關(guān)于量子力學(xué)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

王霞 李海鳳

摘要：本文從西安工業(yè)大學(xué)對(duì)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的定位和人才培養(yǎng)模式，結(jié)合量子力學(xué)的課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)量子力學(xué)課堂的教學(xué)困難和學(xué)生的學(xué)習(xí)困惑進(jìn)行分析，總結(jié)了一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，有助于學(xué)生對(duì)本課程的理解，希望能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情，達(dá)到提高課堂的教學(xué)質(zhì)量的目的，并且在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，努力發(fā)揮更大的作用。

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）08-0134-02

一、引言

作為物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)理論課，量子力學(xué)在應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)中具有極其重要的地位，也是許多工科專業(yè)的必修課，是現(xiàn)代物理學(xué)的分支，如高能物理、固體物理、核物理、天體物理和激光物理等都是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，并且已經(jīng)滲透到化學(xué)和生物學(xué)等其他學(xué)科。同時(shí)量子理論還具有巨大的實(shí)用價(jià)值，半導(dǎo)體器件和材料、激光技術(shù)、原子能技術(shù)和超導(dǎo)材料等都是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的。目前《量子力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)也是高等理工科院校“應(yīng)用物理專業(yè)”“材料物理”“光信息科學(xué)與技術(shù)”等專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。量子力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響后續(xù)的如“固體物理學(xué)”“半導(dǎo)體物理學(xué)”等課程的學(xué)習(xí)[1-2]。

隨著科學(xué)的不斷更新，對(duì)量子力學(xué)課程的教學(xué)也不斷提出新的要求。如何充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能動(dòng)性，切實(shí)提高量子力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教師的教學(xué)水平，已經(jīng)成為擺在我們目前的一項(xiàng)重要課題。

二、量子力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

本校應(yīng)用物理專業(yè)開設(shè)本課程為64學(xué)時(shí)，通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐和研究經(jīng)歷，了解到同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)量子力學(xué)中所遇到的以下的困境：

1.傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式容易上成純粹的數(shù)學(xué)課，由于數(shù)學(xué)知識(shí)較多，大部分情況下注重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo)而忽略了物理情景的建立，這樣學(xué)生會(huì)感覺到量子力學(xué)非常深?yuàn)W難懂，好的學(xué)生也是似懂非懂，基本只是一味被動(dòng)的接受知識(shí)，很難理解物理的基本概念和規(guī)律，逐漸缺乏少了學(xué)習(xí)熱情，所以教學(xué)很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。只有少部分打算考研的學(xué)生在注重這方面的內(nèi)容。另外，目前大學(xué)生沒人都有手機(jī)，上課玩手機(jī)現(xiàn)象嚴(yán)重，如果課程數(shù)學(xué)化，沒有吸引力，此現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

2.由于量子力學(xué)課程的物理概念比較抽象，大部分學(xué)生都習(xí)慣性的以宏觀世界的思維方式去思考微觀世界，這部分內(nèi)容要在課堂教學(xué)過程中特別強(qiáng)調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)很難甚至不能發(fā)動(dòng)主觀能動(dòng)性，甚至有的同學(xué)出現(xiàn)了恐懼心理，從此不再認(rèn)真聽課甚至不進(jìn)教室的情況也會(huì)出現(xiàn)，導(dǎo)致后續(xù)課堂的教學(xué)效果不好。

3.通過幾年對(duì)應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生的教學(xué)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，個(gè)別學(xué)生的思想態(tài)度不端正，認(rèn)為“此門課程與自己的就業(yè)沒有太大聯(lián)系”，因此學(xué)習(xí)也就沒有了積極性，甚至有的學(xué)生直接放棄該課程的學(xué)習(xí)，上課進(jìn)教室也只是害怕老師課堂點(diǎn)名等，只有少部分相關(guān)考研的學(xué)生在認(rèn)真聽課。

4.有限的學(xué)時(shí)無法包含日益更新的量子力學(xué)新進(jìn)展，隨著一系列新的宏觀量子效應(yīng)不斷被發(fā)現(xiàn)，課程內(nèi)容應(yīng)不斷擴(kuò)展，而授課學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式來講，要完成教學(xué)任務(wù)都比較困難，更談不上補(bǔ)充最新前沿知識(shí)了.

