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1、美国大学物理课程设置美国大学物理课程设置美国大学物理课程设置WestVirginia大学 JudyR.Franz羹国的高等院校都是州立的或私立的,没有国立大学或全国统一的教程.尽管如此,大多数学校的物理课程是类似的.典型的大学物理是一种一年半的概括了解性质的课程.在许多小的学院或大学,所有修物理这门课的学生,无论是理科的还是文科的,:l 上的内容都相同.大的学校则通常开设若干种不同的基础物理课程,其中通常包括适用于下述专业的专门课程.(1)物理科学和工程专业 (微积分水平),(2)生物和医学专业(代数和三角水平)和(3)文科专业(代数水平).有时还开设其他基础物理课程,包括为优等生开的专门课程
2、或有关音乐物理,能量和环境物理或空间物理的半年期专题性课程.对于惨上述任一种基础物理课程的绝大多数学生来说,这是他们最后一次修物理课程.在本文中,我仅讨论上述第一,第二类课程.除了对数学的要求不同外,这两类课程是相当类似的.一种典型的基础物理课程的教学大纲,包括每一论题所化的大概时问,己在附件中精出.由于大多数课程都以一定的教材为基准 ,并且大多数通用的教材是相当类似的,不同的学校所开设的论题的一般顺序,并无多大差别,主要的差别在于选择或删除并些论题.那些韵理课持续三个学期(一年半)的学校,通常开设近代物理论题,其中包括狭义相对论,量子理论概念的导论,原子物理,核物理以及凝聚态物理 .而两个学
3、期的课程中,通常鼍多只亿几周的时间来讨论所有这些论题.大多数基础物理课程都采用讲课或讲课/习题课的形式.普遍的形式是每周讲四节课,或讲三节课加一节习题课 ,或两节课加两节习题课 .在小的学院,所有课都由教员讲授而在大的大学,习题课大多数是由研究生助教来讲授的.大多数大学要求理科专业所修的基础物理课程中包括实验课 ,因而典型的课程也是这样.普遍的安排是每周两小时的实验室教学 .通常,实验被认为是课程的一部分,反映学生实验室表现的成绩也折算到整个课程的总成绩中(典型的比重是总成绩的 2O%),但有时实验也作为一门独立的而平行的课程.对于实验室教学的基本目的并投有一致的看法.有些人认为,实验的目的是
4、让学生熟悉一些基本仪器的使用以及物理学的实验本质.在这种情况下实验室和课堂教学之问的合作关系是相当松散或根本不存在的 .其他人认为实验的基本目的是通过提供简单的第一手经历,帮助学生更好地掌握课堂上所学的概念.这种思想导致实验室和课堂教学的密切配台.在小的学院,实验室教学也是由教员完成的.如果课堂与实验室教学是同一教员担任的,则更容易使实验与课堂教学同步.在大的大学里,对应于一个课堂教学内容,通常有许多个实验,并且实验室的教学任务几乎全部由研究生助教担任的.这样,就大大降低了实验室时间安排上的灵活性.通常,每一个实验都要求学生写出实验报告 .在有些情况下,这些报告或许是相当简要的(数据,数据处理
5、,简要的结论),可以在实验室内完成并交上 .在有些情况下,学生需要写出较长的报告并且包括较多的误差分析 .这时实验报告就成为课外作业,并且在下一周再交上.许多教员感到,书写实验报告给学生提供了学术写作的重要实践.要理解美国高等院校韵基础物理课程,有必要理解我们的学生高中毕业所具有的基础.在美国,高中生中只有 20 左右的 A 修物理课,学过徽积分的更少.因此,有些没有学过物理的学生可能会修某一个物理课程.习惯的做法是假定学生一点也不懂物理,并且从头开始介绍每一个论题(当然,现在我们认识到学生有许多根据日常经验得出的错误概念,饲如运动意味着有力的作用 ,但那是一个不同的话题 ),这是一个日前正在
6、争论的问题.许多人认为我们的基础物理课程,应有一个必要的基础.这可能实现这样双重目的:允许我们对有些论题的讨论更加深入,同时鼓励更多的高中生修物理课.每一门课所必备的数学知识通常是列出的因此,只存当学生学习了所必需的数学知识时 ,才修这门课.有些学生必须等到第二学年才开始学物理,I;l 便具有所需的数学基础.-在过去的几年里,有一种普遍的感觉是,我们的基础物理课程需要改进和近代化.教这些课程的教员,他们典型的怨言是 :(1)我们试图使这课程包含太多的内容,以致我们的进度快得使学生不能掌握所学的概念 ;(2)在过去的二十年中 ,课程几乎没有什么变化,在课程中,几乎没有现代物理(过去五十年的物理)
7、,给学生造成一种印象:物理学的内容都已明确了的|(3)我们现在还未充分利用计算机及其它新的教育手段 (4)我们现在对学生是怎样学习的是了解得多得多了,但我们在教学中并没有利用这一点|(5)我们现在知道,学生们能解答许多问题,月使他们并不理解这些问题中所含的物理概念;或许我们需要运用不同的评估手段,咀更加强调对概念的理解许多学生抱怨他们的物理实验室,应该使物理实验成为更有趣,更能学到东西的场所.我 lf 1 当巾的许多人相信,在以后的几年内,基础物理课程将会发生重大的变化.因为这些课程现在处于一种过渡阶段,近来许多人写文章就课程是否发生或将发生怎样的变化发表他们自己的看嵇.几篇参考文献列于本文末
8、尾.由于我们计划改变我们的基础物理课程,我j 对了解其他国家怎样处理我们现在所面临的问题特别感若趣AmericanJournalofPhysics 中的儿箱参考文献Bartlett,A.A.,March,1988,P.204.”Role,:Misson,andChangeinourintroductorycollegiatephysicscourses”.French,AP.,:Febuary,:1988,P.110.”Somethoughtsonintroduetoryplhysics,COUFs,es”.一Hilborn,R.C,January,1988,P.14.”Redesigning
9、collegeand universitylevelintroductbryphysics”.Resnick,R.1Febuary,1989.P.103”Whatsaproperintroductoryphysicscourse?”.也值得参考的是 t.IntroductoryUniversity?可以由下述地址获取:Dr.JohnS.RigdenAmericanInstituteofPhysics335East45thStreetNCWYork.NY10017附件:典型的教学大纲力学(9 周)矢量运动学牛顿定律动量与碰撞功和能简谐振动转动和角动量万有引力流体力学(?)机械捩(2 周)热力学(3 周)热力学定律分子运动论电磁学(9 周)库仑定律电场和电势电容和电介质直流电路磁力和磁场电磁感应交流电路.麦克斯韦方程组(?,)光学(2-3 周)几何光学(?)物理光学狭义相对论(03 周)量子理论(05 周)廉子确理,核物理和固体物理(05 周)(此文系作者在1989 年 7 月于美国夏威夷召开的中日荑物理教育讨论会上的发言)(河海大学印友薷译陈宏赏技)tTT 厂一一
