美国大学物理学分层次教学研究
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美国大学物理教学和管理考察报告
人 员配 置 ， 及 中美 大学 之 间的具 体差 异 ， 以便读 者
理解 美 国大 学 的物 理课 程安 排 ．
课 人 数也 很多 ， 一 般 每年 在 ５ ０ ０ ～８ ０ ０人 ， 每周 会 开设 ２ ～３ 次 同样 进 度 的课 程 ． 笔 者 认 为 这 是 与
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ － ２ ５
期 除特别 提 出外 ， 一般 还是 指 １ ５周 的长 学期 制 ） ． 上述 ６所 大 学 的 物 理 系 学 生 人 数 一 般 都 很 少， 常 常在 １ ０ ～４ Ｏ人 不 等 ， 在 所 访 问 的几 所 学 校
中 ＭＩ Ｔ的学 生人 数最 多 ， 可 以有 ８ ０人 之 多 ， 这个
学（ Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， 简称 Ｓ ｔ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ） 、 加 州 大 学 伯克 利分 校 （ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ａ ｌ ｉ ｆ ｏ ｒ ｎ ｉ ａ ａ ｔ Ｂ ｅ ｒ ｋ ｅ — ｌ ｅ ｙ ， 简 称 ＵＣ Ｂ ） 、 田纳 西 大 学 （ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｎ ～ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｅ ， 简 称 ＵＴ） 、 约翰 霍 普 金 斯 大 学 （ ］ ｏ ｈ ｎ ｓ
（ 复旦 大 学 物 理 学 系 物理 教 学 实验 中心 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ３ ）
摘 要 ： 介绍 ２ ０ １ ２年 初 赴 美 考 察 哈 佛 大 学 等 ６所 大 学 的 物 理 课 程 和 物 理 实 验 教 学 以 及 管 理 情 况 ， 并 讲 述 考 察 的 收 获与体会． 关键词 ： 美 国高等教育 ； 物理课程 ； 物理实验 ； 物 理 教 学 和 管 理
中美大学物理实验教学的比较与分析
中美大学物理实验教学的比较与分析摘要：本文根据对美国及国内大学物理实验教学概况的了解，比较分析了国内外大学在教学理念、教学内容、教学模式和手段等方面的差异。
总结出美国的大学在培养学生创造性综合能力方面有许多值得我们借鉴的方面，并提出一些加快我国高校物理教学改革的思考。
关键词：物理实验；美国大学；教学模式一、教学理念美国大学十分重视教育观念的更新，教师的物理实验教学方法很活。
这与美国教育中鼓励冒尖、创新、标新立异是分不开的。
教师主要是提出问题、启发思路和引导争论，绝不“抱”着学生走。
物理实验的目的不只是教学生使用各种仪器设备，也不仅是让学生学会一些实验的方法与手段，而是让学生在实验中既动手又动脑，通过实践真正掌握物理规律的真谛，学会用实验方法去检验理论。
美国大学为学生开设实验课的目的十分明确。
在斯坦福大学，DouglasD，Osheroff教授特意在黑板上写下“GOAL：Learn how to do Physics，not specifictechnique，”意思是说要通过物理实验使学生懂得如何去研究物理问题，而不是只局限在知识的传授和技能的训练范围内。
这给了我们很大的启示，我们应该更加充分地认识到物理实验教学的作用和性质，在实验教学中树立更高的目标。
在我国部分高校的物理实验教学中，其实验仪器往往由实验室技术人员提前备好，实验时由学生被动地按照规定好的步骤与方法进行，然后计算结果。
学生往往进行的是美国人称之为“COOK”实验，即像照着菜单煮饭一样，学生按照老师安排好的程序和结构进行实验，为了使实验具有精确性，学生不能过于随意，不能有创造性。
可见，我们对于学生独立探索的训练有欠缺，学生只是简单模仿，真正自己动脑动手较少，这样的教学理念与方法不利于学生创新性思维能力的培养。
二、教学模式美国学生的实验动手意识和能力普遍较强。
物理实验课的教学过程大体上分为三个阶段：第一是基础训练阶段，学生主要进行基本实验技能、基础实验方法和基本实验仪器使用的学习和训练，该阶段主要由助教和工程技术人员来指导；第二是教师指导性阶段，主要由教师指导学生利用基础阶段已掌握的基本知识和技能，学习和掌握一些高一层次的物理思想、物理模型、物理方法和物理实验。
美国不同层次大学物理化学双语教学资源简述
维普资讯
高 等理 科教 育
２ ８ 第１ （ ０ 年 期 总第７期） ０ ７
美 国不 同层 次 大 学 物理 化学 双 语 教 学 资 源 简 述
陈 昌云。 龙
（ ．南京 晓１； １０ ７
该校 化学 系 的课程 目录 ，选择 Ｃ ｅ ｉｒ ３ １（ ｈｓ ａ Ｃ ｅ ｓｙ ，进 入 物理化 学课 程 主页 ，即可 ｈｍｓｙ ４ Ｐ ｙｉ ｌ ｈｍｉｒ） ｔ ｃ ｔ 进一 步 寻找相 关信 息 。该 网站不 仅有 较为 齐全 的 电子教 案 、试卷 库 和公式 ，而 且 习题设 计别具 风 格 ，与众 不 同。本文 对 它的练 习题 设计 将做 重点 介绍 。
