前 言
课程的建设和改革要服从服务于人才培养目标，这是课程建设和改革的出发点和落脚点。从表面看，基础课程的建设和改革与人才培养目标并无直接关联，但是，在基础教育阶段，正是大学生人生观、价值观和世界观形成的关键时期，这一时期的大学生具有共同的心理特点和认知特征：独立意识和自我发展性在增加，追求更广泛真理的探索性加深，抽象的逻辑思维、发散思维以及想象力高度发展，感知的目的性更加明确，感知的精确性趋于完善。这就为培养学生的独立行为能力和独立思考能力以及创造性提供了可靠保证。
自然科学蕴含着及其宝贵的哲学思想，自然科学的基础学科诞生和发展具有特殊的历史背景和丰富的人文内涵，其研究方法、研究手段和思维方法具有多样性。所以，在基础课教学中，正是实现知识传授，人文精神培育和能力启蒙的最佳时机。可以将科学家们的创新性思维和创新性实践有机融入到知识传授的全过程，既有助于学生养成良好的理性、系统、辩证和创新的思维习惯，使学生逐渐学会有效的认知方法和科学的研究方法，又能通过课内实践有效培育学生的创新意识，锤炼他们的实践技能。由此可见，基础课程建设对应用技术型人才培养具有不可替代的作用。
一、大学物理课程的作用
物理学就像人类认识自然的耳朵和眼睛，是人与自然对话的语言，是人类开启未知世界之门的钥匙，是人们改造自然的工具。抛开物理学，要实现“格物致知”，乃至“穷尽万物之理”的美好愿望是难以实现的。借助数学语言的优美和严谨，又使得物理学规律的准确性和唯一性得到保证，更展示出它简洁的朴素美，和谐的对称美和奇异的创新美。物理学的发展带动着其他自然学科的进步，影响着学科的分化与融合，促进着科技的发展，左右着人们的物质观、自然观和宇宙观。
物理学的研究方法内涵丰富。有观察法、实验法（包括思想性实验法）法、类比法、分析综合法、归纳演绎法、科学抽象法、假设法、想象法和模型法等，它们既是研究方法，也是研究手段，其中也包含思维方法。它们正是学生在不同学习阶段，针对不同学习内容所采用的行之有效的学习方法、学习手段和思维方法。学会并运用科学的研究方法，掌握有效的学习方法，运用合理的思维方法认知事物，解决矛盾，比起知识本身更重要。
学校整体转型和应用技术型人才培养目标的确立，既为基础课程建设和改革指明了方向，同时也为其赋予了新的内涵。在学校整体转型和学时大量压缩的背景下，有机整合教学内容，体现为专业服务，突出实现能力培养，以求教学效益最大化，就显得尤为迫切。
二、大学物理课程与其他课程的关系
大学物理的前置课或先修课为高等数学。涉及的主要内容有：函数与极限，导数与微分，极值，常用的积分方法，积分的几何意义，常微分方程。向量与空间解析几何，多元函数微分法及其应用，曲线积分与曲面积分，级数展开等。作为后续专业基础，主要涉及大学物理课程如下内容：运动（平动、转动、振动）的描述，运动的叠加，冲量与动量，功与能的转换，动量守恒、能量守恒、角动量守恒。波的传播与干涉，电场和磁场的性质及描述方法，介质与场相互作用规律，电磁场的性质与电磁波的传播规律，光的干涉、衍射和偏振。主要涉及的后续专业课程有：信号处理，理论力学，材料力学，传感与检测，自动控制，计算机原理，电机拖动，电力拖动，电路原理，工程光学（光学测量）等。
为更好地发挥本课程的作用，经教授委员会扩大会议研究，决定将各层次大学物理课程教学大纲做如下说明。
三、《大学物理Ⅰ课程教学大纲》执行说明
(一）质点的运动与牛顿运动定律
1.基本内容
在理解描述运动学和动力学物理量的基础上，强化运用微积分（分割求和）思想分析运动学和动力学问题，特别是要引导学生养成借助坐标系（以直角坐标系和自然坐标系为主），将物理问题进行量化分析和处理的行为规范。掌握描述运动的一般规律的方法，学会运用牛顿运动定律处理变力问题。
2.专业侧重