三、對(duì)該課程實(shí)施的一些改進(jìn)措施

在近幾年的教學(xué)改革和教學(xué)實(shí)踐中，本著我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求，及學(xué)生科學(xué)探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展，進(jìn)行了一些有益的改革嘗試。比如強(qiáng)調(diào)量子力學(xué)基本原理、基本思維方法的訓(xùn)練，結(jié)合物理學(xué)史，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；充分利用熟知軟件，理解物理圖像，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性；結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)理論在實(shí)踐中的應(yīng)用，取得了一定的教學(xué)效果。但是有些方面的知識(shí)比較弱勢，需要教師繼續(xù)努力改進(jìn)。

1.多媒體教學(xué)的應(yīng)用，物理圖像的構(gòu)建。通過對(duì)媒體課件介紹量子力學(xué)在近代物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生命學(xué)醫(yī)學(xué)等交叉學(xué)科中的應(yīng)用，拓寬了學(xué)生的視野。

2.在科研的基礎(chǔ)上啟發(fā)教學(xué)?？蒲谐鋵?shí)教學(xué)內(nèi)容，是提高教學(xué)質(zhì)量的源泉，教師在提升教學(xué)效果的同時(shí)需要不斷充實(shí)自己的科研水平，形成科研教學(xué)雙促進(jìn)，從而推導(dǎo)人才的培養(yǎng)和教學(xué)水平的提高。

3.在考核方式上的改進(jìn)。根據(jù)學(xué)校評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立，其中平時(shí)成績30%，期末考試占70%，平時(shí)成績除了出勤情況和作業(yè)，還有以下兩種考核方式：

第一：每個(gè)學(xué)期期中，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣及基礎(chǔ)，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行一項(xiàng)小論文的書寫及討論，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自學(xué)，從而加深基礎(chǔ)知識(shí)的理解及應(yīng)用，逐步提高其創(chuàng)新能力。

第二：分組習(xí)題討論課的進(jìn)行。討論課的成績也算在平時(shí)成績當(dāng)中，開始組織學(xué)生進(jìn)行討論課時(shí)，學(xué)生往往不積極，尤其是學(xué)習(xí)稍差的學(xué)生態(tài)度很不積極，經(jīng)常是學(xué)習(xí)較好的學(xué)生在講解，效果不太明顯，經(jīng)過多鼓勵(lì)及講解，讓學(xué)生多參與，積極性有明顯提高，同時(shí)會(huì)對(duì)某一問題展開討論，課堂氣氛活躍度也提高了，甚至有個(gè)別學(xué)生積極找老師討論問題，成績好的學(xué)生自己寫一些想法和教研室的老師們討論。

四、總結(jié)

要想上好本課程，教師要先熟悉此課程的教學(xué)目的，緊緊把握教學(xué)大綱要求，了解學(xué)生的實(shí)際情況，運(yùn)用一些有效的教學(xué)模式和方法幫助學(xué)生深刻理解量子力學(xué)的抽象概念及其理論體系。改革和研究的結(jié)果對(duì)于推動(dòng)我校理工類專業(yè)的量子力學(xué)課程的教學(xué)具有一定的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義，也能使學(xué)生更好地領(lǐng)悟量子力學(xué)的物理思想，掌握近代物理學(xué)的基本知識(shí)和人文素養(yǎng)。然而，這門課程仍然有一些問題存在，比如，學(xué)習(xí)成績的兩極分化問題，教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合的不是很緊密等問題，這些都需要我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)中做進(jìn)一步的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周世勛.量子力學(xué)教程[m].北京：高等教育出版社，2009.

[2]曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)導(dǎo)論[m].北京：北京大學(xué)出版社，1998.