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谈工科《量子力学》的教学

时间:2012-05-26作者:来源:中国论文库
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  摘要本文从工科《量子力学》课程的性质和特点出发,对《量子力学》的教学思路、数学准备、教学方法及考核方法等提出了一些改革措施和建议,以激发学生的学习积极性,提高教学质量。  关键

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  摘要本文从工科《量子力学》课程的性质和特点出发,对《量子力学》的教学思路、数学准备、教学方法及考核方法等提出了一些改革措施和建议,以激发学生的学习积极性,提高教学质量。

  关键词量子力学教学内容教学方法

  量子力学作为工科相关专业的一门重要的专业基础课程。

  然而,近几年在工科量子力学上的教学安排上,总学时在减少。对于教师来说,如何在较少的学时内,既能保持原有的教学内容的总体框架,又能结合专业知识与特点,是本课程的一门重要研究课题。而对广大学生来说,如何从物理的角度去学好这门课程,也是相当困难的。因此我们需要进行以下改革。

  1把握好课程的主脉

  以高等教育出版社周世勋教授主编的《量子力学》为例,简短的概括本教材的内容就是:绪论,波函数和薛定鄂方程,量子力学中的力学量,态和力学量的表象,微扰理论,散射,自旋与全同粒子。把握好了这个主脉,教学中才能有的放矢,游刃有余。具体来说,每一个物理问题的处理,通常需要三个步骤:(1)建立和了解物理模型(2)应用数学知识求解物理模型(3)解释物理模型,用量子力学的语言去解释用数学知识算出的结果。

  2做好相关基础知识的铺垫

  这一点比较重要,很多学生反应《量子力学》这门课比较难学,主要原因是基础知识掌握得不扎实。要学好这门课,至少需要一下知识铺垫。

  (1)《高等数学》中的相关知识,如微积分,级数,场论的相关知识,常微分方程的求解等,这些知识需要教师带领学来复习并应用到本课程的学习中。

  (2)《线性代数》的相关知识,如:矩阵的乘法,解线性方程组,本征值等。

  (3)《数学物理方法》的相关知识,如:复变函数积分,傅立叶变换与拉普拉斯变换,留数定理,?函数,特殊函数等。

  (4)物理背景,只有掌握了一定的物理背景,才会从更容易的理解的物理角度去深刻地理解量子力学。

  3改进教学方法

  我们采取灵活多样的教学方法,注重了传统的教学方法与现代教学方法的结合,在教学内容改革方面进行以下尝试。

  (1)以科研促教学,提高教学质量,引导学生了解现代物理的发展脉络。我们始终坚持科研促教学,要求工作在科研第一线的教师把最新的科研成果有机地融入到教学过程中。通过举办各种高水平的量子力学专业相关的学术讲座,开阔学生的视野,拓展学生的知识面,激发学生的学习兴趣。通过开放研究室、展示科研成果等途径,激发了学生对科研的兴趣。

  (2)教学方法上,在注重基础理论知识传授的同时,加强了对学生思维方法、创新意识、提出问题和解决问题能力等浅谈工科《量子力学》的教学李丽?龚云贵潘宇(重庆邮电大学数理学院,重庆,400065)综合科学素质的培养,采用多媒体教学手段将抽象复杂的量子力学概念形象化、具体化,在课堂上给予学生充分的提问与讨论时间,强调互动。

  (3)在教学内容改革上,我们不再按照历史的脉络来讲授,而是直接以量子力学当中一些著名的实验(或假想实验)现象来带动学生思考,面向具体应用讲授最核心的内容。鼓励学生和教师双向互动,对这些教学内容再进一步改进。

  (4)理论与实验相结合。

  在近代物理实验中,我们做了几个量子力学中的实验,学生能够通过实验能够更好地理解量子力学的理论。我们在量子力学的教学过程中主要设计了三类实验,即思想实验、演示实验、创新性实验。其中,思想实验为学生的思维互动启发提供了有利的平台,它从理性的角度让学生接受量子力学的基本思想,在无形中培养他们理性思维、逻辑思维、创新意识和推理能力;演示实验通过视频、计算机模拟等方法帮助学生形象认识微观粒子的特征并深入理解课程的基本原理和基本概念,提高了学生运用物理思想进行综合分析的能力;创新性实验为学生在实践中的自由发挥留有一定空间,可以初步培养学生结合自己的兴趣自我发现问题并解决与专业相关领域实际问题的能力及撰写科研论文的能力,同时还增强了团结协作精神。学生通过这些实验的训练,能够掌握量子力学基本规律及基本概念,为进一步学习其他相关课程打下良好的理论基础,达到了量子力学课程教学的预期效果。

  (5)创造良好的网络教学资源

  在网络资源的建设上,注重加强纸质教材、电子教材和网络化教材的有机结合,实现教材建设的立体化和多样化。我们将必修课和限选课教学资源纳入网络教学资源建设的范围,以各级精品课程为主形成具有示范作用的网络教学课程,建成数字学习资源中心(网址:http://slxy.cqupt.edu.cn/yywl/)。此外,建立了量子力学校级精品课程网站(http://slxy.cqupt.edu.cn/yywl/),并让学生通过网络提出问题,教师通过网络答疑。

  4改进考核方法

  关于考核方法改革,改变以往仅通过期末考试来评定学生成绩的做法,形成由平时表现、课程论文、期末考试等组成的综合考核方法,鼓励学生多动手查阅相关学习资料,总结学习成果,充分调动学生学习的积极性和创造性。

  总结:教学改革与创新是搞好大学教育的动力,在教学中,我们进行了有益的改革尝试,我们相信这些改革方案贯彻之后,不仅能加速专业建设,还将会培养更多优秀的学生。

  参考文献

  [1]陈鹏,罗楚新,薛运才.工科物理专业量子力学教学特点分析[J],新乡学院学报(自然科学版),2009,26(6):88-89;[2]杨延玲.《量子力学》教学对学生创新性思维的培养[J],理化生教学与研究,2010(8):176;[3]魏群.量子力学教学中的数学问题[J],新疆石油教育学院学报,2004,3(3):85。

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