電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“大學(xué)物理”課程設(shè)置探討

摘 要：以2010年版《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》和《電子科學(xué)與技術(shù)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》為依據(jù)，參照福建農(nóng)林大學(xué)《關(guān)于制定本科專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的原則意見(jiàn)》，針對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)該專業(yè)的《大學(xué)物理》課程的授課內(nèi)容的設(shè)置和安排進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；大學(xué)物理；授課內(nèi)容設(shè)置

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2013）02-0044-03

物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本形態(tài)的學(xué)科，其研究的內(nèi)容包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用及其運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律。物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)方面，是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)[1]。由于大學(xué)物理對(duì)于其他自然學(xué)科和工程技術(shù)的基礎(chǔ)性和重要性，以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的“大學(xué)物理”課程，成了所有理工科專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程在為學(xué)生打好科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)方面，具有其他課程不可替代的作用。

一、大學(xué)物理課程的教學(xué)基本要求

（一）教學(xué)內(nèi)容基本要求

《基本要求》將大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容分為A類、B類和自選專題類。其中A類為核心內(nèi)容、共74條，涉及了力學(xué)、振動(dòng)與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、狹義相對(duì)論力學(xué)基礎(chǔ)、量子物理基礎(chǔ)等，建議學(xué)時(shí)數(shù)不少于126學(xué)時(shí)，A類內(nèi)容可理解為學(xué)生的必學(xué)內(nèi)容。B類為擴(kuò)展內(nèi)容、共51條，為各校根據(jù)自身培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)選學(xué)的內(nèi)容。

（二）能力培養(yǎng)基本要求

《基本要求》要求教師在大學(xué)物理課程教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力，增強(qiáng)獨(dú)立思考、更新知識(shí)結(jié)構(gòu)的能力，以及通過(guò)觀察、分析、演繹、歸納、科學(xué)抽象、類比聯(lián)想等方式發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并通過(guò)建立物理模型、運(yùn)用物理語(yǔ)言研究解決問(wèn)題的能力。

（三）教學(xué)過(guò)程基本要求

《基本要求》要求在大學(xué)物理課程教學(xué)過(guò)程中，以培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)。不僅要求采用啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法，也要求充分利用演示實(shí)驗(yàn)，并有效結(jié)合多媒體技術(shù)來(lái)提高教學(xué)效果，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了習(xí)題和考核的重要性。

二、福建農(nóng)林大學(xué)制訂本科專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的原則意見(jiàn)

為適應(yīng)新時(shí)期新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)專業(yè)人才提出的新要求，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，福建農(nóng)林大學(xué)在2011年出臺(tái)了《關(guān)于制訂本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案的原則意見(jiàn)》，并對(duì)本校的本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂。《原則意見(jiàn)》關(guān)于修訂人才培養(yǎng)方案中的課程和學(xué)時(shí)設(shè)置的基本原則有：以培養(yǎng)學(xué)生的能力為重，重新整合實(shí)踐教學(xué)體系；加強(qiáng)基礎(chǔ)與增強(qiáng)適應(yīng)性有機(jī)結(jié)合，擴(kuò)大學(xué)生自主選擇權(quán)，適度減少必修課比重，增加選修課的比重。

三、福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“大學(xué)物理”課程現(xiàn)狀

按照學(xué)校最新的《原則意見(jiàn)》，新修訂的2011級(jí)各專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃在課程設(shè)置特別是學(xué)時(shí)安排上都比以前有較大的改動(dòng)。由于《原則意見(jiàn)》要求加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)體系的整合，并要求在加強(qiáng)基礎(chǔ)與增強(qiáng)適應(yīng)性結(jié)合的同時(shí)適當(dāng)增加選修課的比重。即要求新修訂的培養(yǎng)計(jì)劃在總學(xué)時(shí)不變的情況下適當(dāng)實(shí)踐教學(xué)和選修課的學(xué)時(shí)，這必定削減了其他課程特別是“大學(xué)物理”這類公共基礎(chǔ)課的授課學(xué)時(shí)。

