量子力学教学方法

量子力学教学方法（共9篇）

量子力学教学方法 篇1

量子力学是研究微观粒子运动规律的科学，自诞生以来它就成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的吸收与发射、超导等物理现象。作为物理学专业的专业理论课，量子力学在物理学专业中具有极其重要的地位。现代物理学的各个分支，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原理为基础的。

通过对量子力学的学习，学生可以掌握现代科学技术最重要的基础理论，还可以提高科学素质和思想素质，但是量子力学中的概念和解决问题的方法与经典物理有着本质的不同。学生普遍反映量子力学抽象、枯燥、难理解、抓不住重点，学习起来非常困难。针对以上问题，我对教学进行了思考和探讨，采用了一些切实可行的措施，提高了学生的学习兴趣，使学生更好地掌握了量子力学知识，同时培养了学生的创新思维。

一、教学过程中存在的问题

在量子力学的教学过程中，我发现以下几个问题。

1.量子力学是一门十分抽象的课程，其中许多概念、原理都不好理解，并且量子力学从概念到解决问题的方法跟经典物理有着根本性的区别，但是很多学生习惯性地用经典的思想去理解量子力学，这样就不自觉地增加了难度。比如“波粒二象性”，经典物理认为波动性和粒子性是互不相关的、相互独立的，而量子力学认为波动性和粒子性是微观粒子同时具备的两种属性。

2.学习量子力学，数学知识是必不可少的。量子力学中有着繁杂的数学知识，例如，数学分析中的微积分，代数学中的矩阵论，数学物理方程的微分方程，复变函数，等等。在教学过程中发现，不少学生对已学过的数学知识掌握得不是很牢固，在推导公式的过程中忘记了公式所描述的物理内涵，影响了对量子力学知识的理解。

3.由于量子力学的课时紧张，教学过程中采用了传统的教学模式，由教师到学生的“单向传授”的教学形式。学生失去了主体地位，只能被动地接受知识，学习的兴趣和积极性不高，导致教学效率降低。

二、量子力学的教学方法改革

1.采用多种教学手段相结合的教学模式。由于量子力学的内容抽象难懂，又是建立在一系列基本假定的基础之上，不少学生很难接受，甚至认为这门课程没有用处。在量子力学的教学过程中，由单一的教师讲授过渡到板书、录像、课件、演示实验等各种手段相结合的教学模式，将图、文、声、像等信息有机地组合在一起，形象、直观、生动，容易激发学生的学习兴趣。同时，通过网络技术，学生可以享受到本校的教学资源，还可以突破空间的限制，享受到全国高水平的教学资源，从而丰富学生的资料库，也为各学校的师生讨论交流提供一个很好的`平台。

随着科学技术的迅速发展，知识更新非常快。在教学中，教师应及时将与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入教学中，介绍与量子力学密切相关的课题，阐明科学技术中所蕴含的量子力学原理。如我们在讲解一维无限深势阱时，将其与半导体量子阱和超晶格这一科学前沿相联系;在讲解隧道效应时，将其与扫描隧道显微镜相联系，进而介绍扫描探针操纵单个原子的实验。同时在教学中，我们理论联系实际，多介绍量子力学知识与材料科学、生命科学、环境科学等其他学科之间的密切联系，重点介绍在材料科学中的广泛应用，包括新材料设计、开发新材料、材料成分和结构分析技术等。通过这种方式，学生对这一部分的知识有了直观的认识，从而不再感到量子力学的学习枯燥无味，同时也提高了接受新知识、学习新知识的意识和能力。

