英国著名大学物理学专业“四大力学”课程设置的特点与启示

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1、英国著名大学物理学专业“四大力学”课程设置的特点与启示张立彬（教育部南开大学外国教材中心，天津300071）韩志龙（南开大学物理科学学院，天津300071）【内容摘要】本文基于对英国8所著名高校四大力学的调研信息，深入分析了英国高校四大力学的培养目标、课程内容、课程衔接、教学方法等各种教育元素，理清了英国高校教学成功的关键，并对我国四大力学课程的设置与改革提出了相应的建议。【关键词】英国高校；四大力学；课程内容；课程特点物理学是现代科学的基础学科，在300多年的发展历程中形成了众多的学科分支。经过众多物理学家

2、的努力，现今已经形成了以理论力学、量子力学、电动力学、热力学与统计力学（以下统称“四大力学”）为基础的理论框架。作为物理学的理论基础，四大力学在物理学的实际教学中占据核心位置，是物理系本科生的必修课程，也是他们未来进行更深一步学习与科学研究的敲门砖。鉴于四大力学的重要性，各个学校对四大力学的教学也是非常重视，并且通过四大力学也能很好体现一个学校物理学专业的水平与方向。英国是近代物理学的发源地，有着悠久的物理学教育历史。英国高校一直以来在本科生的物理学教育方面要优于我国高校，目前在改革开放的背景下，我国高校物理

3、学教育也在不断地进行改革。本课题以英国著名大学的本科四大力学课程为研究对象，以课程设置为切入点，深入分析英国大学四大力学课程的诸多特点，对课程进行了全面详细的分析，以期把握英国一流大学本科物理学教育的关键，为我国物理学教育的改革提供有益的参考与启示。一、样本选择与研究方法为借鉴英国著名大学物理学人才培养的经验，本研究选择了在USNews（2011年）物理学排名中位列前8的大学，它们分别是：剑桥大学（UniversityofCambridge）、牛津大学（UniversityofOxford）、伦敦帝国学院（I

4、mperialCollegeLondon）、杜伦大学（DurhamUniversity）、利兹大学（UniversityofLeeds）、圣安德鲁斯大学（UniversityofStAndrews）、格拉斯哥大学（UniversityofGlasgow）、利物浦大学（UniversityofLiverpool）。其中来自剑桥和牛津大学的资料相对较全面，我们也是主要对这两所学校的信息内容进行了考察。本课题主要采取网络调研的方式，所采集的信息都是英国8所高校在其网站公布的公开信息。课题对样本学校四大力学课程的培养

5、目标、课程内容与衔接、教学方法、考核方式、师资质量、教参信息等各种教育元素进行调查统计，并以典型学校的课程设置为例，分析了英国高校在这些方面的实际情况。8二、英国四大力学本科教育情况2.1课程目标四大力学是物理系学生的必修课程，课程要求培养掌握物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。学生主要学习物质运动的基本规律，接受运用物理知识和方法进行科学研究和技术开发，训练，获得基础研究或应用基础研究的初步，训练，具备良好

6、的科学素养和一定的科学研究与应用开发能力。四大力学相对成熟，对物理系的学生要求有以下专业能力：（1）掌握高等数学的基础理论和基本方法，具有较高的数学修养；（2）掌握坚实的、系统的物理学基础理论及较广泛的物理学基本知识和基本实验方法，具有一定的基础科学研究能力和应用开发能力；（3）了解相近专业的一般原理和知识；（4）了解物理学发展的前沿和科学发展的总体趋势；（5）了解国家科学技术、知识产权等有关政策和法规；（6）掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归

7、纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。2.2课程内容理论物理四大力学由传统的《理论力学》、《电动力学》、《量子力学》和《热力学、统计物理》组成，它是本科生在普通物理的基础上，为了进一步把感性认识提高到理性认识而必须学习的基础理论课程,在物理系本科生的基础课教学中占有核心的地位。理论物理本身具有概念抽象、数学工具覆盖范围广的特点,其中理论力学以分析力学为核心，以完美的理论体系描述了粒子的机械运动，同时也为学习其它理论课程铺路。热力学与统计物理是凝聚态理论的基础理论，热力学总结了物质的宏观热现象（

8、如压力、温度、体积的变化，物体间的能量转换等），而统计物理则从微观的观点（即认为物质由原子分子组成，这些粒子间存在着相互作用）对宏观热现象作出了解释。电动力学以麦克斯韦方程为核心，以简洁的理论形式，高度概括了与电和磁相关的物理现象（包括电磁波的传播）。而量子力学讲述支配微观世界的规律，由于在21世纪人类对自然界的探索（如对生物过程的研究）将更多、更深入地在微观的层次进行，量子力学的重要性是不言而喻的