2023版与2010版《理工类大学物理课程教学基本要求》的比较与启示

张勇　张乃波　吴培文

摘 要 本文通过对2023版与2010版《理工类大学物理课程教学基本要求》的比较分析，得到2023版《基本要求》在教学内容和要求的调整和变化。2023版《基本要求》减少了与中学重叠的经典物理内容，增加了对课程思政和与新工科专业相关的物理专题要求。教学内容的条目总数从127条变化到124～132条，推荐学时从126学时增加到136～144学时，其中变化最大的量子物理基础模块条目数从14条增加到19条，推荐学时从20学时增加到30学时。本文还得到了2023版《基本要求》教学内容条目的调整的七种基本方式，并从教學应用的角度提出进一步完善的建议。掌握这些变化有助于准确把握我国大学物理教育教学改革的方向，更好地开展课程建设和教学实践。

关键词 大学物理;教学基本要求;比较与启示

2023年8月，由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求（2023年版）》（以下简称为2023版《基本要求》）正式由高等教育出版社出版，这个版本是由教指委牵头组织的第四次修订和完善，前三个版本分别是1987版、1995版和2010版（见图1），其中2010版是在2008版的基础上做了少量的修订。比这些版本的《基本要求》更早的是由教育部高等学校工科物理课程教材编审委员会编制的普通物理教学大纲，影响较大的有1962和1980两个版本[1-5]。

2023版《基本要求》是指导新时期我国大学物理课程教育教学和改革创新的纲领性文件，也是制定面向理工科学生的大学物理课程的教学计划和教学大纲、编写教材和评估教学质量，落实改进课程教学方法、手段和考核评价体系的重要依据，因此认真学习、深刻领会和充分落实2023版《基本要求》成为近期我国大学物理教育界的一项重要任务。我们采用数据统计和比较分析的方法，对2023版和2010版《基本要求》的各项条目进行仔细地对比分析，从而准确把握我国大学物理教育教学改革的方向，更好地开展课程建设和教学实践。

1 两版《基本要求》的模块、教学内容和建议学时的对比[2-3]

将2023版和2010版《基本要求》进行比较，可以发现两者的结构布局和模块标题基本相同，均包括“课程的地位、作用和任务”“教学内容基本要求”“能力培养基本要求”“素质培养基本要求”“教学过程基本要求”以及“有关说明”六个模块，每一模块的内容也几乎相同。不同的是，2023版《基本要求》增加了一条提纲，即“六、开展课程思政教学的建议”，这体现了落实新时代教育“立德树人”的根本任务和“三位一体”的人才培养目标的要求，为在大学物理课程中开展课程思政教学提供了理论依据、实践方向和基本原则。

统计分析发现（见图2），教学内容的条目总数从2010版的127条变化到2023版的124～132条，其中A 类条目保持74条不变，B类条目从51（+2）条减少到42（+4～8）条。2023版《基本要求》中B 类条目数是一个范围，其原因在于在2010版《基本要求》中“现代科学与高新技术的物理基础专题（自选专题）”模块并没有明确规定所选条目的数量和学时，由各个学校自主选择。以作者所在的学校为例，在大二上学期的大学物理Ⅱ中讲授两个专题，每个专题2学时，且教师可以选择不同的专题。而在2023版《基本要求》中“专业衔接模块（自选专题）”中明确建议了8～16学时，按照一个专题2个学时估计，计为4～8个专题。因为以上专题属于拓展内容，故将其列入B类条目。相比较2010版《基本要求》中126的推荐学时，2023版《基本要求》的推荐学时为136～144，其中经典物理的总学时减少8学时，量子物理和专业衔接模块分别增加 10学时和8～16学时。学时的变化与教学内容的变化趋势相一致。

下面对各个物理分支教学模块的内容条目、建议最小学时进行详细的对比。

1.1 力学

教学内容A 类条目保持7条不变，B类条目减少1条，建议学时保持14学时没有变化。

（1） 在原B类条目“3. 非惯性系和惯性力”中增加“伽利略变换”。

（2） 将原A 类条目6中的“机械能守恒定律”换成“功能原理”。

（3） 将原A 类条目10 中的“质点”换成“质点系”。

（4） 将原B类条目12“理想液体的性质、伯努利方程”删去，对理想流体的性质和规律不再做要求。

1.2 振动和波

教学内容A 类条目减少2条，B类条目数量和内容均没有变化。建议学时减少了2学时。

（1） 将原A 类条目1中“简谐运动的基本特征和表述”删去，直接表述为“简谐运动的相位、旋转矢量法”。

（2） 将原A 类条目2“简谐运动的动力学方程”和A 类条目3“简谐运动的能量”合并成新的A 类条目2“简谐运动的动力学方程和能量”。

（3） 删除了原A 类条目10“惠更斯原理 波的衍射”。

（4） 将原A 类条目11“波的叠加、驻波、相位突变”改为新A 类条目9“波的干涉、驻波、半波损失”。

1.3 热学

教学内容A 类和B类条目各减少1条，建议学时减少了2学时。

（1） 将原A 类条目1中的“热力学第零定律”删除，同时把原A 类条目2“理想气体物态方程”合并到原A 类条目1中，形成新的A 类条目1“平衡态、态参量、理想气体物态方程”。