2.结合数学知识，把物理情境的建立作为教学的重点。量子力学可以说无处不数学，这门学科对高级数学语言的成功运用，正是它高深与完美的体现。数学虽然加深了物理问题的难度，却维护了理论的严谨性和科学性。当然这不是要求老师从头到尾、长篇冗重地推演计算，合理地修剪枝杈既能让学生抓住重点，又免使学生感到量子力学只是数学公式的推导。对于学习量子力学的同学，可以着重于对物理概念的剖析和物理图像的描绘，绕过数学分析难点，通过简化模型、对称性考虑、极限情形和特例、量纲分析、数量级估计、概念延拓对比等得出结论。定量分析尽量只用简单的高数和微积分、常见的常微分方程，对复杂的数学推导可以不做讲解，只对少数优秀生或感兴趣的同学个别辅导。例如，在求解本征方程时，只介绍动量、定轴转子能量本征值的求解;对无限深势阱情况，薛定谔方程可类比普通物理中的简谐振动方程;对氢原子和谐振子的能量本征值问题，只重点介绍思路、方法和结论，不作详细推导。

3.充分应用类比法，讲述量子力学。经典力学是量子力学的极限情况，在教授过程中，应尽可能找到“经典”对应，应用类比方法讲述量子力学中抽象的概念和物理图像，有助于正确理解量子力学的物理图像。用光的单缝、双缝衍射、干涉说明光的波动性，用光电效应、康普顿散射说明光的粒子性，运用这种方法有利于学生掌握光的波粒二象性。在将量子力学与经典力学类比的同时，还要清楚量子力学与经典力学在观念、概念和方法上的区别。例如，经典力学用位矢、速度描述物体的状态，而量子力学用波函数描述系统状态;经典力学用牛顿第二定律描述状态变化，量子力学用薛定谔方程描述状态的变化。另外对于量子力学中的波粒二象性、态迭加原理、统计原理等都要与经典力学中的相关概念区分开来，类比说明，阐明清楚其真正内涵。

4.改变传统教学模式，采用以学生为主体的教学模式。量子力学的现代教学多以“教师讲授”为主，同时配合多媒体课件辅助教学，教学模式较传统教学有所变化，多媒体课件教学虽然能够在一定程度上激发学生的学习兴趣，但仍然是“填鸭式”的教学法，没能真正地改变传统教学的弊端。因此在教学过程中，要避免课堂成为教师的一言堂，鼓励学生提问，激发学生的逆向思维和非规范性思维等，通过创设问题情境使师生互动起来，提高学生学习量子力学的积极性，加深学生对这门课程的理解。还要组织学生开展相关课题讨论，引导学生自主能动地思考，激发学生的学习兴趣。

三、结语

“量子力学”是物理类专业基础课程中教学的难点和重点，建立新的教学模式，有利于学生学习、理解和掌握这门课程。

参考文献：

[1]曾谨言.量子力学[M].科学出版社，.

[2]周世勋.量子力学教程[M].高等教育出版社，1979.

[3]胡响明.浅谈量子概念的理解[J].高等函授学报(自然科学版)，，(2)：29.

[4]刘汉平，杨富民，陈冰泉.关于态叠加原理的认同与争议[J].大学物理，，1.

[5]赵辉.量子力学中几个基本概念的教学.甘肃教育学报院学报，，1：75-76.

量子力学教学方法 篇2

一、教学内容和方法的改革

传统的本科量子力学教学一般包括了三大部分:第一部分是关于粒子的波粒二象性, 正是因为微观粒子同时具有波动性和粒子性, 才造成了一些牛顿力学无法解释的新现象, 例如测不准关系、量子隧道效应等等;第二部分是介绍量子力学的基本原理, 这部分是量子力学的核心内容, 如波函数的统计解释、态叠加原理、电子自旋等;第三部分是量子力学的一些应用, 如定态薛定谔方程的求解, 微扰方法。以上三个部分相互联系构成了量子力学的整体框架[3]。随着量子力学的进一步发展, 产生了很多新的现象和成果。例如量子通讯、量子计算机等等。许多学生对量子力学的兴趣就是从这些点点滴滴的新成果中得到的。如果我们仍按传统的内容授课, 学生学完了这门课程发现感兴趣的那点东西完全没有接触到, 就会对所学的量子力学感到怀疑, 而且极大地挫伤了学习自然科学的兴趣。所以作者建议在教学过程中适当添加一些量子力学的新成果和新现象, 来激发学生的学习兴趣[4]。在教学方法上也应该按照量子力学的特点有所改革。由于量子力学的许多观点和经典力学完全不同, 如果我们还是按照经典力学的方法来讲, 就会引起学生思维上的混乱, 所以建议从一开始就建立全新的量子观点。例如轨道是一经典概念, 在讲授玻尔的氢原子模型时仍然采用了轨道的概念, 但在讲到后面又说轨道的概念是不对的, 这样学生就会怀疑老师讲错误的内容教给了他们, 形成逻辑上的混乱。我们应该从一开始就建立量子的观点, 淡化轨道的概念, 这样学生更容易接受。

