《量子力学》教学对学生创新性思维的培养

◆摘  要：《量子力学》作为物理学生必修的专业课程，是近代物理学科及学科交叉的重要基础。本文结合《量子力学》的课程特点，根据新时代的人才培养目标及要求对物理学生创新意识和能力的培养提出了相关建议与对策。

◆关键词：《量子力学》;创新思维;培养;对策

《量子力学》是现代物理学专业的基础课程，该课程包含了许多物理学的相关思想及方法。在以往的教学中，老师们比较注重学生知识与技能的培养，忽略了对学生物理品格和物理思想及方法论的培养，将教学重点放在理论层面，缺少对课程的实践分析。本文在《量子力学》教学过程中，根据该课程的特点及其所蕴含的物理思想提出了教学实践过程中学生创新性思维的培养方式。

1创新型人才培养目标

根据新时代创新型人才培养的目的及《量子力学》的课程特点，该课程的教学方法及体系建设可以从两个方面入手：①加深学生对量子力学相关概念及思想的理解，根据相关知识树立正确的物理图像，熟悉量子力学的基本规律，了解量子力学在社会中的应用，开阔学生眼界及思路，促使学生利用物理规律解决问题;②在教学过程中，简单、清晰地向学生阐述相关概念及规律，促使学生掌握足够的理论知识，开展素质教育，提升学生在的科学素养，勇于创新。

2《量子力学》教学中创新意识及创新能力的培养

为培养创新型、应用型人才，培养一套适用于现代物理专业的教学体系十分重要。结合共享化、数字化的教学体征完善当前教学资源，实现学生创新意识及能力的培养主要通过以下方法。

2.1设置物理实验，将实验作为学习量子力学原理的基础

量子力学理论较为抽象，是探究微观粒子运动轨迹及规律的一门学科。在量子力学中许多现象与现实生活规律不符合，因此必须将实践纳入量子力学的教学过程中，通过实践来验证量子力学中存在的现象是否符合现实规律，根据实践结果来推理分析，而不应主观地根据生活经验来判断。此外，在教学过程中将新概念与以往经典的概念作比较，能够让学生深刻理解概念的具体涵义，掌握分析问题与解决问题的方法。在量子力学相关理论的讲述过程中将知识点与实际应用相结合，通过理论知识与实践融合的方式让学生体会到课程中的抽象思想，通过反复实践得出正确的结果。

从操作层面可将量子力学的实验类型分为三种：①在高水平实验室中才能实现的科学性研究;②人们想象中无法实现的实验;③学生自主动手的基础性教学实验。这些教学实验还可以用多媒体设备呈现，通过多媒体教学方法将教学内容更加生动形象地展示出来，给学生留下深刻的印象，让学生意识到开展量子力学实验的重要性，培养学生分析问题提出假设的思维能力。在讲述波粒二象性的过程中，我们制作了关于单电子衍射实验的多媒体课件，通过图像的形式向学生传达实验原理及知识点。当单电子开始发射时，电脑屏幕上出现了一个点，呈现了电子的粒子性，电子大量发射时，屏幕上出现了衍射条纹，呈现了电子的波动性。通过多媒体技术的教学方式不仅将抽象、难以理解的量子力学现象解释清楚，让学生快速理解原理，还提高了学生的认知印象，从而提升学生对于该课程的学习兴趣及效率。

2.2运用现代媒体技术，激发学生的创造兴趣

随着互联网时代的快速发展，互联网技术已普及到人们生活工作的方方面面，教学方式也从运用信息技术的传统媒体转变为现代媒体。现代媒体作为新的教学方式，为创新型、应用型的人才培养提供了重要的技术基础。现代媒体的教学方式打破了传统教学的时间与空间限制，为学生及教师提供了便捷、迅速的交流平台，通过该平台师生不仅可以获取本校的教学资源，还可以获取其他高水平学校的教学资源，实现了教学资源的共享。在开展《量子力学》的教学活动中，我们运用多媒体技术将文字、声音、图像等信息资源整合在一起，向学生生动、形象地展示了课本中难以理解的现象及原理。此外，还可以在教学中利用三维动画模拟的方法进行教学。运用多媒体技术开展教学的方式不仅让学生感知到复杂、抽象的量子力学现象及原理，还在一定程度上开阔了学生的思维，激发学生的想象力，从而使学生在实践中激发创新能力。

2.3结合科技前沿和高新技術，将理论知识付诸实践

目前，量子力学在实践中已有很多成功应用，并且促进了现代高新技术的产生以及学科之间的交叉。在开展教学活动中，教师应及时关注相关的学科前沿及高新技术，对量子力学的知识进行迁移和融合，对于一些知识点可做简单的阐述，然后从某一方面切入进行详细说明。例如，在教学过程中可以将量子理论在跨学科中的应用、量子力学与计算机的关系以及量子力学与非线性科学之间的关系等内容穿插在教学内容中，不仅能够激发学生兴趣，开阔学生的思维，还能培养学生的创新思维。通过这种方式能够有效消除学生对量子力学的片面认识，并且让学生掌握理论与科学研究相结合的实践方法。例如，我们在讲解隧道效应时，联想到隧道扫描方面的应用，从而对扫描探针操纵单个原子的实验进行分析。通过这些方式可以让学生充分理解量子力学的抽象知识，培养学生对课程的学习兴趣。

3结语

本文根据量子力学的课程特点，结合新时代应用型人才培养目标及要求，提出了量子力学课程教学中学生的创新思维的培养策略。希望能够对量子力学教学过程中学生的创造性思维有一定的促进和借鉴作用。

参考文献

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[3]吴华，王向斌，潘建伟.量子通信现状与展望[J].中国科学：信息科学，2014，44（3）：296-311.

作者简介

陈大正（1989.08—），男，山西，博士，讲师，西安电子科技大学，研究方向：半导体材料与器件。