（2） 在原A 类条目8 “范德瓦尔斯方程”中增加了“分子力”。

（3） 删除了原B类条目5“多方过程”。

1.4 电磁学

教学内容A 类条目保持20条不变，B类条目减少4条，建议学时从40减少为38。

（1） 将原A 类条目8“电容”补充为 “电容和电场的能量”。

（2） B类条目删除了4个，分别是原B类条目24“边界条件”、条目25“超导体的电磁性质”，条目27“交流电：简单交流电路的解法、交流电的功率、三相交流电”和条目28“暂态过程、谐振电路”。

1.5 光学

教学内容A类条目从14减少为12，B类条目从9减少为6条，建议学时从18减少为16（见表1）。

（1） 说明和建议中删去“介绍几何光学的基本定律和近轴光学成像的分析方法”，而是改为“在中学的基础上介绍重要的光学仪器和应用”。

（2） 增加了“注重说明费马原理中的时间为极值的表述和光程为极值的表述，通過实例介绍光程极小、光程极大等情况”。

（3） 将涉及几何光学的原A 类条目1、2、3、4和B类条目5合并成一个新A 类条目1“重要的几何光学器件和应用”。

（4） 将原A 类条目7“光程、光程差”改为新A类条目3“光程、光程差、费马定理”。

（5） 在原A 类条目13“夫琅禾费单缝衍射”中增加“夫琅禾费圆孔衍射”，形成新的A 类条目9“夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射”。

（6） 将原B类条目10“迈克耳孙干涉仪”调整为新A 类条目6“迈克耳孙干涉仪及其应用”。

（7） 删除原B类条目17“全息照相”。

（8） 删除原B类条目23“光与物质的相互作用：吸收、散射和色散”。

（9） 增加新B类条目18“激光及其应用”。

1.6 相对论、天体物理和宇宙学

（1） 将2010版中的提纲“六、狭义相对论基础”和“十、天体物理与宇宙学”合并为2023版中新的提纲“六、相对论、天体物理和宇宙学”。

（2） 将原B类条目7“电磁场的相对论”更换为新B类条目7“引力波和引力波的测量”。

1.7 量子物理基础

教学内容A类条目从10增加到15，B类条目保持4条不变，建议学时从20增加到30（见表2）。

（1） 建议和说明的第2点增加了“一维谐振子”的量子描述，增加了第3、第4点，对力学量算符、力学量的测量值及其概率，定态微扰、变分法等量子力学的基本原理和近似方法进行介绍。

（2） 删除了原A 类条目1“黑体辐射、光电效应、康普顿散射”。

（3） 将原A 类条目2补充成新A 类条目1“德布罗意的物质波假设和实验验证”。

（4） 将原B类条目3、4合并成新A 类条目2“玻尔的氢原子模型、弗兰克赫兹实验”，删除了原B类条目4中的“原子里德伯态、对应原理”。

（5） 将原A 类条目5“波函数及其概率解释”补充为新A 类条目3“波函数、波函数归一化及其概率解释”。

（6） 将原B类条目9“一维谐振子”提升为新A 类条目7“一维谐振子”。

（7） 将原A 类条目13中的“元素周期表”删去，形成新的A 类条目13“泡利原理、原子的壳层结构”。

（8） 新增了四个A 类条目，分别是条目9“态叠加原理” 、条目10“力学量与算符、对易关系”、条目14“全同粒子、费米子、玻色子”和条目16“定态非简并围绕理论”;（9） 删除了原B类条目14“碱金属原子、交换对称性、激光、激光冷却与原子囚禁”。

（10） 新增了四个新B类条目，分别是条目15“变分方法、氦原子的基态”、条目17“量子态与量子纠缠”、条目18“贝尔定理简介”、条目19 “量子信息与量子通信简介”。

1.8 分子与固体

两版《基本要求》该部分的教学内容均为B类，且条目数保持5条不变，无推荐学时。

（1） 建议和说明中删除了第2 条“帮助学生理解离子键和共价键两种重要化学键形成的机理及分子结构的基本特点”，增加了第3条“了解超导体的性质和应用”。

（2） 删除了原B类条目“化学键：离子键、共价键”。

（3） 将原B类条目“分子的振动与转动”补充为新B类条目“分子的振动与转动及分子光谱”

