《量子力學(xué)》教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)

◆摘? 要：《量子力學(xué)》作為物理學(xué)生必修的專業(yè)課程，是近代物理學(xué)科及學(xué)科交叉的重要基礎(chǔ)。本文結(jié)合《量子力學(xué)》的課程特點(diǎn)，根據(jù)新時(shí)代的人才培養(yǎng)目標(biāo)及要求對(duì)物理學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)提出了相關(guān)建議與對(duì)策。

◆關(guān)鍵詞：《量子力學(xué)》;創(chuàng)新思維;培養(yǎng);對(duì)策

《量子力學(xué)》是現(xiàn)代物理學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，該課程包含了許多物理學(xué)的相關(guān)思想及方法。在以往的教學(xué)中，老師們比較注重學(xué)生知識(shí)與技能的培養(yǎng)，忽略了對(duì)學(xué)生物理品格和物理思想及方法論的培養(yǎng)，將教學(xué)重點(diǎn)放在理論層面，缺少對(duì)課程的實(shí)踐分析。本文在《量子力學(xué)》教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)該課程的特點(diǎn)及其所蘊(yùn)含的物理思想提出了教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)方式。

1創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)

根據(jù)新時(shí)代創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目的及《量子力學(xué)》的課程特點(diǎn)，該課程的教學(xué)方法及體系建設(shè)可以從兩個(gè)方面入手：①加深學(xué)生對(duì)量子力學(xué)相關(guān)概念及思想的理解，根據(jù)相關(guān)知識(shí)樹立正確的物理圖像，熟悉量子力學(xué)的基本規(guī)律，了解量子力學(xué)在社會(huì)中的應(yīng)用，開闊學(xué)生眼界及思路，促使學(xué)生利用物理規(guī)律解決問(wèn)題;②在教學(xué)過(guò)程中，簡(jiǎn)單、清晰地向?qū)W生闡述相關(guān)概念及規(guī)律，促使學(xué)生掌握足夠的理論知識(shí)，開展素質(zhì)教育，提升學(xué)生在的科學(xué)素養(yǎng)，勇于創(chuàng)新。

2《量子力學(xué)》教學(xué)中創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

為培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才，培養(yǎng)一套適用于現(xiàn)代物理專業(yè)的教學(xué)體系十分重要。結(jié)合共享化、數(shù)字化的教學(xué)體征完善當(dāng)前教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及能力的培養(yǎng)主要通過(guò)以下方法。

2.1設(shè)置物理實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)量子力學(xué)原理的基礎(chǔ)

量子力學(xué)理論較為抽象，是探究微觀粒子運(yùn)動(dòng)軌跡及規(guī)律的一門學(xué)科。在量子力學(xué)中許多現(xiàn)象與現(xiàn)實(shí)生活規(guī)律不符合，因此必須將實(shí)踐納入量子力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)中存在的現(xiàn)象是否符合現(xiàn)實(shí)規(guī)律，根據(jù)實(shí)踐結(jié)果來(lái)推理分析，而不應(yīng)主觀地根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。此外，在教學(xué)過(guò)程中將新概念與以往經(jīng)典的概念作比較，能夠讓學(xué)生深刻理解概念的具體涵義，掌握分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的方法。在量子力學(xué)相關(guān)理論的講述過(guò)程中將知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)理論知識(shí)與實(shí)踐融合的方式讓學(xué)生體會(huì)到課程中的抽象思想，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐得出正確的結(jié)果。