一
、
使用 方 法
１ （ Ｔ）上 网后在 地 址 栏 里 输 入 ｈｔ：／ ｗ ｗ ＣＣ ．ｅ ｍｔｉｄｘｈｍ 进 入 课 程 主 页。 点 ． ＭＩ ｔ ｐ ／ ｗ ．ＯＷ ｎｔ ｉ ｎ ｅ．ｔ ／ ／
击页面最上方的 “ Ｃ Ｏ Ｗ开放式课程计划 ” ，然后在出现 的菜单 中点击麻省理工学院一理学院一
一
１４ — ５
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高等理 科 教育 读 ” 课 堂讲稿 ” 这几项 目的详 细 内容 。 、“
美国 层次大学物 学双语教学资源简述 不同 理化
２ Ａ Ｕ）上 网后 输入 ｈｔ ：／ ｗ ｗ ｐ ｂｉ ａｈ ｅ ｕ ａｅｗ ｂ ｗ ｏ ｂ ｒ／ ｌｓ ｓｈ ｎ ，出现 ．（ Ｓ ｔ ｐ ／ ｗ ． ｕ ｌ ． ｓ． ｄ ／～ｌｓｒ ｅ／ ｏ ｄ ｕｙ ｃａｓ ． ｕ ｃ ｅ
北 圩校区化学系 ，江苏
（．江苏经贸职业技术学院 ２
工程技术系 ，江苏
南京
２ ００ ） １０ ７
摘 要 文章重点推荐 了美国几个不同层次大学的物理化 学网络课程的网站，它们是麻省理 工 学院 （ 简称 ＭＩ） Ｔ ，美 国亚利 桑那 州立 大学 （ 简称 Ａ Ｕ） Ｓ ，美 国特 拉 华大 学 （ 简称 Ｕ Ｄ） 和 美 国
高 等理 科教 育
２ ８ 第１ （ ０ 年 期 总第７期） ０ ７
美 国不 同层 次 大 学 物理 化学 双 语 教 学 资 源 简 述
陈 昌云。 龙
（ ．南京 晓１； １０ ７
该校 化学 系 的课程 目录 ，选择 Ｃ ｅ ｉｒ ３ １（ ｈｓ ａ Ｃ ｅ ｓｙ ，进 入 物理化 学课 程 主页 ，即可 ｈｍｓｙ ４ Ｐ ｙｉ ｌ ｈｍｉｒ） ｔ ｃ ｔ 进一 步 寻找相 关信 息 。该 网站不 仅有 较为 齐全 的 电子教 案 、试卷 库 和公式 ，而 且 习题设 计别具 风 格 ，与众 不 同。本文 对 它的练 习题 设计 将做 重点 介绍 。
一
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１ （ Ｔ）上 网后在 地 址 栏 里 输 入 ｈｔ：／ ｗ ｗ ＣＣ ．ｅ ｍｔｉｄｘｈｍ 进 入 课 程 主 页。 点 ． ＭＩ ｔ ｐ ／ ｗ ．ＯＷ ｎｔ ｉ ｎ ｅ．ｔ ／ ／
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高等理 科 教育 读 ” 课 堂讲稿 ” 这几项 目的详 细 内容 。 、“
美国 层次大学物 学双语教学资源简述 不同 理化
２ Ａ Ｕ）上 网后 输入 ｈｔ ：／ ｗ ｗ ｐ ｂｉ ａｈ ｅ ｕ ａｅｗ ｂ ｗ ｏ ｂ ｒ／ ｌｓ ｓｈ ｎ ，出现 ．（ Ｓ ｔ ｐ ／ ｗ ． ｕ ｌ ． ｓ． ｄ ／～ｌｓｒ ｅ／ ｏ ｄ ｕｙ ｃａｓ ． ｕ ｃ ｅ
北 圩校区化学系 ，江苏
（．江苏经贸职业技术学院 ２
工程技术系 ，江苏
南京
２ ００ ） １０ ７
摘 要 文章重点推荐 了美国几个不同层次大学的物理化 学网络课程的网站，它们是麻省理 工 学院 （ 简称 ＭＩ） Ｔ ，美 国亚利 桑那 州立 大学 （ 简称 Ａ Ｕ） Ｓ ，美 国特 拉 华大 学 （ 简称 Ｕ Ｄ） 和 美 国
中美大学物理教材例题的比较研究
趣 的问题 ， 其 中既有诸 如篮球 、 足球 的受力 、 运动员跳水 、 登 山爱好 者的攀岩 等学 生颇感兴趣 的 体 育 活动 ， 也有 日常生 活 中我 们熟 悉 的各 种景 象 ， 如“ Ａｆ ａ ｍｉ ｌ ｖ
ｍｏ ｖ ｅ ｓ ｉ ｔ ｓ ｈ ｅ ｉ ｒ ｌ ｏ ｏ ｍ ｇ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｐ ｅ ｎ ｄ ｕ ｌ ｕ ｍ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｍｉ ａ ｍｉ ｔ ｏ Ｄｅ ｎ ｖ ｅ ｒ
关键词 ： 中美 大 学 物理 例 题 比较 中图 分 类 号 ： Ｇ ６ ４ ９ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
直导线 等 ， 语 言较为模式 化 。学生看待例 题 ， 往往 只是将它们 看 作一 个个问题 的解决 过程 ， 很难联系实 际地思考 问题 。如“ 质量 为ｌ ｋ ｇ 的小球 系在 长为 ｌ ｍ的细绳 下端 ， 绳 的上端 固定 在天花 板 上， 起初把绳 子放在与竖直线成 ３ Ｏ 。角处 ， 然后放手使小球 沿 圆 弧下落 ， 试求绳与竖直线成 １ ０ 。角时小球的速率” 。 美 国大学物理教 材在题 目的选 材方面有着不 同于 国内的风 格 。例题的取材范 围非常广泛 ， 几乎无所 不包 ， 而且通畅会联 系
要性 。首先例题 的典型性可 以让学生从 中抓住重要知识点 ， 让学 生及 时巩 固所学 内容 ， 从解题中更加深入 、 透彻地掌握知识 ； 其次 教 材上分析过程及 标准的解题步骤 为学生示范 了完成一道物理 题的思维方法 ， 让学生做题时有章可寻 。现将中美教材中的例题
从以下几个方面进行 比较 。 ２ ． １ 例题数量
