波动性到光的量子性以及具有波粒二象性的认识过程，加强综合分析、推理类比等科学思维方法的训练，提高物理认知能力。
主要内容：
第一节 热辐射， 基尔霍夫定律
第二节 黑体的经典辐射定律
第三节 普朗克辐射公式， 能量子
第四节 光电效应， 爱因斯坦的量子解释
第五节 康普顿效应
第六节 德布罗意波
第七节 波粒二象性
第八节 激光原理
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章相关练习题。
第八章 吸收·色散·散射)
目的要求：本章分析光的吸收、色散和散射现象及其原理。要求掌握光的吸收、色散和散射现象及其原理，讯号速度，波包的寿命；理解一阶色散效应下的波包群速，二阶色散效应下的波包展宽、瑞利散射；了解脉冲星辐射的视频讯号和光频讯号分析。
主要内容：
第一节 吸收
1. 概述
2. 线性吸收规律
3. 普遍吸收与选择吸收
4. 吸收光谱
5. 夫琅禾费线
6. 复数折射率
第二节 色散
1. 正常色散和柯西公式
2. 反常色散
3. 一种物质的全域色散曲线
4. 棱镜的最小偏向角
5. 棱镜的角色散和分辨本领
第三节 经典色散理论
1. 单一本征频率情形
2. 多个本征频率情形
第四节 波包的群速
第五节 波包的展宽
学习方法：听课，小组讨论，课后自修。
课后作业：完成教材本章练习题6，9，14，15。
七、选用教材和参考书目
教材：
《现代光学基础》（第二版），钟锡华编，北京大学出版社，2012年；
参考书目：
[1] 《现代光学工程》，沃伦.史密斯编，化学工业出版社，2011年；
[2] 《现代光学》（第二版），刘继芳、忽满利编，西安电子科技大学出版社，2009年；
[3] 《光学教程》（第五版），华东师范大学教材编写组改编（姚启钧原著），高等教育出版社， 2014年；
[4] 现代光学前沿进展文献资料。
课程名称：《非线性物理》
一、课程概况
所属专业： | 物理学 | 开课单位： | 彩票app
|
课程类型： | 选修 | 课程代码： | 08591390 |
开课学期： | 6 | 学分： | 2 |
学时： | 34 | 核心课程： | 否 |
预修要求 | 高等数学、理论物理等 | | |
教学方式： | □线下教学 □线上教学 √线上线下混合 … | 线上教学平台： | √赭麓学堂（学习通） □雨课堂 □微信群 √QQ群 |
1.拟使用教材：
陆同兴，张季谦编，《非线性物理概论》(第2版)，合肥：中国科技大学出版社，2010年。
2.国内(外)现有教材：
(1)席德勋，席沁，《非线性物理学》(第二版)，南京：南京大学出版社，2008年。
(2)L.Lam著《非线性物理学导论》(英文版)出版社：世界图书出版公司，1999年。
3.学习参考资料
(1)刘式适著《物理学中的非线性方程》(第二版)：北京：北京大学出版社，2012年
(2)卓崇培等编著，《非线性物理学》 天津：天津科学技术出版社，1996年.
二、课程描述
《非线性物理》课程是物理专业选修课程之一，是研究各种非线性物理现象的一门学科。作为科学的一个新分支，涵盖各种各样尺度的系统，目前有六个主要研究领域：混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机，复杂系统。其研究成果已经成功应用于各种物理学、化学、生物学、机械、电子、激光等系统和心脏组织的控制上。
本课程内容包括非线性振动基础，数学分岔与奇怪吸引子、耗散系统与保守系统的混沌道路、分形及动力学体系的分形特性、混沌与分形的电子电路实验及计算机模拟、孤立波等。
以一般理工科大学的高等数学水平与普通物理知识为起点，以熟悉的物理学例子为切入点，力求以简洁的内容，清晰的物理概念，全面而有系统地讲述非线性科学中的一些基本问题。使学生掌握该领域的基本概念、理论和方法。
三、课程目标
课程目标1. 《非线性物理》课程是本专业重要的理论基础课程和素质拓展课程。在课程的深度上，我们将学生基础知识的起点限定在一般理工科学生的数学水平与普通物理知识上，一般不对定理、定律进行严格的数学论证，而是以典型的物理学模型或实验实例为切入点，逐步深入地引入非线性物理学的各个新概念。
课程目标2. 通过该课程的学习使学生初步建立用非线性科学的观点、思路和方法去分析自然界各个领域的科学问题，并培养学生分析问题、解决问题、进行创造性思维的能力，初步掌握用计算机编程技术来解决物理、化学、生物等领域中常见的一些实际问题，为本专业后续课程打下良好基础。
思政目标：在各个章节中融入适当的思政元素，提供丰富完善的课程思政资源，学生可以及时了解非线性物理的前沿科学进展和发展动态，及时关注国家在相关领域的发展状况、了解国家的战略需求、了解卡脖子难题，提升学生科技创新、服务社会的竞争意识、科学精神和奉献精神以及大国工匠精神。
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
2.1学科素养 | 2.1.1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力。（H） | 课程目标1 |
2.1 学科素养 | 2.1.4领会物理学科核心素养内涵，能整合形成物理学科教学知识，初步习得物理学习指导方法和策略。（H） | 课程目标2 |
4.2沟通合作 | 4.2.1理解学习共同体的相互促进作用，具有团队协作精神，掌握沟通合作技能，积极开展小组互助和合作学习。(M) | 课程目标2 |
四、教学要求
本课程与已经学过的《热力学统计物理》有着密切的联系，其中非平衡态统计物理部分就是对复杂体系的临界现象的最基本的分析与认识，是本课程内容的一个方面。同时已学习过的《高等数学》中的概率论等将为本课程提供数学准备。通过本课程的学习，让学生对非线性科学的知识、理论、基本规律及其应用有一个基本的感性认识。通过本课程的学习，要求学生：
（1）通过本课教学，使学生对非线性的基本研究领域及基本理论有一个比较全面的整体认识，对非线性物理中的一些基本概念有比较正确的理解，学会用非线性的眼光去观察与分析事物。
（2）理解非线性现象的概念，即混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机，复杂系统。
（3）了解一些相关理论，并在此基础上，学会用计算机编程技术来解决物理、化学、生物等领域中常见的一些实际问题。
(4) 学会用非线性科学的观点、思路和方法去分析自然界各个领域的科学问题。
五、课程考核与评价
课程评价采用定性评价与定量评价、过程性评价与期末考试评价相结合的形式进行。
1.定性评价
定性评价在学期结束时通过问卷调查、课程教学座谈会形成完成，问卷的设计主要针对各课程目标的达成情况，通过座谈会主要了解班级整体的学习效果和整个课程目标的达成情况。问卷调查、课程教学座谈会还可以征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进。
课程目标 评价环节 | 课程目标1 | 课程目标2 |
课堂考勤 | √ | |
自我评价 | √ | √ |
2.定量评价
(1)评价环节
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 | 目标1 |
课程 作业 | (1) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于6次。 | 目标1-2 |
阶段
测试 | (1) 主要评价学生对热力学统计吴基本概念和规律的掌握和理解程度。 (2) 阶段测试以课程小论文或调研报告的形式进行：3-4名学生自由组织成一个小组，结合课程所学领域的最新前沿研究进展自由选题或根据老师建议选题选择一个主题，小组分工进行文献查找和总结、文档撰写、仿真实验或理论分析，形成课程报告或课程小论文。 (3) 根据各组成员的承担的工作和参与情况评定成绩。按百分制记录成绩。 | 目标1-2 |
期末考试 | (1) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、计算题、分析题、论述题、综合应用题、设计题等。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
(2)评价环节及课程分目标的权重
| 评价环节及其权重(%) | 权重 (%) |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 阶段测试 |
课程目标1 | 15 | 15 | 20 | 50 | 50 |
课程目标2 | 15 | 15 | 20 | 50 | 50 |
3.课程目标达成度评价值的计算
(1)学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
(2)班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
六、课程理论内容
第一章 非线性知识初步
（授课时间：第1-3周）
教学目标：通过本章教学，讲解本门课程的性质、基本内容和学习意义，讲解本门课程的教学要求和学习方法；分析非线性物理的基本概念、理论、规律和方法；讲解单摆在不同条件下的运动规律；以及用相图、相空间描述复杂体系动力学的方法。
教学重点：非线性、混沌、分岔。
教学难点：相空间。
思政元素：课外调研我国古代先贤有关非线性科学的论述和思想萌芽，了解我国近现代科研工作者在非线性科学领域的成就和贡献。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、关于非线性
1.1.1 线性和非线性
1.1.2 混沌的发现
第2节、无阻尼单摆
1.2.1 小角度无阻尼单摆椭圆点
1.2.2 任意角度无阻尼单摆振动双曲点
1.2.3 阻尼单摆的相图与势能曲线
第3节、阻尼振子
1.3.1 阻尼单摆不动点
1.3.2 杜芬方程
1.3.3 非线性阻尼范德玻耳方程
第4节、相图方法
1.4.1 相轨线与相流
1.4.2 三维相空间
第5节、简单数学分岔
1.5.1 切分岔
1.5.2 转换键型分岔
1.5.3 叉式分岔
1.5.4 霍夫型分岔
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：思考题：
1.什么是非线性科学？
2.非线性科学目前有哪些主要研究领域？
3.简述线性与非线性的区别与联系
第二章 离散系统动力学
（授课时间：第4-6周）
教学目标：通过本章教学，讲解解微分方程作为描述复杂体系的一个重要手段和方法；说明什么是蝴蝶效应；分析判断体系是否具有混沌特性的方法--计算李雅谱诺夫指数；讲解编程来绘制几个基本的体系的吸引子、相图。
教学重点：吸引子、李雅谱诺夫指数。
教学难点：相图绘制。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、逻辑斯蒂映射
2.1.1 微分方程与映射方程
2.1.2 逻辑斯蒂映射的导出与计算
2.1.3 逻辑斯蒂映射的不动点及其稳定性
2.1.4 逻辑斯蒂映射的周期解及其稳定性
第2节、李雅普诺夫指数
2.2.1 初始状态的敏感性
2.2.2 李雅普诺夫指数
2.2.3 逻辑斯蒂映射的李雅普诺夫指数计算
第3节、状态演化的数学模型
2.3.1 帐篷映射与锯齿映射
2.3.2 巴克尔变换映射
2.3.3 斯梅尔马蹄映射
第4节、埃侬吸引子
2.4.1 二维映射
2.4.2 埃侬映射
2.4.3 埃侬吸引子
第5节、标准映射
2.5.1 标准映射的不动点
2.5.2 标准映射相图
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：思考题：
1. 什么是“蝴蝶效应”？
2. 什么是分岔现象？
3. 一个系统的稳定性常用什么方法来判断？如何判断？
4. 什么是奇怪吸引子，它有哪些主要特征？
第三章 连续系统动力学
（授课时间：第7-9周）
教学目标：通过本章教学，阐述平衡态、非平衡态的概念，讲解解吸引子类型和判断方法；利用C语言编程描绘几种典型体系的吸引子图形；讲解计算李雅谱诺夫指数来判断体系的稳定性；
教学重点：平衡点、吸引子类型。
教学难点：稳定性分析。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、非线性系统平衡点的稳定性
3.1.1 一维非线性系统
3.1.2 二维非线性系统
3.1.3 三维非线性系统
第2节、吸引子
3.2.1 吸引子的类型
3.2.2 吸引子与李雅普诺夫指数
第3节、洛仑兹吸引子
3.3.1 瑞利-贝纳德对流
3.3.2 洛仑兹方程
3.3.3 洛仑兹方程的分岔
3.3.4 洛仑兹方程对流的稳定性
3.3.5 洛仑兹吸引子
第4节、其他几个典型奇怪吸引子
3.4.1 罗斯勒吸引子
3.4.2 受驱单摆的奇怪吸引子
3.4.3 受驱杜芬奇怪吸引子
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：
1、什么是相变？
2、单元系和多元系复相平衡条件各是什么？
3、液滴是如何形成的？
第四章 混沌道路与混沌控制
（授课时间：第10-12周）
教学目标：通过本章教学，讲解复杂体系走向混沌的各种常见道路；介绍目前国内外对于混沌控制的方法、手段、策略及应用的最新前沿进展；讲解混沌保密信电路的设计与模拟分析。
教学重点：混沌道路、同步、湍流。
教学难点：混沌现象的判断与控制。
思政元素：介绍我国科学家对于混沌现象的描述和研究成就。
学 时：6学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、由倍周期分岔走向混沌
4.1.1 普适性
4.1.2 倍周期分岔混沌的实验检验
第2节、阵发性混沌与混沌危机
4.2.1 阵发性混沌现象
4.2.2 阵发性混沌机理分析
4.2.3 混沌危机
第3节、同步、锁模与混沌
4.3.1 同步与锁模
4.3.2 标准圆映射
4.3.3 拟周期混沌道路的实验验证
第4节、湍流道路
4.4.1 湍流是什么？
4.4.2 湍流道路
4.4.3 贝纳德对流与库埃特流实验
第5节、哈密顿系统中的不规则运动
4.5.1 哈密顿系统
4.5.2 扰动与KAM定律
4.5.3 有理环面破裂与同（异）宿结构
第6节、电子混沌电路
4.6.1 非线性微分方程混沌特性的模拟电子电路
4.6.2 弹跳运动的电子模拟
第7节、混沌现象的判断与控制
4.7.1 混沌的基本特征与分类
4.7.2 混沌现象的分析与判断
4.7.3 混沌的控制与应用
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：
1.简述混沌的两个重要应用
2.什么是混沌现象？
第五章 分 形
（授课时间：第13-15周）
教学目标：通过本章教学，介绍分形、维数的概念；举例说明自然界中分形现象广泛存在及其在工农业生产等领域中的重要应用；讲解用时序分析方法来处理实际过程中的分形问题。
教学重点：布朗运动；
教学难点：维数、分形
学 时：5学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、规则分形与相似维数
5.1.1 欧几里德维数与相似维数
5.1.2 规则分形
第2节、豪斯道夫维数、容量维数与不规则分形
5.2.1 豪斯道夫维数
5.2.2 容量维数
5.2.3 自然界分形
5.2.4 布朗运动
第3节、时序分析与关联维数
5.3.1 时序分析
5.3.2 关联维数
第4节、分形生长
5.4.1 扩散置限聚集模型
5.4.2 黏性指进
第5节、动力学与分形
5.5.1 奇怪吸引子的分形维数
5.5.2 魔鬼楼梯的分形维数
5.5.3 吸引域边界上的分形
5.5.4 一维映射的分形分析
5.5.5 奇怪排斥子与康托尔点集
5.5.6 复数域上的分形
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：
1. 什么是分形？
2. 分形有哪些主要特征?
第六章 孤立波
（授课时间：第16-17周）
教学目标：通过本章教学，介绍孤立波现象、运动规律、特性及运动状态的描述方法；讲解描述孤立波的KdV方程及其简单求解；介绍孤立波通信的应用前景。
教学重点：孤立子、KdV方程。
教学难点：孤立波解。
学 时：5学时
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第1节、历史回顾
6.1.1 一个奇特的水波
6.1.2 孤立波与孤立子
第2节、Kd方程
6.2.1 波动中的非线性会聚效应
6.2.2 波动中的色散
6.2.3 KdV方程
6.2.4 KdV方程的孤立波解
6.2.5 KdV方程孤立波解的相图
第3节、正弦-高登方程
6.3.1 一维原子链与正弦一高登（sine-Gordon）方程
6.3.2 正弦一高登方程孤立波解
第4节、非线性薛定谔方程与光学孤立子
6.4.1 光纤中的光脉冲压缩与色散
6.4.2 非线性薛定谔方程及孤立波解
6.4.3 光学孤立子的传播特性
6.4.4 全光型孤立子通信
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：
1、什么是孤立波？试简述孤立波的主要特性。
2、孤立波
七、课程内容调整说明
暂无
课程名称：《电子线路》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08411640 |
开课学期 | 7 | 学分 | 3.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
60 | 60 | 0 |
先修课程 | 高等数学、电工学 | 后续课程 | 无 |
大纲执笔人 | 陶文海 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《电子线路》是安徽师范大学物理学专业的专业基础课。本门课程的先修课程为《高等数学》和《电工学》。课程的主要内容包括半导体器件、放大电路基础、集成运算放大电路及其应用、放大电路中的反馈、数制与代码、逻辑代数、组合逻辑电路和触发器以及时序逻辑电路等。本课程系统、全面地介绍了电子线路的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用，将基础理论与应用紧密结合，注重体现知识的实用性和前沿性。学生通过本课程对常用电子器件、电路及其系统分析和设计方法的学习，将获得电子线路方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打好坚实的基础。
本课程将有机的融入思政元素，通过本课程的学习学生将具备一定的科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识以及强化社会责任感等要素。
三、课程目标
本课程的教学目标是：学生掌握电子线路（包括模拟电路和数字电路）的基本电路模块、电路类型、电路功能；学生能够根据具体的问题分析电子电路的功能，选用电路模型以及具体器件设计电子电路；学生能够利用所学知识分析计算电路的基本参数；学生具有一定的创新和实际动手能力，具备一定的电子线路设计技术；学生能理解电子线路对社会的积极作用，理解如何合理正确利用电子技术，理解职业道德和职业规范。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握电子线路（包括模拟电路和数字电路）的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用以及电子线路的基本分析和设计方法；具备电子线路（包括模拟电路和数字电路）实验和实践技能，系统掌握电子线路的实际分析、设计、测试和应用等能力。 | 1.3 能将电子信息领域工程知识和数学模型用于推演、分析电子信息领域的复杂工程问题； 1.4能将电子信息领域工程知识和数学模型用于电子信息领域复杂工程问题解决方案的比较和综合。 | 要求1：工程知识。 |
课程目标2：初步具备综合运用电子线路基础理论和技术手段，分析并解决工程实际问题的能力；能深刻理解技术对人类发展的推动作用、掌握本门课程的技术发展历程、掌握本门课程中的科学与思维方法，培养科学精神；培养理科课程中的工程意识，为未来解决工程实际问题打好理论、实践与方法论的基础；具有创新意识，具备对新产品、新工艺和新技术进行研究、开发和设计的初步能力；建立爱国情怀与担当意识、强化社会责任感，努力成为有理想、有本领、有担当的时代新人。 | 6.1理解电子信息技术在社会发展中的作用，地位和前景，了解电子信息领域相关的国家和行业技术标准体系、知识产权、产业政策、法律法规和专业技术规范，理解不同社会文化对工程活动的影响。 | 要求6：工程与社会。 |
四、教学要求和方法
《电子线路》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，深入挖掘课程蕴含的思想政治教育资源，将思想政治教育融入本课程教学过程，引导学生思考认识《电子线路》课程中的系统论、设计方法学、发展规律、价值评判等问题，锻炼学生运用唯物主义辩证法分析和解决问题的能力，构建符合社会主义核心价值观的关于《电子线路》课程专业知识的世界观、价值观和人生观。在具体教学过程中，选择恰当结合点，开展课程思政，做到润物细无声。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读参考文献，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用案例教学，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。在学习过程中，学生可以运用唯物主义辩证法，指导自己对《电子线路》各种电路及其联系的理解和把握，从而培养全面、系统和辩证地分析和解决问题的能力。学习和领会如何在硬件资源、功能等条件的约束下，选择合适的设计方案，尽量优化性能、成本等设计目标。引导鼓励学生运用唯物主义辩证法，分析《电子线路》课程中关键技术的发展规律，正确地认识和把握《电子线路》所涉及器件和技术的发展趋势。引导学生思考《电子线路》应用中的价值评判和工程伦理道德问题，培养学生对于电子电路技术服务大众、服务社会、服务全人类的正确价值观。
在保证该课程教学的科学性和系统性的前提下，坚持理论密切联系实际，并着重突出本课程的应用性和实践性。有关本课程的基本概念、基本知识和基本技能，作为教学的重点内容，要求学生牢固掌握并熟练运用；要求学生系统掌握电子线路（包括模拟电路和数字电路）的分析、设计和应用；目的是在保证学生掌握基本内容的前提下，培养、提高学生处理实际问题和自学的能力，为今后学习有关专业课，以及为解决工程实践中所遇到的电子电路问题打下坚实的基础。课堂讲授实行启发式，力求做到少而精，突出重点，并注意将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中，将根据正常教学进度布置一定量的课后作业，并要求学生按时完成。
授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好出勤率统计、作业评价等各项工作。
学习是大学生自己的责任和义务，学生应根据课程大纲要求制定本门课程学习计划，加强学业管理，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退，无正当理由不请假，上课认真听讲，不做任何与课堂教学无关事宜，不使用手机，积极与授课教师进行教学互动，同时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学习，认真完成任课教师布置的课程作业。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | ⑴明确电子线路的课程性质、基本内容和课程目标，了解本门课程的教学要求和学习方法。 ⑵学生通过图片或视频学习，对课程学习产生兴趣，并要求学生在课外寻找身边的电子电路。 ⑶了解我国在电子技术领域的现状和成就，引导学生理解电子技术对国防和国民经济的重要性，激励学生刻苦学习，成为对国家和社会有用的人才。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（√） 自主（√） 其它（ ） | 2 | 目标1 目标2 |
2 | 半导体 器件 | ⑴掌握半导体的导电特性和PN结的单向导电性。 ⑵掌握半导体二极管以及稳压管的外特性（伏安特性曲线）和主要参数以及二极管电路的分析方法。 ⑶掌握半导体三极管的结构、工作原理、外特性（包括输入和输出特性曲线）和主要参数以及等效电路。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 4 | 目标1 目标2 |
3 | 放大电路基础 | ⑴掌握单管共射放大电路的结构、组成和工作原理；掌握利用图解法分析放大电路的静态和动态工作情况；掌握利用h参数微变等效电路分析、计算放大电路的主要技术性能指标。 ⑵掌握分压式静态工作点稳定电路的电路结构、工作原理和解析方法。⑶掌握放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）的电路结构和解析方法。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（√） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 8 | 目标1 目标2 |
4 | 集成运算放大电路及其应用 | ⑴掌握偏置电路、有源负载和复合管电路的结构和工作原理。 ⑵掌握差分放大电路的结构、工作原理和差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算；掌握理想集成运算放大器的特性；⑶掌握常见模拟信号运算电路的电路结构、工作原理和应用。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（√） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 8 | 目标1 目标2 |
5 | 放大电路中的反馈 | ⑴掌握反馈的基本概念以及反馈类型的判断。 ⑵掌握负反馈对放大电路性能的影响。 ⑶掌握深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（√） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 6 | 目标1 目标2 |
6 | 数字与 代码 | ⑴掌握常见的数制及其之间的相互转换。 ⑵掌握常见的代码以及数制与代码之间的相互转换。 ⑶了解二进制正负数的表示方法和补码运算。 ⑷引导学生了解数字与代码的发展历史，打好工程实践基础。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 4 | 目标1 目标2 |
7 | 逻辑代数 | ⑴掌握基本逻辑运算和复合逻辑运算；掌握逻辑代数的基本定理、基本规则和常见公式；掌握逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明。 ⑵掌握逻辑函数的表示方法及其之间的相互转换；掌握逻辑函数表达式不同形式之间的相互转换；掌握逻辑函数的卡诺图的应用；掌握正逻辑和负逻辑的概念。 ⑶了解最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用；了解立体卡诺图和降维卡诺图的化简。 ⑷引导学生了解逻辑代数的发展历史，夯实工程实践基础。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 8 | 目标1 目标2 |
8 | 组合逻辑 电路 | ⑴掌握组合逻辑电路的定义和特点；掌握组合逻辑电路的分析和设计；掌握常用组合逻辑电路模块的基本概念、电路结构、工作原理及功能。 ⑵掌握用MSI实现组合逻辑电路的设计。 ⑶引导学生学习组合逻辑电路新的设计方法，提升工程实践意识和能力，并培养创新意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（√） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 8 | 目标1 目标2 |
9 | 触发器 | ⑴掌握几种常见触发器的电路结构和逻辑功能。 ⑵掌握触发器的功能表示及其之间的相互转换；了解触发器的公式法和图表法类型转换；了解触发器的基本应用。 ⑶引导学生了解触发器的发展历史，学习新的触发器分析方法，进一步加强工程实践基础和培养创新意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（ ） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 4 | 目标1 目标2 |
10 | 时序逻辑 电路 | ⑴掌握时序逻辑电路的基本概念；时序逻辑电路的分析；深刻理解时序电路各方程组，状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用；掌握同步时序逻辑电路的设计。 ⑵了解常用时序电路，尤其是计数器、移位寄存器的电路组成及工作原理；了解异步时序逻辑电路的设计。 ⑶引导学生学习时序逻辑电路新的设计方法，提高工程实践意识和能力，培养创新意识。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（ ） 实验（√） 实践（ ） 双语（ ） 调研（ ） 自主（√） 其它（ ） | 8 | 目标1 目标2 |
五、课程考核与评价
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括课程作业、课程实验、课程测验。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 课程作业 | (1)主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2)每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程作业成绩。 (3)作业次数不少于10次。 |
课程实验 | (1)主要评价学生课程实验原理的掌握情况和实验操作情况。 (2)课程实验成绩由实验操作成绩和实验报告成绩两部分构成（均按100分制单独评分）。 (3)实验操作成绩记录学生实验的完成质量和速度，实验报告成绩记录学生的数据分析和思考题的回答情况。 |
期中考试 | (1)主要评价学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2)测试以笔试闭卷形式进行，测试题型为证明题、应用题、作图题、分析题、设计题、综合题等。 (3)测试卷面满分100分。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要评价学生对《电子线路》课程的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调测评学生的理解、分析、设计、应用和综合等方面能力。 (2)考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是证明题、应用题、分析题、设计题、综合题等。 (3)考试卷面满分100分。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
课程作业 | 1．半导体器件 | 0.005 | 0.005 | 0.10 |
2．放大电路基础 | 0.005 | 0.005 |
3．集成运算放大电路及其应用 | 0.005 | 0.005 |
4．放大电路中的反馈 | 0.005 | 0.005 |
5．数制与代码 | 0.005 | 0.005 |
6．逻辑代数 | 0.005 | 0.005 |
7．组合逻辑电路 | 0.01 | 0.01 |
8．触发器 | 0.005 | 0.005 |
9．时序逻辑电路 | 0.005 | 0.005 |
课程实验 | 1．常用电子仪器的使用 | 0.01 | 0.01 | 0.20 |
2．单管共射放大器 | 0.01 | 0.01 |
3．射极跟随器 | 0.02 | 0.02 |
4．差分放大器 | 0.01 | 0.01 |
5．组合逻辑电路的设计与测试 | 0.01 | 0.01 |
6．数据选择器及其应用 | 0.01 | 0.01 |
7．译码器及其应用 | 0.01 | 0.01 |
8．时序逻辑电路的设计与测试 | 0.02 | 0.02 |
期中考试 | 1．填空题 | 0.01 | 0.01 | 0.10 |
2．单项选择题 | 0.01 | 0.01 |
3．计算题 | 0.03 | 0.03 |