电子信息工程类各专业：应突出运动规律的解析，特别是要关注简谐运动和圆周运动模式，了解其运动特征，理解运动描述的相对性和合理性。为后续课程中振动（振荡）合成，包括相关专业课程中信号的调制解调打好基础。
汽车机械工程类各专业：应侧重质点的受力分析，建立动力学方程，依据牛顿第二定律这一因果关系，并借助积分法求解变力问题，据此进一步反推质点的运动规律。典型的变力问题包括力是时间的函数、力是空间的函数、力是速度（角速度）的函数等。
3.能力培养
在质点的运动和牛顿运动定律两个教学单元中，结合学科发展史，引导学生感受、感知、认同伽利略的思想性实验的精妙所在，例如，伽利略的“斜面实验”在思想上奠定了牛顿第一定律的基础；而“落体实验”则颠覆了亚里士多德的重物快，轻物慢的“感官哲学”，使他们渐进地接受并掌握这种科学的研究方法。结合万有引力定律和牛顿第二定律的发现过程，突出强调想象性思维的重要性，以至于将天上地下表面看起来毫不相干的事物关联在一起，实现物理学史上第一次大综合。不仅如此，进一步地将质点与电荷，质点与电流相类比，进而得到库仑定律和安培定律就不足为奇了。历史上，这两个定律的发现，类比和想象的确功不可没。直到现在，人们普遍相信，平方反比规律是自然界中的普适性规律，而引力常量也被公认为是自然界三大基本常量之一。概略介绍惯性力如何影响战斗效能，以及在军械装备中所起的作用。
4.针对性练习
描述质点运动的物理量以及相互关系，计算方法。变力问题的分析方法和处理方法等有关练习。
（二）动量守恒与能量守恒
1.基本内容
对本单元的教学内容建议做如下处理：沿着两条思维路径分别考察力对时间的积累、力对空间的积累，对应给出冲量和功的定义，采取以恒代变的方式直接引入变力的冲量和变力的功。通过不同的演绎方法得出质点的动量定理、动能定理，并经推广，得出质点系的动量定理和动能定理。着重阐明系统外力和内力的持续作用对质点系的动量与动能的贡献，帮助学生厘清系统内力作用效果的差异，使之从理性层面把握两个定理的物理内涵。进一步地，由质点系的动量定理不难认定系统动量守恒条件。再借助归纳总结系统保守内力做功的共性结论，引入势能概念，通过对质点系动能定理的演绎，自然得出功能原理，由此发现并确认机械能守恒条件。
鉴于学生在高中阶段对动量守恒和机械能守恒已有掌握，因此，对相关问题不做进一步讨论和演练，但一定要引导学生在理性层面深刻理解和把握动量守恒定律和广义的能量守恒定律的意义，并指出：它们和稍后将要学习讨论的角动量守恒定律是自然界三大基本守恒规律。对变力冲量和变力功进行重点关注，方法和途径：一是根据定义，采用积分法求解相关问题，其弊端是计算过程繁琐，计算量大。二是依据定理，通过对状态量的计算等效算出变力的冲量或变力功，而状态量的计算要比过程量的计算简单得多。
2.专业侧重
由于该教学单元所涉及的冲量与动量、功与能量，以及动能与势能的转换具有普适性，所以，不再针对专业进行教学侧重。
3.能力培养
启发学生观察思考该教学单元知识结构体系中反映出的因果关系特征，并从不同角度考察力的持续作用效果，得出动量和能量发生改变的不同结论。因此，教师应通过合理的课堂教学设计，有针对性地培育学生系统性思维、逻辑思维和辩证思维的能力，通过师生间的交流互动，有效锻炼学生的归纳和演绎技巧。正是因为状态量的计算比过程量的求解过程简单，所以，教师有必要梳理总结处理功与能问题，以及求解运动学和动力学量时所选择的理论依据的优先原则，它们依次的顺序是：两个守恒定律→相关的定理和原理→牛顿运动定律→速度及加速度的定义。指导基础好且有兴趣的学生自学火箭飞行原理和三个宇宙速度是如何得到的。
4.针对性练习
变力冲量和变力功的计算方法和计算过程，动量定理和动能定理及功能原理的应用等有关练习。
（三）质点系的转动
1.基本内容