例。而教材 Ａ ２ 则是 在每讲完 一部分 内容 ， 尤其 是一些重难 点 内 容之后 ， 立 即插入 。当然这两种编排方式各有各的道理 。就 中方 教材而言 ， 它 的显著优 点就是保证 了内容的系统性 和连贯性 ， 缺 点是在遇到一些 章节 中的重难 点 内容时它会 影响学生对 内容 的 及时巩 固和 吸收 ， 从 而影 响教学效果 ； 而美 国教材例题 的编排方 式虽 然看起来影 响知识结构 的连续性 ， 但无疑会对内容的及时巩 固与强化有很大的帮助。 笔者认为 ， 两 国的例题编排各有特点 ， 应该 彼此 融合 ， 灵活地 同时运用两 种插 入方法 。当涉及到难度不 大的章节 （ 如力学 、 热 学） 时， 可以在不影响对整节内容理解 的基 础上 ， 将例题集 中安排
ｍｏ ｖ ｅ ｓ ｉ ｔ ｓ ｈ ｅ ｉ ｒ ｌ ｏ ｏ ｍ ｇ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｐ ｅ ｎ ｄ ｕ ｌ ｕ ｍ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｍｉ ａ ｍｉ ｔ ｏ Ｄｅ ｎ ｖ ｅ ｒ
关键词 ： 中美 大 学 物理 例 题 比较 中图 分 类 号 ： Ｇ ６ ４ ９ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
直导线 等 ， 语 言较为模式 化 。学生看待例 题 ， 往往 只是将它们 看 作一 个个问题 的解决 过程 ， 很难联系实 际地思考 问题 。如“ 质量 为ｌ ｋ ｇ 的小球 系在 长为 ｌ ｍ的细绳 下端 ， 绳 的上端 固定 在天花 板 上， 起初把绳 子放在与竖直线成 ３ Ｏ 。角处 ， 然后放手使小球 沿 圆 弧下落 ， 试求绳与竖直线成 １ ０ 。角时小球的速率” 。 美 国大学物理教 材在题 目的选 材方面有着不 同于 国内的风 格 。例题的取材范 围非常广泛 ， 几乎无所 不包 ， 而且通畅会联 系
要性 。首先例题 的典型性可 以让学生从 中抓住重要知识点 ， 让学 生及 时巩 固所学 内容 ， 从解题中更加深入 、 透彻地掌握知识 ； 其次 教 材上分析过程及 标准的解题步骤 为学生示范 了完成一道物理 题的思维方法 ， 让学生做题时有章可寻 。现将中美教材中的例题
从以下几个方面进行 比较 。 ２ ． １ 例题数量
例。而教材 Ａ ２ 则是 在每讲完 一部分 内容 ， 尤其 是一些重难 点 内 容之后 ， 立 即插入 。当然这两种编排方式各有各的道理 。就 中方 教材而言 ， 它 的显著优 点就是保证 了内容的系统性 和连贯性 ， 缺 点是在遇到一些 章节 中的重难 点 内容时它会 影响学生对 内容 的 及时巩 固和 吸收 ， 从 而影 响教学效果 ； 而美 国教材例题 的编排方 式虽 然看起来影 响知识结构 的连续性 ， 但无疑会对内容的及时巩 固与强化有很大的帮助。 笔者认为 ， 两 国的例题编排各有特点 ， 应该 彼此 融合 ， 灵活地 同时运用两 种插 入方法 。当涉及到难度不 大的章节 （ 如力学 、 热 学） 时， 可以在不影响对整节内容理解 的基 础上 ， 将例题集 中安排
中美《大学物理学》教材之比较
、
教 材 内容 结构 的 比 较
《 Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ） 和《 大学 物 理 学 》 内容
结 构 大体 一 致 ， 均包括力学 、 热学 、 电磁 学 、 光 学、 量 子物理 ５个方面 。
其中， “ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ” （ Ｒ ｏ ｎ ａ ｉ ｌ Ｌ Ｒ） 是 美 国
注重 思考 问题能 力的训 练 。
二、 思 考 题 与 习题 的 比 较
“ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ” 的 思 考 题 与 习 题 之 比
８ ６ ． ５ ％， 《 大学 物理 学》 的 思 考 题 与 习 题 之 比
裹２ “ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ” 与＜ 大 学 物理 学＞ 教 材 的 思考 题 和 习题 一 览 表
［ 基金项 目】 黑 龙 江 省 高等 教 育 综 合 改 革 试 点 专项 项 目， 项 目编 号 ： Ｊ Ｇ Ｚ ２ ０ １ ２ ０ １ １ ６ ８ ； 哈 尔 滨 学 院 新 世 纪 高等 教 育
教 学 改 革 工 程 项 目。
［ 作者简介 】 粱 红 （ １ ９ ７ １ 一） ， 女， 河 北 清 苑人 ， 剐教 授 ， 主 要 从 事 凝 聚 态物 理 、 物 理 教 学论 研 究 ； 汪源源（ １ ９ ８ １ 一） ， 女， 陕 西 延 安人 ， 讲师 ， 硕士， 主 要 从 事 光 学研 究 ；
第３ ４卷
第 ４期
哈 尔 滨 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ０Ｆ ＨＡＲ ＢＩ Ｎ Ｕ ＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