期末考试 | 1．填空题 | 0.048 | 0.048 | 0.60 |
2．单项选择题 | 0.048 | 0.048 |
3．应用题 | 0.045 | 0.045 |
4．作图题 | 0.048 | 0.048 |
5．分析设计题 | 0.072 | 0.072 |
6．计算题 | 0.039 | 0.039 |
合计 | 0.40 | 0.40 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
课程作业 | 课程实验 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 50% | 5% | 10% | 5% | 30% |
课程目标2 | 50% | 5% | 10% | 5% | 30% |
合计 | 100% | 10% | 20% | 10% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课程作业 | 按作业答案标准 | 按作业答案标准 | 按作业答案标准 | 按作业答案
标准 | 按作业答案
标准 |
课程实验 | 按实验大纲标准 | 按实验大纲标准 | 按实验大纲标准 | 按实验大纲
标准 | 按实验大纲
标准 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试
标准 | 按期中考试
标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试
标准 | 按期末考试
标准 |
六、课程内容
绪论
教学重点：电子技术的分类，应用；模拟信号与数字信号的特点。
教学难点：电子信号的主要参数
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
学习方法：课堂听讲，课后思考和调研身边的数字电子技术。
主要内容：
（1）课程性质；基本内容；课程目标；教学要求；学习方法。
（2）电子技术的分类；电子技术的应用；电子信号的主要参数。
课后作业：思考电子技术在日常生活中的应用。
第一章：半导体器件
教学重点：半导体的导电特性和PN结的单向导电性；半导体二极管以及稳压管的外特性（伏安特性曲线）和主要参数以及二极管电路的分析方法；半导体三极管的结构、工作原理、外特性（包括输入、输出特性曲线）和主要参数以及等效电路。
教学难点：二极管电路的分析方法；半导体三极管的工作原理、外特性（包括输入和输出特性曲线）和等效电路。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）半导体的导电特性；本征半导体；杂质半导体；PN结。
（2）二极管的结构，符号和分类；二极管的伏安特性曲线；二极管的主要参数；稳压管；二极管电路的分析方法。
（3）三极管的结构，符号和分类；三极管的工作原理；三极管的外特性（包括输入和输出特性曲线）；三极管的主要参数；三极管的等效电路。
课后作业：教材（模拟部分）84页题3.4.1；85页题3.4.8； 86页题3.4.17；87页题3.5.1、题3.5.2、题3.5.3。
第二章：放大电路基础
教学重点：单管共射放大电路的结构、组成和工作原理；放大电路的主要技术性能指标（如：增益、输入和输出电阻等）；放大电路的图解分析法和微变等效电路分析法；分压式静态工作点稳定电路的电路结构、工作原理和解析方法；放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）的电路结构和解析方法。
教学难点：放大电路的图解法和微变等效电路分析法；放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）的解析方法。
教学方法：课堂讲授法、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）放大电路的功能；放大的本质；放大的对象。
（2）单管共射放大电路的结构、组成；单管共射放大电路的工作原理。
（3）放大倍数（增益）；输入电阻；输出电阻；通频带；最大不失真输出幅度；非线性失真系数。
（4）放大电路的分析步骤；放大电路的图解分析法；放大电路的h参数微变等效电路分析法。
（5）分压式静态工作点稳定电路（电路结构、工作原理和解析方法）；电压并联负反馈式静态工作点稳定电路（电路结构、工作原理）；二极管补偿电路（电路结构、工作原理）。
（6）共集组态放大电路（电路结构、解析方法）；共基组态放大电路（电路结构、解析方法）。
课后作业：教材（模拟部分）213页题5.1.1、题5.1.2；214页题5.2.3、题5.3.3、题5.3.5；215页题5.3.9、题5.3.12；216页题5.4.3；217页题5.4.4、题5.5.2；218页题5.5.4、题5.5.6。
第三章：集成运算放大电路及其应用
教学重点：差分放大电路（包括基本、长尾式和恒流源式差分放大电路等）的结构、工作原理和差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算；常见模拟信号运算电路（包括比例运算、加法运算和积分运算以及微分运算电路等）的电路结构、工作原理和应用。
教学难点：偏置电路（包括镜像、比例和微电流源等）的结构和工作原理；差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）镜像电流源的结构和工作原理；比例电流源的结构和工作原理；微电流源的结构和工作原理。
（2）基本差分放大电路的结构、工作原理；长尾式差分放大电路的结构、工作原理；恒流源式差分放大电路的结构、工作原理；差分放大电路的输入、输出方式；差分放大电路的差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算。
（3）理想集成运算放大器的符号；理想集成运算放大器的特性。
（4）比例运算的电路结构、工作原理和应用；加法运算和减法运算电路的电路结构、工作原理和应用；积分运算和微分运算电路的电路结构、工作原理和应用。
课后作业：教材（模拟部分）39页题2.1.1；40页题2.3.1、题2.3.3、题2.3.5；42页题2.3.8；43页题2.4.5、题2.4.6；44页题2.4.10；题5.3.12；339页题7.2.7、题7.2.8、题7.2.10；340页题7.4.3；343页题7.6.1；344页题7.6.5。
第四章：放大电路中的反馈
教学重点：反馈的基本概念以及反馈类型的判断；负反馈对放大电路性能的影响；深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算。
教学难点：反馈类型的判断；负反馈对放大电路性能的影响；深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）反馈；反馈类型的判断；反馈的一般表达式；负反馈的四种基本类型。
（2）对增益的影响；对输入电阻的影响；对输出电阻的影响；对通频带的影响；对非线性失真的影响。
（3）深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算；深度负反馈下放大电路的输入，输出电阻。
学习方法：课前预习，课堂听讲，课后复习、练习
课后作业：教材（模拟部分）391页题8.2.2、题8.3.5；393页题8.4.1、题8.4.5。
第五章：数制与代码
教学重点：常见的数制（如：十进制、二进制、八进制、十六进制和任意进制等）及其之间的相互转换；常见的代码（如：8421码、余三码、循环码等）以及数制与代码之间的相互转换。
教学难点：二进制正负数的表示方法和补码运算以及循环码。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）十进制；二进制；八进制和十六进制；任意进制。
（2）其他进制数转换为十进制数；十进制数转换为其他进制数；二进制数与八进制数之间的相互转换；二进制数与十六进制数之间的相互转换；任意进制数之间的相互转换。
（3）补码；反码；二进制正负数的表示法；二进制数的补码运算。
（4）二—十进制码；误差检测码；字符，数字代码。
课后作业：教材（数字部分）38页题1.2.5（4）、题1.2.9（4）、题1.2.11、题1.3.4（3）；39页题1.4.1（3）、题1.4.2（2）。
第六章：逻辑代数
教学重点：三种基本的逻辑运算（如：“与”、“或”、“非”）和常见的复合逻辑运算（如：异或、同或等）；逻辑代数的基本定理、基本规则和常见公式；逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明；逻辑函数的表示方法（如：真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、逻辑电路图和波形图等）及其之间的相互转换；逻辑函数表达式不同形式之间的相互转换（包括最小项表达式、最大项表达式等）；逻辑函数的卡诺图化简（包括带有随意项的卡诺图的化简）；正逻辑和负逻辑的概念。
教学难点：逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明；逻辑函数的卡诺图化简（包括带有随意项的卡诺图的化简）；正逻辑和负逻辑的概念；卡诺图的VEM化简。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）逻辑函数；基本逻辑运算；复合逻辑运算。
（2）逻辑代数的基本定律；逻辑代数的基本规则；逻辑代数的常见公式；关于异或和同或的相关公式。
（3）逻辑等式的公式法证明；逻辑函数的公式法化简；逻辑函数表达式的变换。
（4）真值表；逻辑函数表达式（最小项表达式、最大项表达式）；逻辑电路图；波形图。
（5）卡诺图的构成；逻辑函数的卡诺图表示；逻辑函数的卡诺图化简（包括卡诺图的VEM化简）；逻辑函数的卡诺图运算。
（6）正逻辑和负逻辑的概念；逻辑函数的正逻辑和负逻辑表示。
课后作业：教材（数字部分）74页题2.1.2（2）（3）、题2.1.3（3）、题2.2.1（2）（3）、题2.2.3（2）；75页题2.2.6（2）、题2.2.7（2）、题2.3.1（6）、题2.3.3（3）、题2.3.4；76页题2.4.3（6）（7）、题2.4.4（1）（4）。
第七章：组合逻辑电路
教学重点：组合逻辑电路的定义和特点；组合逻辑电路的分析和设计；常用组合逻辑电路（如：数据选择器、加法器、数值比较器、译码器等）的基本概念、电路结构、工作原理及功能；用MSI（如：用数据选择器、加法器、译码器等）实现组合逻辑电路的设计。
教学难点：用MSI（如：用数据选择器、加法器、译码器等）实现中、大规模集成电路的组合逻辑设计。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）组合逻辑电路的特点；组合逻辑电路的分析；组合逻辑电路的设计。
（2）半加器；全加器；多位加法器；加法器的应用。
（3）4—1数据选择器；8—1数据选择器；数据选择器的应用。
（4）一位数值比较器；多位数值比较器；数值比较器的应用。
（5）二进制译码器；二—十进制译码器；显示译码器；译码器的应用。
学习方法：课前预习，课堂听讲，课后复习、练习
课后作业：教材（数字部分）218页题4.1.4；219页题4.1.6；220页题4.2.2、题4.2.6、题4.2.7、题4.2.8；223页题4.4.8；225页题4.4.22（2）；226页题4.4.27（1）。
第八章：触发器
教学重点：几种常见触发器（如：基本RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器等）的电路结构、工作原理和逻辑功能；触发器的功能表示（如：特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图等）及其之间的相互转换；触发器的公式法和图表法类型转换。
教学难点：主从触发器、边沿触发器的电路结构和逻辑功能；触发器的功能表示（如：特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图等）及其之间的相互转换；触发器的公式法和图表法类型转换。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）基本RS触发器电路结构；工作原理；功能表示。
（2）同步RS触发器；同步D触发器；同步JK触发器；同步T和T/触发器。
（3）主从RS触发器；主从JK触发器。
（4）边沿JK触发器；边沿D触发器；边沿T和T/触发器。
（5）触发器的公式法类型转换；触发器的图表法类型转换。
课后作业：教材（数字部分）267页题5.2.4、题5.2.5；269页题5.5.1、题5.5.3；271页题5.5.7、题5.5.8、题5.5.9、题5.5.10。
第九章：时序逻辑电路
教学重点：时序逻辑电路的分析；时序逻辑电路的功能表示（如：方程组、状态表、状态图、时序图等）；常见时序逻辑电路（如：计数器、寄存器等）的电路组成和工作原理；同步时序逻辑电路的设计。
教学难点：时序逻辑电路的设计；常见时序电路（包括计数器、移位寄存器）的实际应用。
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、实验操作
学习方法：听课、线上课程、课后自修、练习
主要内容：
（1）时序逻辑电路的定义；时序逻辑电路的特点；时序逻辑电路的功能表示；时序逻辑电路的分析。
（2）二进制计数器；十进制计数器；计数器的应用。
（3）基本寄存器；移位寄存器；寄存器的应用。
（4）时序逻辑电路的设计。
课后作业：教材（数字部分）350页题6.1.2、题6.1.5；351页题6.1.6；352页题6.2.3、题6.2.4；355页题6.3.2、题6.3.3；356页题6.4.1；359页题6.5.10。
七、持续改进
1.本课程在每轮授课过程中，根据学生课程作业、课程测验、实验课程等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
2.课程思政
表7 课程思政结合点
序号 | 教学内容 | 思政维度 | 思政要素 | 思政融入点 | 教学方法 |
1 | 了解电子技术的发展 | 家国情怀 | 民族自信 | 信号特点 | 举例华为手机 |
2 | 掌握二进制、十六进制 | 家国情怀 | 中华传统文化 | 生活中的进制 | 太极、八卦对应二进制，半斤八两对应十六进制 |
3 | 逻辑代数表示方法 | 科学精神 | 辩证思想 | 逻辑代数不同表示方法 | 事物的多样性 |
4 | 逻辑函数化简 | 科学精神、工程意识 | 提高效率 | 化简的目的 | 化繁为简，效率至上 |
5 | 了解我国芯片发展 | 家国情怀 | 行业现状 | 我国芯片发展现状 | 举例中美贸易战、芯片是卡脖子技术，呼吁同学们科技报国 |
6 | 了解我国芯片发展 | 家国情怀 | 行业现状 | 我国芯片发展现状 | 名人事迹—邓中翰 |
7 | 组合电路分析 | 家国情怀 | 政治制度 | 三人表决器 | 少数服从多数，是民主集中制的思想 |
8 | 组合电路设计 | 科学精神、工程意识 | 工匠精神 | 模块化设计 | 模块化思想 |
9 | 触发器 | 科学精神 | 创新意识 | 触发器现态和次态的关系 | 继承与发展 |
10 | 时序电路分析 | 科学精神、工程意识 | 工匠精神 | 时序电路中各个触发器的作用 | 团结协作 |
11 | 时序电路设计 | 职业素养 | 自我调节 | 不能自启动电路与能够自启动的电路 | 能够自我调节心态，排解负面情绪 |
12 | 计数器 | 家国情怀 | 中华传统文化 | 生活中的计数器 | 中华文化瑰宝—算盘 |
13 | 计数器的应用 | 家国情怀 | 重大工程 | 序列信号的用途 | 国家重大工程嫦娥四号月地通信中的信道检验 |
八、课程学习资源
1. 拟使用教材
康华光. 电子技术基础（第6版）. 高等教育出版社，2013年。
2．学习参考资料
①.专著教材类
[1] 童诗白. 模拟电子技术基础（第4版）. 高等教育出版社，2015年。
[2] 阎石. 数字电子技术基础（第4版）. 高等教育出版社，2016年。
[3] 杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第3版）.高等教育出版社，2006年。
[4] 余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第3版）.高等教育出版社，2006年。
②.网络资源类
[1] 赭麓学堂（超星学习通），由各任课老师建设
[2] 数字电子技术，王红，清华大学
https：//www.bilibili.com/video/BV1XE411X7qU/?
[3] 数字电路与系统设计，孙万蓉等，西安电子科技大学
https：//www.icourse163.org/course/XDU-1002203001
课程名称：《固体物理导论》
一、课程概况
适用专业 | 物理学（师范）专业 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业基础课程 | 课程代码 | 08411740 |
开课学期 | 7 | 学分 | 3.0 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
51 | 51 | 0 |
先修课程 | 基础物理，四大力学 | 后续课程 | 凝聚态物理导论、激光原理与技术 |
大纲执笔人 | 叶田 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《固体物理导论》是揭示固体的结构及其组成粒子（原子、分子、离子、电子等）之间相互作用与运动的规律以阐明固体的性能与用途的课程，是物理学（师范）专业的专业基础课程中的必修核心课程。
固体物理学融汇力学、热力学、统计物理学、声学、电学、磁学、光学、电动力学、量子力学、晶体学等多学科的知识，是现代物理学研究思路和研究方法的升华和再创造所形成的重要学科成果，是当前物理学研究的重要分支和前沿领域。固体物理学的应用包括但不限于金属物理、半导体物理、晶体、磁学、超导（超流）物理、强关联物理、表面物理、介观物理、固体光电子学等。
通过本课程的学习，使学生了解固体物理的发展历程以及地位和作用；了解原子结合成固体的相关物理规律；理解和掌握晶体的晶格结构及其描述；理解和初步掌握晶格振动及其对晶体热学性质的影响；理解和初步掌握晶体能带理论及晶体中电子在电场和磁场中运动的基本规律；理解和掌握金属自由电子气的经典和量子理论，为学生进一步学习研究打下坚实基础，并着重培养学生现代科学意识和分析解决问题的能力。同时，在课程中，借助黄昆先生的事迹等，我们将融入思政元素，促进学生提升科学精神、爱国情怀，并强化学生社会责任感。
三、课程目标
本课程主要介绍固体物理学的基础知识和基本理论。固体物理学是当前物理学研究的重要分支和前沿领域，且其为化学物理、材料科学与工程等领域提供基础。学生学习掌握固体物理学的基础知识和基本理论，可为进一步学习和研究固体物理学中的各种专门问题以及材料科学等相关领域的内容建立初步的理论基础。同时，固体物理学是现代物理学研究思路和研究方法的升华和再创造所形成的重要学科成果。因而，在课程教学过程中，我们将特别注重培养学生的现代科学意识，塑造培养学生分析问题与解决问题的综合能力及创新思维的能力。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：使学生理解掌握固体物理学的基础知识和基本理论，为进一步学习和研究固体物理学各种专门问题及相关领域的内容建立初步的理论基础。 | ZS1掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心科学素养内涵。 | 3 知识整合 |
课程目标2：培养学生的现代科学意识，塑造学生分析问题与解决问题的综合能力及创新思维的能力。 | ZS3了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系及与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，能整合形成物理学科教学知识，初步习得学习指导方法和策略。 | 3 知识整合 |
四、教学要求和方法
授课教师应按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学的各项工作，认真备课，积极完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，重视对学生的学习方法的指导和课堂教学效果的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核方式和考核内容的设计。在此基础上，促进学生掌握固体物理学的基本概念、理论、研究范式、技术路线及其在多学科背景中的应用。在传授知识的同时，注重培养学生运用固体物理学的理论方法分析与处理问题的能力。
学生应根据课程大纲要求制定本课程学习计划，自主了解固体物理学发展的主要历程及固体物理对现代物理学与现代科学技术发展的作用，严格自我要求，主动适应课程学习要求，利用课余时间做好预习、复习，阅读参考书，主动与同学开展合作学习，认真、独立完成课后作业。
通过本课程的学习，要求学生：
（1）理解固体物理学的研究对象和应用领域；
（2）掌握固体物理学的基本知识、概念和理论框架；
（3）理解晶格动力学和能带理论的逻辑体系和相关研究方法；
（4）掌握固体物理学处理多体问题的范式和技术路线，能结合相关的数学、物理方法处理一些从具体情境中提炼出的基本科学问题。
教学要求和方法具体如表2所示：
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 晶体结构 | (1) 借助于多媒体展示，使学生建立起晶体结构特征的直观图像；使学生了解晶体晶格结构的实例、非晶态和准晶态的特征。 (2) 通过教学使学生理解、掌握晶体结构的周期性特征及其描述方法、对称性特征及其描述方法。 (3) 通过教学使理解、掌握倒格子的定义及其与正格子的关系； (4) 通过教学使学生熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
2 | 固体的
结合 | (1) 通过教学使学生了解晶体结合力的一般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元素和化合物晶体结合的规律性。 (2) 通过教学使学生掌握离子晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量的计算。 (3) 在教学中，使学生认识到吸引与排斥的矛盾的差别和对立统一是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学生的辩证思维能力。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
3 | 晶格振动与晶体的热学性质 | (1) 通过教学使学生理解格波概念、声子概念；理解简谐近似、玻恩-卡曼边界条件的物理内涵；了解三维格波的一般规律及相关试验方法；掌握一维单原子、双原子晶格振动的格波解与色散关系；掌握晶格振动模式密度的计算方法； (2) 通过教学使学生理解晶格热容的量子理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态方程。 (3) 结合例题分析和习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。此外，借助于黄昆的事迹，引导学生形成正确的价值观和世界观。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
4 | 能带理论 | (1) 通过教学使学生能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布洛赫定理及其推论；掌握晶体能带的基本特征；熟悉布里渊区、费米面等基本概念；并了解平面波方法、赝势方法； (2) 通过教学使掌握近自由电子近似、紧束缚近似方法及其应用；掌握能态密度的计算方法。 (3) 通过周期势场中单电子布洛赫波的多种求解方法的学习与练习，使学生具有进一步研究与探索固体电子理论的能力。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 12 | 目标1 目标2 |
5 | 晶体中电子在电场和磁场中的运动 | (1) 通过教学使学生了解在准经典近似下晶体中的电子在均匀外电场与磁场中的运动规律；熟悉平均速度、有效质量、准动量、空穴等概念；理解导体、半导体、绝缘体的能带论解释。 (2) 通过教学使学生掌握运用电子准经典近似的动力学方程讨论晶体中的电子在电场与磁场中运动问题的方法。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 5 | 目标1 目标2 |
6 | 金属电子论 | 通过教学使学生掌握金属自由电子气的经典与量子理论，由此理解金属导热与导电的微观机制，揭示出金属导热与导电等宏观性质的物理实质。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标完成情况，评价学生学习成果，课程评价采用定量评价和定性评价、过程性评价与终结性期末考试评价相结合的形式进行。
定性评价通过问卷调查、课程教学座谈会等形式完成。问卷的设计主要针对各课程目标的达成情况，通过座谈会主要了解班级整体的学习效果和各课程目标的达成情况。问卷调查、课程教学座谈会还可以征求学生对教学的意见与建议，以便持续改进。
另外，过程性考核包括平时表现、课程作业、阶段测试。终结性考核为期末闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3-表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 平时表现 | (1) 根据学生平时的问题讨论参与度、课堂笔记、课后复习、公式默写等学习表现等情况打分。 |
课程作业 | (1) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于10次。 |
阶段测试 | (1) 主要评价学生对阶段性知识点的熟悉、理解和掌握程度。 (2) 测验以笔试开卷或闭卷形式进行，测验题型为选择题、分析题、计算题、论述题、设计题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本方法和和主要技术的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是选择题、计算题、分析题、论述题、综合应用题、设计题等。 (3) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 合计 |
日常考核 | 1．课堂笔记 | 0.02 | | 0.10 |
2．课后复习 | 0.02 | |
3．讨论参与度 | 0.03 | |
4．公式默写等学习表现情况 | 0.03 | |
课程作业 | 1. 绪论，晶体相关练习题8道 | 0.02 | 0.01 | 0.15 |
2. 固体的结合，相关练习题4道 | 0.015 | |
3. 晶格振动，相关练习题8道 | 0.02 | 0.02 |
4. 能带理论，相关练习题8道 | 0.02 | 0.02 |
5. 晶体中电子在电场和磁场中的运动，相关练习题4道 | 0.015 | |
6. 金属电子论，相关练习题3道 | 0.01 | |
阶段测试 | 1.选择题 | 0.06 | | 0.15 |
2.论述题 | 0.03 | |
3.计算分析题 | 0.06 | |
期末考试 | 1.选择题 | 0.24 | | 0.60 |
2.论述题 | | 0.16 |
3.计算分析题 | | 0.24 |
合计 | 0.60 | 0.40 | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
平时表现 | 课程作业 | 阶段测试 | 期末考试 |
课程目标1 | 59% | 10% | 10% | 15% | 24% |
课程目标2 | 41% | | 5% | | 36% |
合计 | 100% | 10% | 15% | 15% | 60% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
平时表现 | 能完整清晰地回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 按时提交；作答逻辑清晰、结果正确 | 按时提交；作答逻辑清晰、结果基本正确 | 按时提交；作答逻辑较清晰、结果大部分正确 | 未按时提交但及时补交；作答部分正确 | 未按时提交或作答逻辑混乱或错误很多或抄袭 |
阶段测试 | 按阶段测试评分 | 按阶段测试评分 | 按阶段测试评分 | 按阶段测试评分 | 按阶段测试评分 |
期末考试 | 按期末考试评分 | 按期末考试评分 | 按期末考试评分 | 按期末考试评分 | 按期末考试评分 |
六、课程内容
第一章：晶体结构（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第1-4周）
教学目标：通过本章的教学，使学生了解晶格结构的实例、非晶态和准晶态的特征；理解和掌握晶体结构的周期性特征及其描述方法；理解和掌握晶体结构的对称性特征及其描述方法；理解和掌握倒格子的定义及其与正格子的关系；熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。借助于多媒体展示，使学生建立起晶体结构特征的直观图像。
教学重点：晶体结构的周期性特征及其描述方法、晶体结构的对称性特征及其描述方法、倒格子及其与正格子的关系。
教学难点：倒格子及其与正格子的关系、对称操作与群表示
学 时：12
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
绪论
一、固体物理学的发展历程
二、固体物理学的地位与作用
第一节 一些晶格的实例
第二节 晶格的周期性
一、原胞和基矢、W-S原胞
二、原胞与单胞（晶胞）
三、简单晶格与复式晶格
四、晶格点阵的数学表述（五）例子
第三节 晶向、晶面和它们的标志
一、晶向与晶向指数
二、晶面与晶面指数、密勒指数
第四节 倒格子
一、倒格子基矢
二、倒格子的导出、傅里叶变换
三、倒格子与正格子的关系
第五节 晶体的宏观对称性
一、对称操作及其数学性质
二、立方体、正四面体、正六角柱的对称操作
三、对称操作群
四、晶体的宏观对称性与宏观物理性质
第六节 点群
一、对称素
二、32种点群
第七节 晶体的对称性与晶格点阵分类
一、七个晶系
二、十四种布拉伐格子
三、空间群简介
第八节 晶体表面的几何结构
一、二维晶系和布拉伐格子
二、二维倒格子
三、表面相
第九节 非晶态与准晶态*（机动）
一、非晶态材料的结构
二、Penrose拼图
三、准晶态的例子
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题8道
第二章：固体的结合（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第5-6周）
教学目标：通过本章的教学，使学生了解晶体结合力的一般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元素和化合物晶体结合的规律性；掌握离子晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量的计算。在教学中，能够使学生认识到吸引与排斥的矛盾的差别和对立统一是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学生的辩证思维能力。
教学重点：晶体结合的一般规律、离子晶体的结合能、范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量
教学难点：共价结合与sp3杂化、体积弹性模量、范德瓦耳斯晶体的结合能
学 时：6
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 离子性结合
一、结合力的一般性质
二、离子晶体的吸引能、马德隆常数
三、离子晶体的排斥能、内能
四、离子晶体的体积弹性模量、结合能
五、离子晶体的结构与离子半径比*（机动）
第二节 共价结合
一、成键态与反键态
二、共价结合的饱和性与方向性
三、电离度、sp3杂化*（机动）
第三节 金属性结合
一、价电子的“共有化”
二、金属的基本性质
三、与其它类型结合的比较
