前言
本专业中学生主要学习数学学的基本理论和基本知识，深受进行化学实验以及教育理论与实践的基本训练，初步具备进行数学学基本理论及其应用研究的能力、从事数学教学和教学研究的基本能力。
我系规定数学学专业概论课程第一学年开办教学总时间定为10课时，全部为理论。中学生应该通过听课，熟悉我院的该专业的设置情况，了解和把握数学学专业的培养目标，专业的主要课程及互相关系，把握学习该专业的主要方式，为之后学习各门课程做好打算。
按照上述教学内容，我们制定了数学学专业总论的教学大纲，供四年制数学学专业中学生教学使用。
第一章数学学概述
第一节哪些是数学学
目的：重点介绍数学学的概念、研究对象和研究内容。
学时：1学时
教学内容：
一、什么是数学学
二、物理学研究对象
三、物理学研究内容
第二节数学学发展的历史回顾
目的：重点介绍数学学的发展历史，了解化学学的状况。
学时：1学时
教学内容：
一、物理学的萌芽时期。
二、经典数学学时期
三、现代数学学时期
第二章专业培养目标和课程介绍
第一节专业培养目标
目的：通过介绍我校的人才培养定位，专业培养目标，让中学生认识到学习该专业的重要性。
学时：1学时
教学内容：
一、我校概况介绍
二、我校的人才培养定位。
三、物理系的历史和现况介绍
四、物理学专业的人才培养目标
本专业中学生主要学习数学学的基本理论和基本知识，深受进行化学实验以及教育理论与实践的基本训练，初步具备进行数学学基本理论及其应用研究的能力、从事数学教学和教学研究的基本能力。
结业生应获得以下几方面的知识和能力：
1.具有化学学科的基本理论、基本知识以及实验研究的初步能力；
2.把握物理的基本理论和基本技巧，具有较高的物理修养；
3．把握和运用现代教育技术，非常是多媒体、网络教育技术的能力；
4.熟悉教育法规，把握并才能初步运用教育学、心理学基础理论，具有良好的班主任职业道德素质和从事化学学教学的基本能力；
5.了解化学学的前沿理论、应用前景及发展动态，以及化学学教学的新成果原子物理学杨福家第五版，具有一定的创造能力和自学能力；
6.把握文献检索、资料查询的基本技巧，具有初步的科学研究和实际工作能力
第二节专业课程介绍
目的：通过对本专业各门课程及其之间的互相关系的介绍，使中学生认识和了解各门课程学习的主要内容和方式。
学时：3学时
教学内容：
主要课程：高等物理、数学化学方式、力学、热学、电磁学、光学、原子化学学、理论热学、热力学.统计数学学、量子热学、电动热学、固体化学学、物理教学论，学校化学实验与教学技能基本训练。其中高等物理、数学化学方式两门课程为我们学习数学学提供物理工具，热学、热学、电磁学、光学、原子化学学是普通数学学的五个分支，而热力学.统计数学学、量子热学、电动热学就是我们的四大热学，数学教学论，学校化学实验与教学技能基本训练两门课程为我们的中学生之后从事高中教育事业做打算。
（一）普通化学学的五大分支
1、《力学》是研究物体机械运动规律的一门学科。在精典热学中，通常把热学分为运动学、动力学和静力学三部份。运动学研究物体位置随时间变化的各类情况，动力学研究物体的机械运动和物体的互相斥力之间的关系，静力学研究在力的作用下物体获得平衡的问题。《力学》是学习普通数学学的起始课程，对后继数学学诸学科课程具有奠基作用。
2、《热学》是普通数学学重要的一门基础课。力学是研究物质热运动规律的学科，它是数学学的一个重要组成部份；是以物质的热运动与其他运动方式之间的转化规律为其研究对象的一门科学。力学理论在热机制造、化学、冶金、气象学的研究，以及原子反应堆的设计上，都有重要的应用。对热现象的研究有两种理论和技巧：即热力学技巧和统计数学学技巧。一为宏观方式和宏观理论，一为微观方式和微观理论。两者相辅相成。
3、《电磁学》是普通数学学又重要的一门基础课。它主要研究由电荷、电流形成电场、磁场的规律，电场和磁场的相互联系；电磁场对电压、电荷的作用，以及电磁场对物质的各类效应等。