美国大学先修(AP)物理课程分析
收 稿 日期 ：２０１７－０９—０５ 基 金项 目 ：２０１６年 度 教 育 部 在 线 教 育 研究 中 心在 线 教 育 研 究 基 金 （全 通 教 育 ）薰 点 项 目（项 目批 准 号 ：２０１６ＺＤ３１２）。 作 者简 介 ：瞿 林 云 ，女 ，硕 士 研 究 生 ，科 学 与 技术 教 育专 业 ，研 究 方 向为 物 理 教 学 、科 学 教 育 ，ｑｕｌｉｎｙｕｎ＠ １２６．ｃｏｍ；缪 可可 ，男 ，高 等 教育 出版 社 物理 分 社 分 社长 ，ｍｉａｏｋｋ＠ｈｅｐ．ｃｏｍ．ｏｎ；赵 馨 蕊 ，女 ，硕 士研 究 生 ，课 程 与 教 学论 （物 理方 向）专业 ，研 究方 向 为 物理 教 学 ，１７８６９０５９２３＠ ｑｑ．ｃｏｒｕ。 通 讯 作 者 ：周 雨 青 ，男 ，教 授 ，教育 部 大学 物 理 课 程 教 学 指 导 委 员 会 华 东 地 区 工 作 委 员 会 主 任 ，中 国大 学 先 修 课 试 点 项 目物理 专 家委 员 会 专 家 ，ｚｈｏｕ—ｙｕｑｉｎｇ＠ ２６３．ｎｅｔ。 引 文格 式 ：瞿 林 云 ，缪 可 可 ，赵 馨 蕊 ，等 ．美 国大 学 先 修 （ＡＰ）物 理 课 程 分 析 ［Ｊ３．物 理 与工 程 ，２０１８，２８（１）：３５—４５．
物 理 与 工 程 Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１ ２０１８
ＡＰ物理 课 程 由美 国大 学 理 事 会 下 设 的 ＡＰ 物理课 程 发 展 委 员会 直 接 管 理 。ＡＰ物 理 发展 委 员 由 优 秀 的 大 学 物 理 教 师 和 ＡＰ 物 理 教 师 组 成 ． 它 的主要 任 务 是 根 据 大 学 提 供 的 信 息 ，来 确 保 课 程 的 内容符 合 当前 物 理 学 的发 展 趋 势 。此 外 ，ＡＰ 物 理开 课学 校 的 资格 审 核 工 作 ，也 在 大学 和 中 学 的共 同参 与 下 进 行 。一般 而 言 ，申请 开 设 ＡＰ物 理 课 程 的 学 校 必 须 提 交 课 程 审 核 表 和 教 学 大 纲 ， 供 大学 物理 教 师审查 。课 程 审核 表 用 于 阐述 学 校 对 课 程 的 理 解 、审 查 教 学 资 源 的 配 置 ，由 ＡＰ 物 理 教 师 和校长 （或 指定 管理 员 ）提 交 。教 学 大纲 用 于 说 明教 学 过 程 如 何 满 足 课 程 大 纲 的 要 求 ，由 ＡＰ 物 理教 师制 定并 提交 ］。中学 与 大 学 的合 作 式 管 理 保 证 了 ＡＰ物 理 课 程 既 能 体 现 大 学 课 程 的 特 点 ，又在学 生 的可接 受能 力范 围 之 内。
教学目标的分类
教学目标的分类教学目标分类是个很有研究价值的课题，在当代教学理论领域越来越受到广泛的关注，并就此提出了一些重要的理论观点，对教学实践产生了深远的影响。
一、国外教学目标分类研究国外教学目标分类研究的理论观点很多，其中以下几种较具代表性：（一）布卢姆等的教学目标分类理论美国芝加哥大学教授布卢姆于1956年出版了《教育目标分类学》，第一个把分类学的理论运用于教学领域。
在他的推动下，教学目标分类研究已经成为教育、教学理论研究的一个专门的领域，对指导当代教学目标设计影响深远。
布卢姆及其合作者们遵循的分类原则主要有：（1）教育的原则。
各类别之间的主要区分应大体上反映教师对学生行为所作的区分。
（2）逻辑的原则。
分类学应编制得合乎逻辑，并保持内在的一致性。
（3）心理的原则。
分类学应与我们目前了解的心理现象相一致。
（4）中立的原则。
分类应该是一种纯粹描述性的体系，能以比较中立的态度来表述每一种教学目标。
布卢姆等人认为，教学目标可分为三大领域：认知领域、情感领域和技能领域。
布卢姆本人提出了认知目标的分类，情感目标和技能目标的分类是由克拉斯沃尔（David Krath-wohl）和哈罗（Anita Harrow）分别于1964年和1972年提出来的。
其分类结果如下图：（二）加涅的教学目标分类理论美国当代著名的教育心理学家加涅在其《学习的条件》一书中，认为学习的结果，或者教学活动所追求的目标，就是形成学生的五种能力：智力技能、认知策略、言语信息、运动技能和态度。
又将智力技能分出五个附属范畴（亚类），并按其复杂程度排列为：鉴别作用、具体概念、为概念下定义、规则和高级规则。
如下图：运用该分类系统，除了评价一门学程意欲使学生形成的各种能力之外，还包括下列作用：（1）该分类系统有助于将同类性质的具体目标组合在一起，因而减轻了设计整个教学方法所需要的工作。
（2）目标的组合有助于明确所研究的学程各部分的顺序。
（3）将目标组合成各种能力，可以用来计划估计是成功的学习所需要的条件。
中美物理教育研究的差异性分析
在家庭教育方面，中国家长往往更注重孩子对家庭、社会的责任和义务，强 调孩子在集体中的角色和地位。而美国家长则更注重培养孩子的独立性和自主性， 鼓励孩子追求自己的梦想和目标。这种价值观的差异导致中美家长在教育方式上 也有所不同。
其次，权力距离是霍夫斯泰德文化维度理论中的另一个重要因素。中国文化 倾向于强调等级和权力，而在美国文化中，人们更倾向于追求平等和自由。这种 文化差异在家庭教育中也表现得十分明显。