表面看，质点系的转动是全新的教学内容。实际上，这只是针对质点系运动形式的特殊性所采取的一种更直接有效的描述方法。所有的物理量和物理规律与前三章都有着完全的对应关系。在奠定矢量叉积的基础上，给出描述转动的运动学和动力学物理量定义，采用与功和能教学单元类似的演绎方法，便可得出所有结论。如此，可以有效化解该单元的教学难点。如果仅仅出于应用目的而不追究推演过程，在严格定义相关物理量之后，完全可以运用类比的方法直接给出相关的定理、定律和守恒规律，且不需要任何附加说明。这种处理方法更适用于数学基础薄弱且空间感不强的学生。建议在单元小结中以列表的形式将全部转动规律与平动规律进行对比展示，便于学生的记忆。
2.专业侧重
电子信息工程类各专业：突出对转动问题物理过程的分析和研究，注重转动定律和角动量守恒定律的实际应用。
汽车机械工程类各专业：在强化转动定律和角动量守恒定律的实际应用外，还应侧重对力矩持续作用效果的讨论，涉及到转动动能定理和角动量定理的应用，为后续专业课教学做必要的知识储备。
3.能力培养
针对质点系转动这一特殊运动形式，着力加强对学生空间感的训练和想象性思维的培育。利用教材中所举的体操表演、导航和高速旋转的物体具有定向性等实例，说明角动量定理和角动量守恒定律的实际应用。
4.针对性练习
转动定理的应用，角动量定理及其守恒定律的应用等相关练习。
（四）振动和波动
1.基本内容
从系统所受线性恢复力（力矩）的特征出发，借助牛顿第二定律（或转动定律）得出简谐运动特征方程，作为判定一个系统是否为简谐运动的判据。简要介绍描述简谐运动的特征物理量。再依次给出简谐运动的图像描述法，参考圆描述法，分析简谐运动的能量特征。在此基础上讨论简谐运动的合成，指出其实用的普遍性。采用直观形象的比喻手法建立波函数（时间延迟法和相位落后法），剖析解读其物理意义。定性说明能量的输运过程。解析波的干涉过程，计算干涉结果。进一步地，引入特殊的干涉现象——“驻波”，通过对比驻波方程与行波波函数，发现驻波特征。
2.专业侧重
电子信息工程类各专业：侧重振动和波动规律的描述，把握振动合成的一般方法，通过同方向不同频率简谐运动的叠加过程和叠加结果，感受低频信号如何对高频信号实现调制。指导学生浏览阅读材料，了解多普勒雷达原理，干涉的现实应用，以及超声波和次声波特点，为后续专业课奠定理论基础。
汽车机械工程类各专业：重点引导学生根据振动叠加原理，如何有效利用和控制干涉结果，兴利避害。通过课内实践，熟悉测量未知振动频率的典型方法，掌握如何利用共振法、相位法测波长，如何实现以声治声、消除噪音的目的。
3.能力培养
与前几个教学单元相比，振动和波动理论并不复杂，但相关理论在国防军事、生产生活、医疗卫生、减灾防灾预警等各领域的应用几乎无处不在。借助多媒体资源、实物演示器材和课内实践，激发学生的创新性思维，引导学生开展创新性实践大有文章可做。
4.针对性练习
简谐运动的判定或证明，同方向、同频率简谐运动的合成方法。建立波函数的方法（相位落后法和时间延迟法）。波动物理量的计算。干涉结果的计算。产生驻波的条件和驻波特征等练习。
（五）真空中的静电场与静电场中的导体和电介质
1.基本内容
场具有实物物质的一般属性。但它的存在形式和运动形式又有其特殊性。由于场的存在和运动高度抽象，难以感知，这就决定了研究方法与实物物质运动的研究方法有所不同。对教学对象也提出了更高的要求，既学生的想象力必须高度发展，并具有一定的系统思维能力和思辨能力。可想而知，教学难度超过以往。
为平复学生的畏难和恐慌情绪，可以直接给出学生熟悉的库仑定律，结合学史，回顾定律发现背后的故事，讲述指数偏差对电磁学基础的影响，设定一个小练习，例如均匀带电杆与点电荷之间作用力如何计算？进一步提出带电体之间的相互作用究竟如何实现？引出电场的概念。并依据静电场对外表现，确定从电场力和电势能不同的角度引入描述电场性质的物理量——电场强度和电势。引入描述电场性质的高斯定理和环路定理。总结求解场强和电势的一般方法和步骤，建立场强与电势的关系。
