2023年版《理工科类大学物理课程教学基本要求》内容细化修订解读

本文介绍了对2010年版《理工科类大学物理课程教学基本要求》修订的意义和过程,并对2023年版《理工科类大学物理课程教学基本要求》中修订内容进行了解读。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊简介

期刊撷英1981年,《工科物理教学》创刊号,东南大学恽瑛教授署名文章《美国五所高等院校物理教学情况概貌》(摘登):教学研究也是一种科学研究,并有一定的研究班子。例如在栾斯里尔工学院,瑞斯尼克与哈立德合著的《物理学》是美国大学中较为通用的一种教材,已译成30种文字;曼纳尔斯和爱本斯坦从事实验教学与表演实验的研究,他们二位虽无博士学位,却因教学研究成绩卓著被任命为正教授,为美国国内同行所赞许。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊简介

期刊撷英1981年,《工科物理教学》创刊号,东南大学恽瑛教授署名文章《美国五所高等院校物理教学情况概貌》(摘登):教学研究也是一种科学研究,并有一定的研究班子。例如在栾斯里尔工学院,瑞斯尼克与哈立德合著的《物理学》是美国大学中较为通用的一种教材,已译成30种文字;曼纳尔斯和爱本斯坦从事实验教学与表演实验的研究,他们二位虽无博士学位,却因教学研究成绩卓著被任命为正教授,为美国国内同行所赞许。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊稿约

《物理与工程》是由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会直接领导的学术性期刊,历任主编和编委随教指委的换届而同步更新。期刊主要围绕大学物理/大学物理实验课程教学中的热点难点问题展开研究,力争在高校人才培养、课程建设、教学研究以及提高物理教师教学水平等方面起到服务和促进的作用。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊简介

期刊撷英1981年,《工科物理教学》创刊号,东南大学恽瑛教授署名文章《美国五所高等院校物理教学情况概貌》(摘登):教学研究也是一种科学研究,并有一定的研究班子。例如在栾斯里尔工学院,瑞斯尼克与哈立德合著的《物理学》是美国大学中较为通用的一种教材,已译成30种文字;曼纳尔斯和爱本斯坦从事实验教学与表演实验的研究,他们二位虽无博士学位,却因教学研究成绩卓著被任命为正教授,为美国国内同行所赞许。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊稿约

《物理与工程》是由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会直接领导的学术性期刊,历任主编和编委随教指委的换届而同步更新。期刊主要围绕大学物理/大学物理实验课程教学中的热点难点问题展开研究,力争在高校人才培养、课程建设、教学研究以及提高物理教师教学水平等方面起到服务和促进的作用。

中国科技核心期刊《物理与工程》期刊稿约

《物理与工程》是由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会直接领导的学术性期刊,历任主编和编委随教指委的换届而同步更新。期刊主要围绕大学物理/大学物理实验课程教学中的热点难点问题展开研究,力争在高校人才培养、课程建设、教学研究以及提高物理教师教学水平等方面起到服务和促进的作用。

Python可视化技术在电动力学教学中的应用

电动力学是研究电磁场基本规律的理论课程,不仅是理解电磁现象的基础,而且为电子技术和通信工程等应用领域提供了理论支持;但电动力学理论中的抽象概念难以直观理解,数学计算尤其是矢量计算较为复杂。本文探究Python编程语言的可视化技术在电动力学教学中的应用,通过编程计算模拟可视化抽象的电动力学概念和结论,如偶极子辐射、运动点电荷的场等,让学生能直观观察电磁场的变化规律,提升学生对电磁场概念的理解与应用能力,激发学生对电动力学学习的兴趣。

位移电流测试方法的改进及应用

自从麦克斯韦第一次提出位移电流这一概念之后,其在薄膜表征中便得到广泛的应用。然而,在课堂教学中,极少涉及位移电流的测试原理及相关应用讲解,更缺少对其实际应用的介绍。本文从位移电流的测试原理出发,联系实际应用,提出了基于周期性阶跃电压驱动的电流测量(CPSIV)的新方法。这将有效地加深学生对于位移电流物理本质的深入理解。同时,我们以量子点发光二极管(QLED)为平台,对这一新的测试方案进行了实验验证。针对其中空穴传输层薄膜的缺陷特性及其对器件性能的影响进行了表征,揭示了器件的发光开启机制,证实了我们方案的可靠性。

