长江师范学院物理学专业量子力学课程改革的探究

作者:李春霞;党随虎;何晓宇; 刊名:中国新通信 上传者:邹颖红

【摘要】本文根据长江师范学院对物理学专业的定位和人才培养模式,结合量子力学的课程特点,从教学内容、教学手段和教学方法上作了一些改进,提升学生对该课程的认知能力和掌握程度,为培养创新型人才打下基础.结合学生学情,建立完备的课程考核制度等措施引导学生主动学习,使学生具备良好的近代物理学的基本知识和人文素养.

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量子力学是针对物理学专业大学三年级的本科生开设的课程,迄今为止,我本人为长江师范学院物理学专业本科生讲授“量子力学”两次,基于负责的态度,我在讲课过程中不断地总结教学经验,力求使得授课内容通俗易懂。然就学生群体来说,部分学生肯定从事物理学的研究不是自己今后要走的人生之路;部分学生坚定继续物理学的研究,对这部分学生而言,激发他们学习兴趣不是难事。然而量子力学的概念抽象、涉及的数学知识比较多,计算复杂,学生不好理解且觉得乏味,教学效果可想而知。 如何激发学生学习本课程的积极性和主动性,提高教学水平和教学质量,已成为当前迫切需要解决的问题。结合学校实际情况及学生的学情,我着手从教学内容、教学手段和教学方法等方面对量子力学课程进行改革与实践,提升学生对该课程的认知能力和掌握程度。 学过量子力学的人都知道,量子力学的建立不仅是物理学上的一次革命,而且彻底改变了人们的思维方式,乃至世界观。在学生的初始印象中,这门课程是很神秘的,且难学难懂。在长江师范学院对物理学专业的定位和人才培养模式的背景下,结合实际学情,讲授内容作适当的筛选是很有必要的,并恰到好处地介绍量子力学的发展史。 同时,要建立量子力学与学生熟悉的知识之间的联系,循序渐进地消除学生对量子力学的恐惧感。如建立薛定谔方程时,可将其类比于学生熟知的牛顿第二定律,使其在脑海中建立图像,薛定谔方程原来就是量子力学中的动力学方程,通过建立这样的方程,可以得到描述微观粒子状态的物理量波函数和力学量测量值[1]。 在讲授黑体辐射、光电效应等问题时,适当地介绍科学家的生平故事,激发学生的学习兴趣,并给学生以启发,科学家在研究过程中都如此努力,我们又岂能轻言放弃?培养学生学习的信心和坚定的毅力。量子力学的物理概念抽象,使学生理解物理思想,掌握基本规律,并能应用相关知识解决实际问题是教学的难点。如讲述波函数时,首先要让学生认识到量子力学中的波函数不同于经典物理学中的,它是描述粒子状态的物理量,是粒子的“态”[2],类似于经典物理学描述质点状态的量:速度、位失等。但是根据玻恩的解释,告诉学生,这个波函数是概率波,而且在不同的表象下其形式不同,但本质不变。实践证明:结合量子力学发展史,及与学生熟悉知识类比这种方法,对学生实际学习及兴趣的提高确有改善。 在授课中,提倡简化数学运算,强化物理思想,培养学生学习、分析、解决问题的方法,如讲解电子在库仑场的运动一节中,首先让学生明确对电子运动描述的物理量是波函数,因此需要建立相应的薛定谔方程,通过求解方程可以得到描述粒子状态的函数,但所建立的方程相当复杂,弱化数学推导势在必行[3]。 但对于得到的波函数及本征值需作详细分析与讨论,物理意义清楚地展现给学生。多种教学手段的应用也有助于学生对知识的掌握,如合理利用多媒体、板书、视频、学生小组讨论等,并辅以习题辅导等。 总之,在量子力学教学中认真筛选教学内容、采取合理的教学方法和积极有效的教学手段,可使学生加深对知识的认识和理解,并提高了创新和自学能力。教师提高自身专业素养,投身于量子力学的教学探讨,鼓励学生撰写与课程相关的小论文也是提高对课程掌握程度的必要手段。长江师范学院物理学专业量子力学课程改革的探究@李春霞$长江师范学院电子信息工程学院 @党随虎$长江师范学院电子信息工程学院 @何晓宇$长江师范学院电子信息工程学院本文根据长江师范学院对物理学专业的定位和人才培养模式,结合量子力学的课程特点,从教学内容、教学手段和教学方法上作了一些改进,提升学生对该课程的认知能力和掌握程度,为培养创新型人才打下基础。结合学生学情,建立完备的课程考核

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