物理學專業課程教學改革之我見

呼和滿都拉 劉京 楊洪濤 冀文慧 董永勝 胡文弢

【基金項目】內蒙古自治區高等教育科學“十二五”規劃課題項目（NGJGH2013048）；集寧師范學院教學改革與研究項目（JGKT2015005）；集寧師范學院教學改革與研究項目（JGKT2015065）；集寧師范學院教學改革與研究項目（JGKT2015066）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0153-02

量子力學是一門比較成熟，但還在發展中的學科，而且作為普通高校物理學專業學生的按照規定必須學習的學科，所以對于教師來說，在教學過程中可以使用啟發式講授技巧，不能只是在乎知識的傳遞，重點應放在培養學生多方面的能力上。根據現在大部分普通高校的物理學專業的授課計劃，全部是在完成基礎力學的學習基礎上再學習量子力學，但是學生在進入對于量子力學的學習之前，接觸到的都是宏觀世界的概念，從量子力學開始，就變成了微觀世界的概念與計算公式，這就導致了在學習中的一些領悟上的障礙。

我建議在領會及理解量子力學之前，應開設量子物理這部分知識的課程，用《新概念物理教程·量子物理學》這本書為教材，書中的概念是以實驗的真實結果為起點，由簡單的內容啟發部分復雜的內容，使許多概念更加容易理解。選取使用狄拉克符號以及矩陣等數學工具，還有不遵照邏輯方面的嚴謹和理論知識上的全面性和細致性的講述結構，這本書中主要針對量子力學方面的內容進行闡述說明，并沒有包含一些基礎的計量方法。描述了微觀世界量子力學的基本原理和基本方法，同時也用了量子力學的知識來解釋認識源自世界的基本規律，也會了解一些必要的近代物理學實驗。但是這本書和“量子力學”內容之間存在著差異，所以普通高校的物理學專業的學生在學習了“量子物理”內容之后，一定要再掌握“量子力學”內容。有了量子物理的基礎，再去學習量子力學就會變得容易理解一些，有助于學生更好的學習量子力學。

《新概念物理教程·量子物理》這個教材在撰寫和講授的思路上是與新概念物理教程系列的力學、熱學教材是一脈相通的。本書包含實驗基礎和基本原理，雙態系統、從一維系統到凝聚態物質到原子、分子到原子核、粒子以及量子力學中的新的研究成果和線性代數、高斯函數和高斯積分、物理常量等三個附錄，所表述的都是偏向于基礎概念的內容。在實質特征方面，這本書注重于用普通基礎的課程風格來講述量子物理。

量子物理實則是普通高校物理學的學生的必須學習的知識，在制定人才培養方案中就應列為主干課程。根據此書的內容來看，是所要學習的基礎物理學中結尾的一部分，也打開了近代物理這個新世界的大門。主要經過這部分的內容的領會，學生就會了解微觀世界的物理現象，讓學生懂得使用已獲得的內容去理解。本課程教學有著承前啟后的意義，通過對此課程的學習，為接下來要學習的課程奠定實質性基礎，比如量子力學、固體物理學、近代物理學實驗等。

在之前的學習普通物理內容的第五部分是“原子物理”，而此書卻有了很大區別，它啟發了新的教學思路，起初就應用量子力學內容上的定義，但是更加周詳的闡述了當代量子物理的各個方面，不算原子物理課程已經成形知識的講授之外，同時還有如量子共振、勢壘隧穿、半導體、超導體、能帶、聲子與元激發、約瑟芬森結等內容，還有一些近一段時間內量子物理方面的新成果。

從知識的連貫性看，此書規定學生要掌握光學、微積分和線性代數的知識。課時的規定是與原子物理課程相似。在擬定物理專業的講授方案上，會遇到一個麻煩，就是如固體物理學、原子核物理學等主要的一些科目，需要等量子力學這部分知識學習之后再繼續學習獲得。那么在學生學習了“量子物理”的內容之后，以后的教學內容就可以在學完量子力學課程之前安排，使學校的教學變得更加機動了，而且學生做近代物理實驗時非常有益。

普朗克量子論中可知曉普朗克量子論的發現和發展的主要過程，還有量子力學在科學研究上和人類社會發展上起到了重要的作用。量子論誕生到現在也有近一百年的時間了，量子力學也逐漸完善，時間也非常久遠。高校所學的基礎物理課程中量子物理的知識在許多地方都是一帶而過，但是所學的量子的知識在基礎物理中是具有舉足輕重的部分。量子力學一些原理是根據偏微分方程得出的，對學生基本學習內容要求的高，就會造成理解領悟上的難度，導致有些問題一直不能完成，然而，大多數普通高校物理專業的學生將在大三時期去學這門課程。

對于在大學期間以物理學為專業的學生來說，大部分都是高中的優秀學生，他們對在物理方面所取得的成果，都有著濃厚的興趣。興趣是發現問題解決問題的原動力，一旦量子物理這門課帶領學生進入微觀的世界，就可以激起和持續的給學生帶來興趣，這一定會有助于學生們學習量子力學，解決了直接學習量子力學的困難。如今，很多相關范圍的內容，如量子化學、量子生物學很多相關知識與量子的知識相輔相成，都是以量子物理這門學科作為基石，正是因為如此，可以自信的認為，如果沒有量子物理的知識，那么就不會有人類現在的生活方式和生活水平。

參考文獻：

[1]趙凱華，羅蔚茵.《新概念物理教程.熱學》改革的思路[J].大學物理.1998，17（4）：35-36

[2]戰麗波.高等師范院校《量子力學》教學內容與教學方法研究[C].魯東大學.2006

作者簡介：

呼和滿都拉（1982-），男，內蒙古烏蘭察布市人，講師，主要從事理論物理教學及課程建設工作。