第四节 范德瓦耳斯结合
一、范德瓦耳斯力的几种形式
二、Lennard-Jones势
三、范德瓦耳斯晶体的内能、结合能、体积弹性模量
第五节 元素和化合物晶体结合的规律性
一、负电性
二、元素晶体结合的规律性
三、化合物晶体结合的规律性
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：练习题4道
第三章：晶格振动与晶体的热学性质（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第7-10周）
教学目标：通过本章的教学，能够使学生理解简谐近似、格波概念、声子概念；理解玻恩-卡曼边界条件；了解三维格波的一般规律、晶格振动的非简谐效应；了解确定晶格振动谱的实验方法；掌握一维单原子、双原子晶格振动的格波解与色散关系；掌握晶格振动模式密度的计算方法；理解晶格热容量的量子理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态方程。结合例题分析和习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。此外，借助于黄昆的事迹，引导学生形成正确的价值观和世界观。
教学重点：格波概念、声子概念、一维单（双）原子晶格的振动及其色散关系、晶格振动模式密度的计算、晶格热容量、晶格状态方程
教学难点：三维格波的一般规律、色散关系、模式密度、非简谐效应
学 时：12
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 简谐近以和简正坐标
一、简谐近似
二、简正坐标与振动模
三、独立谐振子系统的量子力学解
第二节 一维单原子链
一、简谐近似与动力学方程
二、格波解及其物理意义
三、玻恩-卡曼边界条件与波矢的取值
四、色散关系
五、长波近似
六、简正坐标
七、格波量子化
八、声子概念（1）
第三节 一维双原子链 声学波与光学波
一、动力学方程与格波解
二、色散关系
三、边界条件与波矢的取值
四、声学波与光学波
第四节 三维晶格的振动
一、三维格波解及一般特性
二、波矢数与模式数
三、声子概念（2）及声子的准动量
第五节 离子晶体的长光学波 黄方程*（机动）
一、黄方程
二、长光学横波与纵波
三、长光学波振动的原子理论
四、离子晶体的光学性质
五、极化激元
第六节 确定晶格振动谱的实验方法*（机动）
一、能量守恒与准动量守恒
二、中子非弹性散射
三、光的散射
第七节 晶格振动模式密度
一、晶格振动模式密度的定义
二、模式密度的计算
三、例子
第八节 晶格热容的量子理论
一、晶格热容量
二、爱因斯坦模型
三、德拜模型
第九节 晶格的状态方程
一、晶格振动的自由能
二、格林爱森近似与晶格状态方程
三、格林爱森定律
第十节 晶格振动的非简谐效应*（机动）
一、晶格热膨胀
二、固体高温热容量
三、晶格的热传导
第十一节 有缺陷时的晶格振动 非晶固体中的原子振动*（机动）
一、局域模
二、非晶固体中的原子振动
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题8道
第四章：能带理论（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第11-14周）
教学目标：通过本章的教学，使学生能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布洛赫定理及其推论的证明，掌握晶体能带的基本特征；熟悉克龙尼克—潘纳模型的求解与结论；熟悉布里渊区、费米面等基本概念；了解平面波方法、赝势方法；掌握近自由电子近似方法及其结论；掌握紧束缚近似方法的运用；掌握能态密度的计算方法。通过周期势场中单电子布洛赫波的多种求解方法的学习与练习，使学生具有进一步研究与探索固体电子理论的能力。
教学重点：布洛赫定理与布洛赫波、晶体能带的基本特征、自由电子近似、紧束缚近似、能态密度、布里渊区
教学难点：布洛赫定理及其推论、平面波方法、紧束缚近似方法
学 时：12
教学方法：课堂讲授、多媒体演示、课堂讨论
主要内容：
第一节 布洛赫定理
一、能带理论的基本思想与方法
二、平移算符与布洛赫定理
三、布洛赫定理的若干推论与晶体能带的基本特征
第二节 近自由电子近似（一维周期场）
一、模型与微扰计算
二、能带与带隙
第三节 近自由电子近似（三维周期场）
一、模型与微扰计算
二、布里渊区
三、布里渊区与能带
第四节 赝势方法
一、赝势
二、赝势方法
三、空中心势
第五节 平面波方法*（机动）
一、布洛赫波的展开
二、能量本征值方程
第六节 紧束缚近似（原子轨道线性组合法）
一、模型与微扰计算
二、原子能级与晶体能带的对应
三、瓦尼尔（Wannier）函数
第七节 能态密度和费米面
一、能态密度
二、等能面
三、费米面
第八节 表面电子态*（机动）
一、模型与计算
二、表面态的波函数
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习、小组讨论
课后作业：练习题8道
第五章：晶体中电子在电场和磁场中的运动（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第15-16周）
教学目标：通过本章教学，使学生了解在准经典近似下晶体中的电子在均匀外电场与磁场中的运动规律；熟悉平均速度、有效质量、准动量、空穴等概念；理解导体、半导体、绝缘体的能带论解释；掌握运用电子准经典近似的动力学方程讨论晶体中的电子在电场与磁场中运动问题的方法。
教学重点：平均速度、有效质量、准动量、导体半导体绝缘体的能带论解释、电子准经典近似的动力学方程
教学难点：波包、有效质量、空穴的特性
学 时：5
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 准经典运动
一、波包与平均速度
二、动力学方程与准动量
三、加速度与有效质量
第二节 恒定电场作用下电子的运动
一、一维运动的例子
二、讨论
第三节 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
一、满带电子
二、导体与非导体的模型
三、近满带与空穴
第四节 在恒定磁场中电子的运动 回旋共振
一、恒定磁场中电子的准经典运动
二、自由电子情况的量子理论
三、电子的有效质量近似
四、回旋共振（机动）
第五节 德·哈斯—范·阿尔芬效应*（机动）
一、德·哈斯—范·阿尔芬效应
二、二维自由电子气模型
三、三维自由电子气模型
四、应用举例
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：练习题4道
第六章：金属电子论（支撑课程目标1-2）
（授课时间：第16-17周）
教学目标：通过本章的教学，使学生掌握金属自由电子气的经典与量子理论，由此理解金属导热与导电的微观机制，揭示出金属导热与导电等宏观性质的物理实质。
教学重点：金属自由电子气的量子理论、费米能级、电子容热、热电子发射与功函数
教学难点：费米能级、电子容热、分布函数与玻耳兹曼方程
学 时：4
教学方法：课堂讲授、多媒体演示
主要内容：
第一节 金属的经典电子理论*（机动）
一、Drude模型
二、欧姆定律
三、Wiedemann-Franz定律
第二节 金属自由电子气的量子理论
一、索末菲模型
二、费米统计
三、费米能级
四、电子热容
第三节 功函数与接触电势
一、热电子发射和功函数
二、接触电势
第四节 分布函数和玻耳兹曼方程*（机动）
一、分布函数
二、玻耳兹曼方程
第五节 弛豫时间近似和电导率公式*（机动）
一、弛豫时间近似
二、电导率公式
授课方式：线上直播授课、线下课堂学习、学习线上教学视频
学习方法：课堂听讲、课后练习
课后作业：练习题3道
七、持续改进
在课程执行期间，根据学生平时表现、课程作业、阶段测验等过程性评价结果以及学生、教学督导、同行等人员的听课反馈，及时在教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，通过问卷调查、课程教学座谈会了解课程教学目标达成情况、班级整体学习效果。
八、课程学习资源
拟使用教材
《固体物理学》，黄昆 韩汝琦，高等教育出版社，1988年。
学习参考资料
1. 国内其他教材
[1] 《固体物理学》，方俊鑫 陆栋，上海科学技术出版社，1980年。
[2] 《固体物理学》（重排本），黄昆，北京大学出版社，2014。
[3] 《固体物理基础》，阎守胜，北京大学出版社，2011年。
[4] 《固体物理教程》，王矜奉，山东大学出版社，2013年。
[5] 《固体物理学》，顾秉林 王喜昆，清华大学出版社，1997年。
2. 习题解答等辅助资料
[1] 《固体物理概念题和习题指导》，王矜奉 范希会 张承琚，山东大学出版社，2014年。
[2] 《固体物理学习题解答》，李延龄 吕华平，高等教育出版社，2010年。
3. 网络资源类
[1] 固体物理学，李丹等，北京交通大学
http：//www.icourse163.org/course/NJTU-1207232804
[2] 简明固体物理，叶益聪等，国防科技大学
https：//www.icourse163.org/course/NUDT-1206139804
课程名称：《量子场论基础》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 11391230 |
开课学期 | 3/4 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 量子力学（I） | 后续课程 | 量子场论（I、II） |
大纲执笔人 | 罗翠柏 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
《量子场论基础(导论)》是现代物理学中最重要也是最基础的理论之一，是物理类专业的重要专业拓展课程。本门课程的先修课程为《量子力学I》。通过本课程量子场论基础知识的学习，为后续顺利学习《量子场论I、II》、《粒子物理》、《规范场论》和《量子色动力学》打下基础。量子场论中数学公式众多，运算过程复杂，需要很多的数学处理和技巧，本课程针对具有狭义相对论和非相对论量子力学以及相应数学基础的学生；不使用群论的理论和概念，不要求学过高等量子力学；着重阐述量子场论的基本原理、理论和概念，并结合一些实际问题给出具体和完整的计算，为本科学生提供一个尽量简约的量子场论基础。本课程以电磁作用的阿贝尔规范理论为主要内容，课程教学中使学生能系统地掌握自由粒子相对论波动方程、场的拉格朗日方程以及对称变换和守恒荷；学会自由场的正则量子化方法，理解相互作用表象的特点；重点学会导出旋量场电磁作用的费曼规则以树图近似下的散射截面；以单圈近似为例使学生了解重整化的观念、方法以及一般相互作用理论的重整化判据，为后续课程的学习打下必备的基础。
本课程将融入思政元素，学生进一步提升科学精神、担当意识和社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：以电磁作用的阿贝尔规范理论为主要内容，使学生系统地掌握场的拉格朗日方程、对称性和守恒荷、正则量子化、场的相互作用、费曼规则和重整化概念；学生具有创新和实际应用理论计算相应问题的能力，学生能够利用所学知识计算树图近似下的散射截面，以单圈近似为例使学生了解重整化的概念；学生理解量子场论在现代物理学中的重要性，学会专业相关的文献查阅，关注国内外物理前沿进展及发展动态，养成自主学习的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标2：深刻理解场的拉格朗日方程、对称性和守恒荷、正则量子化、场的相互作用、费曼规则和重整化的基本原理； | ZS1 掌握量子场论的基础知识、思想方法及必要的数学知识，具有初步运用所学知识解释物理现象的能力； | 要求1：知识整合 |
课程目标4：具有良好的科学态度与思维、较强的创新意识与能力。具备发现、分析和解决实际物理学问题的能力。关注国内外物理前沿进展及发展动态。 | ZZ1理解量子场论的核心内容和在物理学历史中的发展阶段路径，制定自身学习和专业发展规划； ZZ2养成会通过文献查阅与研究，养成自主学习习惯，具有自我管理能力。 | 要求8：自主学习 |
四、教学要求和方法
《量子场论基础》课程的具体教学过程中，以社会主义核心价值观为灵魂和主线，以专业技能知识为载体，使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解，使学生能够对这些概念和理论有深入的认识，进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分，要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容，使学生能能够掌握核心部分，并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点，用形象的方式描述，使学生有深刻印象。引导学生阅读英文文献，培养自学能力。
在教学方法上，课堂讲授采用启发式教学和探究型教学，依托知识载体，传授相关的思想和方法，引导学生探索技术前沿；激发学生主动学习的兴趣；培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力；引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。采用互动式教学，课内讨论和课外答疑相结合。
在学习方法上，重视对基本理论的钻研，并将理论和实验相结合。训练学生发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务，认真听课，积极思考，高质量完成作业和课外阅读，并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料，强化对知识点的认识。
表2 教学要求和方法
序号 | 教学内容 | 教学目标和要求 | 教学方法 | 推荐学时 | 对应的课程目标 |
1 | 绪论 | (1) 了解量子场论的发展历程，理解量子场论是粒子体系的动力学模型，粒子物理还在探索发展过程之中，量子场论是一门发展中的理论； (2) 理解量子场论的特点、基本原理与要求 (3) 了解量子场论的应用领域； (4) 作业及课外学习要求：查阅量子场论发展史的有关介绍。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 2 | 目标1 目标2 |
2 | 自由粒子的相对论波动方程及其平面波解 | (1) 复习波动方程及其平面波解，有利于学生深入学习课程内容。 (2) 讨论标量、旋量和矢量粒子的相对论波动方程及平面波解 (3) 引导学生理解非相对论和相对论量子力学的区别，以及它们为何不能解释粒子的产生与湮灭现象和其他一系列困难。 (4) 学习相应的专业英文。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 目标2 |
3 | 拉格朗日场论及场的对称变换与守恒荷 | (1) 了解理论力学三套等价的理论体系；了解量子场论的两套理论体系； (2) 掌握经典场论的拉格朗日方程； (3) 了解对称性、不变性、守恒量与Noether定理； (4) 理解时空均匀性与场的能量和动量、理解各向同性与自旋角动量； (5) 理解PCT变换。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 4 | 目标1 |
4 | 场的正则量子化 | (1) 本章首先使学生理解经典场论的不足之处，因此需要将经典场量子化； (2) 了解量子化的量子方法：正则量子化和路径积分量子化，前者只适用于阿贝尔规范理论，而后者主要用于非阿贝尔规范理论； (3) 重点掌握标量、矢量和旋量自由场的正则量子化方法；重点掌握库伦规范和洛伦兹规范下电磁场的量子化。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 |
5 | 电磁作用的阿贝尔规范理论与微扰展开 | (1) 了解相互作用规范理论的两个特点：对称性和可重整性。相互作用场常用的处理方法——微扰展开； (2) 掌握整体规范不变性和定域规范不变性与场的相互作用； (3) 掌握相互作用表象和微扰展开；理解Wick定理和旋量场电磁作用的费曼规则； (4) 会计算粒子寿命和散射截面，为后续应用提供思维训练范例。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 |
6 | 树图近似 | (1) 利用微扰理论和费曼规则，计算具体的物理过程，如树图近似下，计算电子对湮灭、康普顿散射、电子在库伦场中的散射； (2) 阐述微扰理论与费曼规则的应用方法和步骤； (3) 阅读英文资料。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
7 | 单圈近似与重整化 | (1) 了解单圈近似下场论的困难以及发展历史； (2) 掌握重整化的两个步骤：正规化和重整化， (3) 掌握费米子自能与质量重整化；掌握真空极化；掌握顶点因子； (4) 了解电荷重整化与Ward等式、量子辐射修正、重整化判据。 | 线上（√） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） 其它（） | 6 | 目标1 目标2 |
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。因量子场论中数学公式多、运算过程复杂，更有大量的数学处理及特殊技巧，因此中期和期末考核以开卷考核为主。过程性考核占包括课程作业、中期考试、课程研讨、文献查阅。期末终结性考核为开卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3至表6所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 日常考核 | (1) 主要通过课堂提问或讨论等测试环节，考核学生对课堂学习知识点的理解和掌握程度。 |
课程作业 | (1) 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于10次。 |
期中考试 | (1) 主要考核学生对阶段性知识点的复习、理解和掌握程度。 (2) 测验以开卷形式进行，测验题型为论述题、计算题等。 (3) 每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课程测验成绩。 |
文献查阅 | (5) 包括实验操作评分和实验报告评分； (6) 各占50%。 |
终结性考核 | 期末考试 | (1)主要考核《量子场论》基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对量子场论的基本概念、基本理论的掌握和具体知识应用的能力，并通过论述、计算综合型题目考核学生运用所学方法解决问题的能力。 (2) 考核1-7章知识运用、分析和计算能力。 (3) 考试以开卷形式进行，考试题型为计算题、论述题等。 (4) 卷面成绩100分。卷面成绩按比例折算后计入课程总评成绩。 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
课程目标 支撑环节 | 目标1 | 目标2 | 目标3 | 合计 |
日常考核 | 1．随堂提问 | 0.008 | 0.006 | | 0.05 |
2．文献查阅 | 0.008 | 0.01 | |
3．研讨 | 0.008 | 0.01 | |
课程作业 | 1. 绪论：经典场论的困难 | | 0.0025 | | 0.05 |
2. 绪论：文献查阅 | 0.0025 | 0.01 | |
3. 自由粒子相对论波动方程及解 | 0.0025 | | |
4. 对称性、守恒荷，拉格朗日方程 | 0.005 | | |
5. 正则量子化 | 0.005 | | |
6. 阿贝尔理论与微扰展开 | 0.0075 | | |
7. 树图近似 | 0.0025 | 0.005 | |
8. 单圈近似与重整化 | 0.0025 | 0.005 | |
期中考试 | 1.论述题 | 0.04 | 0.01 | | 0.10 |
2.计算分析题 | 0.04 | 0.01 | |
期末考试 | 1.论述题 | 0.220 | 0.10 | | 0.80 |
2.计算题 | 0.380 | 0.10 | |
合计 | 0.7315 | 0.2685 | | 1.00 |
表5 课程目标达成情况评价依据
课程目标 | 课程目 标权重 | 评价依据（百分制） |
日常考核 | 课程作业 | 期中考试 | 期末考试 |
课程目标1 | 73.15% | 2.4% | 2.75% | 8% | 60% |
课程目标2 | 26.85% | 2.6% | 2.25% | 2% | 20% |
| | | | | |
合计 | 100% | 5% | 5% | 10% | 80% |
注：各考核环节分值比重可根据课程教学情况动态调整。
表6 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
课程实验 | 及时、完整、操作正确且报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 及时、完整，大部分操作正确且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，部分操作正确且部分报告详细 | 不及时、不完整，操作不正确、报告不详细 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章：绪论
教学重点：量子场论的基本原理与要求、量子场论的特点、量子场论的应用领域、量子力学所遇到的困难。
教学难点：量子力学所遇到的困难。
主要内容：（1）量子场论的基本概念和发展历程；
（2）量子力学所遇到的困难；
（3）量子场论的特点；
（4）量子场论的应用领域；
（5）量子场论的基本原理与要求。
学习方法：听课，小组讨论，调研。
课后作业：文献查阅，量子力学的基本计算。
第二章：自由粒子的相对论波动方程及其平面波解
教学重点：Klein-Gordon方程及负能困难，Dirac方程及负能空穴和真空、粒子的自旋、Dirac矩阵的求迹定理、中微子波函数、麦克斯韦方程组、极化矢量、规范变换与规范不变性等。
教学难点：规范变换与规范不变性，旋量波函数的自旋求和等。
主要内容：
第一节 Klein-Gordon方程
1．方程的导出
2．负能困难
3．正交归一平面波解
第二节 Dirac方程
1．Dirac矩阵与Dirac方程的协变形式
2．粒子的自旋
3．动量空间的旋量波函数
4. 旋量波函数的自旋求和
5．旋量波函数的正交归一关系
6. 狄拉克矩阵的求迹
第三节 中微子波函数
1．动量空间中微子的旋量波函数
2．中微子的旋量波函数的自旋求和
3．中微子的旋量波函数的手征性
4．中微子旋量波函数的正交归一关系
第四节 麦克斯韦方程组
1．矢势、标势
2．电磁场张量
3．规范变换与规范变换不变性
4．自由势方程的平面波解
5．三维极化矢量
6．四维极化矢量
7．光子的平面波函数
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：完成教材例题及练习题。
第三章：拉格朗日场论及场的对称性变换与守恒荷
教学重点：场的拉格朗日方程、守恒定律与Noether定理、时空的均匀性和各向同性及能量动量角动量、PCT变换。
教学难点：Noether定理与PCT变换。
主要内容：
第一节 力学系统的拉格朗日方程
1．最小作用量原理
2．拉格朗日方程
第二节 场的拉格朗日方程
1．场的最小作用量原理
2．场的拉格朗日方程
3．场的拉格朗日密度
第三节 对称性、不变性、守恒定律与Noether定理
1．时空坐标变换
2．拉格朗日密度的不变性
3．连续性方程、守恒流与守恒荷
第四节 时空的均匀性与场的能量和动量
1．时空平移变换
2．场的能量动量张量
3．场的能量与动量
第五节 时空的各向同性与场的白旋角动量
1．洛伦兹变换
2．无穷小洛伦兹变换
3．守恒流与守恒荷
4．场的自旋角动量
第六节 PCT变换
1．空间反射变换
2．电荷共轭变换
3．时间反演变换
4．用正反馈电路实现负阻振荡
第七节 协变双旋量
1．洛伦兹变换
2．空间反射变换
3．压控振荡器实现方法举例
第八节 内部空间的对称性
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：完成书上部分理论公式推导，以及3-1至3-5，3-8，3-10，3-12习题。
第四章：正则量子化
教学重点：实标量场的量子化、复标量场的量子化、狄拉克场的量子化、库仑规范下电磁场的量子化、洛伦兹规范下电磁场的量子化。
教学难点：狄拉克场的量子化、库仑规范下电磁场的量子化等。
主要内容：
第一节 正则量子化
1．一个自由度力学系统的正则量子化
2．n个自由度力学系统的正则量子化
3．自由场的正则量子化
第二节 实标量场的量子化
1．经典场
2．量子化
3．时空空间的场算符
4．动量空间的场算符
5．粒子的产生与湮灭、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
第三节 复标量场的量子化
1．经典场
2．量子化
3．时空空间的场算符
4．动量空间的场算符
5．粒子的产生与湮灭、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
第四节 狄拉克场的量子化
1．经典场
2．量子化
3．时空空间的场算符
4．动量空间的场算符
5．Dirac粒子的产生与湮灭、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
第五节 库仑规范下电磁场的量子化
1．经典场
2．量子化
3．时空空间的场算符
4．动量、极化空间的场算符
5．光子的产生与湮灭、粒子的真空正能量及粒子能量的正定性
第六节 洛伦兹规范下电磁场的量子化
1．经典场
2．量子化
3．时空空间的场算符
4．动量、极化空间的场算符
5．三种光子
6．存在的问题
7．量子场论中的洛伦兹条件
8．负模方与负能困难的消除
第七节 量子场论中的连续对称变换与Noether定理
1．连续变换下的生成元
2．守恒量
3．时空平移变换
4．时空转动变换
5．内部空间的对称变换
第八节 量子场论中的PCT变换
1．空间反射变换
2．电荷共轭变换
3．时间反演变换
第九节 相对论性的对易关系
1．标量场
2．狄拉克场
3．电磁场
4．相对论对易子的特点
第十节 自由传播子
1．标量场
2．狄拉克场
3．电磁场
4．传播子的意义
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：书上例题的再次推导，完成4-1至4-8练习题。
第五章：电磁作用的阿贝尔规范理论与微扰展开
教学重点：阿贝尔规范理论、相互作用表象和微状展开、维克定理、旋量场电磁作用的费曼规则、粒子的寿命和碰撞截面、PCT定理及PCT联合变换的应用。
教学难点：相互作用表象和微状展开、维克定理、旋量场电磁作用的费曼规则等。
主要内容：
第一节 电磁作用的阿贝尔规范理论
1．自由场的整体规范不变性
2．定域规范不变性与场的相互作用
3．相互作用场的运动方程
4．库仑规范下相互作用场的量子化
5．洛伦兹规范下相互作用场的量子化
第二节 相互作用表象和微状展开
1．表象无关性
2．三种常用表象
3．U矩阵
4．微扰展开与迭代解
5．S矩阵
6．S矩阵元
7．绝热假设
第三节 维克定理
1．算符的正规乘积
2．算符的收缩与维克定理
3．S(1)矩阵
4．S(2)矩阵
第四节 旋量场电磁作用的费曼规则
1．电子对湮灭为光子与费曼规则I
2．穆勒散射与费曼规则II
3．电子自能与费曼规则III
4．真空极化与费曼规则 Ⅳ
第五节 粒子的寿命和碰撞截面
1．反应矩阵与反应矩阵元
2．反应几率
3．粒子的寿命
4．碰撞截面
第六节 PCT定理及PCT联合变换的应用
1．PCT定理
2．PCT联合变换的应用
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：书上例题的再次推导，完成5-1至5-9练习题。
第六章：树图近似
教学重点：电子对湮灭为子对或强子，康普顿散射、电子在库仑场中的散射、。
教学难点：光子极化的平均与求和、散射光子频率与散射角的关系。
主要内容：
第一节 电子对湮灭为子对或强子
1．碰撞截面
2．自旋的平均与求和
3．终态积分
4．电子对湮灭为强子
第二节 康普顿散射
1．散射截面
2．光子极化的平均与求和
3．电子自旋的平均与求和
4．散射光子频率与散射角的关系
5．终态积分
第三节 电子在库仑场中的散射
1．库仑场
2．散射截面
3．自旋的平均与求和
4．终态积分
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：书上例题推导，并完成6-1至6-11练习题。
第七章：单圈近似与重整化
教学重点：费米子白能与质量重整化，真空极化、顶角因子、电荷重整化与Ward等式、量子辐射修正、重整化判据。
教学难点：重整化。
主要内容：
第一节 费米子自能与质量重整化
1．费米子自能部分
2．分母的积化和
3．高斯积分
4. 发散积分变量变换泡利威勒斯的正规子正规化法
5. 泡利-威勒斯的正规子正规化法
6. 费米子自能部分的正规化
7. 质量重整化与费米子场的重整化常数
第二节 真空极化
1．真空极化部分
2．分母的积化和
3．特荷夫威特曼的维数正规化法
4．维克转动
5．真空极化部分的正规化
6．光子场的重整化常数
第三节 顶角因子
1．顶角部分
2．正规化的费曼截割法
3．分母的积化和
4．顶角部分的正规化
5．顶角重整化常数
第四节 顶角因子
1．电荷重整化
2．电荷普适性
3．瓦德等式
第五节 量子辐射修正
1．外场中的电子
2．戈尔登分解
3．电子磁矩
4．能级的兰姆移动
第六节 重整化判据
1．表观发散度
2．图形结构
3．场量与耦合常数的量纲
4．重整化判据
学习方法：听课、课后自修、小组讨论。
课后作业：书上例题推导，并完成7-1至7-6练习题。
七、持续改进
本课程在授课过程中，将根据学生课程作业、课程测验、研讨和文献查阅等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。课程结束后，对课程教学目标达成情况进行分析，根据分析结果，同时结合毕业生、校友、社会第三方的问卷调查、座谈会、调查报告、评教等形式的反馈，在本课程后面轮次的教学中改进提高。
八、课程学习资源
拟使用教材
量子场论导论-电磁作用的阿贝尔规范理论，姜进志，第1版. 北京：科学出版社，2016年1月
学习参考资料
1. 专著教材类
[1] 王正行，简明量子场论，第2版，北京：北京大学出版社，2020年6月。
[2] Michael E. Peskin and Daniel V. Schroeder， An Introduction to Quantum Field Theory， 北京：Beijing World Publishing Corp.，2006。
[3] 徐一鸿(A. Zee)，果壳中的量子场论，合肥：中国科学技术大学出版社，2021年3月。
2. 期刊类
[1] Physical Review D， https：//journals.aps.org/prd/
[2] Physical Review Letters， https：//journals.aps.org/prl/
3. 网络资源类
[1] Arxiv， https：//arxiv.org/
课程名称:《普通物理实验I》
一、课程概况
适用专业 | 物理学专业 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业实验课程 | 课程代码 | 08511070 |
开课学期 | 2 | 学分 | 1.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
51 | 3 | 48 |
先修课程 | 力学、热学、电磁学、光学 | 后续课程 | 普通物理实验（II级） |
大纲执笔人 | 姚关心、张先燚 | 大纲审核人 | 张先燚 |
二、课程描述
物理学是实验科学，实验是物理学的基础。凡物理学的概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的，即物理理论绝不能脱离物理实验结果的验证。人们在有目的地去尝试与实践,对自然的积极探索，会提出某些假设或预见，为对其进行证明，需筹划适当的手段和方法，根据由此产生的现象来判断原设计假设或预见真与否即为科学实验。普通物理实验（I级）是一门基础实验课，是知识的底层，其重要性不言而喻。通过该课程的学习，为实践课程和学科竞赛作好准备，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。
