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、