《量子力學》課程改革初探

魯軍政

摘要：《量子力學》在高校物理學及相關專業的人才培養中具有重要的作用，不僅是引導學生由經典物理邁向近代物理的階梯，而且用新的思維和方法來描述微觀世界，沖破了傳統思維定勢的束縛，是培養學生科學素質和創新思維的有力工具，在當前課程思政和教學改革的實踐中起著不可替代的作用。本文從《量子力學》教學的過程中發現的問題出發，在《量子力學》教學學時不斷減少的情況下，本著量體適度的原則，挖掘《量子力學》課程思政改革新思路。

關鍵詞：量子力學;科學素質;課程思政

量子力學是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支，主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它的運用，促使固體物理、凝聚態物理、激光物理以及非線性光學的快速發展，產生了量子化學、分子生物學和量子生物學等。正是因為量子力學有著如此廣泛的應用，量子力學課程是高校物理類及相關專業必修的一門課程。

量子力學在高校物理學及相關專業的人才培養中具有重要的作用[1]。通過該課程學習，可使學生掌握微觀粒子運動規律的理論、量子力學的基本假設、基本原理和基本方法。這些教學內容除了可以讓學生學習到相關的知識，還可以培養學生嚴謹的科學學風、科學的方法以及抽象思維能力、創新精神，由此看來通過量子力學對學生科學素質的的培養和訓練是十分必要的。

但由于《量子力學》課程的特殊性，該課程在日常教學中存在以下幾個方面問題：

一、學生學習積極性不高。量子力學作為一門建立在“五個假設”上的理論課程，其基本原理難于理解，數學基礎要求高，且在理論分析中用到了一定的特殊函數，學生在理解量子力學的知識體系和表述方法之前，有一定的畏懼心理，并且學習起來比較枯燥，而課程教學的課時少，使得學生沒有足夠的時間消化和吸收課程內容，學生很難理解把握知識點。

二、《量子力學》課程的教學方法和手段單一。目前課程教學主要采用課堂教學，因為涉及的理論中有繁復的數學內容，其它的教學形式也并不適合該理論課程的教學。

三、《量子力學》課程教學學時正逐步減少。隨著高等教育教學改革的不斷深入，課程教學學時減少趨勢不可避免。但為了教學質量，教學內容卻不能大幅度的減少，有效組織教學，高質高效的完成教學任務，實現育人目標，是當前《量子力學》課程教學亟待解決的問題。

針對以上問題，在學時日漸減少的情況下，《量子力學》課程在進行教學時，基本教學內容依然保留，但在教學內容安排上，只能適當弱化部分應用數學知識較多的理論內容，同時根據“適度夠用”的原則減少后續課程用得少或不用的內容。《量子力學》課程教學中保留了量子力學基本概念、基本原理和基本方法的內容，以培養和發展學生思維能力，及分析問題、解決問題的能力，為達到專業育人的目標，在《量子力學》課程教學過程中尤其注意了以下幾個方面[2]：

1、整個量子理論體系中，貫穿和蘊含的科學精神、科學思想、科學方法，對于培養未來的科學工作者有著極其重要的意義。《量子力學》課程教學應中充分利用量子力學的特色和優勢，把素質教育貫穿于量子力學教學的全過程，注重提高學生的科學素養。

2、《量子力學》課程教學過程中應強化量子力學基本概念、基本原理和基本方法的教學，弱化繁雜的數學推導。《量子力學》教學應抓住課程中研究對象和描述對象的基本特點，讓學生理解概念的物理實質，只有這樣，學生才能掌握量子力學的規律，理解量子力學的理論結構，正確地運用量子力學知識去解決實際問題。

3、《量子力學》課程教學過程中應注意把課程思政巧妙地融入其中，只有這樣才能實現課程育人的目標。

經過對《量子力學》課程中蘊含的思政元素進行梳理，大體可分為四個方面[2]，第一方面是關于科學研究素養，創新精神;第二方面為馬克思主義哲學原理，如真理的相對性和絕對性、量變和質變的辯證關系、世界的統一性和多樣性等;第三方面是踐行知行合一;第四個方面是社會主義核心價值觀。