4、《光学》是数学学的一个重要学科分支，它研究的内容非常广泛：包括光的发射、传播和接收的规律，光与其他物质的互相作用，光的本质及光在生产生活中的应用。主要包括：（1）几何光学：在光的传播的几个基本实验定理的基础上，用几何学方式研究光线方向的变化；（2）数学光学：研究光的本质，即讨论光的波粒二象性。化学光学可分为波动光学（研究光的波动本性，包括光的干涉、衍射、偏振现象），量子光学（研究光在与其他物质互相作用时表现出的粒子性），现代光学（是20世纪中叶新兴的光学分支）。
5、《原子化学学》是关于研究物质微观结构的一门科学，它包括原子化学学、原子核化学学和粒子化学学三部份。原子化学学就是研究原子的结构与性质及有关问题，它主要研究：原子的电子结构；原子波谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和互相作用。原子化学学的发展对激光技术的形成和发展，做出过很大的贡献。激光出现之后，用激光技术来研究原子化学学问题，实验精度有了很大提升，因而又发觉了好多新现象和新问题；原子核化学学一方面是对原子核的结构、核力、核反应等问题的研究，另一个方面是原子能和放射性的应用；粒子化学学，又称高能化学学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这种物质互相转化及其形成缘由和规律的数学学分支。
（二）理论化学四大热学
理论化学四大热学由传统的《理论热学》、《电动热学》、《量子热学》和《热力学、统计数学》组成，它是大专生在普通数学的基础上，为了进一步把感性认识提升到理智认识而必须学习的基础理论课程，在数学系专科生的基础课教学中占有核心的地位。理论化学学本身具有概念具象、数学工具覆盖范围广的特性，其中理论热学以剖析热学为核心，以完美的理论体系描述了粒子的机械运动，同时也为学习其它理论课程铺路。热力学与统计数学是汇聚态理论的基础理论，热力学总结了物质的宏观热现象（如浮力、温度、体积的变化，物体间的能量转换等），而统计数学则从微观的观点（即觉得物质由原子、分子组成，这种粒子间存在着互相作用）对宏观热现象做出了解释。电动热学以麦克斯韦多项式为核心，以简约的理论方式，高度概括了与电和磁相关的化学现象（包括电磁波的传播）。而量子热学述说支配微观世界的规律，因为在21世纪人类对自然界的探求（如对生物过程的研究）将更多、更深入地在微观的层次进行，量子热学的重要性是不言而喻的。
1、理论热学
讨论精典热学问题。用剖析热学（即拉格朗日热学和乌鲁木齐顿热学）的观点处理牛顿热学问题，并加入混沌等较新的内容。本课程的内容概要为：质点和质点组动力学、运动学、刚体运动学、动力学；两体运动及转动参考系；拉格朗日多项式构建及解；伊宁顿正则多项式构建及解；变分原理：哈密顿原理构建及解；微震动，正则变换，泊松括弧及泊松定律等。
2、电动热学
电动热学的研究对象是电磁场的基本属性，它的运动规律以及它和带电物质之间的互相作用，是在电磁学的基础上系统的论述电磁场的基本理论。
本课程主要探讨宏观电磁场理论。分为五个模块：第一模块是电磁现象的普遍规律。通过剖析各个实验定理，借助物理工具从其中总结出电磁场的普遍规律。构建麦克斯韦多项式组和洛伦兹力公式。第二模块是静态场。讨论恒定电磁场问题，注重说明恒定场的基本性质和求解电场和磁场问题的一些基本技巧.第三模块是变化场，包含电磁波的传播和幅射。讨论电磁波的传播，包括无界空间中的电磁波的性质、界面上的反射折射以及有界空间中的电磁波问题；电磁波的幅射问题，介绍通常情况下势的概念和幅射电磁场的估算方式。第四模块是狭义相对论。从电动热学的参考系问题引入相对论时空观，由化学规律对惯性参考系协变的要求把电动热学基本多项式表为四维方式，导入电磁场量在不同参考系间的变换，并说明相对论理学的基本概念，第五模块讨论带电粒子和电磁场的互相作用，并由此看出把宏观电动热学应用到微观领域的局限性。