三、课程目标
课程目标1：要求学生掌握基本概念、培养推理演绎及运算技巧的能力，对物理概念进一步系统理解；
课程目标2：培养基本实验技能与动手能力，提高对现代技术的应用水平，初步掌握一些对实验方法的选择能力。
课程目标3:具备实事求是的科学精神,使物理实验在人才科学素质培养中真正起到重要作用。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：要求学生掌握基本概念、培养推理演绎及运算技巧的能力，对物理概念进一步系统理解； | ZS2.掌握普通物理实验和近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力 | 要求3：知识整合 |
课程目标2：培养基本实验技能与动手能力，提高对现代技术的应用水平，初步掌握一些对实验方法的选择能力。 | JS2.能够应用数字化实验技术、信息通信技术和数据分析工具，进行中学物理实验教学设计与实施，指导学生实验探究活动。 | 要求5：技术融合 |
课程目标3:具备实事求是的科学精神,使物理实验在人才科学素质培养中真正起到重要作用。 | JY2.具有人文底蕴、科学精神以及良好的身心素质；富有爱心和责任心，关爱学生，因材施教；具有较强的事业心，做学生锤炼品格、学习科学、创新思维、奉献祖国的引路人。 | 要求2：教育情怀 |
四、教学要求和方法
1．接受基本实验理论和实验操作技能的训练，养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，具有刻苦钻研精神；
2．掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法，能合理选择仪器和正确使用实验仪器；
3．能正确熟练运用有效数字、误差分析和基本的数据处理方法，对实验结果进行分析和判断，写出符合要求的实验报告；
4．能够理论联系实际，正确地应用理论知识指导实验，提高观察实验现象和分析问题能力，加深对物理概念、物理规律及理论的理解和应用。
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核，占比各50%。过程性考核包括实验操作、实验报告、课堂表现。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3和表4所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 建议百分比 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 课堂表现 | 5% | 主要通过实验过程中学生的态度进行考核。 |
实验操作 | 20% | 主要通过实验过程中学生的操作过程进行考核。 |
实验报告 | 25% | (1) 主要考核学生对每个实验知识点理解和掌握程度。 (2) 每次实验报告按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为平时成绩成绩。(3) 撰写实验报告16次。 |
终结性考核 | 期末考试 | 50% | (1) 主要考核学生实验基础知识、实验操作技能。着重考查实验中基本概念、基本实验方法以及实验数据处理能力，考查学生利用物理知识来解释实验中物理现象。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试涉及填空题、计算题、分析题、操作题、综合应用题等多个题型。 (3) 卷面满分100分。 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
实验操作 | 完整、操作正确 | 大部分操作正确 | 大部分操作正确，但不完整。 | 部分操作正确 | 操作不正确 |
课堂表现 | 认真听讲，及时作出正确反应 | 认真听讲，大部分能作出正确反应 | 认真听讲，很少能作出正确反应 | 听讲一般，未能作出正确反应 | 不听讲 |
实验报告 | 及时且报告详细 | 及时、完整且大部分报告详细 | 及时且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，且部分报告详细 | 不及时、不完整，报告不详细 |
六、课程内容
1.课程学习内容与课程目标的关系
课程内容 | 教学方法 | 支撑的 课程目标 | 学习时数 |
绪论 | 讲授 | 课程目标1，3 | 3 |
实验1长度、质量和密度的测量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验2三线摆测转动惯量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验3气垫导轨上的滑块运动 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验4固体比热容的测量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验5金属线胀系数的测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验6静电场描绘 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验7示波器的使用 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验8惠斯通电桥 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验9电位差计测电池电动势和内阻 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验10 分光计的调节及棱镜折射率测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验11薄透镜测焦距 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验12牛顿环 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验13重力加速度的测量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验14液体粘度的测量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验15 表头内阻测量方法研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验16 液体折射率的测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验17 色散曲线的测定 | 选做 | 课程目标1-3 | 自由 |
实验18 偶然误差的统计规律 | 选做 | 课程目标1-3 | 自由 |
实验19 热敏电阻(仿真实验) | 选做 | 课程目标1-3 | 自由 |
实验20 表面张力系数的测定 | 选做 | 课程目标1-3 | 自由 |
2.具体内容
绪论
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)初步掌握对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法；
(2)正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性。
主要内容：误差种类、不确定度的计算方法等。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：实验理论课
实验一：长度、质量和密度的测量
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)熟练掌握各种长度测量工具的使用方法；
(2)学习用物理天平测量物体质量的原理和操作方法；
(3)掌握用比重瓶法测固体和液体的密度。
(4)练习做好记录并计算不确定度。
主要内容：游标卡尺、千分尺读数方法及记录方法、物理天平使用方法、固体和液体密度测量原理
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作
实验二：三线摆测转动惯量
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)掌握用三线摆测转动惯量的原理和方法；验证转动惯量的平行轴
的定理。
(2)初步认识不规则物体转动惯量测量的途径；
主要内容：圆盘、圆环转动惯量的测量方法、平行轴定理验证方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验三：气垫导轨上的滑块运动
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)熟悉气垫导轨的调整和使用;
(2)掌握气垫导轨上测量物体的速度和加速度的方法;
(3)学习测滑块粘性阻尼常量的方法;
主要内容：气垫导轨的调整、速度、加速度的测量方法、粘性阻尼常量概念及测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验、基本操作
实验四：固体比热容的测量
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)掌握基本的量热方法------混合法；
(2)学习如何测定固体加热过程的T-t曲线；
(3)了解系统误差的修正方法。
主要内容：比热的概念及测量方法、系统误差的修正、T-t曲线测量原理
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验五：金属线胀系数的测定
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)学习微小位移的测量方法;
(2)掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。
主要内容：光杆杠的工作原理，微小尺度的测量方法、线胀系数的物理意义及测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
实验六：静电场描绘
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)了解用稳恒电流场模拟静电场的模拟条件；
(2)学习用模拟法描绘和研究静电场分布的方法。
主要内容：圆柱形电容器静电场的分布、模拟法的原理和方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验七：示波器的使用
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)了解通用示波器的结构和工作原理；
(2) 初步掌握示波器各旋钮的作用和使用方法；
(3)学习利用示波器观察各种电信号的波形，学会测量电压、频率、相位。
主要内容：示波器的调节、观察扫描及正弦波形、观察利萨如图形并测频率
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作
实验八：惠斯通电桥
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)掌握电桥基本原理；
(2)掌握调节电桥平衡的方法，确定测量的不确定度；
(3)了解灵敏电流计精度与元件参数之间的关系。
主要内容：组装惠斯通电桥测量待测电阻的阻值、电桥的相对灵敏度、学会使用
箱式电桥
并了解其结构
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作、验证性实验
实验九：电位差计测电池电动势和内阻
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)掌握补偿法测量电源电动势的基本原理；
(2)明确标准化的目的和要求。
主要内容：补偿法原理、工作电流标准化过程、电动势及内阻测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作
实验十：分光计的调节及棱镜折射率测定
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)了解分光计的结构；
(2)掌握分光计的调节和使用方法；
(3)学会用分光计测棱镜顶角及最小偏向角。
主要内容：分光计调节及读数方法、最小偏向角测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作、验证性实验
实验十一：薄透镜测焦距
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)学会调节光学系统使之共轴；
(2)了解视差原理的实际应用；
(3)掌握薄透镜焦距的常用测量方法。
主要内容：透镜成像原理、透镜焦距测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作、验证性实验
实验十二：牛顿环
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)了解牛顿环装置，学会使用读数显微镜；
(2)掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的原理和方法；
(3)加深对等厚干涉的理解。
主要内容：牛顿环形成原理、牛顿环的半径测量方法、透镜曲率半径的测量原理和方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基本操作、验证性实验
实验十三：重力加速度的测量
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)测量重力加速度、探索提高测量精度、减小测量误差的途径；
(2)对测定重力加速度的多种方法作较深入的分析与研究。
主要内容：单摆运动、自由落体运动、气垫导轨上的滑块运动
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十四：液体粘度的测量
(授课时间：第2学期)
教学目标：(1)设计用落球法测量液体的粘度；
(2)弄清测量主要误差因素及相关处理措施。
主要内容：落球法原理及测量方法
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十五：表头内阻测量方法研究
(授课时间：第2学期)
教学目标：测量给定表头的内阻
主要内容：选择三种实验方法测量表头内阻
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十六：液体折射率的测定
(授课时间：第2学期)
教学目标：水的折射率的测量
主要内容：选择两种实验方法测定水的折射率
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十七：色散曲线的测定
学习目标：利用分光计测定透明材料的色散曲线
主要内容：最小偏向角法测透明材料的折射率、单色仪确定光波波长
实验类型：选做实验
实验十八：偶然误差的统计规律
学习目标： (1)从单摆周期测量值的变化认识偶然误差的规律性；
(2)掌握单摆测重力加速度的方法。
主要内容：周期的测量方法、重力加速度测量原理
实验类型：选做实验
实验十九：热敏电阻(仿真实验)
学习目标：(1)熟悉仿真实验的基本特点；
(2)了解其基本实验方法；
(3)研究半导体热敏电阻的温度特性。
主要内容：仿真实验的操作、半导体热敏电阻的特性
实验类型：选做实验
实验二十：表面张力系数的测定
学习目标：(1)掌握约利秤的使用方法;
(2)能用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。
主要内容：弹簧劲度系数的测量、表面张力作用下的弹簧伸长和液膜高度的测量、
表面张力的物理意义及测量方法
实验类型：选做实验
备注：
(1)实验一至实验十六为必做内容，每实验项目3课时；
(2)实验十七至实验二十为选做内容，在课外完成。
七、课程学习资源
1.拟使用教材
方正华 主编《大学物理实验教程》(I)，中国科学技术大学出版社，2010年。
2.国内现有教材
(1)张兆奎 等，《大学物理实验》第3版, 高等教育出版社，2013年。
(2)杨述武 等，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1993年。
(3)林抒、龚镇雄，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1982年。
(4)吕斯骅 段家忯主编，《新编基础物理实验》第1版，高等教育出版社，2006年1月。
3. 学习参考资料
(1) 中国科技大学普通物理实验室，《大学物理实验》第1版，中国科技大学出版社，1996年。
(2) 龚镇雄 等，《普通物理实验中的数据处理》第1版，西北电讯工程学院出版社，1985年。
(3) 沈元华主编，《设计性研究性物理实验教程》第一版，复旦大学出版社，2004年6月
(4) 朱鹤年编著，《基础物理实验教程》(物理测量的数据处理与实验设计)，高等教育出版社
课程名称：《普通物理实验II》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业实验课程 | 课程代码 | 08411650 |
开课学期 | 3 | 学分 | 1.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
51 | 3 | 48 |
先修课程 | 普通物理实验I级，普通物理 | 后续课程 | 普通物理实验III级，近代物理实验，理论物理 |
大纲执笔人 | 金伟 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
物理学的研究必须以客观事实为基础，必须依靠观察和实验。物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的作用。实验可以发现新事实，实验结果可以为物理规律的建立提供依据。普通物理实验II是物理学专业的基础实验课程，它与大学物理理论课程既有紧密的联系，又互相独立。可以加深大家对理论课知识的理解，更重要的是可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练。本课程在I级的基础上加大了综合性和设计性实验的比例，培养大学生进行自主学习、创新能力，为下一步的科学研究打下坚实基础。同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。
三、课程目标
课程目标1：能观察实验基本现象，掌握物理量的测量的各种方法，掌握物理实验的“基本知识，基本方法和基本技能”。
课程目标2：能够运用物理学原理和物理实验方法来研究物理现象和规律，理解物理学原理。具备进行综合实验能力，能查阅文献自主学习，具备初步的设计实验的能力。
课程目标3：具有联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、在实验过程中相互协作与共同探索的团队合作精神。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：能观察实验基本现象，掌握物理量的测量的各种方法，掌握物理实验的“基本知识，基本方法和基本技能”。 | JS2.能够应用数字化实验技术、信息通信技术和数据分析工具，进行中学物理实验教学设计与实施，指导学生实验探究活动。 | 要求5：技术融合。 |
课程目标2：能够运用物理学原理和物理实验方法来研究物理现象和规律，理解物理学原理。具备进行综合实验能力，能查阅文献自主学习，具备初步的设计实验的能力。 | ZS2.掌握普通物理实验的方法和技能，初步具备设计和开发创新实验能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3：知识整合。 |
课程目标3：具有联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、在实验过程中相互协作与共同探索的团队合作精神。 | JL1.理解学习共同体的相互促进作用，具有团队协作精神，掌握沟通合作技能，积极开展小组互助和合作学习。 | 要求11：交流合作。 |
四、教学要求和方法
1．接受基本实验理论和实验操作技能的训练，养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，具有刻苦钻研精神；
2．合理选择和正确使用实验仪器；
3．能正确熟练运用误差分析和基本的数据处理方法，对实验结果进行分析和判断；
4．能够理论联系实际，提高观察实验现象和分析问题能力，加深对物理概念、物理规律及理论的理解和应用，提高综合和设计实验的能力，初步具有独立研究工作的能力。
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程考核采用过程性考核与期末终结性考核相结合的形式进行。过程性考核包括实验预习、实验操作，实验报告。期末终结性考核为闭卷考试。各考核环节主要考核方式及要求如表3和表4所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 建议百分比 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 实验操作 | 50% | 30% | (1) 主要考核学生对实验仪器使用的规范情况。 (2) 对实验测量数据的检查，考核学生对实验整个过程的掌控。 |
实验报告 | 50% | (1)主要考核学生对实验原理及实验操作过程的掌握情况 (2)重点考核学生通过实验对数据分析的能力和问题分析的能力。 (3) 通过学生的实验报告给出总体的评判，以百分制进行评价。每个实验满分100分 |
设计性实验 | 20% | 主要从实验设计、实验操作、数据结果分析、实验报告、创新思维等维度对学生的实验能力给出总体的评判。 |
期末终结性考核 | 50% | (1) 主要考核学生对每个实验基础知识、基本操作方法的掌握程度。考试强调对基本概念、基本方法和实验数据处理等的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题型可以是填空题、计算题、分析题、操作题、综合应用题等。 (3) 卷面满分100分。 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
实验操作 | 完整、操作正确 | 大部分操作正确 | 大部分操作正确，但不完整。 | 部分操作正确 | 操作不正确 |
实验报告 | 及时且报告详细 | 及时、完整且大部分报告详细 | 及时且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，且部分报告详细 | 不及时、不完整，报告不详细 |
设计性实验 | 实验设计合理、可操作性强、有自己的创新、结论合理 | 实验设计合理、有可操作性、结论合理 | 实验设计基本合理、结论基本正确 | 缺乏设计思路，在教师指导下可以基本完成实验 | 完全不知道如何进行设计性实验 |
六、课程内容
1.课程学习内容与课程目标的关系
课程内容 | 教学方法 | 支撑的 课程目标 | 学习时数 |
绪论 | 讲授+操作 | 课程目标1，3 | 3 |
实验1气垫导轨上碰撞实验 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验2声速测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验3杨氏模量的测定(梁弯曲法) | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验4双臂电桥测低电阻 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验5磁滞回线 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验6 LRC电路稳态特性的研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验7 LRC电路谐振特性的研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验8灵敏电流计特性的研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验9交流电桥 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验10棱镜摄谱仪 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验11用衍射光栅测波长 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验12双棱镜测波长 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验13弦振动特性研究 | 设计性实验 | 课程目标1-3 | 课前准备+3 |
实验14电容的测量 | 设计性实验 | 课程目标1-3 | 课前准备+3 |
实验15电表的改装与校准 | 设计性实验 | 课程目标1-3 | 课前准备+3 |
实验16玻璃折射率的测定 | 设计性实验 | 课程目标1-3 | 课前准备+3 |
2.具体内容
绪 论
教学目标：(1)复习及学习实验中如何进行实验数据处理的问题；
(2)虚拟仿真实验平台使用介绍。
主要内容：一些常见电学仪器特性及使用方法，不确定度的计算方法等。
学 时：2学时
教学方法：多媒体＋讲授
课程类型：实验理论课
实验一 气垫导轨上碰撞实验
教学目标：(1) 学会分析气垫导轨实验测量不确定度；
(2)验证弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
主要内容：计时计数测速仪使用方法、弹性碰撞、完全非弹性碰撞运动规律。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1. 根据你的实验结果，在非完全弹性碰撞中，对m1＞m2、m1=m2、m1＜m2三种情况，均取v20 = 0 ，其测量误差是否相同？其原因何在？
2. 如果实验时不是将气垫导轨调成水平，而是调成滑块作匀速运动，对验证动量守恒定律是否更方便有利，请根据不同碰撞情况作出分析。
3. 本实验测量误差的主要因素有哪些？如何尽量减小测量误差？
实验二 声速测定
教学目标：(1)进一步巩固示波器观察和测量信号的方法；
(2)学习声速测量的两种方法(驻波法及相位比较法)；
(3)学习在不同介质中声速的测量。
主要内容：声速测定仪的工作原理、驻波法和相位法测量声速原理
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1. 在共振干涉法中，振幅极大值如超出荧光屏显示范围应怎么办？如振幅变化幅度很小对测量结果有无影响？
2. 实验前为什么要先调整测试系统谐振频率？如接收测量装置足够灵敏，也一定要先调整至谐振频率吗？
3. 你认为共振干涉法和位相比较法测声速哪一种方法误差较小，为什么？
4. 不同频率的声波在同一媒质中传播速度是否相等？
实验三 杨氏模量的测定(梁弯曲法)
教学目标：(1)利用梁弯曲法测金属的杨氏模量；
(2)学习定标法测量的方法。
主要内容：霍尔传感器的工作原理、霍尔传感器的灵敏度杨氏模量概念及测量
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．如果被测物体为一圆棒，试推导出其杨氏模量的测量公式（注意圆棒的横截面为圆形，b值是变量）。
2．测量过程中对测量结果影响最大的是什么？
实验四 双臂电桥测低电阻
教学目标：(1) 了解双臂电桥的结构原理；
(2) 掌握消除接线电阻和接触电阻的方法，设计出正确的接线电路；
(3) 学习箱式双臂电桥的使用。
主要内容：双臂电桥测低电阻电路图及工作原理、消除接线电阻和接触电阻的方法
学 时： 3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基础性实验、验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
课程思政：开尔文电桥设计的作用及实验应用的意义。
思考题
1．调节用电阻箱组装的双臂电桥平衡时应注意什么？
2．电阻箱组装的双电桥与箱式双电桥有什么区别？怎样调节它们的平衡？
3．测低电阻时为何要用四个端钮？
4．怎样检验Rx的测量值是否存在因电阻箱不准导致的系统误差和消除此影响？
实验五 磁滞回线
教学目标：(1) 了解磁性材料的特性；
(2) 学习用示波器观察铁磁物质动态磁滞回线的基本原理；
(3) 学习描绘磁滞回线。
主要内容：动态磁滞回线形成机理、矫顽力等物理意义
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．铁磁物质的特点是什么？
2．什么是硬磁材料与软磁材料？
3．如何确定磁导率？如何判断铁磁材料的磁滞损耗的大小？
4．实验中如何对材料进行退磁使材料处于磁中性状态？
实验六 LRC电路稳态特性的研究
教学目标：(1)研究交流信号在LRC串联电路中的相频与幅频特性；
(2)学习使用双踪示波器，掌握测量相位差的方法。
主要内容：RC、RL串联电路幅频特性、LRC相频特性、示波器使用
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．在比较两正弦波相位差的实验中，应当如何调节以保证测量的准确性？误差主要由哪些因素造成？试设计另一种测量线路。
2．在比较两正弦波相位差的实验中，它们的零电位线是否要一致？
3．测量两正弦波相位差（UR和U总）与示波器的X轴扫描速率有何关系？
4．测量相频特性是否要保持电源输出电压不变？
5．什么是LRC串联电路的品质因素Q？它对电路的谐振特性有何影响？
6．LRC串联电路的电感性或电容性是如何确定的？与谐振频率有什么关系？
7．测量LRC串联电路的谐振频率有哪些方法？如何估计其各自测量误差？
实验七 LRC电路谐振特性的研究
教学目标：(1) 掌握LRC串、并联电路的幅频特性的测量方法；
(2) 理解回路Q值的物理意义。
主要内容：幅频特性、Q值的物理意义及测量方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．为什么说LRC串联电路的谐振是电压谐振？
2．LR和C并联电路谐振时总阻抗有何特点？为什么说LR和C并联电路谐振是电流谐振？
3．测量串并联电路的Q值有哪几种方法？LRC串联电路的Q值与哪些因素有关？LR和C并联电路的Q值与哪些因素有关？根据实验数据加以说明。
4．用谐振法和频带宽度法求得同一线路Q值是否相同？为什么？
5．LR和C并联电路中，（ω0）P=（ωP）m的条件是什么？相等时和串联谐振有何相同和不同之处？
6．LRC串联电路的Q值和谐振曲线的频宽有什么关系？实际调谐线路对于频宽应当有什么要求？
7．设计测量LR和C并联电路谐振时分支电流和总电流之比的线路。设计中应考虑哪些因素？
实验八 灵敏电流计特性的研究
教学目标：(1)熟悉振动方程及其解；
(2) 熟悉设计并正确使用分压电路；
(3) 初步掌握灵敏电流计内阻的求法。
主要内容：三种阻尼振动的条件、灵敏电流计内阻、临界电阻、灵敏度测量原理
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．灵敏电流计测量线路中短路开关KG为有何作用？
2．测量灵敏电流计的内阻也可采用保持通过灵敏电流计的电流不变的等偏法，给出你的等偏法实验测量方案？
3．实验中主要测量误差来源于哪些因素？
4．如保持线路电压Uac不变，能否通过测量不同的R1阻值对应的灵敏电流计偏转分度，由直线拟合求出灵敏电流计的内阻和灵敏度？
实验九 交流电桥
教学目标：(1)了解交流电桥的平衡原理，掌握调节平衡的方法；
(2)学会用交流电桥测量电感、电容及其损耗。
主要内容：电容电桥、电感电桥的工作原理以及电桥调节方法
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．交流电桥和直流电桥有哪些不同？
2．为什么在交流电桥至少需要两个可调参数？根据什么原则选择这两个参数？如何调节可使电桥趋于平衡?