（4） 将原B类条目“能带、导体和绝缘体”补充为新B类条目“能带、导体、半导体和绝缘体”。

（5） 增加了B类条目“超导体及其电磁性质和应用”。

1.9 核物理与粒子物理

两版《基本要求》该部分的教学内容均为B类，且条目数保持6条不变，无推荐学时，条目内容均没有变化。

1.10 自选模块

将2010版《基本要求》中的“现代科学与高新技术的物理基础专题”改为2023版《基本要求》中的“专业衔接模块”，引导各类学校在课程教学内容安排中的个性化，贴合各高校不同专业设置的实际情况，符合鼓励大学办出特色的要求。相对于 2010版《基本要求》，2023版《基本要求》中专题的数量从13个（见图3）增加到31个（见图4），内容上既保留了2010版《基本要求》的部分专题，如“软凝聚态物理”“耗散结构理论”“信息光学”“超导体”“量子信息”“红外辐射与探测”“核磁共振”和“超声”，也增设了一些与专业学习相对应的物理模块，如面向机械类与智能制造类专业开设“材料与摩擦特性”“电磁响应”，面向能源环境类专业开设“核能利用和核聚变进展”“半导体光伏材料和太阳能电池”“锂离子电池”“生物能源”。在学时要求方面从2010版《基本要求》无推荐学时到2023版《基本要求》推荐8～16学时。在教学内容的组成方面，明确了每个专题从基本原理、知识拓展、技术应用和最新进展等四个方面开展教学，具有很强的可操作性。

2 总结与启示

2.1 2023年版《基本要求》顺应了我国高等教育发展的新形势和新要求，具体概括为五个方面的优化

（1）对标卓越人才培养和“一流课程”建设目标，推动课程教学的内涵发展和教学质量的提高。（2）应对新科技革命挑战，加强了与专业相关的近代物理教学，例如量子物理的基本理论、基本方法和基本应用，筑牢新工科人才的物理基础。（3）落实立德树人根本任务，实施课程思政建设，做到三全育人，润物无声。（4）适应高中新课标修订和新高考改革，做好大中物理教育的衔接，体现了以学生学习和发展为中心的教育理念。（5）兼顾不同学校类型、培养目标的差异和专业特点，在以统一要求为主体的前提下开展部分要求可调、模块可选的教学。

2.2 相比较2010版《基本要求》，2023版《基本要求》教学内容条目的调整方式包括增加、删除、升级、补充、部分删减、合并、部分替换等7种基本方式，还包括组合式的调整方式

以此次修订变化最大的“量子物理基础”模块为例进行说明（见表2），在该模块中没有的调整方式则从其他模块选取举例。（1）增加：新增了四个A 类条目9、10、14、16和四个B类条目15、17、18、19。（2）删除：删除了原A 类条目1、原B类条目4和14。（3）升级：原B类条目9“一维谐振子”提升为新A 类条目7。（4）补充：将原A 类条目5“波函数及其概率解释”补充为新A 类条目3“波函数、波函数归一化及其概率解释”。（5）部分删减：删减了原B类条目4中的“原子里德伯态、对应原理”和原A 类条目13中的“元素周期表”。（6）合并和升级：将原B类条目3、4合并升级为新A 类条目2“玻尔的氢原子模型、弗兰克赫兹实验”。（7）合并：将“光学”模块中的原A 类条目1、2、3、4和B类条目5合并成一个新A 类条目1“重要的几何光学器件和应用”。（8）补充和升级：将原B类条目10“迈克耳孙干涉仪”补充升级为A 类条目6“迈克耳孙干涉仪及其应用”。（9）部分替换：将“力学”模块中的原A 类条目10 中的“质点”换成“质点系”， 原A 类条目6中的“机械能守恒定律” 换成了更具有一般性的“功能原理”。

2.3 从内容逻辑的角度出发，2023 版《基本要求》在部分条目的编排上可做少量的调整

例如在力学模块中建议将条目3中的 “伽利略变换”改放在条目1“质点运动的描述、相对运动”中， 在条目3中增加“相对性原理”，这样将相关联的知识点放在同一条目联系更紧密，同时突出显示更基本的物理原理。

2.4 从教学应用的角度看，2023版《基本要求》条目还可以从以下四个方面不断完善和补充

（1）条目可细分成更小的知识颗粒度，便于更准确地确定相应的学时。（2）可通过各知识点之间的知识图谱展示各模块条目之间的逻辑关系。（3）对利用信息技术和数字化课程资源创新教学模式，形成线上线下有机衔接的混合式教学开展指导。特别是在目前多数高校学时普遍达不到136的推荐学时情况下，建设线上课程资源、开展线上教学是满足新基本要求的很好的解决途径。（4）介绍与知识点条目相关的思政元素和教学设计，为教师开展课程思政建设提供参考。当然，这些在《基本要求》中没有给出的部分也为各个高校留下了自主发挥的空间，可以在各自的教学计划和教学大纲中进一步明确。

3 结语

本文详细比较分析了2023版与2010版《基本要求》在模块结构、内容条目和教学要求的变化，总结了2023版《基本要求》的目标优化路径和条目调整方式，对深入理解把握2023版《基本要求》，更好地开展课程建设和教学实践具有参考意义。

参考文献

[1] 国家教育委员会高等教育司.高等学校工科本科基础课程教学基本要求[M].1995年版.北京：高等教育出版社，1995.

[2] 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求[M].2010年版.北京：高等教育出版社，2010.

[3] 教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求[M].2023年版.北京：高等教育出版社，2023.

[4] 顾牡.对于重新制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》的认识和体会[J].物理与工程，2007， 17（1）：1-4，24.

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