概略介绍静电场中的导体和电介质。考虑学时有限，略去所有分析和推导，直接给出静电平衡条件下导体所反映出的性质。给出电容的定义，了解其在电路中的作用。简要说明电解质与静电场相互作用规律。明确影响电容器储能多寡的各种因素。理解场是能量的携带者，能量是场物质属性的反映。
2.专业侧重
电子信息工程类各专业：要求所有专业学生理解静电场是有源场和保守场的基本属性。掌握计算电场强度和电势的一般方法和步骤。了解静电场中导体的性质和电介质对电场的影响。为学习和理解电磁场性质打基础。
汽车机械工程类各专业：要求理解电场基本属性，了解简单情况下电场和电势的计算方法。
3.能力培养
引导学生养成系统性思维和辩证性思维习惯，学会从不同角度观察研究场的性质，渐进掌握抽象的思维方法。
4.针对性练习
电场强度和电势的计算方法和步骤，涉及静电场性质的有关问题等。
四、《大学物理Ⅱ课程教学大纲》执行说明
（一）稳恒磁场
1.基本内容
引导学生回顾洛伦兹力所反映出的特点，据此指出稳恒磁场与静电场在性质上的差异，并定义描述磁场性质的物理量，即磁感强度。给出电流元的概念，指出虚拟性（并非物理模型，而是高度抽象的产物）。直接引入毕奥——萨伐尔定律，并进行说明，据此，与电场强度类比，给出用叠加法求解磁感强度的方法步骤。说明磁场的无源和非保守性质，给出相应的高斯定理和环路定理。指出运用环路定理求解简单磁场的一般方法和步骤。类比洛伦兹力的矢量式形式，并行给出安培力公式及求解安培力的步骤，借用磁矩的概念，分析磁力矩形成过程，给出磁力矩一般公式，指出其求解磁力矩的简便和快捷所在。鉴于学时所限，介绍性讲解磁介质磁化过程，介绍铁磁介质的特点和应用。类比电介质，直接给出磁介质磁化的一般规律。
2专业侧重
电子信息工程类各专业：掌握磁场基本性质。侧重磁场分布的计算，并重点关注软磁材料、硬磁材料和矩磁材料的不同应用，如铁芯、阻尼摆、记忆存储材料等。
汽车机械工程类各专业：侧重磁场对运动电荷或电流作用的分析，以及磁力和磁力矩的计算，重点关注电动机转动原理。了解铁磁材料的一般作用。
3.能力培养
和静电场相比，磁场的性质更加复杂，表现在磁场对运动电荷或电流的作用规律，以及磁介质与磁场的相互作用规律形式更加复杂、相关习题的运算过程更加繁琐。因此，教师在强化学生抽象思维能力、逻辑思维能力的同时，结合理论讲解和习题演练，着重培育它们处理复杂事物的能力。最大限度地预防学生产生厌学情绪。
4.针对性练习
叠加法求磁感强度。利用安培环路定理分析磁感强度环量、磁感强度、电流之间的关系。安培力的等效计算方法，以及磁力矩的分析和计算。分析铁磁介质的磁化和退磁过程。
(二)电磁感应 电磁场 电磁波
1.基本内容
场概念的提出，以及描述方法的确立，为电磁学理论的建立奠定了坚实的基础。但是，如果人们仅仅停留在对静电场、稳恒电场和稳恒磁场的认识，而不是借鉴辩证思维这一推动科学进步的强有力思想武器，锲而不舍地开展创新性实践，绝不可能有电磁学这座完美的大厦的建立，进而实现物理学史上的第三次大统一或大综合。