3．欧文电桥也是常用的交流电桥，试导出该电桥平衡条件并说明调节方法。
实验十 棱镜摄谱仪
教学目标：(1)了解棱镜摄谱仪的构造及原理；
(2)初步掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术；
(3)学会用谱表比较法测定某一光谱的波长。
主要内容：棱镜摄谱仪的构造、调节方法、比较法测量光波波长
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：基础性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．为何开始测量后，除可调节看谱目镜的焦距外，其它各位置应严格保持不变。
2．为何摄谱仪的底板面必须与照相系统的光轴倾斜才能使所有谱线同时清晰？
3．怎样测定摄谱仪的线色散？
实验十一 用衍射光栅测波长
教学目标：(1) 学习测量光栅常数、角色散及光波测量方法；
(2) 进一步熟悉分光计调节与使用。
主要内容：光栅方程、角色散、光栅分辨本领
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
思考题
1．棱镜和光栅分光的光谱有何区别？
2．分析光栅面和入射平行光不严格垂直对实验有何影响？
3．平行光管的狭缝宽度太宽或太窄对测量有何影响？
4．光栅测量光波波长有什么优点？其测量精度受哪些因素影响？
实验十二 双棱镜测波长
教学目标：(1)进一步熟悉光产生干涉的条件；
(2)观察双棱镜产生的双光束干涉现象；
(3)掌握调节清晰条纹的方法并学会用双棱镜测定光波波长。
主要内容：双棱镜测单色光的方法并比较各种方法的优缺点
学 时：3学时
教学方法：演示/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
学习方法：课外预习，根据要求实际操作并记录数据，课后完成实验报告。
课程思政：托马斯·杨在物理学中的贡献，学习他勇于挑战强权，坚持真理的科 学作风。
思考题：
1. 实验中为什么要求双棱镜的折射角很小呢？
2．当波长改变时，双棱镜的干涉条纹有无变化？试描述白光照射时的干涉花样。
3．若单缝S很宽，能否看到干涉条纹？为什么？
实验十三 弦振动特性研究
教学目标：(1)了解固定均匀弦振动的基本规律；
(2)研究利用驻波测定波长、波速和波动频率等方法。
主要内容：研究驻波的振动频率与弦长、弦中张力及弦线线密度之间关系；利用驻波测定波长、波速和波动频率实验方案
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十四 电容的测量
教学目标：(1)了解电容及其损耗电阻的物理意义
(2)学习并掌握电容及其损耗电阻的方法。
主要内容：几种测量电容和损耗电阻的方法并比较优缺点
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十五 电表的改装与校准
教学目标：(1)了解电表的构造；
(2)掌握电表改装及校准方法。
主要内容：表头内阻测量方法、表头改装成高量程电压表和电流表、电表的校准
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十六 玻璃折射率的测定
教学目标：(1)进一步熟悉分光计的调节和使用；
(2)掌握利用最小偏向角方法测玻璃折射率。
主要内容：设计几种测量玻璃折射率的实验方法并与最小偏向角方法比较
学 时：3学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
七、课程学习资源
拟使用教材：
学院自编. 方正华、冯霞，《大学物理实验》(Ⅱ)
学习参考资料：
1．张兆奎 等，《大学物理实验》第3版, 高等教育出版社，2013年。
2．杨述武 等，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1993年。
3．林抒、龚镇雄，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1982年。
4．吕斯骅 段家忯主编，《新编基础物理实验》第1版，高等教育出版社，2006年1月。
5. 中国科技大学普通物理实验室，《大学物理实验》第1版，中国科技大学出版社，1996年。
6. 龚镇雄 等，《普通物理实验中的数据处理》第1版，西北电讯工程学院出版社，1985年。
7. 沈元华主编，《设计性研究性物理实验教程》第一版，复旦大学出版社，2004年6月
8. 朱鹤年编著，《基础物理实验教程》(物理测量的数据处理与实验设计)，高等教育出版社
课程名称：《微格教学原理与技能训练》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 教师教育课程 | 课程代码 | 11310810 |
开课学期 | 5 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
51 | 17 | 34 |
先修课程 | 物理教学论，物理教学设计与案例分析 | 后续课程 | 教育实习 |
大纲执笔人 | 徐玲 汪志荣 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
本课程是物理学专业师范生的一门必修课，是为提高学生从事中学物理学科教学工作开设的，着重突出课程的综合性和实践性。通过本课程教学，系统地研究中学物理教学的规律和和要求，研究中学物理课堂教学技能的结构、类型和组织，引导学生树立崇高的教育理想，熟练运用教学技能开展物理课堂教学，养成中学物理教育教学工作的能力和素质。
三、课程目标
课程目标1：掌握微格教学的基础理论知识，培养运用所学理论知识发现、分析和解决实际教学问题的能力。
课程目标2：在教师指导下，分组完成物理课堂教学专项练习活动，提高教学技能水平。
课程目标3：引导学生树立崇高的教育理想，在小组合作中培养团队协作精神和沟通能力。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握微格教学的基础理论知识，培养运用所学理论知识发现、分析和解决实际教学问题的能力。 | 2.1 学科素养：掌握系统的物理学基本理论、物理学思想方法和物理实验技能，具有扎实的数学基础，能运用所学的学科知识处理物理问题；具备初步阅读物理英文文献和英语表达能力，了解物理学与相关学科及与社会实践的联系；领会物理学科核心素养的内涵，能整合形成物理学科教学知识。 | 要求2：学会教学 |
课程目标2：在教师指导下，分组完成物理课堂教学专项练习活动，提高教学技能水平。 | 2.2掌握中学教育与物理教学理论，能够运用学科教学知识和信息技术，进行物理教学设计、实施和评价，在教育实践中获得教学体验，具有扎实的基本教学技能、初步的教学能力和一定的教研能力。 | 要求2：学会教学 |
课程目标3：引导学生树立崇高的教育理想，在小组合作中培养团队协作精神和沟通能力。 | 1.2具有从教乐教的意愿，认同教师工作的意义和专业性；具有人文底蕴、科学精神以及良好的身心素质，富有爱心和责任心；具有较高的事业心，做中学生的引路人。 4.2 沟通合作：理解学习共同体的作用，具有团队协作精神和沟通能力，获得合作 学习体验 | 要求1：践行师德 要求4：学会发展 |
四、教学要求和方法
教师应做好微格教学相关理论的教学，组织学生进行分组教学实践训练，通过学生自评+小组互评+教师点评的方式，指导学生发现自己在教学中存在的问题及改进方法。
学生应认真学习微格教学相关理论知识，利用所学理论撰写教学设计，开展实践教学，及时参考评价意见进行教学修正。
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核和期末终结性考核结合的方式进行考核。过程性考核占包括作业成绩和课堂表现。期末终结性考核为现场考核。各考核环节主要考核方式及要求如表2和表3所示。
表2 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 作业成绩 | （1）考核教学设计与逐字稿 （2）每份教学设计与逐字稿按照百分制评分，取平均值按比例折算 |
课堂表现 | （1）考核学生理论课上的课堂表现 （2）考核学生实践教学中的表现 |
表3 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
作业成绩 | 教学设计与逐字稿优秀 | 教学设计与逐字稿良好 | 教学设计与逐字稿较好 | 完成教学设计与逐字稿 | 未完成教学设计与逐字稿 |
课堂表现 | 理论课认真 实践教学表现优 | 理论课较认真 实践教学表现良 | 理论课较认真 实践教学表现一般 | 理论课表现一般 实践教学表现较差 | 理论课和 实践教学表现非常差 |
六、课程内容
第一章 绪论
（授课时间：第五学期第一周）
教学目标：通过本章教学，使学生了解加强课堂教学技能训练的必要性，理解微格教学的产生于发展、特点、模式及其局限性，明确教学技能及其表现形式。
学 时：3学时
教学方法：讲授法、讨论法、观摩法
主要内容：
1.加强课堂教学技能训练的必要性
2.微格教学及其基本特征
3.教学技能及其分类
第二章 中学物理课堂教学的基本技能
（授课时间：第五学期第二周至第四周）
教学目标：本章是该门课程的重点。通过本章教学，使学生明确中学物理教学技能的具体内容，中学物理课堂教学技能的组织、结构、应用原则和要点，认识各类教学技能的构成，掌握其构成并能灵活应用于某一给定的课题的教学片断中。
学 时：课堂教学14学时
教学方法：讲授法、讨论法、观摩法
主要内容：
1.导入技能
（1）导入技能的目的
（2）导入技能的类型
（3）导入技能的应用原则与要点
2.讲解技能
（1）讲解技能的目的
（2）讲解技能的构成要素
（3）讲解的类型
（4）讲解技能的一般模式
（5）讲解技能的优势与不足
（6）讲解技能的应用注意事项
3.提问技能
（1）提问技能的功能
（2）提问技能的构成要素
（3）提问的类型与应用要点
（4）提问的设计
（5）提问技巧与注意事项
4.演示技能
(1)演示技能的功能
(2)演示的构成要素
(3)演示的基本类型
(5)演示技能的应用原则与要点
5.板书技能
(1)板书技能的目的
(2)板书技能的构成要素
(3)板书的内容与类型
(4)板书设计方法与应用原则
6.课堂组织技能
(1)课堂组织技能的功能
(2)课堂组织技能的构成要素
(4)堂组织技能的类型
(5)课堂组织技能练习和评价
7.强化技能
（1）强化技能的功能
（2）强化技能的构成要素
（3）强化技能的类型与应用要点
（4）强化技能练习及评价
8.变化技能
（1）变化技能的功能
（2）变化技能的构成要素
（3）应用要点
（4）变化技能的练习与评价
9.结束技能
(1)结束技能的功能
(2)结束技能的构成要素
(3)结束技能的类型
(4)结束技能的练习和评价
10.教学语言技能
(1)教学语言技能的功能
(2)教学语言技能的构成要素
(3)教学语言技能的类型
(4)教学语言技能练习和评价
第三章 中学物理教学技能训练
（授课时间：第五周至第十七周）
教学目标：分组完成物理课堂教学专项练习活动，及时进行教学评议，解决练习中出现的问题，提高教学技能水平。
学 时：34学时
教学方法：练习法、讨论法
主要内容：本模块包括：备课、上课、研讨等工作。课程教学由以下四方面的内容组成：（1）备课：在教师的指导下，学生进行备课，教学内容为高中物理教科书中的课题，撰写教学设计与逐字稿。（2）练习试讲：个人自主试讲（课下）+组长组织试讲+教师指导试讲。（3）评议环节：在教师指导下，开展自我评价+小组互评+老师点评，做好教学反思。
七、课程学习资源
拟使用教材：
程小健. 中学物理教学技能理论与实践[M]. 安徽师范大学出版社， 2017.
学习参考资料：
[1]孙立仁. 中学物理微格教学教程[M]. 北京： 科学出版社， 1999.
[2]许国梁. 中学物理教学法（第二版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 1993.
[3]刘炳升， 仲扣庄. 中学物理教师专业技能训练[M]. 北京： 高等教育出版社， 2004.
[4]林钦. 物理微格教学[M]. 厦门： 厦门大学出版社， 2008.
[5]蔡冠群， 夏家顺. 微格教学原理与训练实用教程[M]. 大连： 大连理工大学出版社， 2010.
[6]帅小红. 中学物理微格教学教程[M]. 北京： 科学出版社， 2008.
[7]张军朋， 许桂清， 詹伟琴. 中学物理微格教学教程(第三版) [M]. 北京： 北京大学出版社， 2021.
课程名称：《物理教学设计与案例分析》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业方向课程 | 课程代码 | 11310830 |
开课学期 | 4 | 学分 | 2 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
34 | 34 | 0 |
先修课程 | 物理教学论 | 后续课程 | 微格教学原理与训练 |
大纲执笔人 | 汪志荣 | 大纲审核人 | |
二、课程描述
《物理教学设计与案例分析》是物理学专业的专业必修课程，阐述了物理课程教学设计的理论与基本方法，并提供了相应的教学设计案例与分析。课程内容包括中学物理教学设计概论、促进学生物理概念发展的教学设计、指导学生探究和理解物理规律的教学设计、促进学生认知整合发展的教学设计、中学物理演示实验教序设计、中学物理分组实验教学设计、促进学生问题解决能力发展的教学设计、物理概念理解和问题解决能力发展的测评设计等。
本课程教学旨在提高物理师范生综合运用教学理论进行中学物理课堂教学设计的能力，为促进师范生的物理课堂教学技能发展奠定基础。 本课程将有机的融入思政元素，强化物理师范生立德树人的责任担当和争做“四有”好老师的教育情怀，强化社会责任感。
三、课程目标
本课程的教学目标是：1.理解教学设计的基本理论与具体方法；掌握中学物理概念课、物理规律课、物理实验课、物理知识整合课以及物理问题解决课教学设计的基本规范和要求；知道中学物理课程目标及课程理念，掌握教材分析方法，并能够运用教学设计理论开展中学物理课堂教学设计研究，能够进行信息化教学环境设计。2.知道应用系统科学方法，从不同角度针对物理课堂教学设计进行反思的习惯；具有对物理课堂教学设计的自我反思、持续改进的能力。具体目标如表1所示。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：理解教学设计的基本理论与具体方法；掌握中学物理概念课、物理规律课、物理实验课、物理知识整合课以及物理问题解决课教学设计的基本规范和要求；知道中学物理课程目标及课程理念，掌握教材分析方法，并能够运用教学设计理论开展中学物理课堂教学设计研究，能够进行信息化教学环境设计。 | 4.2教学实践：熟悉中学物理课程标准，具备比较扎实的教学技能，能够以学生为中心，创设学习环境，进行教学设计与实施，能够结合中学生实际和物理认知特点等开展物理教学，指导学习过程，在实践中获得教学体验 | 要求2：学会教学。 |
课程目标2：知道应用系统科学方法，从不同角度针对物理教学设计进行反思的习惯；具有对物理课堂教学设计的自我反思、持续改进的能力。 | 10.2反思研究：理解反思对教师工作的重要性。能够运用批判性思维方法，养成从不同角度和层面进行反思和分析问题的习惯；能独立思考判断，自主提出、分析和解决问题。 | 要求10：反思研究。 |
四、教学要求和方法
本课程实用性较强。教师在教学方法上，可采用讲授法、讨论法、视频示范、设计活动、课程汇报等教学形式相结合的方式。学生通过理论与实践相结合的方法，掌握物理课程教学设计的一般原理与具体方法，以及中学物理概念、物理规律、物理实验、物理问题解决、物理知识整合教学设计、物理教学测评设计的思想方法和主要内容，并能借助信息化技术手段有效进行中学物理教学设计与案例分析。
表2教学要求和方法
课程内容 | 教学方法 | 对应课程目标 | 建议学时 |
第一章 中学物理教学设计概述 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（） 研讨（√） 实验（） 实践（） 双语（） 调研（√） 自主（√） | 课程目标1 | 6 |
第二章 促进学生物理概念发展的教学设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 4 |
第三章 指导学生探究和理解物理规律的教学设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 4 |
第四章 促进认知整合发展的教学
设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 2 |
第五章 物理演示实验教学设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（√） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 4 |
第六章 中学物理学生分组实验教学设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（√） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 4 |
第七章 物理问题解决能力发展的教学设计 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标1 | 4 |
第八章 渗透STSE教育 | 线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标2 | 2 |
第九章 物理概念理解和问题解决能力发展的测评设计 | 讲线上（） 线下（√） 讲授（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） | 课程目标2 | 2 |
教学设计实践活动与展示交流 | 线上（） 线下（√） 案例（√） 研讨（√） 实验（） 实践（√） 双语（） 调研（） 自主（√） 合作学习（√） | 课程目标2 | 2 |
五、考核方式及要求
为评价课程教学目标达成情况，本门课程考核方式及要求为：平时成绩占50%，期末考试占50%。平时成绩由课堂表现、课程作业及中学物理课教学案例设计三个方面内容构成，其中出勤率和课堂教学表现占10%，课程作业占20%，中学物理课时(单元)教学设计占20%。
期末考试围绕课程目标，从理解教学设计理论的规范要求和中学物理教学设计的能力水平等方面进行考察，重点考察学生对教学设计理论规范的理解以及在课堂教学实践中针对不同物理知识内容的规范运用。
表3 课程考核评价方式
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性 评价 | 平时 表现 | 主要评价学生平时的课堂表现，包括考勤、课堂问题讨论参与度、学习通中讨论主题的回答和分析情况等。 | 目标1-2 |
课程 作业 | (3) 主要评价学生对每章节知识点的理解和掌握程度。 (4) 每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值按比例折算后作为课堂作业成绩。 (3) 作业次数不少于4次。 | 目标1-2 |
课程 设计 汇报 | (4) 主要评价有效进行中学物理课时(单元)教学案例设计与自我反思评价能力。 (5) 以撰写课时(单元)教学案例设计及交流研讨或比赛等形式进行。 (6) 根据学生教学设计和研讨小组中承担的工作和参与情况评定成绩。按百分制记录成绩。 | 目标1-2 |
终结性考试 | 期末考试 | (3) 主要评价学生对课程基础知识的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。考试强调对基本概念、基本原理和方法的掌握程度及其综合应用、解决问题的能力。 (4) 考试以笔试闭卷形式进行，考试题包括选择题、分析题、论述题、综合应用题、设计题等题型。 (3) 卷面满分100分。 | 目标1-2 |
表4 支撑指标点的课程目标考核方式及其权值分配
| 评价环节及其权重(%) | 权重 (%) |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 课程作业 | 教学设计汇报 |
课程目标1 | 10 | 20 | 20 | 50 | 70 |
课程目标2 | 10 | 20 | 20 | 50 | 30 |
课程目标达成度评价值的计算及示例
学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
课堂表现 | 能完整回答问题 | 能较好回答问题 | 能回答部分问题 | 能回答部分问题，但不全面 | 不能回答问题 |
课程作业 | 及时、完整且正确 | 及时、完整且大部分正确 | 及时、完整且部分正确 | 大部分及时、完整，部分正确 | 不及时、不完整，不正确 |
期中考试 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 | 按期中考试标准 |
期末考试 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
第一章 中学物理教学设计概述
教学目标：理解物理教学设计的含义，了解代表性的教学设计模式，掌握常用的一般教学设计的基本方法，理解促进学生科学素养发展的教学设计的主要特征；能用实例说明课堂教学设计的组成内容和设计方法。
教学重点：中学物理教学设计概念，课堂教学设计的组成内容和设计方法。
教学难点：课堂教学设计的组成内容和设计。
学 时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、演示法、讨论法
主要内容：
(1)绪论
(2)中学物理教学设计的核心理念及课堂特征；
(3)中学物理课堂教学设计的内容和步骤；
(4)物理教学内容分析、学情分析和确定教学目标的方法；
(5)优秀物理教师课堂教学观摩；
(6)物理课堂教学设计与案例分析。
课后作业：
(1)中学物理教学设计的核心理念及课堂特征；
(2)中学物理课堂教学设计的基本内容及要求；
(3)选择一个课题，进行教学内容分析和学情分析；
(4)观摩优秀物理教师课堂教学，结合本章的学习分析其主要特征。
课程思政元素：中小学科学教育对于国家人才培养体系至关重要。通过介绍我国中学物理教育改革取得的成绩和教育前辈的贡献，引导师范生加强学习在新课改背景下物理教学设计理论与实践经验，不断提高自身从事科学教育的理论修养和职业技能，形成对物理教师的职业认同和教育情怀。
第二章 促进学生物理概念发展的教学设计
教学目标：通过本章教学，能根据物理概念的特点和教学要求进行概念教学内容和学情分析；能确定教学重难点，制定合适的教学目标；理解概念教学的策略，学会合理运用；理解概念的教学的一般教学过程，学会进行完整的概念教学设计。
教学重点：学会进行完整的概念教学设计。
教学难点：概念教学的策略，学会合理运用；
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、读书指导法、讨论法
主要内容：
(1)物理概念教学的内容分析和学情分析；
(2)物理概念教学目标和教学重难点的确定；
(3)物理概念教学的过程设计；
(4)针对前认知为主的两类教学策略；
(5)优秀物理教师课堂教学观摩；
(6)物理课堂教学设计与案例分析。
学习方法：小组讨论、同伴互助学习
课后作业：
(1)物理概念的内容分析和学情分析需要侧重哪些方面？
(2)高中物理力学和电学部分，分别有难写核心概念，尝试对某一概念进行分析和讨论。
(3)以小组为单位，合作撰写一篇物理概念教学设计。
第三章 指导学生探究和理解物理规律的教学设计
教学目标：通过本章教学，使学生掌握探究物理规律的基本途径；能结合内容和学情分析，确定物理规律教学的课堂教学目标和重难点；根据设计教学目标确定教学策略和方法；学会制定物理规律教学的教学设计。
教学重点：学会制定物理规律教学的教学设计。
教学难点：根据设计教学目标确定教学策略和方法。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法
主要内容：
(1)物理规律教学设计概述；
(2)以确定影响因素为主的规律教学设计；
(3)以实验归纳为主的规律教学设计；
(4)以理论分析为主的规律教学设计；
(5)优秀物理教师课堂教学观摩；
(6)物理课堂教学设计与案例分析。
学习方法：小组讨论、同伴互助学习
课后作业：
(1)物理规律的内容分析和学情分析侧重哪些方面？
(2)物理规律教学主要有哪几种教学模式？
(3)以小组为单位开展物理规律教学设计“同课异构”交流，完成具体教学流程。
第四章 促进认知整合发展的教学设计
教学目标：通过本章教学，使学生理解促进认知整合发展的意义和主要过程；掌握促进认知整合发展的两种方法，并能选择教学策略促进学生认知整合；能够进行课堂教学设计。
教学重点：促进学生认知整合的课堂教学设计。
教学难点：促进学生认知整合的课堂教学设计。
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)认知整合发展概述；
(2)认知整和发展的基本方式和策略；
(3)建构物理知识体系的教学设计。
(4)优秀物理教师课堂教学观摩；
(5)物理课堂教学设计与案例分析。
学习方法：小组讨论、同伴互助学习
课后作业：促进学生认知整和的意义和基本方式；以小组为单位，选择一个教学单元和某一核心及概念体系，以促进学生发展为目标，合作撰写一篇物理教学设计。
第五章 物理演示实验教学设计
教学目标：通过本章教学，使学生掌握演示实验教学设计基本过程；理解演示实验教学策略及其运用，能进行中学物理演示实验设计；了解国外代表性观点及其教学设计启示。
教学重点：理解演示实验教学策略及其运用，中学物理演示实验设计。
教学难点：中学物理演示实验设计。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、演示法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)演示实验教学设计基本过程；
(2)物理演示实验教学目标确定和实验方案的设计；
(3)物理演示实验教学基本策略及教学设计运用案例分析；
(4)物理演示实验的设计与完善；
(5)物理演示实验效果的分析与反思。
学习方法：小组讨论、项目学习
课后作业：
(1)演示实验的教学目的
(2)演示实验的特点及其教学策略
(3)以简谐振动为教学内容，进行演示实验教学设计。
数据融合技术分类，数据存储，查询语言。
第六章 中学物理学生分组实验教学设计
教学目标：通过本章教学，使学生理解探究式实验的含义；理解物理探究性实验教学设计的原则，学会进行探究性实验的教学设计；了解设计性实验的基本类型和中学物理设计性实验教学的基本模式。
教学重点：中学物理探究性实验教学设计。
教学难点：探究性实验设计。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)物理探究式实验
(2)物理探究性实验教学设计与案例分析；
(3)中学物理探究式实验教学模式；
(4)优秀物理教师课堂教学观摩；
(5)物理非探究性实验教学设计。
学习方法：小组讨论、项目式学习
课后作业：阅读“电流表改装为伏特表”教学设计，分析探究性实验教学设计的基本过程；以“探究加速与力、质量的关系”教学内容为例，进行实验教学设计。
第七章 物理问题解决能力发展的教学设计
教学目标：通过本章教学，使学生知道物理问题的常见类型及其特点，理解物理问题解决教学的含义；了解中学生解决物理问题的常见困难，理解物理问题解决教学中的常见教学策略；掌握物理问题解决教学设计方法。
教学重点：中学物理问题解决教学设计。
教学难点：物理问题解决教学设计方法及应用。
学 时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时
教学方法：讲授法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)物理问题解决教学；
