理论教育 物理学本科课程设置研究成果

物理学本科课程设置研究成果

时间:2023-10-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)物理专业必修课程结构设置表3-7列举的是斯坦福大学物理系对物理学本科专业的课程结构设置状况。理论课程包括力学、电磁学、光热和现代物理学四门课程,每门课程分别占4学分,共计16学分。

物理学本科课程设置研究成果

为了帮助学生了解和决定自己最适合修习哪些初级入门课程,考虑到学生是主修物理学的,学生在选课前建议联系物理系本科课程培养方案协调人员,预约协调人员就选课事宜咨询他们,听取他们关于选课安排的建议。由于课程的学习是在三年内完成的,所以学生应该考虑在大二的时候和导师预约一次以明确他们之后的学习任务。对于以前学习过大学课程(包括EPGY[36])的学生,为了分班以及可能的转学学分预约老师进行了解。

(一)物理专业必修课程结构设置

表3-7列举的是斯坦福大学物理系对物理学本科专业的课程结构设置状况。可以看出,物理学专业的课由四个主要模块组成,这四个模块分别是初级专业课程、专业所需的数学基础课程、中级专业课程和高级专业课程,课程的总学分为77~84学分。另外,对于学生学习成绩也做了要求,表3-7中所有课程的成绩必须取得字母级别的等级,而所有主修课程的等级需在“C-”或以上。具体课程结构设置情况参见表3-7。

表3-7 物理学专业课程结构设置[37]

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资料来源:http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics.

(二)课程结构分析

1.初级专业课程

物理学专业课程结构的第一个模块是初级专业课程,本模块的总学分为16~20学分,要求在课程编码为40系列和60系列两个模块中选择一个。

编码40系列的课程提供了八门课程,总学分19~20学分。理论课程包括力学、电磁学、光热和现代物理学四门课程,每门课程分别占4学分,共计16学分。必选的实验课程为经典力学实验和光热实验,各为1学分,其中电磁学实验(PHYSICS 44,1学分)和实验物理概论(PHYSICS 67,2学分)两门实验课程可任选其中的一门。编码40系列课程的课程编码、学分、名称等详细信息见表3-8。

表3-8 编码为40系列的课程(共19~20学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

编码60系列的课程共有六门,总学分16学分。其中理论课程包括力学和狭义相对论、电磁和波动、量子物理和热物理学三门课程,每门课程分别占4学分,共计12学分。实验课程为力学实验、电磁和波动实验以及实验物理导论,其中力学实验、电磁和波动实验各1学分,实验物理导论2学分。编码60系列的课程的课程编码、学分、名称等详细信息见表3-9。

2.数学基础课程

数学基础课程模块的总学分为18~20学分,其中在“线性代数,多变量微积分和现代应用(MATH 51)”和“现代数学:连续方法(MATH 61CM)”两门课程中选择一门,在“多变量整数微积分(MATH 52)”和“现代数学:连续方法(MATH 62CM)”中选择一门,在“常微分方程(MATH 53)”和“现代数学:连续方法(MATH 63CM)”中选择一门,在“数理偏微分方程(PHYSICS 111)”“偏微分方程(MATH 131P)”“偏微分方程理论(MATH 173)”三门课程中选择一门,在“数学物理方法(PHYSICS 112)”“概率理论(STATS 116)”“傅里叶变换及应用(EE 261)”和课程编码为101或更高的任意数学课程中选择一门。数学基础课程的课程编码、学分、名称等详细信息参见表3-10。

表3-9 编码为60系列的课程(共16学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

表3-10 数学基础课程(21~24学分)

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资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

3.中级专业课程

中级专业课程模块总学分16学分,共有四门课程,其中理论课程两门,分别是“中级电磁学I”和“中级电磁学II”;必选实验课程一门:“中级物理实验I:模拟电子学”;另外,从实验课程“中级物理实验II:实验技术与数字分析”和理论课程“数学物理方法”“计算物理”中选择一门。对于未来有意在研究生阶段攻读理论物理专业硕士的学生,除了推荐“数学物理方法”课程外,还可以在数学系选择其他数学课程;而对于从事技术类专业学习的学生和有意在完成本科阶段学习后攻读理学博士的学生,则推荐选择“计算物理”课程。中级专业课程的课程编码、学分和名称等详细信息见表3-11。

4.高级专业课程

高级专业课程模块总学分24学分,可供选择的课程九门,其中理论课程八门,分别是“观测天体物理学导论”“计算物理”“高等力学”“量子力学I”“量子力学II”“高等量子力学专题”“热力学·统计物理I”“热力学·统计物理II”;必选实验课程一门:“高级物理实验:项目”。学生可在“高级物理实验:项目”“观测天体物理学导论”“计算物理”三门课程中选择一门,“量子力学II”“高等量子力学专题”两门课程中选择一门,另外,从实验课程“中级物理实验II:实验技术与数字分析”和理论课程“数学物理方法”“计算物理”中选择一门。打算完成博士学位的物理学学生推荐选择PHYS134高等量子专题。高级专业课程的课程编码、学分和名称等详细信息见表3-12。

表3-11 中级专业课程(16学分)