按照《原則意見(jiàn)》對(duì)于“大學(xué)物理”授課學(xué)時(shí)的安排，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)時(shí)數(shù)為102學(xué)時(shí)，第一學(xué)期52學(xué)時(shí)，第二學(xué)期50學(xué)時(shí)。其他理工類專業(yè)和農(nóng)林學(xué)科專業(yè)學(xué)時(shí)分別只有72學(xué)時(shí)和48學(xué)時(shí)，均沒(méi)有達(dá)到《基本要求》的學(xué)時(shí)數(shù)要求。

由于學(xué)時(shí)數(shù)少，無(wú)法滿足A類核心內(nèi)容的授課要求，使得在授課內(nèi)容安排上只能側(cè)重于基礎(chǔ)性和與本專業(yè)最為相關(guān)的內(nèi)容。這必定破壞了大學(xué)物理基本知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性，更無(wú)法從深度和廣度上培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)，從而導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)。

四、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“大學(xué)物理”課程授課內(nèi)容設(shè)置

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是對(duì)物理知識(shí)要求較高的理工類專業(yè)。我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)了《專業(yè)規(guī)范》中要求的5個(gè)方向中的兩個(gè)，分別是光電子技術(shù)方向和微電子技術(shù)方向。

針對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，以及福建農(nóng)林大學(xué)“大學(xué)物理”的現(xiàn)狀和《基本要求》對(duì)授課學(xué)時(shí)的要求，結(jié)合《專業(yè)規(guī)范》對(duì)于“大學(xué)物理”知識(shí)的要求，對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的授課學(xué)時(shí)和授課內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)置，課程授課學(xué)時(shí)數(shù)設(shè)置為126學(xué)時(shí)，第一學(xué)期66學(xué)時(shí)，第二學(xué)期60學(xué)時(shí)，涵蓋了《基本要求》所規(guī)定的所有74條A類教學(xué)內(nèi)容和部分B類內(nèi)容，并對(duì)每部分內(nèi)容的授課學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)行了安排，同時(shí)兼顧了習(xí)題講解所需的學(xué)時(shí)。詳細(xì)的學(xué)時(shí)數(shù)安排如下。

（一）力學(xué)

盡管力學(xué)部分的知識(shí)點(diǎn)對(duì)于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程的知識(shí)體系沒(méi)有太多的直接關(guān)聯(lián)，但通過(guò)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用矢量運(yùn)算和微積分等數(shù)學(xué)工具分析問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想流體等概念的學(xué)習(xí)，可以逐步使學(xué)生學(xué)會(huì)建立模型的科學(xué)研究方法，通過(guò)變力做功的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握利用微元法分析和解決問(wèn)題的技巧。所以將力學(xué)部分作為“大學(xué)物理”課程學(xué)習(xí)的第一部分。

由于力學(xué)中大部分概念在中學(xué)時(shí)已經(jīng)接觸，所以在本部分學(xué)時(shí)的分配上，側(cè)重于角動(dòng)量、剛體和流體等概念，避免與中學(xué)重復(fù)。具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下表。

（二）振動(dòng)與波

通過(guò)本部分的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解振動(dòng)和波動(dòng)的物理圖像，使學(xué)生理解并掌握相位和相位差、振動(dòng)方程、波動(dòng)方程、波函數(shù)的物理意義，為后續(xù)電磁波的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

（三）熱學(xué)

熱力學(xué)基本定律是《專業(yè)規(guī)范》中要求學(xué)生必須掌握的核心內(nèi)容之一，這部分內(nèi)容是學(xué)習(xí)微觀粒子狀態(tài)描述的必備基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握“系統(tǒng)”的概念，以及“系統(tǒng)”的研究方法和統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并初步理解科學(xué)研究的建模方法。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

（四）電磁學(xué)

電磁學(xué)對(duì)于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生特別是微電子方向的學(xué)生是非常重要的基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)本內(nèi)容的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生掌握電磁場(chǎng)的概念及場(chǎng)的研究方法，同時(shí)有助于加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用微積分解決問(wèn)題的訓(xùn)練，使學(xué)生理解并掌握用“路”和“場(chǎng)”處理電磁問(wèn)題的方法。所以電磁學(xué)是本專業(yè)學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)的物理內(nèi)容之一。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

