“量子力學”教學中常見問題及教育供給側改革方案

馬威+劉丹+武松林+王麗梅

【摘要】本文主要針對量子力學教學中的幾個常見問題提出解決方案，從教育供給側視角對量子力學的教學模式和教學方法的改革提出了想法，以求激發學生的學習熱情，提高量子力學的教學質量。

【關鍵詞】教育供給側改革 量子力學 創新

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）29-0172-02

“供給側結構性改革”是前段時間中央經濟工作會議上提出的事關中國經濟未來發展的重大戰略調整。教育供給側改革的核心，是擴大優質教育資源供給，優化教育資源配置，給受教育者提供更多、更好的教育選擇，從而化解教育老大難問題。作為傳遞知識和培養人才的主陣地，高校課堂教學顯然屬于供給側的一部分。其對學生學習興趣的激發、知識框架的構建以及創新精神和實踐能力的培養起著極為重要的作用，同樣需要進行一場供給側改革。

量子力學的建立已歷經百年，取得了累累碩果。作為近代物理的兩大支柱之一，量子力學不僅深入應用于物理學許多分支，而且迅速廣泛地應用到了化學、生物學、材料科學、信息科學等重要領域。然而由于學科特性，量子力學往往被學生看作是一門“抽象”、“難學”的課程，甚至談“量子”色變。

學生一方面對學習量子力學心存顧慮甚至恐懼，另一方面對“量子”的世界又充滿了好奇——時下，媒體、網絡蓬勃發展，很多熱門且與量子力學密切相關的詞匯充斥在學生的視野中，求知的本能促使學生對一些前沿科學知識、最新技術成果既充滿強烈探索欲望，又顯得無可奈何。

該如何在教學中合理改進教學方法，激發學生學習量子力學的熱情，充分調動學生的積極性和主動性，使學生懷著相對輕松的心情，帶著興趣跟隨教師一同探索量子力學的奧秘；在保證良好的教學效果為學生學習專業課打下夯實基礎的同時，合理拓展學生的科學視野，提高學生的科學素養和思維能力——成為擺在每一位任課教師面前的重要課題。

在教學實踐中，我們一直在不斷思考和總結，逐步調整量子力學課程的教學方法和教學內容，力求在完成量子力學課程的教學任務的同時，將與量子力學相關的前沿科學知識、先進技術的最新發展的介紹逐步滲透到課堂教學中，由于篇幅原因，我只提出兩點量子力學教學的供給側改革意見。

一、教學模式的改革

打破傳統的“填鴨式”和純粹“推導式”教學模式，靈活應用多種教學方法，融入各種先進教學手段，使課堂豐富起來。比如：將板書和多媒體有機結合。公式推導和數學計算由板書來完成，而抽象概念和假設等由多媒體來完成，靈活使用圖片、視頻、動畫等素材；講解語言盡量做到生動形象，將“枯燥”的概念與實際應用的例子聯系起來，充分活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣；尤其重視將量子力學的教學內容同學生本專業的聯系起來，使學生進一步明確學習目標，充分調動學生學習量子力學的熱情，為學生下一步的專業課的學習奠定基礎。

二、課堂教學緊密聯系最新科學技術的發展，注重學生科研興趣的激發和培養

教師可以適當將前沿科學知識和最近技術成果在課堂中做滲透，盡量滿足學生對前沿科學探索的興趣和求知的欲望，拓展學生的科學視野，為他們在各自的專業領域保持較高的科學素質和思維能力，勇于創新，勇于追求和探索打下基礎，為高校培養創新型人才貢獻一份力量。關于這一點的教學改革，我已在教學實踐中做出了嘗試，也收到了一些效果，現列舉兩個典型事例供大家參考。

（1）在給材料專業的學生上量子力學緒論課的時候，我會引用2010年諾貝爾物理學獎獲得者英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發明石墨烯的經典故事，來激發學生對本專業的科研興趣和學習熱情。課堂上，我和學生一起用膠帶和鉛筆芯親手再現石墨烯實驗，學生在感慨之余，大多會摩拳擦掌、躍躍欲試，除了對所在專業產生了濃厚興趣外，對學習量子力學這門描述微觀的工具學科的熱情也加強了很多，我覺得這是一個雙贏的結果。

（2）在給物理學專業的學生講量子力學緒論課的時候，我會跟學生分享“引力波”發現的故事，用以激發學生的學習熱情。引力波最早提出者是愛因斯坦，提出時間是1916年，到現在歷經100年！在這一百年里，來自世界各國的無數科學家為了尋找這個只存在于“理論上”的引力波，付出了艱辛的的努力。這個故事不僅豐富了學生的科學視野，還無疑會激發物理學專業的學生對本專業的熱愛、自豪感和責任感。當然，量子力學作為物理學專業的重要專業課程之一，也會引起學生的足夠重視。

綜上，我們不難發現，采用改革后的教學方法，緒論課的教學效果比照之前要好很多。而第一次課的成功，也為后續的教學奠定堅實的基礎！