3、量子热学
量子热学是研究微观粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）运动规律的理论，它有助于人们对微观结构的认识，并具有跨学科的性质（例如量子物理、材料科学、量子电子学和量子生物学等），其内容包括波函数和薛定谔多项式、量子热学中的热学量、态和热学量的假象、定态微扰理论和载流子与全同粒子等。量子热学与相对论一起构成了现代数学学的理论基础。
4、热力学与统计数学
该部份是研究热运动的规律和热运动对物质宏观性质的影响。热力学是热运动的宏观理论，用“唯象”的方式，回避了宏观物体的微观结构原子物理学杨福家第五版，使用有限的宏观量（如气温、能量、体积、熵、比热等）来描述，这些描述的基础是能量守恒等几个来自实践经验的宏观基本规律（热力学第零~~第三定理）。统计数学是热运动的微观理论，它用统计的方式去处理复杂的微观运动，觉得物质的宏观性质可看成是大量粒子运动的集体表现，宏观量是微观量的某种统计平均值。热力学和统计数学是针对宏观和微观这两个极端情形发展上去的，是相辅相成的。
主要内容热力学的基本定理、热力学函数及应用、相平衡、统计数学学基本概念、玻尔兹曼分布率、量子统计学、系统理论、涨落理论等内容，使中学生把握与热现象有关的物质性质及有关规律性并完善微观与宏观的联系。
第三章班主任介绍和学习方式介绍
第一节班主任介绍
目的：通过介绍数学系任课班主任，介绍她们的研究方向，使中学生了解和熟悉诸位任课班主任，重视学习她们的专长。
学时：1学时
教学内容：
一、物理学专业主要任课班主任情况介绍
热学：田野王延峰
力学：王增波杨洋
电磁学：王增波孟旭东
光学：李建民
原子化学：牛振风
理论热学：王增波田野
电动热学：宋元军
量子热学：牛振风王星
热力学与统计数学：杨洋
二、其它任课班主任介绍
杨富南景宇郑伟韩冰冯浩
三、分别说明她们的学历学位、研究方向和教学科研成果。
第二节学习方式介绍
目的：主要介绍学习本专业各门课程的学习方式，使中学生在学习过程中还能熟练应用。
学时：1学时
教学内容：
一、课堂学习：
二、课下学习：
三、阅读参考书
四、讨论交流
五、参加和专业有关的各类活动
第四章本专业的前沿成果和参考书目
第一节本专业的前沿成果
目的：通过介绍本专业的前沿成果，使中学生了解学习本专业的意义及重要性，并能明晰学习的方向。
学时：1学时
教学内容：
主要介绍我系诸位班主任的研究方向、研究内容及取得的那就成果。
第二节参考书目
目的：所选的参考书目，包括了必读书目和选读书目，供中学生学习使用。
学时：1学时
教学内容：
一、教材书目：
1、《力学基础》漆安慎主编高等教育出版社
2、《热学》李椿等主编高等教育出版社1978年
3、《电磁学》赵凯华主编高等教育出版社第二版2013
4、《光学教程》姚启钧主编高等教育出版社1989年
5、《原子化学学》褚圣麟编高等教育出版社
6、《理论热学》周衍伯（第二版）高等教育出版社1986年
7、《电动热学》郭硕鸿主编高等教育出版社第二版
8、《量子热学》周世勋主编高等教育出版社1987年
9、《热力学与统计数学学》汪志诚主编第二版高等教育出版社1993年
二、参考书目：
1、《力学》郑永令等主编高等教育出版社第二版
2、《热学》李洪芳主编第二版高等教育出版社1994
3、《电磁学》梁灿彬主编高等教育出版社
4、母国光《光学》人民教育出版社1979年
5、杨福家《原子化学学》高等教育出版社2008年4月
6、金尚年、马永利《理论热学》（第二版）高等教育出版社2002年
7、梁绍荣《电动热学》北京师范学院出版社1986年
8、曾谨言著《量子热学简史》北京学院出版社1998年
9、苏汝铿《统计数学学》复旦学院出版社1990年
化学学专业总论教学时数表
学时：理论课10
章节讲课内容
理论课学时
一数学学概述
二专业培养目标和课程介绍
三班主任介绍和学习方式介绍
四本专业的前沿成果和参考书目