(2)中学生解决物理问题的常见困难；
(3)物理问题解决教学内容和策略；
(4)物理问题解决教学设计与案例分析；
(5)阅读国内外有关问题解决的研究文献，进行一次综述汇报。
学习方法：小组讨论、项目式学习
课后作业：
(1)物理问题的分类。
(2)物理问题解决教学的特征。
(3)以小组为单位，完成一份物理问题解决能力发展的教学设计。
第八章 物理概念理解和问题解决能力发展的测评设计
教学目标：知道物理教学测评设计的指导思想和核心理念；理解物理教学测评设计及其一般过程；能进行概念诊断和物理解决能力发展水平的测评设计。
教学重点：概念诊断和物理解决能力发展水平的测评设计。
教学难点：概念诊断和物理解决能力发展水平的测评量表设计。
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)物理教学测评核心概念及其设计指导思想；
(2)物理教学测评设计及其一般过程；
(3)诊断物理概念理解水平的测评设计；
(4)检测物理解决能力发展水平的测评设计。
学习方法：小组讨论、项目式学习
课后作业：
(1)物理教育测评设计的主要内容；
(2)选择某一部分教学内容，完成一份教学测评设计，并说明设计依据；
(3)结合本章学习，分析一份高考物理试卷的特征及其与日常测评的异同。
备注：机动课时2学时(用于教学设计交流研讨或答疑)
第八章 物理概念理解和问题解决能力发展的测评设计
教学目标：知道物理教学测评设计的指导思想和核心理念；理解物理教学测评设计及其一般过程；能进行概念诊断和物理解决能力发展水平的测评设计。
教学重点：概念诊断和物理解决能力发展水平的测评设计。
教学难点：概念诊断和物理解决能力发展水平的测评量表设计。
学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时
教学方法：讲授法、讨论法、练习法
主要内容：
(1)物理教学测评核心概念及其设计指导思想；
(2)物理教学测评设计及其一般过程；
(3)诊断物理概念理解水平的测评设计；
(4)检测物理解决能力发展水平的测评设计。
学习方法：小组讨论、项目式学习
课后作业：
(1)物理教育测评设计的主要内容；
(2)选择某一部分教学内容，完成一份教学测评设计，并说明设计依据；
(3)结合本章学习，分析一份高考物理试卷的特征及其与日常测评的异。
教学机动（课时2学时）
应用展示：物理教学设计的实施与展示交流活动
主要内容：
(1)新增实践教学内容：针对某一课题开展物理教学设计，并进行无生上课，通过教学实施和优化改进设计。
(2)自主选择课题，进行物理教学设计，创新物理教学方法，拍摄教学视频，参加班级展示评比活动。
学习方法：项目化练习法、合作学习、讨论法
课后作业：(1)小组合作开发物理教学设计，反思改进，参加学院物理师范生教学创新大赛、自制教具大赛。
七、持续改进
1.针对本课程在2018版人才培养方案执行期间，开设过程中侧重物理教学设计理论学习和案例分析，有关教学设计实施、反思改进、实践教学环节结合不够紧密等问题，《物理教学设计与案例分析》（2022版）课程大纲予以以下改进。
（1）针对某一课题开展物理教学设计，并进行无生上课，通过教学实施和优化改进设计。
（2）新增实践教学内容：自主选择课题，进行物理教学设计，创新物理教学方法，拍摄教学视频，参加班级展示评比活动。
学习方法：项目化练习法、合作学习、讨论法
课后作业：
（3）小组合作开发物理教学设计，反思改进，参加学院物理师范生教学创新大赛、自制教具大赛。
2.《物理教学设计与案例分析》（2022版）课程大纲，在课程教学过程中融入思政元素，促进物理师范生牢固树立“立德树人”的责任担当和争做“四有”好老师的教育情怀，强化社会责任感。通过介绍我国中学物理教育改革取得的成绩和教育前辈的贡献，引导师范生加强学习在新课改背景下物理教学设计理论与实践经验，不断提高自身从事科学教育的理论修养和职业技能，形成对物理教师的职业认同和教育情怀。
八、课程学习资源
1.拟使用教材：
郭玉英主编.中学物理教学设计.北京：高等教育出版社，2016年。
2.国内(外)现有教材：
（1）查尔斯.M.赖格鲁斯(美)主编.教学设计的理论与模型：教学理论的新范式Instruction-Design Theories and Models：A New Paradigm of Instructional Theory.北京：教育科学出版社，2011年。
（2）王建中.中学物理教学设计与案例研究.北京：科学出版社，2012。
（3）王较过.中学物理教材研究与教学设计.西安：陕西师范大学出版社，2011年。
（4）陈刚，候新杰.中学物理课程与教学.上海：华东师范大学出版社，2018年。
3.学习参考资料
（1）加涅(美)等著.王小明等译.教学设计原理.华东师范大学出版社.2007年。
（2）中学物理教学研究期刊：《物理教师》、《物理教学》、《中学物理教学参考》、《物理教学探讨》、《中学物理》、Physical Review Physics Education Research， The Physics Teacher， Science and Education等。
课程名称：《普通物理实验III》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业实验课程 | 课程代码 | 08411930 |
开课学期 | 4 | 学分 | 1.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
51 | 3 | 48 |
先修课程 | 普通物理实验I级、普通物理实验II级、普通物理 | 后续课程 | 近代物理实验、理论物理 |
大纲执笔人 | 金伟 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
物理学是实验科学，实验是物理学的基础。凡物理学的概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的，即物理理论绝不能脱离物理实验结果的验证。人们在有目的地去尝试实践时是对自然的积极探索，会提出某些假设或预见，为对其进行证明，需筹划适当的手段和方法，根据由此产生的现象来判断原设计假设或预见真与否即为科学实验。普通物理实验是一门基础实验课，是知识的底层，其重要性不言而喻。
三、课程目标
课程目标1：掌握基本实验理论和实验操作技能，具有良好的实验习惯和严谨的科学作风，具有刻苦钻研、勇于探索和创新开拓精神。
课程目标2：理论方面具备推理演绎及运算技巧的能力，能将理论与实验相结合；从实验方面，具备基本实验技能与动手能力，掌握现代技术的应用，初步掌握一些实验设计的思想和对实验方法的选择能力。具备应用基本实验器材进行综合性、设计性实验的能力，拥有对问题的研究及进行研究性实验的能力，能进行简单的研究性实验。
课程目标3：具备严谨的科学作风和坚韧不拔的苦干精神，同时具备互助合作的能力和素质。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：掌握基本实验理论和实验操作技能，具有良好的实验习惯和严谨的科学作风，具有刻苦钻研、勇于探索和创新开拓精神。 | JY2.具有科学精神以及良好的身心素质；具有较强的事业心，做学生锤炼品格、学习科学、创新思维、奉献祖国的引路人。 | 要求2：教育情怀 |
课程目标2：理论方面具备推理演绎及运算技巧的能力，能将理论与实验相结合；从实验方面，具备基本实验技能与动手能力，掌握现代技术的应用，初步掌握一些实验设计的思想和对实验方法的选择能力。具备应用基本实验器材进行综合性、设计性实验的能力，拥有对问题的研究及进行研究性实验的能力，能进行简单的研究性实验。 | ZS1.掌握基础物理等学科知识、物理学思维方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 ZS2.掌握普通物理实验的方法和技能，初步具备设计和开发创新实验能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3：知识整合 |
课程目标3：具备严谨的科学作风和坚韧不拔的苦干精神，同时具备互助合作的能力和素质。 | JL1.理解学习共同体的相互促进作用，具有团队协作精神，掌握沟通合作技能，积极开展小组互助和合作学习。 | 要求11：交流合作。 |
四、教学要求和方法
本课程主要分为验证、综合及研究性的类型，授课教师将对学生进行实验安全辅导，并按照不同类型实验要求，做好实验准备工作，指导学生做好实验方案设计、实验报告撰写等工作。
学生应熟悉实验室管理相关规章制度，遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备。积极做好实验准备工作，预习实验指导书中实验原理、做好实验设计等；实验过程中认真观察、记录，及时发现并解决问题；实验结束后认真完成完成实验报告撰写。
1. 接受基本实验理论和实验操作技能的训练，养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，具有刻苦钻研、勇于探索和创新开拓精神；
2. 掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法，能合理选择仪器和正确使用实验仪器；
3. 能正确熟练运用有效数字、误差分析和基本的数据处理方法，对实验结果进行分析和判断，写出符合要求的实验报告；
4. 能够理论联系实际，正确地应用理论知识指导实验，提高观察实验现象和分析问题能力，加深对物理概念、物理规律及理论的理解和应用，提高综合和设计实验的能力，初步具有独立研究工作的能力。
五、考核方式及要求
为实现课程教学目标，本门课程考核采用过程性考核与期末终结性考核相结合的方式进行。过程性考核包括实验预习、实验操作、实验报告。期末终结性考核为实验操作考核。各考核环节主要考核方式及要求如表3和表4所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 建议百分比 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 实验操作 | 50% | 30% | (1) 主要考核学生对实验仪器使用的规范情况。 (2) 对实验测量数据的检查，考核学生对实验整个过程的掌控。 |
实验报告 | 50% | (1)主要考核学生对实验原理及实验操作过程的掌握情况 (2)重点考核学生通过实验对数据分析的能力和问题分析的能力。 (3) 通过学生的实验报告给出总体的评判，以百分制进行评价。每个实验满分100分 |
研究性实验 | 20% | 主要从实验的分析与论证、实验创新、实验仪器的准备及操作、实验的规范性、实验结论等维度对学生的实验综合能力给出总体的评判。 |
期末终结性考核 | 50% | (1) 考试以实际操作形式进行。 (2) 重点考查操作过程，主要评价学生对每个实验基础知识、基本操作方法的掌握程度，根据操作过程判断学生综合应用及解决问题的能力。 (3)通过口试考查学生对基本概念、基本方法和实验数据处理等的掌握程度。 (4) 考试满分为100分，根据操作及口试的的结果综合评定成绩。 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
实验操作 | 完整、操作正确 | 大部分操作正确 | 大部分操作正确，但不完整。 | 部分操作正确 | 操作不正确 |
实验报告 | 及时且报告详细 | 及时、完整且大部分报告详细 | 及时且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，且部分报告详细 | 不及时、不完整，报告不详细 |
研究性实验 | 实验设计分析论证合理、仪器器材准备充分、可操作性强、创新性强、能达到预期论证结论 | 实验论证合理、仪器器材准备充分、有可操作性、能达到部分论证结论 | 实验论证基本合理、可以完成实验、得到部分预期结论 | 实验缺乏论证，在教师指导下可以完成实验 | 完全不知道如何进行研究性实验 |
六、课程内容
1.课程学习内容与课程目标的关系
课程内容 | 教学方法 | 支撑的 课程目标 | 学习时数 |
绪论 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验1弹簧振子运动特点研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验2受迫振动 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验3导体导热系数的测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验4气体比热容比的测定 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验5液体汽化热的测量 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验6霍尔效应 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验7单色仪定标 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验8利用超声光栅测声速 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验9偏振光特性的研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验10迈克尔逊干涉仪 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验11光强分布的研究 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
实验12光电效应 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 3 |
研究性实验 | 讲授+操作 | 课程目标1-3 | 课前准备+9 |
2.具体内容
绪 论
教学目标：
1. 进一步学习并熟练掌握数据处理的方法；
2. 进一步学习与巩固与实验相关的物理理论知识，进一步掌握仪器的正确使用和维护。
3. 学习综合性、设计性实验内容。
4．初步学习简单的研究性实验的方法。
主要内容：
1. 进一步学习并熟练掌握数据处理的方法；
2. 进一步学习与巩固与实验相关的物理理论知识，进一步掌握仪器的正确使用和维护。
3. 学习综合性、设计性实验内容。
4．初步学习简单的研究性实验的方法。
教学方法：结合多媒体讲授
实验一 弹簧振子运动特点研究
教学目标：
1. 观测弹簧振子振动特点，研究弹簧本身质量对振动的影响。
2. 学习弱阻尼作用下有关振动参数的测量方法。
3. 学习利用动态法测滑块和导轨间的粘性阻尼常量。
主要内容：
1．用气垫导轨测量在弹簧振子振动时，弹簧振子质量的影响；
2．测量弹簧振子振动时的阻尼系数。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：综合性实验
思考题
1．本实验对气轨水平调节未提出具体要求，试分析如气轨不水平，对实验结果有无影响？
2．本实验中弹簧振子实际为阻尼振动，但在研究弹簧质量对周期的影响时，将振子视为简谐振动，你认为这样是否可以？为什么？
3．能否直接根据对数减缩定义式(12)测
，利用测半衰期来得到有何好处？
4．测周期时，光电门放在什么位置较好，为什么？
实验二 受迫振动
教学目标：
1. 研究音叉振动系统在周期外力作用下振幅与强迫力频率的关系；
2. 研究音叉双臂振动与对称双臂质量的关系。
3. 通过测量共振频率的方法，测量一对附在音叉上的物块质量。
4. 在音叉增加阻尼力情况下，研究音叉共振频率及锐度。
主要内容：
1．研究音叉振动系统在周期外力作用下振幅与强迫力频率的关系，测量及绘制它们的关系曲线，并求出共振频率和振动系统振动的锐度(其值等于Q值)。
2．测量音叉双臂振动与对称双臂质量关系，求音叉振动频率f(即共振频率)与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量m的关系公式。
3．通过测量共振频率的方法，测量一对附在音叉上的物块mx的未知质量。
4．研究音叉在阻尼力变化的情况下，音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。
学 时：3-6学时(选开)
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1．在频率输出调节时，为什么要从低到高缓慢调节？
2．在音叉臂上增加小质量的薄片的目的是什么？
实验三 导体导热系数的测定
教学目标：
1. 学习用稳态法测导热系数
2. 掌握用温差电偶测温度的方法
主要内容：
1．了解导热系数测定仪的原理和构造；
2．学会测量金属导体及不良导体导热系数的方法。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
思考题
1. 采用本实验设备测导热系数，误差的主要因素有哪些？你认为测得的热导率较其真值是偏大还是偏小，为什么？
2. 测量中要求样品上下表面分别与加热盘和散热盘紧密接触，原因何在？如达不到这一要求，将会如何？
3. 能否用本实验装置测热的不良导体的导热系数，如能，应如何操作？对样品形状有无特殊要求？
实验四 气体比热容比的测定
教学目标：
1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2. 观察热力学过程中空气状态变化及基本规律。
3. 了解利用传感器精确测量气体压强和温度的方法。
主要内容：
1．了解空气比热容比测定仪的原理和构造；
2．掌握测定空气比热容比的方法。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1. 为什么开启C2放气时要及时关闭C2，提早或推迟关闭C2对实验结果有何影响？
2. 式(3)计算γ时不涉及温度值，温度传感计在本实验中作用是什么？实验开始时是否需要调零？
3. 瓶内空气从状态Ⅱ(P0，V2，T)到状态Ⅲ(P2，V2，T0)为等容过程，如何根据这一过程与状态Ⅰ到Ⅱ的绝热过程导出计算γ的公式(3)？
实验五 液体汽化热的测量
教学目标：
1．了解温度传感器的原理及使用方法；
2．掌握液体汽化热的测量方法；
3．测量水的汽化热。
主要内容：
1. 集成电路温度传感器的定标。
2. 水汽化热的测量。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1．液体汽化热与液体吸热变成气体所吸收的热量一样吗？
2．进入量热器的水蒸气中混入一些水滴时，对实验有何影响？怎样修正？
3．实验中量热器与环境的热交换的影响如何修正？
实验六 霍尔效应
教学目标：
1. 了解霍耳效应原理及霍耳元件材料的特点。
2. 研究霍耳元件的特性，学习霍耳元件有关参数的测量方法。
主要内容：
1．了解霍尔效应产生的原理；
2．掌握应用霍尔效应测量磁场的方法；
3．了解励磁条件下的现象。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1. 什么是霍耳效应？为什么此效应在半导体中特别显著？
2. 理论上VH ~ Is和VH ~ B曲线的特点如何？本实验中是否得到验证？
3. 怎样利用霍耳效应测量磁场？
4. 根据对VH的测量数据说明，霍耳效应中的副效应是否显著？对测量结果进行修正是否必要？
5. 能否根据VH ~ Is曲线或VH ~ B曲线确定霍耳灵敏度KH、霍耳系数RH及载流子浓度n？
实验七 单色仪定标
教学目标：
1．了解棱镜单色仪的构造原理和使用方法；
2．以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区进行定标。
3．掌握用单色仪测定钠光波长的方法。
主要内容：
1．了解单色仪的工作原理，掌握定标的基本技能；
2．重新认识从前置进光系统到后置成像系统的系统设计。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
思考题
1．单色仪的定标主要应当注意哪些问题？
2．前后狭缝对于测量中不确定度各有什么影响？为什么？
3．单色仪的性能和色散棱镜有什么关系？
4. 什么是仪器的角色散和线色散？它们和哪些因素有关？
5．如发现单色仪定标曲线上相对于已知波长λ的鼓轮刻度L偏离了ΔL，能否将原定标曲线平移ΔL后继续使用，为什么？
实验八 利用超声光栅测声速
教学目标：
1．了解声光效应现象；
2．了解利用超声光栅技术测量原理；
3．掌握超声光栅声速仪测量声波在液体中传播速度的方法。
主要内容：
1．了解声光效应的概念；
2．理解超声光栅测声速的原理；
3．学会利用分光计用超声光栅衍射测声速。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1．用逐差法处理数据的优点是什么？
2．误差产生的原因？
3．能否用钠灯作光源？
4．实验中观察到蓝线会有晃动，是由什么原因产生？
实验九 偏振光特性的研究
教学目标：
1． 了解五种不同偏振态的特性；
2． 观察光的偏振现象，掌握偏振光的产生和检验方法，验证马吕斯定律；
3． 观察线偏振光通过不同波晶片后的现象。
4． 利用布儒斯特角测量介质的折射率。
主要内容：
1.了解光的偏振特性；
2.掌握偏振光的产生检验方法、如何验证马吕斯定律以及怎样利用布鲁斯特角测量介质的折射率；
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
实验十 迈克尔逊干涉仪
教学目标：
1．熟悉迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法。
2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律；
3．掌握用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长的方法。
主要内容：
1.结合其它实验的波长测量使学生掌握干涉仪的原理和调节；
2.了解测量精度的仪器结构；
3.掌握测量钠光波长和双线波长差的方法。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
课程思政：科学家们如何“驱散”二十世纪初物理学上空的“乌云”。
思考题
1．用迈克尔逊干涉仪测量光波波长的精度和哪些因素有关？
2．扩展光源和点光源都可经迈克尔逊干涉仪产生圆环干涉图样，它们有何区别？
3．为什么M1(反射镜)和M2(反射镜)没有严格垂直时，眼睛移动干涉条纹会“冒出”或“缩入”？
实验十一 光强分布的研究
教学目标：
1．观察单缝、单丝、双缝、多缝等衍射、干涉图形的一维光强分布；
2．观察小孔、小屏、矩孔、双孔、光栅和正交光栅等衍射、干涉现象；
3．学习单缝衍射光强的测定；
4．测定偏振光光强变化(验证马吕斯定律)。
主要内容：
1．利用激光观察单缝、单丝、双缝、多缝等衍射现象；
2．观察各种形状的光屏的衍射、干涉现象及干涉图形的一维光强分布；
3．学习单缝衍射光强的测定；
4．测定偏振光光强变化规律，验证马吕斯定律。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验/综合性实验
思考题
1．缝宽的变化对衍射条纹有什么影响？
2．硅光电池前的狭缝光阑的宽度对实验结果有什么影响？
3．若在单缝到观察屏的空间区域内，充满着折射率为n的某种透明媒质，此时单缝衍射图样与不充媒质时有何区别？
实验十二 光电效应
教学目标：
1．了解光电效应的基本规律；
2．学习用光电效应方法测量普朗克常量；
3．测定光电管的光电特性曲线。
主要内容：
1.通过实验加深对光波的量子性的认识；
2.测量正向特性曲线和反向特性曲线；
3.验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常数。
学 时：3学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
课程思政：爱因斯坦的物理学成就及其主要贡献。
实验类型：验证性实验
研究性实验
教学目标：
1．设计性和研究性实验是模拟实际科学实验过程的较高层次的实验训练。
2．培养学生根据教师给定的实验题目、实验要求及可供选择的实验条件,由学生自行查阅资料、自己设计拟定实验方案、选择测量仪器和组装实验设备、拟定实验步骤、基本独立完成实验的全过程并提交实验报告。
3．培养学生实际动手进行科学研究工作的能力。
主要内容：
1．实验选题
选题是研究性实验的开始。对实际科学研究而言，研究课题的选择是极其重要的，它直接关系到该课题研究价值大小和能否顺利完成。而为有效地选择课题，科学研究工作者通常需花很多时间作好前期调研和相关文献资料的查阅、分析工作。研究性实验由教师给出若干研究课题供学生自由选择，也可由学生在充分调研基础上自行提出研究课题。
2．实验方案设计
实验研究课题确定后，则应对如何具体实施研究活动进行构思与设计，制定具体的实验方案。实验研究活动，不论是验证理论还是探索新规律，也不论是测量某些物理量还是改进测量方法，都应有一个切实可行的实验方案。
3．实验实施
实验观测的基本要求是合理、充分地发挥仪器的功能，同时充分利用大脑和人体感官来协调具体操作。比如，对仪器安装和调试情况是否合乎实验要求、仪器运转是否正常、实验现象是否预期出现等，在操作过程中需随时观察和监控，以利实验的顺利实施。对仪器仪表上显示的实验有关数据，要进行准确的读数和记录，并注意读数的规范性(如有效数字位数、单位等)及完整性(避免遗漏)。
4．实验结果分析
对实验结果的解释，除了可能不完善外，有时甚至会出现谬误。为避免谬误产生，要对实验结果进行认真整理和深入分析，力求形成客观的、不带主观偏见或有意凑合的评价和解释，使原有理论(假说)得到证实或证伪或修改与发展。如在实验中发现新的现象或线索，应努力探寻其物理意义，进一步推动研究的深入。
与实际科学实验研究一样，研究性实验有可能未能顺利完成或结果不理想，此时有必要对实验全过程作出认真分析，必要时对实验方案作出改进或重新设计，并重新实施实验。
5．实验总结
研究性实验操作与结果分析完成后，应对实验研究工作进行全面总结并提交一份课题研究论文。这不仅是对自己实验研究成果的充分展示，也是实际科研能力培养的一个重要方面。课题研究论文的写作应参照学术论文的要求进行，撰写在内容及格式上均已规范化。
学 时：9学时
教学方法：选题前的指导与现场指导相结合
实验类型：设计性实验/综合性实验
说明：1．以上实验的安排根据学生人数进行轮回，每学期情况不同，周次也会有相应的差异。
2．研究性实验选题由指导教师或学生根据自己的想法与教师讨论制定
研究性实验报告的形式
实验报告的内容主要包括三个方面：
(1)简要阐明为什么和如何做实验
这包括实验目的、实验原理及实验步骤。写这些内容要尽量用自己的语言，内容应以别人能看懂为标准；篇幅应力求简短。
(2)真实而准确地记录实验条件及实验数据
实验条件包括实验所用仪器设备(名称、型号等)、实验环境等，实验数据必须是实验过程中的真实有效数据，要学会设计表格科学记录数据。
(3)处理数据，得出实验结论
实验结果不是简单的测量结果，它应包括不确定度的评定，分析误差的主要原因和改进方法，还要对实验中有关问题、现象给出分析和解释。
最后，实验报告中还可谈谈对做实验的体会。
七、课程学习资源
拟使用教材：
学院自编. 方正华、冯霞，《大学物理实验》(Ⅱ、Ⅲ)
学习参考资料：
1．张兆奎 等，《大学物理实验》第3版, 高等教育出版社，2013年。
2．杨述武 等，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1993年。
3．林抒、龚镇雄，《普通物理实验》第1版，高等教育出版社，1982年。
4．吕斯骅 段家忯主编，《新编基础物理实验》第1版，高等教育出版社，2006年1月。
5. 中国科技大学普通物理实验室，《大学物理实验》第1版，中国科技大学出版社，1996年。