（五） 光學(xué)

光學(xué)是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)光電子方向?qū)W生學(xué)習(xí)光電子技術(shù)、光電子器件等內(nèi)容的基礎(chǔ)。本內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解光柵光譜的特征及光譜分析的意義，了解光學(xué)精密儀器的原理和方法。光學(xué)部分也是本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

（六）狹義相對(duì)論力學(xué)基礎(chǔ)

講授本部分內(nèi)容的主要目的是為了保證學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性。通過(guò)本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可幫助學(xué)生建立狹義相對(duì)論的時(shí)空觀，并區(qū)別于經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，從而使學(xué)生對(duì)物理學(xué)所描述的時(shí)空觀有了完整的認(rèn)識(shí)，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生的物理素養(yǎng)。本部分內(nèi)容與電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)后續(xù)課程關(guān)聯(lián)較少，所以學(xué)時(shí)的安排相對(duì)較少。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

（七）量子物理基礎(chǔ)

我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)有“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“半導(dǎo)體器件”等課程。學(xué)習(xí)這些課程的必備基礎(chǔ)知識(shí)即是“量子力學(xué)”。由于后續(xù)課程“量子力學(xué)”只有36學(xué)時(shí)，“大學(xué)物理”所講授的“量子物理基礎(chǔ)”起到了幫學(xué)生建立物質(zhì)波粒二象性和量子化概念，從經(jīng)典物理過(guò)渡到量子物理的重要作用，并彌補(bǔ)了“量子力學(xué)”學(xué)時(shí)較少而無(wú)法講授所有概念的不足。同時(shí)，通過(guò)幾個(gè)重要實(shí)驗(yàn)和模型的學(xué)習(xí)，給學(xué)生以創(chuàng)新思維和探究精神的啟迪。本部分內(nèi)容的安排同時(shí)考慮的避免與后續(xù)課程相關(guān)內(nèi)容的重復(fù)。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

五、教學(xué)模式、教學(xué)方法以及課程考核

參照《基本要求》中對(duì)“大學(xué)物理”教學(xué)方法、教學(xué)手段及習(xí)題和考核等方面的要求，福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“大學(xué)物理”課程教學(xué)過(guò)程中注重師生的交流和互動(dòng)，積極引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考。通過(guò)對(duì)物理概念、定律、定理的分析和講授，深入介紹各種物理規(guī)律的來(lái)龍去脈、各種公式的推導(dǎo)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式。教學(xué)手段上采用傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，利用視頻，動(dòng)畫(huà)等資料幫助學(xué)生觀察和理解物理現(xiàn)象。同時(shí)也加強(qiáng)習(xí)題的講解分析及考核，習(xí)題講解采用平時(shí)難題講解與期末所有習(xí)題集中講解的方式。平時(shí)的習(xí)題和期末卷面考核分別占期末總評(píng)成績(jī)的20%—30%和70%—80%。注重對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的考核。

以2010年版《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》和《電子科學(xué)與技術(shù)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》為依據(jù)[2]，參照福建農(nóng)林大學(xué)《關(guān)于制定本科專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的原則意見(jiàn)》，結(jié)合福建農(nóng)林大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，設(shè)置了該專業(yè)“大學(xué)物理”課程的授課內(nèi)容。課程總學(xué)時(shí)126學(xué)時(shí)，第一學(xué)期66學(xué)時(shí)，第二學(xué)期60學(xué)時(shí)，涵蓋了《基本要求》所規(guī)定的所有A類教學(xué)內(nèi)容和部分B類內(nèi)容。授課內(nèi)容的安排保證了知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性，為本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)物理

基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).理工科類大學(xué)物理課程教

學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]教育部電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)電子科學(xué)

與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).電子科學(xué)與技術(shù)本科指

導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M].北京：高等教育出版社，2010.