在家庭教育方面，中国家长往往更注重孩子的稳定性和安全感，倾向于让孩 子选择一个稳定的职业和生活方式。而美国家长则更注重培养孩子的创造性和创 新精神，鼓励孩子追求自己的兴趣爱好并勇于尝试新事物。
总之，霍夫斯泰德文化维度理论为我们提供了理解和解决跨文化冲突的有效 工具。通过理解这些文化差异的根源，我们可以更好地理解中美家庭教育之间的 差异，并寻找更为和谐、理解和包容的跨文化交流方式。
中美物理教育研究的差异性分析
目录
01 一、物理教材的差异
03 三、研究历史的差异
02 二、教学方法的差异 04 参考内容
物理教育在全世界范围内都有着重要的地位，因为它不仅是科学的基础，更 是学生科学素养的重要组成部分。然而，不同的国家和地区在物理教育的方式、 方法、内容等方面都存在着一定的差异。本次演示将通过比较中美两国的物理教 育研究，分析其中的差异性。
1、深入研究中美幼儿科学教育课程的内在和影响因素，理解其背后的文化、 教育和价值观差异；
2、开展跨文化比较研究，探索不同文化背景下幼儿科学教育的共性和特性， 为构建具有国际视野的幼儿科学教育体系提供参考；
3、结合实际教学案例，探讨如何有效整合中美幼儿科学教育课程的优秀元 素，例如教学目标、内容、方法和评估等，以提升幼儿科学教育的质量和效果；
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8.022 表示“物理学 II” 春季和秋季授课， 比 8.02 更加数学化和理论化，要求一些矢量微积分的知识，还包括微分 和积分形式的麦克斯韦方程，静电矢势和磁矢势，电介质和磁性材料的性质.该课程除了理论上的阐述，还需要学生在实验室 中完成几个电学和磁学实验.
MIT 将物理学 I 和物理学 II 课程分成几个层次，分别采用不同的授课方式、不同的难度要求，和不同的学习时间，为 不同基础的学生提供了具有针对性的学习课程，学生可以根据自己的实际情况来选择适合自己的课程.
8.01L表示“物理学 I” 秋季授课， 其授课时间比8.01 长，从秋季直到下学期第二年1月份，这是允许那些基础不好的
学生有更多的时间培养解题能力.它也部分采用TEAL(Technology-Enabled Active Learning)的授课形式，强调复习和加强必 要的数学工具和基本的物理概念和解题能力.内容、深度和难度与8.01 相同.
第二学年，执行The focused option课程计划的学生应完成课程：8.03“物理学” III、8.033“相对论”、8.04“量子 物理I”、8.044“统计物理学I”、8.023“经典力学II”的学习，并通过本科生研究计划项目（UROP）来获得重要的实验技能.
第三学年，执行The focused option课程计划的学生应完成课程：8.13“实验物理I”、8.14“实验物理II”、8.05“量 子物理II”和8.06“量子物理III”.并开始选修那些限制性选修课，包括一门数学类课程和至少两门物理类课程. 18.04“复 变函数及其应用”、18.075“工程高级微积分”、和18.06“线性代数”深受物理系学生的欢迎.“天体物理学”、“生物物理 学”、“凝聚态物质”、“等离子体”、“原子核和粒子物理”等选修课为学生提供现代物理学最前沿的知识.鼓励打算攻读 物理学研究生的学生选修理论物理系列课程，包括：8.07“电磁学II” 8.08“统计物理学II”和8.09“经典力学II”，等等.
社科
科
The flexible option课程计划为那些不打算在物理学领域进行研究生学习的学生制定，该课程计划提供学生很好的物理 学基础，有了这个基础，他们也许能够从事物理学之外其他的职业.许多学生已经发现对物理学基本概念的理解和解决物理问 题的方法也有助于解决商业、法律、医学和工程等领域的问题，这显然帮助他们在这些领域取得成就.鉴于如今非传统、技术 相关的职业逐渐增多，The flexible option课程计划是很有吸引力的.
8.01 表示“物理学 I”秋季授课，主要采用 TEAL(Technology-Enabled Active Learning)形式授课，它的特点是学生 以三人组成一个小组进行学习，讨论概念，解决问题，并在计算机数据采集和分析的辅助下进行桌面实验.
8.011 表示“物理学 I”春季授课，该课程以小的章节为单元授课， 一周三次，包括周五的一次测验.学生第一次选课 时不能选择该课程，只有那些没有通过或者无法适应 8.01 和 8.012 课程的学生才能选择这个课程.选择该课程需要经指导教 师的允许，并且有人数上的限制.
读者可以通过此文深入了解美国大学物理教育情况，也能够为国内大学物理教学改革提供一些好的范例，起到一定的借鉴作用.
关键词：美国大学；物理学入门课程；物理专业；分层次教学；课程设置；集中的培养方案；灵活的培养方案
中图分类号：
文献标识码： 文章编号：
近年来，我国对高等教育改革的呼声越来越高，然而高等教育改革不可空喊口号、空唱高调，要有具体的、实质性的、 细节的、可操作的方案.那么这些方案从何而来？国外一流大学的教学模式和课程设置显然是非常值得借鉴的.基于这样一个 目的，我们详细地研究了美国一流大学物理分层次教学，并以麻省理工学院、耶鲁大学和斯坦福大学为例进行分析和研究， 希望能够对国内大学物理教育的改革起到一点借鉴作用.