《量子力學》課程教學主要內容和融入思政元素[3]的具體做法體現如下：

普朗克、德布羅意、玻爾、海森堡、薛定諤、狄拉克等量子力學大師沖破經典物理理論固定的思維模式，建立新的物理圖像，才使得量子力學在質疑、反復的實踐中形成和發展起來，在科學創新精神支配下建立起來的。沒有創新，就沒有量子力學，也就無從談起現代高新技術。這對于增強學生的學習興趣，激發學生的創新意識，培養學生創造性思維有重要意義。

《量子力學》課程教學過程中，通過介紹量子力學發展史和量子力學所展示的奇妙量子世界可極大地激發學生學習量子力學的興趣和熱情。量子力學建立過程中鮮見有中國人的身影，而今天我國在量子力學的某些領域的研究是走在世界前列的，據此可激發學生獻身科學研究的熱情和作為中國人的自豪感，增強文化自信，制度自信。

《量子力學》課程教學過程中，以馬克思主義相關哲學思想觀點作為融入點。量子理論與經典物理并不是水火不相容的，在一定條件下量子理論過渡到經典理論，據此引導學生進行“量變”和“質變”之間的關系的哲學思考。在講授全同粒子體系這部分內容時，向學生講明，微觀全同粒子是不可區分的，但我們又經常說“這個世界上不存在兩片完全相同的葉子”，據此引導學生進行相關的哲學思考，并進一步引導學生探尋這一矛盾的關鍵所在。

《量子力學》課程教學過程中，系統的介紹科學方法。因為解決問題的方法通常可以有多種，而科學方法是人們在生產實踐中用來解決實際問題的有效捷徑。科學方法對同一對象的理論描述可能有多種，而量子理論的表述形式就采用了多種形式。在教學過程中薛定諤的波動力學、海森堡的矩陣力學是完全等價的;表象理論也是一個生動現實的例子，對量子體系運動狀態的描述可以在不同的表象下進行。

《量子力學》課程教學過程中要注意踐行知行合一。鼓勵和要求學生積極參與網絡討論話題的討論，并把參與情況納入到課程平時成績的考評中。網絡討論話題的參與，對鍛煉學生的思考能力很有幫助，而其他同學發表的不同觀點也激發學生進行相應的辯證思考。

4、《量子力學》課程教學中，強化過程性考核，豐富平時成績評定的具體內容，使每個學生都能找到自己的興趣點，促進學生培養自主學習精神[4]。在教學學時減少的情況下，把課程學習延伸到課堂外，更新平時成績的評定依據及方法：一、是在考核形式要創新，網絡討論，小論文等歸入平時成績。二、是要基于學生個體之間的差異，給定多種考核內容由學生自選，設定平行的成績評定依據，不要求學生完成每一項作業。學生可根據自己的情況選擇完成其中自己感興趣的部分，使其獲得一定的成就感，激勵其去探索新的未知領域。同時為促進學生的全面發展，培養學生的團隊合作精神，要求學生組成互助學習小組，同學之間相互幫助，取長補短，來共同完成相關的作業。

《量子力學》是物理學專業重要的專業基礎課程，對學生認知和世界觀的發展起著重要的作用，同時也是許多現代專業的基礎，經過如上的思考和教學過程和方式的挖掘和改革探索，可以擺脫枯燥的推導和蒼白的說教，不斷推動《量子力學》課程教學的深化，提高學生的科學素質，實現人才培養目標。

參考文獻：

[1]高德毅，宗愛東.從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J].中國高等教育，2017（1）：43-46.

[2]楊戰營，賀慶麗，張正軍.量子力學精品課程建設契機下的教學模式探索[J].高等理科教育，2012（01）：119-122.

[3]武繼江.量子力學課程思政教育教學探索[J].教育現代化，2019，6（25）：184-187.

[4]楊林峰，葛向紅，張明，等.量子力學課程思政建設的思考與探索[J].中原工學院學報，2020，（04）：85-87，94.[doi：10.3969/j.issn.1671-6906.2020.04.015

（湖北文理學院物理與電子工程學院?湖北襄陽?441053）