关于量子力学课程的教学改革与实践

王霞 李海凤

摘要：本文从西安工业大学对应用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和教学现状，对量子力学课堂的教学困难和学生的学习困惑进行分析，总结了一些教学经验和体会，有助于学生对本课程的理解，希望能激发学生学习本课程的热情，达到提高课堂的教学质量的目的，并且在现有的教学条件下，努力发挥更大的作用。

关键词：量子力学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）08-0134-02

一、引言

作为物理学专业的专业理论课，量子力学在应用物理学专业中具有极其重要的地位，也是许多工科专业的必修课，是现代物理学的分支，如高能物理、固体物理、核物理、天体物理和激光物理等都是以量子力学为基础，并且已经渗透到化学和生物学等其他学科。同时量子理论还具有巨大的实用价值，半导体器件和材料、激光技术、原子能技术和超导材料等都是以量子力学为基础的。目前《量子力学》课程的学习也是高等理工科院校“应用物理专业”“材料物理”“光信息科学与技术”等专业的必修专业基础课。量子力学课程教学质量的好坏直接影响后续的如“固体物理学”“半导体物理学”等课程的学习[1-2]。

随着科学的不断更新，对量子力学课程的教学也不断提出新的要求。如何充分激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习主动性和能动性，切实提高量子力学课程的教学质量和教师的教学水平，已经成为摆在我们目前的一项重要课题。

二、量子力学课程的教学现状

本校应用物理专业开设本课程为64学时，通过近几年的教学实践和研究经历，了解到同学们在学习量子力学中所遇到的以下的困境：

1.传统的课堂教学模式容易上成纯粹的数学课，由于数学知识较多，大部分情况下注重数学推导而忽略了物理情景的建立，这样学生会感觉到量子力学非常深奥难懂，好的学生也是似懂非懂，基本只是一味被动的接受知识，很难理解物理的基本概念和规律，逐渐缺乏少了学习热情，所以教學很难达到培养学生自主学习和解决问题的能力。只有少部分打算考研的学生在注重这方面的内容。另外，目前大学生没人都有手机，上课玩手机现象严重，如果课程数学化，没有吸引力，此现象更为严重。

2.由于量子力学课程的物理概念比较抽象，大部分学生都习惯性的以宏观世界的思维方式去思考微观世界，这部分内容要在课堂教学过程中特别强调，学生学习很难甚至不能发动主观能动性，甚至有的同学出现了恐惧心理，从此不再认真听课甚至不进教室的情况也会出现，导致后续课堂的教学效果不好。

3.通过几年对应用物理专业学生的教学调查统计，个别学生的思想态度不端正，认为“此门课程与自己的就业没有太大联系”，因此学习也就没有了积极性，甚至有的学生直接放弃该课程的学习，上课进教室也只是害怕老师课堂点名等，只有少部分相关考研的学生在认真听课。

4.有限的学时无法包含日益更新的量子力学新进展，随着一系列新的宏观量子效应不断被发现，课程内容应不断扩展，而授课学时为64学时，对于传统教学方式来讲，要完成教学任务都比较困难，更谈不上补充最新前沿知识了.

三、对该课程实施的一些改进措施

在近几年的教学改革和教学实践中，本着我校应用型人才的培养需求，及学生科学探索精神和创新能力的发展，进行了一些有益的改革尝试。比如强调量子力学基本原理、基本思维方法的训练，结合物理学史，充分激发学生的学习积极性；充分利用熟知软件，理解物理图像，激发学生学习主动性；结合现代科学知识，强调理论在实践中的应用，取得了一定的教学效果。但是有些方面的知识比较弱势，需要教师继续努力改进。

1.多媒体教学的应用，物理图像的构建。通过对媒体课件介绍量子力学在近代物理学、化学、材料学、生命学医学等交叉学科中的应用，拓宽了学生的视野。

2.在科研的基础上启发教学。科研充实教学内容，是提高教学质量的源泉，教师在提升教学效果的同时需要不断充实自己的科研水平，形成科研教学双促进，从而推导人才的培养和教学水平的提高。

3.在考核方式上的改进。根据学校评价系统的建立，其中平时成绩30%，期末考试占70%，平时成绩除了出勤情况和作业，还有以下两种考核方式：

第一：每个学期期中，鼓励学生根据自己的兴趣及基础，在教师的指导下进行一项小论文的书写及讨论，学生利用网络进行自学，从而加深基础知识的理解及应用，逐步提高其创新能力。

第二：分组习题讨论课的进行。讨论课的成绩也算在平时成绩当中，开始组织学生进行讨论课时，学生往往不积极，尤其是学习稍差的学生态度很不积极，经常是学习较好的学生在讲解，效果不太明显，经过多鼓励及讲解，让学生多参与，积极性有明显提高，同时会对某一问题展开讨论，课堂气氛活跃度也提高了，甚至有个别学生积极找老师讨论问题，成绩好的学生自己写一些想法和教研室的老师们讨论。

四、总结

要想上好本课程，教师要先熟悉此课程的教学目的，紧紧把握教学大纲要求，了解学生的实际情况，运用一些有效的教学模式和方法帮助学生深刻理解量子力学的抽象概念及其理论体系。改革和研究的结果对于推动我校理工类专业的量子力学课程的教学具有一定的理论和实践指导意义，也能使学生更好地领悟量子力学的物理思想，掌握近代物理学的基本知识和人文素养。然而，这门课程仍然有一些问题存在，比如，学习成绩的两极分化问题，教学与生产实践结合的不是很紧密等问题，这些都需要我们在今后的教学中做进一步的改进。

参考文献：

[1]周世勋.量子力学教程[m].北京：高等教育出版社，2009.

[2]曾谨言.量子力学导论[m].北京：北京大学出版社，1998.