基于OBE理念的大学物理实验教学的改革与实践

针对我校大学物理实验教学存在实验项目偏少、预习效果不佳、实操时间不足、育人意识不强、“两性一度”亟待加强等问题,我们采取了如下教学改革措施:践行以学生为中心、成果导向的OBE教学理念,购置了大学物理虚拟仿真实验教学平台,依托超星学习通平台建设了大学物理实验在线课程。经过历时三年的教学实践,取得了如下改革成效:学生的学习素材更加丰富,学习主动性明显提升,学习成绩的评定更加客观公正和多样化,创新意识和创新能力不断加强,道德素质和进取精神显著提升,实验设备的损坏率显著降低。

开发基于亥姆霍兹谐振腔的通风吸声超材料创新性实验

通风吸声超材料是目前解决通风降噪问题的热点研究,可围绕通风吸声超材料的研究方案开展大学物理实验教学。本研究方案采用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics理论建模并计算,优化设计基于不完美亥姆霍兹谐振腔的通风吸声超材料,该超材料在调整结构参数后能在低频噪音下实现宽频吸收;利用3D打印技术打印超材料结构,并采用突破黑匣子的实验装置定量测量声学超材料的吸声性能。本文将前沿、热点研究引入大学物理实验教学,模拟、还原科学研究的过程,增强实验的高阶性、创新性和挑战度,采用“小组式自主探究+答辩汇报”的教学模式,全面提升学生的“5C”核心能力。

以“四维”能力导向的应用型本科院校大学物理及实验课教学模式的创新与实践

本文针对培养“应用型人才”的教学目标,本文提出了以“四维”能力为导向的大学物理及实验课程改革的思路,构建了“四位一体”循序渐进的课程体系,实行分层次、分级的教学模式,对教学内容进行模块化、分层次重构,采用“问题+研究性”教学方式,为探索出有一定特色的应用型本科院校大学物理及实验课程的建设之路作出有益的尝试。近年来,我们进行了基于“四维”能力为导向的教学实践,在具有不同专业背景的本科生参与的学科竞赛方面取得了显著成效,在教学成果奖、教改项目、教学论文等方面也取得了系列成果。

热电器件性能的生态优化研究

基于热电效应制造的热电器件在热能与电能之间的转换方面具有特殊优势,而对热电器件的性能优化更具有现实意义。基于有限时间热力学理论,本文利用生态判据研究了热电热机和制冷机的热力学特征,在构建生态判据函数的基础上,推导出了热电器件的效率和制冷系数表达式,并且阐释了环境温度和热电品质因子对于效率以及制冷系数的影响,发现环境温度较低(较高)时,利于增强热电热机(制冷机)的效率(制冷系数)。此外,澄清了生态判据和权衡优化判据之间关系。

开展可见光—红外线—太赫兹波成像系列实验培养解决真实问题人才

物理学的研究成果有力推动了三次工业革命的发展。进入新世纪以来,量子计算、低维物理、量子探测等现代物理研究成果正在促进第四次工业革命暨工业4.0向纵深发展。笔者在大学物理实验中规划布局多层次物理实验题目,以开展可见光-红外线-太赫兹波探测与成像系列实验为例,介绍了学生深刻理解不同波段的电磁波在新旧产业领域应用性的异同。这一教学模式有利于学生掌握近现代物理成果与实验综合技能,培养他们成为解决新产业领域面临的真实问题的新理工科人才,从容面对新技术革命与职业选择。

