关于物理学专业《量子力学》教学改革分析

量子力学、、教育改革、、物理学、、宜宾学院

关于物理学专业《量子力学》教学改革分析

宜宾学院 罗勇1

【摘要】：针对宜宾学院物理与电子工程学院2010级1班物理学专业的量子力学教学现状，结合“量子力学”的课程特点，立足于提高学生学习积极性和培养学生科学探索精神及创新能力，并结合教育科学研究方法、教育学和教育课程改革，简要介绍了在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行改革的一些研究。

关键词：量子力学、教学改革 、物理思想

“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一，已经成为物理学专业最重要的基础课程之一。通过这门课程的学习，学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论，具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。同时，这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意义。然而，“量子力学”本身是一门非常抽象的课程，对学生来说可以说是谈“量子”色变，教学效果可想而知。如何激发学生学习本课程的热情，充分调动学生的积极性和主动性，提高量子力学的教学水平和教学质量，已经成为当前最重要课题。接下来我将借鉴前人的经验基础上，利用已学过的教育学、教育科学研究方法和教育课程改革并结合宜宾学院物理与电子工程学院的教学实际情况进行分析。

一、《量子力学》教学内容的改革

量子力学这门课程理论性较强，众多学生陷于烦琐的数学推导之中，导致学习兴趣缺失。自己在学习过程中觉得应有一下调整。

1.重在物理思想，压缩数学推导

在物理学研究中，数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此，在教学过程中，教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授，把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容，在教学中刻意忽略具体数学推导过程，着重于使学生掌握其中的思想方法。例如：在一维线性谐振子问题的教学中，对于数学方面的问题，只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可，重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样，学生就不会感到枯燥无味，而能始终保持较高的学习热情。

二、教学方法改革 1 物理与电子工程学院2010级1班 100301027

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传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”，使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位，极大地压制了学生学习的主观能动性，十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且，“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强，物理图像不够直观，一味采取灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。长期以往，学习积极性必然受挫，学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣，激发其学习的积极性，培养其科学探索精神及创新能力，身为一个学习者的我觉得应该有一下的调整。

在教学过程中应发挥学生的主观能动性，除却必要的教学内容讲解外，每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景，引导学生进行研究讨论，或者针对已讲授内容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣。对于在课堂上不能解决的问题，积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决，培养学生的科学探索精神。此外，还可使学生自由组合，挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文，这一方面激发学生的自主学习积极性，另一方面使其接受初步的科研训练，一举两得。

三、教学手段改革

1.课程教学采用多种先进的教学方式

如安排小组讨论课，对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。另外课程作业布置小论文，向学生播放一些国内外知名专家关于量子力学的视频。

2.坚持研究型教学方式

把课程教学和科研相结合，在教学过程中针对教学内容，吸取科研中的研究成果，通过结合最新的科研动态，向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。讲师将自己的一些科研项目向学生介绍，并有意愿让学生介入自己的研究。在量子力学诞生后，作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础，量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础；量子力学在通信和纳米技术中的应用；量子理论在生物学中的应用；量子力学与正在研究的量子计算机的关系等，在教学中适当地穿插这些知识，扩大学生的知识面，消除学生对量子力学的片面认识，提高学生学习兴趣和主动性。

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3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合

量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在19世纪末至20世纪初，经典物理学晴空万里，然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论，让经典物理学陷入危机四伏的境地。1900年，德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念，成功地解释了黑体辐射现象，量子概念诞生。1905年，爱因斯坦进一步完善了量子化观念，指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的（普朗克假设），而且在物质相互作用中也是不连续的。1913年，玻尔将量子化概念引入到原子中，成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限，给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。1924年，德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性，开始与经典理论分庭抗礼。和学生一起重温量子力学史的发展之路，在教学过程中展现量子力学数学形式之美，使学生在科学海洋中得到美的享受，从精神上熏陶他们的创新精神。

四、结束

以上仅仅是我作为一个学生对量子力学在教学方面的看法。毕竟我还是个学生，肯定还有专业知识的缺乏、考虑不周全和相关经验不足等缺点。希望老师的指点。

参考文献：

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[2] 马延芳. 青海教育. 量子力学的提出与发展浅说. [J]2010年 第11期

[3] 董艳红. 中国科技信息. 地方高校物理学专业课《热学》教学改革的研究与实践. [J]2010年 第10期

[4] 邹燕. 物理与工程. 浅谈量子力学的教学改革. [J]2009年 第4期

[5] 陆果. 大学物理. 量子力学教学中值得注意的问题——读关洪著《一代神话——哥本哈根学派》. [J]2003年 第10期

[6] 彭桓武. 物理. 量子理论的诞生和发展——从量子论到量子力学. [J] 2001年第5期

[7] 韩萍、董莉. 渤海大学学报：自然科学版. 量子力学课程的教学改革与实践. [J]2010年 第4期

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ys54.html