6. 龚镇雄 等，《普通物理实验中的数据处理》第1版，西北电讯工程学院出版社，1985年。
7. 沈元华主编，《设计性研究性物理实验教程》第一版，复旦大学出版社，2004年6月
8. 朱鹤年编著，《基础物理实验教程》(物理测量的数据处理与实验设计)，高等教育出版社
课程名称：《近代物理实验》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 专业实验课程 | 课程代码 | 11310950 |
开课学期 | 5 | 学 分 | 2.5 |
学 时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 是 |
85 | 3 | 82 |
先修课程 | 普通物理实验，原子物理学等 | 后续课程 | 物理学前沿专题讲座等 |
大纲执笔人 | 钱长炎，姚关心，崔光磊，唐晓闩，华泽丰，刘广菊，彭雪城，王竹平 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
近代物理实验是物理学本科专业人才培养方案课程体系中的重要专业实验课程，处于普通物理实验和科学研究实验之间，是整个专业实验课程体系中的重要组成部分，具有承上启下的作用。近代物理实验又是一门综合性较强的实验课程，既包含近代物理学发展史上堪称为里程碑的著名物理实验内容，又涉及近代科学的实验研究方法和在科学技术发展中起着重要作用的实验技术。本课程内容中所有重要物理学家的重大发明和创造过程都是非常具有教育价值的思政元素，有利于学生进一步提升科学精神、创新意识、爱国情怀和强化社会责任感。
通过本课程的学习，学生能够进一步养成用实验的方法研究物理现象和物理规律的习惯，接受物理学家奉献科学、坚韧不拔、探索自然奥秘精神的进一步熏陶，进一步提升在科学实验中发现问题与解决问题的能力、严谨的科学态度和认真踏实的工作作风等科学素养，在知识整合、教学能力和反思研究等方面得到进一步的训练，为进一步的学习和工作奠定良好的基础。
三、课程目标
掌握近代物理学中常用的实验方法、技术手段、仪器设备的使用，了解科学实验在物理概念的形成和发展过程中的作用，形成良好的实验习惯和严谨的科学作风，提高对物理现象的观察能力和分析能力，在知识整合和教学能力等方面得到进一步的训练和提升，以适应新时代的要求。
具备较强的选择、利用和设计实验研究物理现象的能力，提高独立解决和分析问题以及从事科学实验研究的能力，强化开拓创新的意识，在运用所学知识解决实际问题的能力和反思研究等方面得到进一步的训练和提升，为进一步学习和工作奠定良好的基础。本课程具体目标及对应专业毕业要求如表1所示。
表1 课程具体目标及对应专业毕业要求
课程具体目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1. 掌握近代物理学发展史上关键性实验的内容、思想和方法，培养查阅文献、阅读资料和选择、拟定实验方案的能力，提高在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高撰写实验报告的能力和综合素养。 | ZS2. 掌握近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3.知识整合与学科素养。 |
课程目标2. 学习科学技术前沿领域中的一些基本物理实验方法和技术（主要包括激光技术、核磁共振技术、弱信号测量技术和真空技术等），掌握有关仪器的性能和使用，培养操控新设备、新仪器和新技术的能力，激发创新意识。 | ZS2. 掌握近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3.问题解决与创新意识。 |
课程目标3. 培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难的坚韧不拔的工作作风，锤炼科学品格和创新精神，强化社会责任感，努力成为有理想、有本领、有担当的时代新人。 | ZS2. 掌握近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 | 要求3.科学态度与社会责任。 |
四、教学要求和方法
在本课程教学中，教师应注重将集中讲授、分组讨论、实验演示和个别指导等教学方式有机结合，引导学生加深对近代物理学中的基本现象及其规律的理解；不断提高学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力，巩固和加强对学生在实验数据处理及误差分析等方面的训练；要培养学生实事求是、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和良好的实验素养。
学生应根据课程大纲要求制定本课程学习计划，严格自我要求，提升自主学习能力；主动适应课程学习要求，利用课余时间做好预习、复习，认真撰写实验预习报告；提高阅读参考资料、正确设计测量方法和选择仪器、观察现象、独立操作、正确测量、处理实验数据和分析与总结实验结果等方面的能力；主动与同学开展合作学习，认真、独立完成实验报告的撰写。
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本课程采用过程性评价与终结性评价（期末考试）并举，注重过程性评价。各考核环节主要考核方式及要求如表2-4所示。
表2 课程考核环节及要求
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性评价 | 平时表现 | 主要评价学生实验预习和实验过程中的表现，包括预习报告的撰写情况、问题讨论的积极性和实验行为的规范性等。 | 目标1-3 |
实验报告 | (1) 主要评价学生对每项实验的原理、方法和实验过程等内容的掌握程度以及实验数据的处理规范性程度。 (2) 每项实验报告按100分制单独评分，取全部实验报告评分的平均值按比例折算后作为实验报告业成绩。 (3) 每项实验完成后必须完成实验报告，按时提交各实验项目教师批阅。 | 目标1-2 |
操作考试 | (1) 主要评价学生对实验内容的理解和实验仪器操作的掌握程度。 (2) 以抽签的方式确定每位学生操作考试的实验项目，并由各项目教师布置具体操作任务，在相应实验室规定时间内容完成操作考试。 (3) 操作考试以100分制评分，按比例折算后作为学生操作考试或实验操作成绩。 | 目标1-2 |
终结性评价 （期末考试） | (1) 主要评价学生对课程内容的掌握程度，是对学生学习情况的全面检验。侧重考查学生对各实验项目原理、方法等内容的掌握和综合应用、解决问题的能力。 (2) 考试以笔试闭卷形式进行，试题类型主要包括填空题、选择题、简答题和综合题等，并兼顾各实验项目内容和试题的难易程度恰当搭配、合理组卷。 (3) 期末考试卷面满分100分，课程组教师集体批阅。 | 目标1-3 |
表3 评价环节与课程分目标的权重
 评价环节
和权重 课程目标 | 评价环节分目标及其权重（%） | 权重 （%） |
过程性评价 | 期末考试 |
平时表现 | 实验报告 | 操作考试 （实验操作） |
课程目标1-3 | 20 | 30 | 25 | 25 | 45 |
课程目标1-3 | | 30 | 45 | 25 | 55 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
平时表现 | 实验预习报告认真，实验态度积极、端正 | 实验预习报告较认真，实验态度较积极、端正 | 实验预习报告较认真，实验态度基本端正 | 能够撰写实验预习报告，实验态度基本端正 | 未按要求撰写实验预习报告，实验态度不够端正 |
实验报告 | 及时、完整且报告内容详细、
规范 | 及时、完整且报告内容较详细、规范 | 及时、完整且报告内容较详细、基本规范 | 及时、完整且报告内容较详细、基本规范 | 不及时、报告内容不完整，不规范 |
操作考试 | 实验过程熟悉、仪器操作规范、正确 | 实验过程较熟悉、仪器操作较规范、正确 | 实验过程较熟悉、仪器操作基本规范、正确 | 实验过程基本熟悉、仪器操作基本规范、正确 | 实验过程不熟悉、仪器操作不规范、错误 |
期末考试 | 按期末考试
标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 | 按期末考试标准 |
六、课程内容
绪 论
教学目标：让学生了解本课程的学习目的、任务和内容，认识近代物理实验的研究方法和学习要求。
教学重点：近代物理实验基本内容、主要研究方法和学习要求。
教学难点：实验在物理学发展过程中的作用和近代物理实验的主要特点。
学 时：2学时
教学方法：讲授和多媒体演示等。
主要内容：科学实验的地位与作用，近代物理实验的组成和教学目标，近代物理实验的特点和学习要求，实验教学安排及考核方法等。
课程思政元素：诺贝尔物理学奖获得者的成就和科学精神例举。
学习方法：听讲和讨论等。
课后作业：熟悉实验轮回表，预习相关实验内容、撰写实验预习报告。
实验一 塞曼效应
教学目标：通过本实验教学，使学生进一步理解塞曼效应及其实验原理，掌握研究原子的内部能级结构的实验方法和一般步骤。
教学重点：塞曼效应及其实验原理，实验装置和实验方法，实验内容和实验要求。
教学难点：原子的内部能级结构，F-P标准具的调节，光路调整，谱线观察。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：塞曼效应及其实验原理，实验装置及其调节（整）方法，实验内容和步骤，实验要求和注意事项等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验二 微弱信号检测技术
教学目标：通过本实验教学，使学生了解弱信号检测的基本原理，掌握测量锁定放大器的抑制干扰能力的方法。
教学重点：锁定放大技术的工作原理，测量连续的微弱光谱信号。
教学难点：锁定放大器的工作原理和使用方法。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：锁定放大器的工作原理，锁定放大器的主要性能和技术指标，锁定放大器的的使用方法，测量连续的微弱光谱信号的方法、步骤和要求等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题。
实验三 激光喇曼散射
教学目标：通过本实验教学，使学生理解喇曼光谱的经典理论和喇曼效应的量子模型，熟悉实验装置及其操作方法，掌握光路系统的调节和喇曼光谱的观察。
教学重点：喇曼光谱及其实验研究的基本原理，实验装置及其操作方法，喇曼光谱观察最佳实验条件的选择。
教学难点：喇曼效应的量子模型，外光路系统的调节，观察喇曼光谱的最佳条件。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：喇曼光谱的经典理论，喇曼效应的量子模型，喇曼光谱的实验研究方法，实验装置及其调节（整），实验内容和步骤，观测小分子的激光喇曼光谱等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验四 光拍频法测定光速
教学目标：通过本实验教学，使学生掌握光拍频法测定光速的原理和方法，对光拍的产生和传播以及声光效应获得进一步认识。
教学重点：光拍的产生和传播，光拍频法测定光速的原理和实验方法。
教学难点：光拍频法测定光速的原理，声光效应。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：光拍的产生与传播，光拍频法测定光速的原理和方法，实验内容和实验步骤，实验注意事项等。
课程思政元素：光速测定方法的历史变迁及其对物理学发展的影响。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验五 半内腔式He-Ne激光器的调谐
教学目标：通过本实验教学，使学生理解He-Ne激光器的基本原理，掌握激光器的纵模数和纵模间隔等实验观测方法。
教学重点：He-Ne激光器的基本原理，实验装置及其操作方法，激光器的纵模数和纵模间隔的测定。
教学难点：激光模式的形成，激光器的纵模数和纵模间隔的测定，干涉仪精细常数的测量。
课程思政元素：激光器的发明及其社会效应。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：He-Ne激光器的基本原理，激光器的纵模和横模特性及其研究方法，实验内容和实验步骤，实验注意事项等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验六 微波技术
教学目标：通过本实验教学，使学生加深对微波特性的认识，理解微波技术的理论基础，掌握微波技术基本方法和应用。
教学重点：微波技术的理论基础，微波技术基本方法和应用，波导管工作状态的研究，介质特性参数的微波测量。
教学难点：微波技术的理论基础，实验装置的调节与测试，波导管工作状态的研究，介质特性参数的微波测量。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：微波及其主要特性，波技术的理论基础，微波技术基本方法和应用，实验装置的调节与测试，波导管工作状态的研究，介质特性参数的微波测量，实验内容和实验步骤，实验注意事项等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验七 夫兰克-赫兹实验
教学目标：通过本实验教学，使学生掌握测量汞原子第一激发态电位的实验方法，了解夫兰克和赫兹研究原子能级(量子化)的基本思想，了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，以及影响这个过程的主要物理因素。
教学重点：玻尔原子结构理论要点，夫兰克和赫兹研究原子能级(量子化)的基本思想，测量汞原子第一激发态电位的实验方法。
教学难点：电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像及其宏观观察方法。
课程思政元素：玻尔的物理学成就和科学思想。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：玻尔原子结构理论重点物理概念及物理图像，夫兰克-赫兹实验的方法，实验目的和实验任务，实验内容和实验仪器，实验步骤和注意事项。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验八 核磁共振
教学目标：通过本实验教学，使学生理解核磁共振的基本原理和实验方法，掌握核磁共振仪的使用，学会测定氢核（¹H）和氟核（19F）的g因子、旋磁比和核磁矩。
教学重点：核磁共振的基本原理和实验方法，核磁共振仪的使用。
教学难点：研究物质核磁共振信号的基本思想和实验方法，调节和观测共振信号。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：核磁共振实验的相关背景知识，核磁共振实验的基本原理，实验装置及其使用方法，实验内容和注意事项。
课程思政元素：核磁共振技术的应用及其社会效应。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验九 原子光谱分析
教学目标：通过本实验教学，使学生掌握原子光谱观测的基本方法，加深对光谱分析重要性的认识，学会利用光栅光谱仪观测原子光谱并对结果进行分析、处理。
教学重点：原子光谱及其基本理论，钠原子光谱的特点，氢氘原子光谱特点，光栅光谱仪的构造及使用。
教学难点：光栅光谱仪的构造及使用，原子光谱与分子光谱的区别和判断。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：原子光谱及其基本理论，钠原子和氢氘原子光谱的特点，光栅光谱仪的构造及使用，实验内容和注意事项等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验十 密立根油滴实验
教学目标：通过本实验教学，使学生深入对电荷的不连续性的认识，掌握密立根油滴实验的基本原理和油滴仪的构造和使用，测定电子电荷，证实电荷的量子化。
教学重点：油滴实验的基本原理，实验装置及调节方法，油滴的选择及观察。
教学难点：油滴运动情况的动力学分析，油滴的选择及观察。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：密立根油滴实验的基本原理，实验装置及其使用方法，实验内容等。
课程思政元素：密立根的物理学成就及其主要贡献。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验十一 光磁共振
教学目标：通过本实验教学，使学生理解光磁共振技术的理论基础和实验方法，了解光磁共振实验装置的结构，掌握观察光抽运信号和磁共振信号以及测定相关物理量的实验方法，学会研究原子能级的精细结构和超精细结构。
教学重点：光磁共振技术的理论基础和实验方法，光磁共振实验装置的结构和使用，光抽运信号的观测，磁共振信号的观测。
教学难点：磁共振的量子理论，光抽运效应，光探测。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：磁共振的经典理论和量子理论，光磁共振技术的原理和方法，光磁共振实验装置的结构和使用，实验内容和注意事项。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验十二 扫描隧道显微技术
教学目标：通过本实验教学，使学生理解扫描隧道显微技术的理论基础和实验方法，了解扫描隧道显微镜的基本原理和构造，掌握利用扫描隧道显微镜观测晶体的结构和分析方法。
教学重点：隧道效应，扫描隧道显微镜的基本原理和构造，样品和针尖的安装，光栅样品图像扫描。
教学难点：扫描隧道显微技术的理论基础，针尖的安装，光栅样品图像扫描。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：扫描隧道显微镜的基本原理和构造，扫描隧道显微镜的使用方法，实验内容和注意事项等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题和课后思考题。
实验十三 真空技术
教学目标：通过本实验教学，使学生了解真空的基本概念，掌握真空度的测量方法以及抽真空的一般步骤。
教学重点：机械泵、油扩散泵等真空泵的工作原理、热偶规和电离规的工作原理。
教学难点：热偶规和电离规的工作原理。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：真空镀膜机的组成部分，真空基本概念及划分，真空泵的工作原理，真空度的检测，抽真空的一般步骤等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题，查阅资料了解其它真空泵的工作原理。
实验十四 镀膜技术
教学目标：通过本实验教学，使学生了解光学薄膜的形成过程，理解光学薄膜的质量要素，掌握真空镀膜几种常见方法的原理及优缺点。
教学重点：几种镀膜方法原理及优缺点。
教学难点：常见镀膜方法的原理。
学 时：6学时（集中讲授、演示1-2学时，分组实验、指导4-5学时）
教学方法：讲授、演示和个别指导等。
主要内容：薄膜的形成，光学薄膜的质量要素，常见的镀膜技术，常见的镀膜方法，热蒸发法镀膜中实验现象及其解释等。
学习方法：听讲、观摩、分组实验和合作交流等。
课后作业：撰写实验报告，分析、讨论实验过程中的问题，查阅资料了解其它镀膜方法。
七、课程学习资源
（一）拟使用教材
崔执凤 主编，《近代物理实验》，第1版，安徽人民出版社，2006年。
（二）学习参考资料
1. 教材类
[1] 林木欣 主编，《近代物理实验教程》，科学技术出版社，1999年。
[2] 李志超 等编，《大学物理实验（第三册）》，高等教育出版社，2000年。
[3] 张兆奎 主编，《大学物理实验》，第2版，高等教育出版社，2001年。
[4] 霍剑青 主编，《大学物理实验（第四册）》，高等教育出版社，2002年。
[5] 姜东光 编，《近代物理实验》，科学出版社，2007年。
[6] 唐明君 编，《近代物理实验》，第2版，科学出版社，2020年。
2. 期刊类
[1] 物理实验，ISSN： 1005-4642，http：//wlsy.nenu.edu.cn/
[2] 大学物理，ISSN： 1000-0712 ，http：//dxwl.bnu.edu.cn/
[3] American Journal of Physics， ISSN：1943-2909，https：//pubs.aip.org/aapt/ajp
3. 网络资源类
[1] 北京大学精品课程，近代物理实验
http：//jpk.pku.edu.cn/course/jdwlsy/index.htm
[2] 浙江大学物理实验教学中心，近代物理实验
http：//zjuphylab.zju.edu.cn/redir.php?catalog_id=19760&cmd=detail&id=21271
[3] 山东大学（威海）空间科学与物理实验教学中心，近代物理实验
https：//apdlab.wh.sdu.edu.cn/wlkt1/jdwlsy.htm
课程名称：《中学物理实验设计与训练》
一、课程概况
所属专业： | 物理学 | 开课单位： | 彩票app
|
课程类型： | 专业课程实验 | 课程代码： | 08511320 |
开课学期： | 6 | 学分： | 1.5 |
学时： | 48 | 核心课程： | 是 |
二、课程描述
本课程是物理学专业必修课程。中学物理实验与设计是中学物理教师应具备的关键能力。实验内容包括传统物理实验（I）和数智技术物理实验（I）两个模块。模块（I）内容具体由6个中学物理专题实验以及物理教具制作活动等组成(详见表2)。授课教师将对学生进行实验安全辅导，并按照不同类型实验要求，做好实验准备工作，指导学生做好实验方案设计、开展实验及实验报告撰写等工作。通过本课程的实验，要求学生熟悉实验室管理相关规章制度，预习实验指导书中实验原理，做好实验准备工作、设计实验等；实验过程中遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备，认真观察、记录，及时发现并解决问题；实验结束后认真完成完成实验报告或实验教学设计撰写。通过课程学习，为职前物理教师的专业教学技能发展打下基础。
基于数字化实验技术和新媒体平台的中学物理实验与设计是新时代中学物理教师应该具备的关键能力。模块（II）内容具有含有DIS技术和手机物理软件技术在中学物理力学、电学、热学、声学等实验数据的采集和数据分析，研究中学物理实验教学中智能手机及其他无限传感技术、智慧课堂技术及应用，熟悉中学物理实验教学中数据采集和分析可视化技术的运用和资源开发等内容，培养中学物理实验与信息技术整合能力，为职前物理教师的专业发展打下基础。通过中学物理数字化实验及新媒体技术综合实验的信息处理平台应用，优化中学物理实验教学手段，拓展实验内容和提高实现效果，是中学物理实验与信息技术整合研究的热点之一。
三、课程目标
课程目标1. 熟悉中学物理实验常用器材，掌握按照不同类型物理实验的要求，做好实验准备工作，学会设计和改进实验方案、开展实验及效果评价。
课程目标2：掌握数字化物理实验技术及其在中学物理实验中的运用与课程资源开发技能，熟悉智能手机物理实验软件及新媒体智慧教育平台功能，学会运用信息技术开展实验数据测量和可视化分析，进行中学物理实验课程资源开发。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：熟悉中学物理实验常用器材，掌握按照不同类型物理实验的要求，做好实验准备工作，学会设计和改进实验方案、开展实验及效果评价。 | 4.2 熟悉中学物理课程标准，具备比较扎实的教学技能，能够以学生为中心，创设学习环境，进行教学设计与实施，能够结合中学生实际和物理认知特点等开展物理教学，指导学习过程，在实践中获得教学体验。 4.3知道常用的教学评价和教研方法，能够在教学过程中对他人的教学活动进行评价，取长补短，并根据中学物理教育改革发展动态，改进教学方式方法，具有初步的教学研究和自制教具能力。 | 要求4：教学能力。 |
课程目标2：掌握数字化物理实验技术及其在中学物理实验中的运用与课程资源开发技能，熟悉智能手机物理实验软件及新媒体智慧教育平台功能，学会运用信息技术开展实验数据测量和可视化分析，进行中学物理实验课程资源开发。 | 5.1初步掌握现代教育技术优化物理课堂教学的方法技能，具有运用信息技术支持学习设计和转变学生学习方式的初步经验。 5.2能够应用数字化实验技术、信息通信技术和数据分析工具，进行中学物理实验教学设计与实施，指导学生实验探究活动。 | 要求5：技术融合。 |
四、教学要求和方法
授课教师将按照不同类型实验要求，设置实验项目，做好实验准备工作，指导师范生探索中学实验方案设计与实施、实验报告撰写等工作。
要求师范生熟悉实验室管理相关规章制度，做好实验准备工作，预习中学物理课程标准和中学物理实验指导书，开展中学物理实验设计和改进研究等；遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备，认真观察、记录，及时发现并解决问题；实验结束后认真完成完成实验报告或实验教学设计撰写。
表2 课程学习内容与课程目标的关系
课程内容 | 教学方法 | 支撑的课程目标 | 学习时数 |
绪论 | 讲授、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 2 |
实验一 打点计时器及其在力学实验中的应用研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
实验二 教学示波器及相关实验研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
实验三 晶体的熔化与凝固实验研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
实验四 小灯泡伏安特性研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
实验五 多用示教电表及相关演示实验研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
实验六 显微镜和光具盘的认识与使用 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
应用计算机及DISLab采集和处理中学物理力学实验数据（I）（II） | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 8 |
应用计算机及DISLab采集和处理中学物理电学实验数据（I）（II） | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 8 |
基于智能手机物理实验软件phyphox的力学实验研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
基于智能手机物理实验软件phyphox的电学实验研究 | 实验、讨论 | 课程目标1 课程目标2 | 4 |
答疑 | 实验、讨论 | 课程目标2 | 2 |
五、考核方式及要求
为实现课程教学目标，本门课程考核采用平时实验过程考核和期末考核相结合的方式进行综合评定。平时实验过程考核包括实验独立完成情况、实验报告撰写情况进行综合评定，占课程总成绩的60%；期末考核占课程总成绩的40%。要求独立完成实验设计与实施报告，分析实验数据，得出实验结果，在实验报告应写明实验设计方案、实施步骤、结果分析及存在问题的解决方案。
表3 课程考核方式
评价环节 | 评价内容/评价细则 | 对应课程目标 |
过程性 评价 | 活动表现 | 主要评价学生平时的课堂表现 (1)考勤、实验设计、仪器装置搭建与实验活动表现。 (2)小组合作研讨活动表现和实验效果。 (3)实验创新和教具改进。 | 目标1-2 |
实验报告 | 实验报告或实验教学设计与反思等。 | 目标1-2 |