從操作層面可將量子力學(xué)的實(shí)驗(yàn)類型分為三種：①在高水平實(shí)驗(yàn)室中才能實(shí)現(xiàn)的科學(xué)性研究;②人們想象中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn);③學(xué)生自主動(dòng)手的基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些教學(xué)實(shí)驗(yàn)還可以用多媒體設(shè)備呈現(xiàn)，通過(guò)多媒體教學(xué)方法將教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)形象地展示出來(lái)，給學(xué)生留下深刻的印象，讓學(xué)生意識(shí)到開展量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題提出假設(shè)的思維能力。在講述波粒二象性的過(guò)程中，我們制作了關(guān)于單電子衍射實(shí)驗(yàn)的多媒體課件，通過(guò)圖像的形式向?qū)W生傳達(dá)實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)單電子開始發(fā)射時(shí)，電腦屏幕上出現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)，呈現(xiàn)了電子的粒子性，電子大量發(fā)射時(shí)，屏幕上出現(xiàn)了衍射條紋，呈現(xiàn)了電子的波動(dòng)性。通過(guò)多媒體技術(shù)的教學(xué)方式不僅將抽象、難以理解的量子力學(xué)現(xiàn)象解釋清楚，讓學(xué)生快速理解原理，還提高了學(xué)生的認(rèn)知印象，從而提升學(xué)生對(duì)于該課程的學(xué)習(xí)興趣及效率。

2.2運(yùn)用現(xiàn)代媒體技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已普及到人們生活工作的方方面面，教學(xué)方式也從運(yùn)用信息技術(shù)的傳統(tǒng)媒體轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代媒體?，F(xiàn)代媒體作為新的教學(xué)方式，為創(chuàng)新型、應(yīng)用型的人才培養(yǎng)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代媒體的教學(xué)方式打破了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間與空間限制，為學(xué)生及教師提供了便捷、迅速的交流平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)師生不僅可以獲取本校的教學(xué)資源，還可以獲取其他高水平學(xué)校的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享。在開展《量子力學(xué)》的教學(xué)活動(dòng)中，我們運(yùn)用多媒體技術(shù)將文字、聲音、圖像等信息資源整合在一起，向?qū)W生生動(dòng)、形象地展示了課本中難以理解的現(xiàn)象及原理。此外，還可以在教學(xué)中利用三維動(dòng)畫模擬的方法進(jìn)行教學(xué)。運(yùn)用多媒體技術(shù)開展教學(xué)的方式不僅讓學(xué)生感知到復(fù)雜、抽象的量子力學(xué)現(xiàn)象及原理，還在一定程度上開闊了學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的想象力，從而使學(xué)生在實(shí)踐中激發(fā)創(chuàng)新能力。

2.3結(jié)合科技前沿和高新技術(shù)，將理論知識(shí)付諸實(shí)踐

目前，量子力學(xué)在實(shí)踐中已有很多成功應(yīng)用，并且促進(jìn)了現(xiàn)代高新技術(shù)的產(chǎn)生以及學(xué)科之間的交叉。在開展教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)及時(shí)關(guān)注相關(guān)的學(xué)科前沿及高新技術(shù)，對(duì)量子力學(xué)的知識(shí)進(jìn)行遷移和融合，對(duì)于一些知識(shí)點(diǎn)可做簡(jiǎn)單的闡述，然后從某一方面切入進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。例如，在教學(xué)過(guò)程中可以將量子理論在跨學(xué)科中的應(yīng)用、量子力學(xué)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系以及量子力學(xué)與非線性科學(xué)之間的關(guān)系等內(nèi)容穿插在教學(xué)內(nèi)容中，不僅能夠激發(fā)學(xué)生興趣，開闊學(xué)生的思維，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過(guò)這種方式能夠有效消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí)，并且讓學(xué)生掌握理論與科學(xué)研究相結(jié)合的實(shí)踐方法。例如，我們?cè)谥v解隧道效應(yīng)時(shí)，聯(lián)想到隧道掃描方面的應(yīng)用，從而對(duì)掃描探針操縱單個(gè)原子的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。通過(guò)這些方式可以讓學(xué)生充分理解量子力學(xué)的抽象知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

3結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)量子力學(xué)的課程特點(diǎn)，結(jié)合新時(shí)代應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)及要求，提出了量子力學(xué)課程教學(xué)中學(xué)生的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)策略。希望能夠?qū)α孔恿W(xué)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的創(chuàng)造性思維有一定的促進(jìn)和借鑒作用。

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作者簡(jiǎn)介

陳大正（1989.08—），男，山西，博士，講師，西安電子科技大學(xué)，研究方向：半導(dǎo)體材料與器件。