美国大学物理学分层次教学研究
张立彬 1，张功 2，杨祖念 3 （1.南开大学外国教材中心，天津，300071；2.南开大学泰达应用物理学院，天津，300071；
3. 四川教育学院物理与电子技术系，成都，610041）
摘要：以麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学为例，详细介绍了美国一流大学物理学入门课程和物理专业分层次教学及其课程设置，内容详实，
论
物理学I
18.03微分 限制性选
方程
修课—数
学类
人文、艺术、 人文、艺
社科
术、社科
第三学年
秋季
春季
8.05量子 8.06量子
物理II
物理III
实验
实验
选修
选修
人文、艺 人文、艺 术、社科 术、社科
第四学年
秋季
春季
限制性选修 论文
课—物理类
选修 选修
限制性选修课— 物理类 选修
人文、艺术、 人文、艺术、社
执行The flexible option课程计划的学生必须完成一个集中课程——同一学科内相互关联的三门课，不一定是物理类课 程，但要经过物理系的允许.学生们通常选择天文学、生物、计算物理、纳米技术、科学史、科技政策、哲学、科学教育、管 理学、医学、法律等学科的课程.学生也可以选择他们所修的集中课程学科内的实验和探究课程来满足该课程计划的实验和探
科技政策、哲学、科学教育、管理学、医学、法律等学科的课程，也可以选择其它学科的实验课程和研究项目以及学术论文. 灵活的培养方案让学生有更多的选择空间来学习他们感兴趣的领域，但是一定量的物理学高级课程是必须的，因为毕竟他们 要获得的是物理学理学学士学位. 1 麻省理工学院
麻省理工学院物理系为本科生制定两个层面的课程计划， 它能够让学生按照个人未来的职业目标来安排自己的物理学 习.The focused option 是为那些有志于将物理学作为自己一生的职业并将继续在物理或相关领域进一步深造的学生量身打 造的一个出色的培养方案.The flexible option 将为那些有志于在其他领域发展的学生提供一个优秀的物理学背景，促进他 们在其他领域，比如工程学、管理学、商业、法律或者医学等领域的工作更加出色.不管选择哪一个课程计划，都将使学生们 深入理解基础物理学的概念，并有相当多的时间去选修其他课程以获得更广泛的知识.两种课程选择同样获得物理学理学学士 学位.
第一学年
秋季
春季
8.01物理学I 8.02物理
学II
化学
生物
18.01微积分I 18.02微 积分II
人文、艺术、 人文、艺
社科
术、社科
表一：MIT The focused option 典型课程安排
第二学年
秋季
春季
8.03物理学 8.04量子
III和8.223 物理I
经典力学II
8.033相对 8.044统计
第四学年，学生需完成学位论文并有大量的空余时间可以用来深化自己的物理知识或者拓展其他学科.学位论文是The focused option课程计划的重要组成部分，该论文需在一名物理系教师的指导下完成，许多论文是学生在参与本科生研究计划 项目（UROP）中完成的.学生应该在大三学年中期开题，在大四的秋季学期结束之前提交.见表一.
MIT本科生可以在第二年确定他们的培养方案或课程计划，也就是说学生可根据自身情况选择The focused option课程计 划或The flexible option课程计划.
The focused option课程计划能够为学生以后的物理研究生学习做充分的准备，当然，它也能够为包括天体物理、生物物 理、地球物理和许多工程学科在内的相关领域的职业工作打下坚实宽厚的基础.选择The focused option课程计划的学生还需 要修3门量子力学课程、36个学分的实验课程和一篇物理学学位论文.
第一学年，物理系本科生无论选择执行哪一个课程计划，他们都要学习“物理学 I”、“物理学 II”和“微积分 I”、“微 积分 II”,以及化学、生物和 HSAA 课程（人文、艺术、社会课程）.这些课程都属于校级必修课（General Institute Requirements）.
其中“物理学 I”、“物理学 II”由物理系开设，供物理系学生和全校理工科学生选择.“物理学 I”的内容是经典力学， 包括：时间和空间、运动学、牛顿力学、质点动力学、碰撞和守恒定律、功和能、外有引力、刚体、平衡、转动力学.分为四 个层次，课程代号分别为：8.01，8.011，8.012，8.01L.物理学 II 的内容是静电学和电磁学，包括：电荷、库伦定律、物 质的电子结构、导体和电介质、静电场和电势、静电能、电流、磁场和安培定律、磁性材料、时变电场和法拉第感应定律、 基本电路、电磁波和麦克斯韦方程.“物理学 II”需要有“物理学 I”和“微积分 I”作为基础，分三个层次，课程代号分 别为： 8.02，8.021，8.022.以下分别解释不同层次课程代码的实际含义：
8.02表示“物理学 II” 秋季和春季上课，使用TEAL (Technology Enabled Active Learning)形式教学，它利用现代技 术和小组讨论来帮助学生形成物理现象的直觉和概念模型.
8.021 表示“物理学 II” 秋季授课，该课程以小的章节为单元授课， 一周三次，包括周五的一次测验.同 8.011 一样， 学生第一次选课时不能选择该课程，只有那些没有通过或者无法适应 8.01 和 8.012 课程的学生才能选择这个课程.选择该课 程需要经指导教师的允许，并且有人数上的限制.
8.012表示“物理学 I ”秋季授课，比8.01 更加深入和理论化、数学化，大量使用微积分，主要面向数学和物理基础很
好的学生.推荐学生同时选择比18.01 更高级的数学课程.为了巩固理论，学生要完成一些自己设计的小实验.这个课是限制人
数的，只有在物理分班考试中的数学测验成绩较好的学生才能注册这门课.