期末考查 | (1)主要对学生学习情况的全面检验。考试内容针对中学物理实验目标要求、实验方案设计和实施、实验数据分析、实验结论的解释、实验仪器操作规范及问题解决的能力。 (2)期末考查为撰写物理实验教学设计/自制教具作品。 | 目标1-2 |
表4 评价环节与课程分目标的权重
| 评价环节及其权重(%) | 权重 (%) |
过程性评价 | 期末考查 |
活动表现 | 实验报告 |
课程目标1 | 20 | 40 | 40 | 50 |
课程目标2 | 20 | 40 | 40 | 50 |
备注：课程目标达成度评价值的计算及示例
(1)学生课程目标达成情况评价的计算方法
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
(2)班级课程目标达成情况评价的计算方法
班级课程分目标达成度=∑(评价环节平均得分率×评价环节权重)
班级课程总目标达成度=∑(课程课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
表5 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
日常考核 | 完整、操作
正确 | 大部分操作正确 | 大部分操作正确，但不完整。 | 部分操作
正确 | 操作不正确 |
实验报告 | 及时且报告详细、具有创新设计 | 及时、完整且大部分报告详细 | 及时且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，且部分报告详细 | 不及时、不完整，报告不详细 |
六、课程内容
绪 论
教学目标：理解中学物理实验研究重要性，熟悉中学物理实验研究的内容要求，知道中学物理实验和创新设计研究基本方法。通过介绍物理实验的功能和要求，强化师范生的科学探究意识及实证精神。
主要内容：
1)开展中学物理实验研究重要性及作用；
2)中学物理实验和创新设计研究基本方法；
3)中学物理实验设计研究与案例分析。
4)中学物理实验研究项目的学习内要求；
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/讨论法
实验一 打点计时器及其在力学实验中的应用研究
教学目标：了解高中物理学生实验中打点计时器的工作原理及使用方法，了解利用斜面和小车并通过控制变量的方法研究物理问题的基本思想，掌握验证性实验的设计思路，学会指导学生分组实验的基本方法。通过介绍牛顿力学的贡献，培养师范生的科学精神和创新意识。
主要内容：
1)电磁打点计时器(电火花打点计时器)的工作原理及使用方法；
2)打点计时器的周期性调整；
3)运用打点计时器设计测重力加速度；
4)分运用打点计时器设计验证牛顿第二定律。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验二 教学示波器及相关实验研究
教学目标：知道教学示波器与教学信号源的结构与功能，学会预调教学示波器，能够应用示波器演示有关现象。
主要内容：
1)认识教学示波器与教学信号源的结构与功能；
2)应用示波器演示系列电学现象；
3)示波器故障分析和检修维护。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：操作性实验
实验三 晶体的熔化与凝固实验研究
教学目标：研究物态变化过程，掌握实验数据的记录、处理和分析，学会对实验数据图表处理方法，掌握指导学生分组实验基本方法。
主要内容：
1)晶体的融化实验研究；
2)晶体的凝固实验研究；
3)晶体的熔化与凝固实验评估。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验四 小灯泡伏安特性研究
教学目标：进一步认识电表的有关参数及其对测量结果的影响，学习伏安法测电阻的实验设计和实验方法，掌握设计性实验的一般步骤和评估方法。通过介绍欧姆的贡献，培养师范生的实验方法创新和问题探究意识。
主要内容：
1)认识电表的有关参数；
2)伏安法测电阻的实验设计和实验方法；
3)设计性实验的一般步骤和评估方法。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验五 多用示教电表及相关演示实验研究
教学目标：了解多用示教电表的实验功能，学会调整电表，研究演示闭合电路内外电压之后等于电源电动势，研究改变电表的测量功能。
主要内容：
1)认识多用示教电表；
2)多用示教电表的使用；
3)研究闭合电路内外电压之后等于电源电动势，研究改变电表的测量功能。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：操作性实验
实验六 显微镜和光具盘的认识与使用
教学目标：了解显微镜的结构和原理，学会显示光路的几种方法，掌握光的反射、折射、全反射及透镜成像规律探究实验方法和实施。通过介绍几何光学发展史，培养师范生的问题探究意识与实验方法创新。
主要内容：
1)认识显微镜及其使用方法；
2)光的反射、折射、全反射及规律探究实验设计和实施；
3)透镜成像规律探究实验设计和实施；
4)透镜成像规律探究实验评估。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
实验七 应用计算机及DISLab采集和处理中学物理力学实验数据（I）
教学目标：熟悉中学物理常用力学实验仪器和主要实验内容；掌握计算机辅助物理数字化实验系统（ DISLab ）的使用方法；研究应用计算机及DISLab进行中学物理力学实验数据的采集和处理。通过介绍中学物理电学数字化实验的教育功能，强化师范生掌握和应用技术的主体意识。
主要内容：
1)认识应用计算机及DISLab采集实验数据和分析处理方法；
2)研究应用计算机及DISLab验证牛顿第三定律；
3)应用计算机及DISLab研究静摩擦力和滑动摩擦力
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验八 应用计算机及DISLab采集和处理力学实验数据（II）
教学目标：熟悉常用力学实验仪器和主要实验内容；掌握计算机辅助物理实验系统（ DISLab ）的使用方法；研究应用计算机及DISLab进行力学实验数据的采集和处理。通过介绍中学物理电学数字化实验的技术优势，引导师范生形成教学创新意识。
主要内容：
1)应用计算机及DISLab研究滑轮的作用；
2)研究应用计算机及DISLab演示超重与失重实验；
3)应用计算机及DISLab研究单摆周期及重力加速度的测定；
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验九 应用计算机及DISLab采集和处理电学实验数据（I）
教学目标：熟悉常用电学实验仪器和主要实验内容；掌握计算机辅助物理实验系统（ DISLab ）的使用方法；研究应用计算机及DISLab进行物理电学实验数据的采集和处理。通过介绍中学物理电学数字化实验的教育功能，强化师范生掌握和应用技术的主体意识。
主要内容：
1)认识应用计算机及DISLab采集电学实验数据和分析处理方法；
2)应用计算机及DISLab研究串并联电路规律；
3)应用计算机及DISLab研究伏安法测电阻；
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验十 应用计算机及DISLab采集和处理电学实验数据（II）
教学目标：熟悉常用电学实验仪器和主要实验内容；掌握计算机辅助物理实验系统（ DISLab ）的使用方法；研究应用计算机及DISLab进行物理电学实验数据的采集和处理。通过介绍中学物理电学数字化实验的技术优势，，引导师范生形成教学创新意识。
主要内容：
1)熟悉应用计算机及DISLab采集电学实验数据和分析处理方法；
2)应用计算机及DISLab进行交流电波形研究；
3)应用计算机及DISLab研究测定金属的电阻率；
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验十一 基于智能手机物理实验软件的力学实验研究
教学目标：知道Phyphox软件和智能手机中无线力学传感器的功能及其在中物理实验教学中应用；掌握无线力学传感器测量力学量和实验数据处理方法；学会运用智能手机物理实验软件进行力学实验设计。通过介绍我国基础教育中智能课堂和智慧校园的发展状况，强化师范生掌握智能技术及其与物理实验教学整合应用的主体意识。
主要内容：
1)认识Phyphox软件和智能手机无线力学传感器的功能使用方法；
2)应用Phyphox软件和智能手机力学传感器研究测量物体运动的速度、加速度等力学量；
3)应用Phyphox软件和智能手机无线力学传感器研究验证牛顿第二定律。
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/讨论/现场指导
实验类型：设计性实验
实验十二 基于智能手机物理实验软件的电学实验研究
教学目标：知道运用智能手机等设备中无线电学传感器及其在物理实验中的应用；掌握手机无线电磁传感器测量电学量的方法；学会运用智能手机物理实验软件进行电磁学实验研究。通过介绍我国基础教育适当发挥智能仪器、智慧课堂和智慧校园的技术优势，引导师范生形成教学创新意识。
主要内容：
1)认识Phyphox软件和智能手机中无线电学传感器的功能使用方法；
2)应用Phyphox软件和智能手机无线电学传感器测量电路电压等物理量；
3)应用Phyphox软件和智能手机无线电学传感器探究法拉第电磁感应定律。
4)实验数据的采集、数据分析及实验研究报告。
学 时：4学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：设计性实验
七、课程学习资源
1.拟使用教材：
刘炳升，仲扣庄编.中学物理教师专业技能训练.高等教育出版社，2004年
学院自编.新教育技术环境下物理实验设计指导书.彩票app-彩票app下载
2.国内(外)现有教材：
丁益民.数字化物理实验设计与案例.科学出版社，2017年
陈友道.中学物理设计性实验案例研究.人民教育出版社，2009年
期刊杂志：《物理教师》、《物理教学》、《物理实验》、《中学物理教学参考》、《中学物理》
课程名称：《电子线路课程实验》
一、课程概况
适用专业 | 物理学 | 开课单位 | 彩票app
|
课程类型 | 学科基础课程 | 课程代码 | 08511360 |
开课学期 | 7 | 学分 | 0.5 |
学时 | 总学时 | 理论学时 | 实验学时 | 核心课程 | 否 |
16 | 0 | 16 |
先修课程 | 高等数学、电工学 | 后续课程 | |
大纲执笔人 | 陶文海 | 大纲审核人 | 吕建平 |
二、课程描述
电子线路是一门具有工程特点和实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的掌握，在使学生具备工程素质和实践能力方面具有十分重要的作用。因此，学生在学习电子线路理论课程的同时，应加强各种形式的实践环节。
电子线路课程实验是安徽师范大学物理学专业的必修实践课程。电子线路课程实验的任务是使学生在学会电子线路方面基础理论、基本知识的同时，掌握分析和解决实际问题的能力，以及具备综合动手和工程设计等方面的技能。
通过本课程学习，学生将掌握电子线路基本实验原理，能够熟练、规范地使用常用电子实验仪器，形成基本的实验设计与操作技能，掌握电子线路的设计和测试方法。同时为后续相关专业课程的学习打下扎实的基础。
本课程将有机的融入思政元素，培养学生的科学精神、工程意识、爱国情怀与担当意识、强化社会责任感等要素。
三、课程目标
课程目标1. 在巩固加深电子线路的基础理论知识外，掌握基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能；能够规范熟练地使用万用表、函数信号发生器、示波器等常用电子仪器；具备基本的实验设计和操作技能；学会设计实验的基本思路与方法。
课程目标2. 培养理论联系实际、实事求是、严肃认真的科学作风和和良好的实验习惯与记录习惯。
表1 课程目标
课程目标 | 对应的专业毕业要求二级指标 | 毕业要求 |
课程目标1：在巩固加深电子线路的基础理论知识外，掌握基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能；能够规范熟练地使用万用表、函数信号发生器、示波器等常用电子仪器；具备基本的实验设计和操作技能；学会设计实验的基本思路与方法。 | 1.3 能将电子信息领域工程知识和数学模型用于推演、分析电子信息领域的复杂工程问题； 1.4能将电子信息领域工程知识和数学模型用于电子信息领域复杂工程问题解决方案的比较和综合。 | 要求1：工程知识。 |
课程目标2：培养理论联系实际、实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯与记录习惯。 | 6.1理解电子信息技术在社会发展中的作用，地位和前景，了解电子信息领域相关的国家和行业技术标准体系、知识产权、产业政策、法律法规和专业技术规范，理解不同社会文化对工程活动的影响。 6.2能够分析评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 | 要求6：工程与社会。 |
四、教学要求
《电子线路》课程实验由常用电子仪器的使用等8个实验构成，分为验证性、训练性、综合性和设计性等类型，授课教师将对学生进行实验辅导，并按照不同类型实验要求，做好实验准备工作，指导学生做好实验方案设计、实验报告撰写等工作。
学生应熟悉实验室管理相关规章制度，遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备。积极做好实验准备工作，预习实验指导书中实验原理、做好实验设计等；实验过程中认真观察、记录，及时发现并解决问题；实验结束后认真完成实验报告撰写。
尽管电子线路实验课程的各个实验的目的和内容不同，但是为了培养良好的学风，充分发挥学生的主观能动作用，促使其独立思考、独立完成实验并有所创新。我们对实验前、实验中和实验后分别提出如下基本要求。
实验前，为了避免盲目性，学生应对实验内容进行预习。要明确实验目的和要求，掌握有关电子电路的基本原理，拟出实验方法和步骤，设计实验表格，初步估算或分析实验结果，对思考题作出初步解答。
实验中，学生要自觉遵守实验室相关规章制度，遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备。学生应根据实验内容准备好实验所需的仪器设备和装置且安放适当，并按照实验方案连接实验电路和测试电路。
学生要认真记录实验条件和所得数据，发生故障应独立思考，耐心排除，并记下故障的排除过程和方法。
实验结束时，可将记录送指导教师审阅签字，经指导教师同意后方可拆除线路，并清理现场。
实验后，要求学生认真完成实验报告，并按时上交。
实验报告的内容，列出实验条件，包括何时与何人共同完成什么实验，使用仪器的名称；认真整理和处理测试所得数据；对测试结果进行理论分析，作出简明扼要的结论；找出误差的产生原因，提出减少实验误差的措施；记录故障的产生情况，说明排除故障的过程和方法；写出对本次实验的心得体会，以及改进实验的建议。实验报告应文理通顺，书写简洁；符号标准，图表齐全；讨论深入，结论简明。
五、考核方式及要求
为检验课程目标达成度，评价学生学习成果，本门课程采用过程性考核与综合实验操作考核评价相结合的形式进行。为实现课程教学目标，本实验课程过程性考核采用实验报告撰写与实验操作相结合的方式进行。各考核环节主要考核方式及要求如表3和表4所示。
表3 课程考核方式
考核方式 | 考核环节 | 考核/评价细则 |
过程性考核 | 实验 报告 | (1) 主要评价学生对于实验原理与实验内容的熟悉程度，以及实验数据的处理和心得体会，占课程总成绩的40% (2) 每次实验报告按100分制单独评分，取8次成绩的平均值按比例折算后作为课程实验报告成绩。 |
实验 操作 | (1) 主要根据学生的实验设计、流程安排与实验结果进行评价，占课程总成绩的40%。 (2) 每次实验操作按100分制单独评分，取8次成绩的平均值按比例折算后作为课程实验操作成绩。 |
综合实验 操作考核 | | 主要根据学生的综合实验设计、流程安排与实验结果进行评价，占课程总成绩的20%。 |
表4 课程考核评价标准
评价环节 | 评分标准 |
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 |
优 | 良 | 中 | 及格 | 不及格 |
实验操作 | 完整、操作
正确 | 大部分操作正确 | 大部分操作正确，但不完整。 | 部分操作正确 | 操作不正确 |
实验报告 | 及时且报告详细 | 及时、完整且大部分报告详细 | 及时且大部分报告详细 | 大部分及时、完整，且部分报告详细 | 不及时、不完整，报告不详细 |
六、课程内容
实验一：常用电子仪器的使用
（授课时间：第七学期第六周）
教学目标：了解电子线路实验中常用的示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、万用表、频率计等电子仪器的主要技术指标、性能及正确使用方法。初步掌握使用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
主要内容：用机内校正信号对示波器进行自检；用示波器和万用表测量信号参数；测量两波形间的相位差。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/操作性实验
实验二：晶体管共射极单管放大器
（授课时间：第七学期第七周）
教学目标：进一步熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用；掌握放大器静态工作点的调试方法；学会分析静态工作点对放大器性能的影响；掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压等主要技术性能指标的测试方法。
主要内容：放大器静态工作点的调试与测量；测量电压放大倍数；测量输入电阻和输出电阻；观察静态工作点对输出波形失真的影响；测量最大不失真输出电压。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/操作性实验
实验三：射极跟随器
（授课时间：第七学期第八周）
教学目标：了解射极跟随器的特性及其测试方法；进一步掌握放大器各项参数的测试方法。
主要内容：射随器静态工作点的调整；测量电压放大倍数；测量输入电阻和输出电阻；测试电压的跟随特性。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/操作性实验
实验四：差分放大器
（授课时间：第七学期第十周）
教学目标：加深对差分放大器性能及特点的理解；学习差分放大器主要性能指标的测试方法。
主要内容：测量长尾式差分放大电路的静态工作点；测量差模电压放大倍数；测量共模电压放大倍数。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/操作性实验
实验五：组合逻辑电路的设计与测试
（授课时间：第七学期第十一周）
教学目标：掌握数字电路实验仪器和设备的使用方法；初步掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。
主要内容：用与门、或门设计三人表决器；用与非门设计三人表决器；用异或门、与门设计一位半加器电路；用异或门、与门、或门设计一位全加器。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/操作性实验
实验六：数据选择器及其应用
（授课时间：第七学期第十二周）
教学目标：掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法；掌握应用中规模集成数据选择器设计组合逻辑电路的方法。
主要内容：测试数据选择器74LS151的逻辑功能；测试74LS153的逻辑功能；用8选1数据选择器74LS151设计“三人表决器”；用双4选1数据选择器74LS153设计8选1数据选择器；用双4选1数据选择器74LS153设计一位全加器。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/设计性实验
实验七：译码器的测试及其应用
（授课时间：第七学期第十三周）
教学目标：掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法；掌握应用中规模集成译码器设计组合逻辑电路的方法；熟悉数据拨码开关和数码管的使用。
主要内容：数据拨码开关和数码管的使用；测试3－8线译码器74LS138逻辑功能；用74LS138构成数据分配器；用74LS138设计一位全加器；用两片74LS138设计一个4—16线译码器。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/设计性实验
实验八：时序逻辑电路的设计与测试
（授课时间：第七学期第十四周）
教学目标：掌握中规模集成触发器的逻辑功能及使用方法；掌握使用中规模集成触发器构成时序逻辑电路的方法。
主要内容：用74LS112双JK触发器设计一个同步可逆两位二进制计数器；用74LS74双D触发器设计一个异步四位二进制加法计数器；用74LS112双JK触发器设计一个双相时钟脉冲电路。
学 时：2学时
教学方法：演示法/讲授/现场指导
实验类型：验证性/综合性实验
七、课程学习资源
1. 拟使用教材：
喻其山. 电工电子类基础实验教程. 安徽师范大学出版社. 2018年。
2. 学习参考资料：
①. 专著教材类
[1]. 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 电子工业出版社. 2002年。
[2]. 陈晓文. 电子线路课程设计. 电子工业出版社. 2004年。
②. 网络资源类
[1] 赭麓学堂（超星学习通），由各任课老师建设
[2] 数字电子技术，王红，清华大学
https：//www.bilibili.com/video/BV1XE411X7qU/?
[3] 数字电路与系统设计，孙万蓉等，西安电子科技大学
https：//www.icourse163.org/course/XDU-1002203001
课程名称： 毕业论文（设计）
课程代码 | 01415790 | 课程类型 | 必修课 |
课程名称 | 毕业论文 |
英文名称 | Graduation Thesis （design） |
学分 | 8 | 建议修读学期 | 第8学期 |
总学时数 | 8周 | 其中：其他学时 | 实验学时 | |
线上学时 | |
先修课程 | 力学，热学，电磁学，光学，原子物理学，理论力学，电动力学，热力学统计物理，量子力学 |
适用专业 | 物理学 |
大纲执笔人 | 黄武英 | 大纲审核人 | |
一、课程描述
毕业论文（设计）是物理学专业大学生必须完成的综合性课程，是专业人才培养方案的重要组成部分，其教学过程是实现专业培养目标要求的重要阶段，是毕业前对学生进行综合训练，培养学生综合素质、创新意识和创新能力的一个重要实践性教学环节。学生在教师的指导下，理论联系实际，综合运用所学知识，进行科学规范的训练，养成科学精神，树立科学作风。其目的是检验学生在校期间的学习成绩，训练学生综合运用所学理论、知识、技能分析和解决本专业的实际问题，使之获得独立从事科学研究和撰写科技论文的能力。通过毕业论文阶段的系统训练和学习，学生会综合利用大学四年所学知识，进行论文资料的查阅、搜集、整理，结合自己的观点和方法进行论文写作；学生具有应用适当的数学描述及应用物理学相关理论求解的能力，具有用文字、图像表达和数学计算的能力；学生能根据毕业论文任务确定设计目标，提出和正确表达课题的解决方案，并做出合理的进度安排；学生在毕业论文过程中能与指导教师进行有效沟通和良好协作，毕业论文答辩时条理清楚、正确无误；学生通过毕业论文认识到不断探索和学习的必要性，强化自主学习和终身学习的意识，掌握自主学习的方法；学生能够撰写符合要求的毕业论文，清楚阐述毕业论文过程和结果。
二、课程目标
课程目标1：学生具有掌握系统的物理学基本理论、物理学思想方法和物理实验方法和技能的能力，理解和掌握物理学科核心素养的内涵；学生具有扎实的数学基础，能运用所学的学科知识处理物理问题；初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。具备初步阅读物理英文文献和英语表达能力，了解物理学与相关学科及与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，对相关科学知识能理解并初步运用，能整合形成物理学科教学知识。初步习得基于核心素养的学习指导方法和策略。
课程目标2：具有全球意识和开放心态，了解国外中学科学教育改革发展的趋势和前沿动态。积极参与国际教育交流。尝试借鉴国际先进教育理念和物理教学经验进行教育教学。具有终身学习与专业发展意识；能够运用批判性思维方法，养成从不同角度和层面进行反思和分析问题的习惯；能独立思考判断，自主提出、分析和解决问题。
课程目标 | 毕业要求 | 毕业要求分解指标点 | 强度 |
课程目标1 | 知识整合 | ZS1.掌握基础物理和四大力学等学科知识、物理学思想方法及必要的数学知识，具备初步运用所学知识解释物理现象的能力；理解和掌握物理学科核心素养内涵。 ZS2.掌握普通物理实验和近代物理实验方法和技能，初步具备设计和开发创新实验的能力，具有发现问题、分析问题和解决问题的物理思维和科学探究能力。 ZS3.了解物理学与电子信息类、计算机技术等相关学科的联系及与社会实践的联系；掌握中学教育与物理教学理论，能整合形成物理学科教学知识，初步习得学习指导方法和策略。 | H |
课程目标2 | 国际视野 反思教育 | GJ1.具有全球意识和开放心态，了解国外基础教育改革发展的趋势和前沿动态。 YJ2.理解反思对教师工作的重要性。能够运用批判性思维方法，养成从不同角度和层面进行反思和分析问题的习惯；能独立思考判断，自主提出、分析和解决问题。 | H |
三、有关要求
1. 选题要求
学生毕业论文（设计）的课题，应符合专业培养目标，达到毕业论文（设计）大纲的要求，课题安排应使一般程度的学生经过努力后可以如期完成。
（1）近三年课题内容重复率≤10%；
（2）有创新与实用性的毕业论文（设计）课题≥15%；
（3）课题与学生比例：1.2：1（可以在同一大课题下，分别做不同的子课题）。
2. 课题来源
（1）与教学和科研任务相结合的课题，也可以是教师科研或研究生课题的一部分；
（2）同本专业、学科内容密切相关、符合教学要求的自拟课题；
（3）结合实验室建设的实验装置、设备、仪器的设计改装；
（4）因材施教、有利于各类学生提高水平和能力的创新课题；
（5）专题论述等。
3. 内容要求
（1）开题报告
查阅与课题有关的近3～5年文献，包括指导教师指定的参考文献和10篇以上的自选资料。开题报告的正文撰写要求明确研究的目的和意义，分析阅读的主要文献，了解国内外研究现状和学术动态，综合分析提出主要研究内容以及研究的方法和思路，落实研究工作的主要阶段及完成时间；现有条件及必须采取的措施；要解决的主要问题。
（2）正文要求
毕业论文正文要求文字通顺，语言流畅，无错别字，一律采用计算机打印成文，字数不少于0.5万字。内容目录；学生、指导教师和教学单位署名；摘要；关键词；前言；毕业论文正文主体（包含：选题背景、方案论证、过程论述、结果分析、结论或总结）；致谢；附录；参考文献。
（3）课程思政：撰写毕业论文时，要根据实际选题，多调研我国教育学家、科学家在相应学科领域中的成就和贡献；多弘扬中华传统的优秀文化，多结合社会主义核心价值观来讨论论文相关课题内容。
四、课程成绩评定
1.成绩评定方式
过程性评价：导师指导成绩：70%，论文答辩与展示：30%。
2. 课程目标达成度评价方式
| 权重 |
过程性评价 | 最终成绩 |
导师指导成绩 | 论文答辩与展示 | |
课程目标1 | 0.7 | | 0.7 |
课程目标2 | | 0.3 | 0.3 |
合计 | 0.7 | 0.3 | 1.0 |
课程目标达成度计算方法：
课程分目标达成度=∑(评价环节得分率×评价环节权重)
课程总目标达成度=∑(课程分目标达成度×课程分目标权重系数)