1.对于有意向在研究生院修读理论物理学的学生,希望能选修数学系的课程,而不是只学习PHYS112。
2.对于从事技术类专业学习的学生和有意在完成本科阶段学习后攻读理学博士的学生,则推荐选择“计算物理”课程。
资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

表3-12 高级专业课程(24学分)

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注:PHYS 113计算物理被推荐给计划在技术领域工作的学生。PHYS113计算物理和PHYS134高等量子专题推荐给打算完成博士学位的物理学学生。
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①相当于国内的理论力学课程。

(三)方向课程(www.daowen.com)

物理学专业的方向课程,其目的是针对在本科学习过程有意在物理学的某个特定领域或在物理学的特定区域为未来研究生学习做准备而开设的。物理学专业的学生不需要选择专业方向课程学习,对于物理学专业,专业方向课程的学习不增加任何要求。对于修习完成专业方向课程的学生,将会被授予某专业方向课程结业证书。

需进一步了解精选课程情况的学生,可以与每部分课程标题旁边出现名字的教授联系。下面的精选课程中,至少完成四门课程或者三门课程外加一个高年级论文。不超过一个的课程可以采取CR/NC。

1.应用物理学

应用物理方向开设的课程分三个模块,分别是固体状态、激光和实验方法。其中固体状态类课程共开设三门,分别为固体物理(PHYSICS 172)、固体中的磁性与长程有序问题(APPPHYS 270)、固体中的波和衍射(MATSCI 195),总学分9~10学分。激光类课程在2014年开设五门,分别是主要是现代光学、激光、激光动力学、实验电子学、激光实验,共9~10学分。2018年开设的课程为两门理论课程,即现代光学和激光,总学分6学分;一门实验类课程实验电子学,4学分。应用物理方向课程编码、学分和名称信息见表3-13。

表3-13 应用物理方向课程(19~20学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

2.天体物理学

天体物理学方向课程包括空间力学、傅里叶光学导论、观测天文学导论、星球和银河天文学导论、宇宙和星系外天文学导论、连续介质力学和广义相对论,共19学分,其中从连续介质力学和广义相对论两门课程中选择一门。天体物理学方向的课程编码、学分和名称信息见表3-14。

3.生物物理学和医学物理学

生物物理学和医学物理学方向共开设五门课程,即生物化学训练、生物统计学、基于放射性核素的医学成像物理技术、活体多模式分子成像方法及应用、计算生物:生物分子和细胞的结构与组织,总学分14~16学分。应用物理方向课程编码、学分和名称信息见表3-15。

表3-14 天体物理学方向课程(19学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

表3-15 生物物理和医学物理学方向课程(14~16学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

4.地球物理学

地球物理学方向共设置五门课程,即地球边缘:地球物理概论、冰水火、地震导论、地震导论、地球构造和近地表地球物理学,其中从地震导论、地球构造和近地表地球物理学三门课程中选择一门,总学分9~10学分。地球物理学方向课程编码、学分和名称信息见表3-16。

表3-16 地球物理学方向课程(9~10学分)

资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

5.理论物理学

理论物理学方向共设置十二门课程,即粒子物理导论I、恒星和星系天体物理导论、宇宙和河外天体物理学导论、广义相对论、量子场论I、量子场论II、量子场论III、粒子物理标准模型、高等理论物理I、高等理论物理II、现代凝聚态物质理论专题I和现代凝聚态物质理论专题II,总学分36学分。地球物理学方向课程编码、学分和名称信息见表3-17。

表3-17 理论物理学方向课程(36学分)

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资料来源:根据相关资料整理而成。[2018-08-13].http://exploredegrees.stanford.edu/schoolofhumanitiesandsciences/physics/#bachelorstext.

(四)毕业论文

物理系提供了学生们完成毕业论文的机会。指导方针如下:

1.学生一旦和教学人员协商确定了自己的物理项目,不论这个项目是理论性的还是实践性的,都必须提交毕业论文申请表,申请书模板可从本科生协调成员处获得。毕业论文在其计划毕业学年的感恩节假期的前一周上交。

2.项目的学分由导师根据PHYS 205高年级论文研究的框架内分配。在高年级阶段必须完成3学分的PHYS 205毕业论文研究,并且获得字母等级。在毕业论文完成过程中所做的工作,不能用来替代物理专业必修课程。

3.书面报告和答辩是毕业论文的重要组成部分。到五月中旬,提交毕业论文的学生需要按物理系毕业论文答辩计划就论文进行公开答辩,参加人员为学生导师、论文评阅者和其他所有参加毕业论文答辩的学生。

(五)荣誉课程计划

斯坦福大学物理系为学生提供了荣誉课程计划(Honors Programs)。如果学生超越了一般的物理专业学习要求,在满足以下三个要求的前提下,可获得物理理学荣誉学习计划。

1.学生在进入荣誉课程计划学习时,需提交一份荣誉课程申请表,申请表从本科指导老师处获得,提交时间和毕业论文的提交时间期限相同。是否合格由所在系审定。

2.学生需在规定时间内按照学校毕业论文的要求完成毕业论文。

3.学生完成的专业所需的所有课程的学习并且平均绩点(Grade Point Average,简称GAP)必须为3.30或以上,另外还需要至少一门物理专业课程的GAP在3.35或以上。

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