美国大学本科生物理教学注重多样性，不光在物理学入门课程中实行分层次教学，还根据职业发展方向的区别为物理专 业学生设计不同的培养方案.因为美国大学都知道即便是物理专业的学生将来也不一定从事物理学领域的工作，他们也许会从 事工程、医学，甚至法律、管理、商业等领域的职业，但是物理专业的学习能够培养他们出色的解决问题能力，良好的物理 学背景显然会促进他们在其他领域取得成功.以麻省理工学院为例，“集中的培养方案”（The focused option）主要面向那些 将在物理学及相关领域攻读研究生的学生，该培养方案为学生制定了更加深入的物理学高级课程计划，还有物理学领域的研 究计划和物理学专业学术论文的要求.“灵活的培养方案”（The flexible option）主要面向那些希望在其他领域发展的学生， 诸如工程、医学、法律、商业、管理等领域.灵活的培养方案是一种更加灵活的课程计划，该方案中的物理学高级课程没有“集 中的培养方案”深入，但更加广泛，学生可以选修其它学科的集中课程，比如天文学、生物、计算物理、纳米技术、科学史、
MIT 将物理学 I 和物理学 II 课程分成几个层次，分别采用不同的授课方式、不同的难度要求，和不同的学习时间，为 不同基础的学生提供了具有针对性的学习课程，学生可以根据自己的实际情况来选择适合自己的课程.
8.01L表示“物理学 I” 秋季授课， 其授课时间比8.01 长，从秋季直到下学期第二年1月份，这是允许那些基础不好的
学生有更多的时间培养解题能力.它也部分采用TEAL(Technology-Enabled Active Learning)的授课形式，强调复习和加强必 要的数学工具和基本的物理概念和解题能力.内容、深度和难度与8.01 相同.
第二学年，执行The focused option课程计划的学生应完成课程：8.03“物理学” III、8.033“相对论”、8.04“量子 物理I”、8.044“统计物理学I”、8.023“经典力学II”的学习，并通过本科生研究计划项目（UROP）来获得重要的实验技能.
第三学年，执行The focused option课程计划的学生应完成课程：8.13“实验物理I”、8.14“实验物理II”、8.05“量 子物理II”和8.06“量子物理III”.并开始选修那些限制性选修课，包括一门数学类课程和至少两门物理类课程. 18.04“复 变函数及其应用”、18.075“工程高级微积分”、和18.06“线性代数”深受物理系学生的欢迎.“天体物理学”、“生物物理 学”、“凝聚态物质”、“等离子体”、“原子核和粒子物理”等选修课为学生提供现代物理学最前沿的知识.鼓励打算攻读 物理学研究生的学生选修理论物理系列课程，包括：8.07“电磁学II” 8.08“统计物理学II”和8.09“经典力学II”，等等.
社科
科
The flexible option课程计划为那些不打算在物理学领域进行研究生学习的学生制定，该课程计划提供学生很好的物理 学基础，有了这个基础，他们也许能够从事物理学之外其他的职业.许多学生已经发现对物理学基本概念的理解和解决物理问 题的方法也有助于解决商业、法律、医学和工程等领域的问题，这显然帮助他们在这些领域取得成就.鉴于如今非传统、技术 相关的职业逐渐增多，The flexible option课程计划是很有吸引力的.
8.01 表示“物理学 I”秋季授课，主要采用 TEAL(Technology-Enabled Active Learning)形式授课，它的特点是学生 以三人组成一个小组进行学习，讨论概念，解决问题，并在计算机数据采集和分析的辅助下进行桌面实验.
8.011 表示“物理学 I”春季授课，该课程以小的章节为单元授课， 一周三次，包括周五的一次测验.学生第一次选课 时不能选择该课程，只有那些没有通过或者无法适应 8.01 和 8.012 课程的学生才能选择这个课程.选择该课程需要经指导教 师的允许，并且有人数上的限制.
读者可以通过此文深入了解美国大学物理教育情况，也能够为国内大学物理教学改革提供一些好的范例，起到一定的借鉴作用.
关键词：美国大学；物理学入门课程；物理专业；分层次教学；课程设置；集中的培养方案；灵活的培养方案
中图分类号：
文献标识码： 文章编号：
近年来，我国对高等教育改革的呼声越来越高，然而高等教育改革不可空喊口号、空唱高调，要有具体的、实质性的、 细节的、可操作的方案.那么这些方案从何而来？国外一流大学的教学模式和课程设置显然是非常值得借鉴的.基于这样一个 目的，我们详细地研究了美国一流大学物理分层次教学，并以麻省理工学院、耶鲁大学和斯坦福大学为例进行分析和研究， 希望能够对国内大学物理教育的改革起到一点借鉴作用.