物理光学中多光束叠加强度求解方法的探讨

大学物理光学中多光束相遇叠加强度的求解问题占据了课程内容的很大比重,涵盖了叠加原理、干涉、衍射、互补屏原理、复振幅、共轭波和偏振等理论和概念。为了使非光学特色工科大专院校的学生在有限的课程学习期间内快速方便地解决多光束叠加强度求解问题,有效地对实际的干涉测量设备原理进行分析,总结了一套“叠加强度求解六步法”的程序化解题流程,通过杨氏实验、单矩形孔夫琅禾费衍射、巴比涅互补屏系统和一个复杂习题解答为例对该方法的使用进行了充分举例说明,有效地论证了该方法的有效性和通用性。

以学启创 以创促学 构建物理学引领多学科融合的创新实践教学模式

本文以激发学术志趣、提升创新能力及科学素养、提高创新人才培养质量为目标,构建了物理学引领多学科融合创新实践教学模式。该教学模式下,多学科学生融合组队,以物理学专业学生为领队,历经双创课程的前期理论培训、实训基地动手实操到成果输出,协同完成创新研究项目。经过创新实践教学模式的全过程锤炼,学生们意识到学习物理的重要性,提高了对物理的学习兴趣。创新实践教学模式的实施,全方位培养了本科生主动、探索、批判、思维、表达、适应环境及自主发展的科学素养,有效提高其多学科融合能力、创新能力、发现和解决有价值问题及团队协作等综合能力。

昆明理工大学开设物理学前沿讲座的教学改革实践

新工科建设需要大量具有创新能力、科技视野的高素质复合型人才。理工科院校作为人才培养的主要阵地,需要积极探索适合新时代人才培养的教学模式。以昆明理工大学为例,本文介绍了在大学物理教学中开设物理学前沿讲座的教学改革实践。通过建设具有鲜明科技特色的多元课程体系、改进教学模式和教学方法、加强过程化考核等多种形式开展的物理学前沿讲座,实现大学物理课程教育与科学素质教育、思政教育有效融合,为迅速推进新工科背景下的物理课程改革提供实践经验。

“总师育人文化”引领的光电类实践实训课程教学改革与实践

根据教育部组织实施的“卓越工程师教育培养计划”,结合我校“总师育人文化”引领的国防科技拔尖创新人才培养体系要求,本文从课程思政、国防教育、科研育人、产学育人等多方面介绍了西北工业大学光电信息科学与工程专业实践实训课程的教学模式探索与改革。实践表明,教学改革助推了国家和省级一流本科专业建设,培养了学生的爱国奉献精神和家国情怀,增强了学生的动手能力和创新意识,形成了“总师育人文化”引领的高素质人才培养新格局、科研育人的新时代创新型人才培养新模式、产教融合校企合作协同育人的人才培养新机制。同时,教学改革提升了学生的综合素质和培养质量,使学生具备了“专业精、系统强、重实践、能担当”的“总师”雏形特质。

新工科背景下基于大学物理数值仿真的创新型人才培养

本文通过在大学物理教学中引入基于数值仿真的科学研究方法,创新大学物理教学内容和教学模式,以深化学生对物理基本概念的理解,培养学生的创新意识和创新思维。在教学过程中,结合大学物理典型知识点设计数值仿真研究案例,并通过实践教学的方式,引导学生积极参与数值仿真实验,深入探索物理现象的规律和原理。通过科学、系统地引入基于数值仿真的研究方法,创新了大学物理的教学内容和教学模式,有效提升了学生的科学素养和创新能力,充分发挥了新工科背景下物理基础课程在创新人才培养中的地位和作用。

“一带一路”来华留学生全英文大学物理实验课程建设与实践

针对国家三部委提出的“推进来华留学生英语授课示范课程建设,全面提升来华学历学位留学教育质量”的要求,结合近年来中国矿业大学面向“一带一路”沿线国家来华留学生开设的“全英文大学物理实验”课程建设情况,探讨了实验绪论课程安排、实验项目的配置与调整、实验教学实施方式、学生管理及其课程成绩评定等关键环节的处理,并介绍了教材建设以及自主学习系统的开发建设情况。利用问卷调查对近年来的教学效果进行了分析评估,结果显示,学生总体对课程较为满意。希望本文的探讨能够为“全英文大学物理实验”课程的建设提供有益的参考。