考虑知识衔接的有效性，可以将前一章的电流、电流密度，以及电动势作为本章的准备知识简要加以介绍，给出电磁感应定律。说明楞次定律和法拉第电磁感应定律中负号在电动势方向判断上的一致性。之后，根据引起磁通量变化的原因不同（当然，这种不同具有相对性），引入动生电动势和感生电动势的概念。分析动生电动势的实质，给出其计算公式，据此，计算感生电动势，借助导体运动速度和导体所在处磁场的方向判定其方向。也可以直接想像一回路，利用法拉第电磁感应定律对其进行计算，并借助楞次定律判断其方向。通过大胆想象，给出感生电场的概念，分析其性质，比较其与静电场、稳恒电场的异同，认定感生电场是产生感生电动势的原因。进一步地，对应给出感生电动势的两种计算方法，一是先计算感生电场的分布，而后直接采用积分法计算电动势；二是假想一回路，借助法拉第电磁感应定律对其进行计算，并用楞次定律判断其方向。简要介绍自感应和互感应现象，对比电容理解自感系数的作用，了解自感与互感利于弊。对比电场能引入磁场能（可以直接给出磁能公式）。回顾、并修正关于之前学习的电磁规律，总结麦克斯韦方程，并直接给出三个辅助方程，从中全面理解和把握电磁场的性质，简介电磁波形成过程，指出电磁波的性质。
2.专业侧重
电子信息工程类各专业：掌握本章全部基本内容，特别是要开展课下自学和讨论，补偿因课内学时不足造成的损失，为相关专业课学习奠定扎实基础。
汽车机械工程类各专业：理解感生电场的性质和作用，能熟练计算简单情况下的动生电动势和感生电动势。深入了解自感和互感的实际应用。
3.能力培养
结合感生电场和位移电流假设，引导学生进一步感受和体会想像和假设在物理学发展的关键期或瓶颈期的重要性（科学合理的假设与想象往往会产生突破性的效果）。结合电磁场理论建立的全过程，培育学生系统性思维能力，并使其渐进养成良好的思维习惯。
4.针对性练习
动生和感生电动势的本质，感生电场的性质，动生电动势和感生电动势的计算及方向的判定，电磁波的性质等有关练习。
（三）波动光学
1.基本内容
麦克斯韦总结了电磁场规律，创建了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光即是电磁波（指出了光的波动性质）。必然地，描述电磁理论的物理量和描述光波动性的物理量应存在某种联系。由此，复习电磁波能流密度（坡印亭矢量）和电磁波性质中电场强度与磁场强度对应关系，引入光强和折射率，给出光程的概念。指出普通光源发光的特殊性，找出获得相干光的分波阵面法和分振幅法，引导学生学会分析求解光程差的方法，分析薄膜干涉中半波损失对干涉结果的影响，给出是否存在半波损失的判据，进而求解干涉结果。介绍光的衍射分类和衍射条件，介绍三种研究衍射的常用方法，即矢量图解法、菲涅耳积分法（菲涅耳波带法）和半波带法，并指出优缺点。要求学生掌握用半波带法分析夫琅和费单缝衍射结果和衍射条纹特征。借助圆孔衍射结果，直接给出光学仪器的分辨本领，计算简单的分辨结果。简要介绍迈克尔逊干涉仪如何实现等倾和等厚干涉。说明光栅衍射的优越所在，指出光栅衍射的实质——单缝衍射和缝间干涉的总效果，且前者调制后者，归纳光栅衍射特点。因学时限制，并兼顾学科体系的相对完整性，简要介绍光的偏振现象，以及偏振的产生和检验。
最后，务必总结强调干涉衍射和偏振是波动的共同特征，而偏振现象的存在有力证明了光是横波。另外，指出干涉和衍射在光学精密测量（工程光学）中的重要性。
2.专业侧重
鉴于光的干涉、衍射和偏振理论并不难理解，但确是精密测量的一种有效手段和方法，所以，要求各相关专业学生掌握典型的干涉与衍射过程的分析，掌握光学测量方法。
3.能力培养
主要通过课内实验，提高学生驾驭精密实验的综合技能，学会采集和处理数据的有效方法，感受特殊和严苛的测量条件，促进学生养成规范的操作习惯。
4.针对性练习
双缝干涉条纹特征与那些因素有关，条纹位置计算。垂直入射情形下薄膜干涉光程差中半波损失项的判断，干涉结果的计算。单缝衍射的条纹特征，衍射极大和极小条件。光栅常数的计算，缺级位置的确定等相关练习。
出于学时设置和学生整体认知等原因，近代物理部分以讲座的形式呈现，方便学生通过阅读，对时空观和物质观革命有初步了解，由于相关内容没有纳入教学大纲，所以，在此不做说明。