美国大学物理学分层次教学研究
张立彬 1，张功 2，杨祖念 3 （1.南开大学外国教材中心，天津，300071；2.南开大学泰达应用物理学院，天津，300071；
3. 四川教育学院物理与电子技术系，成都，610041）
摘要：以麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学为例，详细介绍了美国一流大学物理学入门课程和物理专业分层次教学及其课程设置，内容详实，
论
物理学I
18.03微分 限制性选
方程
修课—数
学类
人文、艺术、 人文、艺
社科
术、社科
第三学年
秋季
春季
8.05量子 8.06量子
物理II
物理III
实验
实验
选修
选修
人文、艺 人文、艺 术、社科 术、社科
第四学年
秋季
春季
限制性选修 论文
课—物理类
选修 选修
限制性选修课— 物理类 选修
人文、艺术、 人文、艺术、社
执行The flexible option课程计划的学生必须完成一个集中课程——同一学科内相互关联的三门课，不一定是物理类课 程，但要经过物理系的允许.学生们通常选择天文学、生物、计算物理、纳米技术、科学史、科技政策、哲学、科学教育、管 理学、医学、法律等学科的课程.学生也可以选择他们所修的集中课程学科内的实验和探究课程来满足该课程计划的实验和探
科技政策、哲学、科学教育、管理学、医学、法律等学科的课程，也可以选择其它学科的实验课程和研究项目以及学术论文. 灵活的培养方案让学生有更多的选择空间来学习他们感兴趣的领域，但是一定量的物理学高级课程是必须的，因为毕竟他们 要获得的是物理学理学学士学位. 1 麻省理工学院
麻省理工学院物理系为本科生制定两个层面的课程计划， 它能够让学生按照个人未来的职业目标来安排自己的物理学 习.The focused option 是为那些有志于将物理学作为自己一生的职业并将继续在物理或相关领域进一步深造的学生量身打 造的一个出色的培养方案.The flexible option 将为那些有志于在其他领域发展的学生提供一个优秀的物理学背景，促进他 们在其他领域，比如工程学、管理学、商业、法律或者医学等领域的工作更加出色.不管选择哪一个课程计划，都将使学生们 深入理解基础物理学的概念，并有相当多的时间去选修其他课程以获得更广泛的知识.两种课程选择同样获得物理学理学学士 学位.
第一学年
秋季
春季
8.01物理学I 8.02物理
学II
化学
生物
18.01微积分I 18.02微 积分II
人文、艺术、 人文、艺
社科
术、社科
表一：MIT The focused option 典型课程安排
第二学年
秋季
春季
8.03物理学 8.04量子
III和8.223 物理I
经典力学II
8.033相对 8.044统计
第四学年，学生需完成学位论文并有大量的空余时间可以用来深化自己的物理知识或者拓展其他学科.学位论文是The focused option课程计划的重要组成部分，该论文需在一名物理系教师的指导下完成，许多论文是学生在参与本科生研究计划 项目（UROP）中完成的.学生应该在大三学年中期开题，在大四的秋季学期结束之前提交.见表一.
MIT本科生可以在第二年确定他们的培养方案或课程计划，也就是说学生可根据自身情况选择The focused option课程计 划或The flexible option课程计划.
The focused option课程计划能够为学生以后的物理研究生学习做充分的准备，当然，它也能够为包括天体物理、生物物 理、地球物理和许多工程学科在内的相关领域的职业工作打下坚实宽厚的基础.选择The focused option课程计划的学生还需 要修3门量子力学课程、36个学分的实验课程和一篇物理学学位论文.
第一学年，物理系本科生无论选择执行哪一个课程计划，他们都要学习“物理学 I”、“物理学 II”和“微积分 I”、“微 积分 II”,以及化学、生物和 HSAA 课程（人文、艺术、社会课程）.这些课程都属于校级必修课（General Institute Requirements）.
其中“物理学 I”、“物理学 II”由物理系开设，供物理系学生和全校理工科学生选择.“物理学 I”的内容是经典力学， 包括：时间和空间、运动学、牛顿力学、质点动力学、碰撞和守恒定律、功和能、外有引力、刚体、平衡、转动力学.分为四 个层次，课程代号分别为：8.01，8.011，8.012，8.01L.物理学 II 的内容是静电学和电磁学，包括：电荷、库伦定律、物 质的电子结构、导体和电介质、静电场和电势、静电能、电流、磁场和安培定律、磁性材料、时变电场和法拉第感应定律、 基本电路、电磁波和麦克斯韦方程.“物理学 II”需要有“物理学 I”和“微积分 I”作为基础，分三个层次，课程代号分 别为： 8.02，8.021，8.022.以下分别解释不同层次课程代码的实际含义：
8.02表示“物理学 II” 秋季和春季上课，使用TEAL (Technology Enabled Active Learning)形式教学，它利用现代技 术和小组讨论来帮助学生形成物理现象的直觉和概念模型.
8.021 表示“物理学 II” 秋季授课，该课程以小的章节为单元授课， 一周三次，包括周五的一次测验.同 8.011 一样， 学生第一次选课时不能选择该课程，只有那些没有通过或者无法适应 8.01 和 8.012 课程的学生才能选择这个课程.选择该课 程需要经指导教师的允许，并且有人数上的限制.
8.012表示“物理学 I ”秋季授课，比8.01 更加深入和理论化、数学化，大量使用微积分，主要面向数学和物理基础很
好的学生.推荐学生同时选择比18.01 更高级的数学课程.为了巩固理论，学生要完成一些自己设计的小实验.这个课是限制人
数的，只有在物理分班考试中的数学测验成绩较好的学生才能注册这门课.
美国大学本科生物理教学注重多样性，不光在物理学入门课程中实行分层次教学，还根据职业发展方向的区别为物理专 业学生设计不同的培养方案.因为美国大学都知道即便是物理专业的学生将来也不一定从事物理学领域的工作，他们也许会从 事工程、医学，甚至法律、管理、商业等领域的职业，但是物理专业的学习能够培养他们出色的解决问题能力，良好的物理 学背景显然会促进他们在其他领域取得成功.以麻省理工学院为例，“集中的培养方案”（The focused option）主要面向那些 将在物理学及相关领域攻读研究生的学生，该培养方案为学生制定了更加深入的物理学高级课程计划，还有物理学领域的研 究计划和物理学专业学术论文的要求.“灵活的培养方案”（The flexible option）主要面向那些希望在其他领域发展的学生， 诸如工程、医学、法律、商业、管理等领域.灵活的培养方案是一种更加灵活的课程计划，该方案中的物理学高级课程没有“集 中的培养方案”深入，但更加广泛，学生可以选修其它学科的集中课程，比如天文学、生物、计算物理、纳米技术、科学史、