關于量子力學課程的教學改革與實踐

王霞 李海鳳

摘要：本文從西安工業大學對應用物理學專業的定位和人才培養模式，結合量子力學的課程特點和教學現狀，對量子力學課堂的教學困難和學生的學習困惑進行分析，總結了一些教學經驗和體會，有助于學生對本課程的理解，希望能激發學生學習本課程的熱情，達到提高課堂的教學質量的目的，并且在現有的教學條件下，努力發揮更大的作用。

關鍵詞：量子力學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0134-02

一、引言

作為物理學專業的專業理論課，量子力學在應用物理學專業中具有極其重要的地位，也是許多工科專業的必修課，是現代物理學的分支，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為基礎，并且已經滲透到化學和生物學等其他學科。同時量子理論還具有巨大的實用價值，半導體器件和材料、激光技術、原子能技術和超導材料等都是以量子力學為基礎的。目前《量子力學》課程的學習也是高等理工科院校“應用物理專業”“材料物理”“光信息科學與技術”等專業的必修專業基礎課。量子力學課程教學質量的好壞直接影響后續的如“固體物理學”“半導體物理學”等課程的學習[1-2]。

隨著科學的不斷更新，對量子力學課程的教學也不斷提出新的要求。如何充分激發學生的學習興趣，充分調動學生的學習主動性和能動性，切實提高量子力學課程的教學質量和教師的教學水平，已經成為擺在我們目前的一項重要課題。

二、量子力學課程的教學現狀

本校應用物理專業開設本課程為64學時，通過近幾年的教學實踐和研究經歷，了解到同學們在學習量子力學中所遇到的以下的困境：

1.傳統的課堂教學模式容易上成純粹的數學課，由于數學知識較多，大部分情況下注重數學推導而忽略了物理情景的建立，這樣學生會感覺到量子力學非常深奧難懂，好的學生也是似懂非懂，基本只是一味被動的接受知識，很難理解物理的基本概念和規律，逐漸缺乏少了學習熱情，所以教學很難達到培養學生自主學習和解決問題的能力。只有少部分打算考研的學生在注重這方面的內容。另外，目前大學生沒人都有手機，上課玩手機現象嚴重，如果課程數學化，沒有吸引力，此現象更為嚴重。

2.由于量子力學課程的物理概念比較抽象，大部分學生都習慣性的以宏觀世界的思維方式去思考微觀世界，這部分內容要在課堂教學過程中特別強調，學生學習很難甚至不能發動主觀能動性，甚至有的同學出現了恐懼心理，從此不再認真聽課甚至不進教室的情況也會出現，導致后續課堂的教學效果不好。

3.通過幾年對應用物理專業學生的教學調查統計，個別學生的思想態度不端正，認為“此門課程與自己的就業沒有太大聯系”，因此學習也就沒有了積極性，甚至有的學生直接放棄該課程的學習，上課進教室也只是害怕老師課堂點名等，只有少部分相關考研的學生在認真聽課。

4.有限的學時無法包含日益更新的量子力學新進展，隨著一系列新的宏觀量子效應不斷被發現，課程內容應不斷擴展，而授課學時為64學時，對于傳統教學方式來講，要完成教學任務都比較困難，更談不上補充最新前沿知識了.

三、對該課程實施的一些改進措施

在近幾年的教學改革和教學實踐中，本著我校應用型人才的培養需求，及學生科學探索精神和創新能力的發展，進行了一些有益的改革嘗試。比如強調量子力學基本原理、基本思維方法的訓練，結合物理學史，充分激發學生的學習積極性；充分利用熟知軟件，理解物理圖像，激發學生學習主動性；結合現代科學知識，強調理論在實踐中的應用，取得了一定的教學效果。但是有些方面的知識比較弱勢，需要教師繼續努力改進。

1.多媒體教學的應用，物理圖像的構建。通過對媒體課件介紹量子力學在近代物理學、化學、材料學、生命學醫學等交叉學科中的應用，拓寬了學生的視野。

2.在科研的基礎上啟發教學。科研充實教學內容，是提高教學質量的源泉，教師在提升教學效果的同時需要不斷充實自己的科研水平，形成科研教學雙促進，從而推導人才的培養和教學水平的提高。

3.在考核方式上的改進。根據學校評價系統的建立，其中平時成績30%，期末考試占70%，平時成績除了出勤情況和作業，還有以下兩種考核方式：

第一：每個學期期中，鼓勵學生根據自己的興趣及基礎，在教師的指導下進行一項小論文的書寫及討論，學生利用網絡進行自學，從而加深基礎知識的理解及應用，逐步提高其創新能力。

第二：分組習題討論課的進行。討論課的成績也算在平時成績當中，開始組織學生進行討論課時，學生往往不積極，尤其是學習稍差的學生態度很不積極，經常是學習較好的學生在講解，效果不太明顯，經過多鼓勵及講解，讓學生多參與，積極性有明顯提高，同時會對某一問題展開討論，課堂氣氛活躍度也提高了，甚至有個別學生積極找老師討論問題，成績好的學生自己寫一些想法和教研室的老師們討論。

四、總結

要想上好本課程，教師要先熟悉此課程的教學目的，緊緊把握教學大綱要求，了解學生的實際情況，運用一些有效的教學模式和方法幫助學生深刻理解量子力學的抽象概念及其理論體系。改革和研究的結果對于推動我校理工類專業的量子力學課程的教學具有一定的理論和實踐指導意義，也能使學生更好地領悟量子力學的物理思想，掌握近代物理學的基本知識和人文素養。然而，這門課程仍然有一些問題存在，比如，學習成績的兩極分化問題，教學與生產實踐結合的不是很緊密等問題，這些都需要我們在今后的教學中做進一步的改進。

參考文獻：

[1]周世勛.量子力學教程[m].北京：高等教育出版社，2009.

[2]曾謹言.量子力學導論[m].北京：北京大學出版社，1998.