二、重视绪论课的教学

兴趣是最好的老师。作为量子力学课程的第一节课, 绪论课的讲授效果对学生学习量子力学的兴趣影响很大, 所以绪论课直接影响到学生对学习量子力学这门课程的态度。当然很多学生非常重视这门课程, 但学这门课的主要目的是为将来参加研究生入学考试, 仅仅只是在行动上重视, 而没有从思想上重视起来。如何使这部分学生从被动的学习量子力学变为主动地学习, 这就要从第一节课开始培养。在上绪论课时作者主要通过以下几点来抓住学生的兴趣。首先列举早期与量子力学相关的诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖得主历来都是万众瞩目的人物, 学生当然也会有所关心, 而且这些诺贝尔奖获得者的主要工作在量子力学这门课程中都会一一介绍, 这样一方面通过举例子的方法强调了量子力学在自然科学中的重要地位, 另一方面为学生探索什么样的工作才可以拿到诺贝尔奖留下悬念。抓住学生兴趣的第二个主要方法是列举一些量子力学中奇特的现象, 激发学生探索奥秘的动力, 例如波粒二象性带来的“穿墙术”、量子通讯、如何测量太阳表面温度等等, 这些都很能激发学生学习量子力学的兴趣。综上所述, 绪论课的教学在整个教学过程中至关重要, 是引导学生打开量子力学广阔天地的一把钥匙。

三、重视物理学史的引入

随着量子力学学习的深入, 学生会接触到越来越多的数学公式以及数学物理方法的内容, 虽然学生会对量子力学的博大精深以及人类认知能力惊叹不已, 但在学习过程中感觉越来越枯燥乏味。并且, 学生学习量子力学的兴趣和信息在这个时候受到很大的考验, 想要把丰硕的量子力学成果以及博大精深的内涵传达给学生, 就得在适当的时候增加学生的学习兴趣。实际上, 很多学生对量子力学的发展史有很浓厚的兴趣, 甚至成为学生闲聊的素材, 因此, 在适当的时候讲述量子力学发展史可以增加学生学习量子力学的学习兴趣和热情。在讲授过程中, 可以结合教学内容, 融入量子力学发展史中的名人逸事和照片, 如:索尔维会议上的大量有趣争论和物理学界智慧之脑的“明星照”, 或用简单的方法用板书的形式推导量子力学公式。例如在讲到黑体辐射时, 作者讲到普朗克仅仅用了插值的方法, 就给出了一个完美的黑体辐射公式。而插值的方法普通的本科生都能熟练掌握, 这一方面鼓励学生:看起来很高深的学问, 其实都是由很简单的一系列知识组成, 我们每个人都有可能在科学的发展过程中做出自己的贡献;另一方面教导学生, 不要看不起很细微的东西, 伟大的成就往往就是从这些地方开始。在讲到普朗克为了自己提出的理论感到后悔, 甚至想尽一切的办法推翻自己的理论时, 告诉学生科研的道路并不是一帆风顺的, 坚持自己的信念有时候比学习更多的知识还要重要。在讲到德布罗意如何从一个纨绔子弟成长为诺贝尔奖获得者;在讲到薛定谔如何在不被导师重视的条件下建立了波动力学;在讲到海森堡如何为了重获玻尔的青睐, 而建立了测不准关系;在讲到乌伦贝尔和古兹米特两个年轻人如何大胆“猜测”, 提出了电子自旋假设, 这些学生都听得津津有味。这些小故事不仅让学生从中掌握的量子力学的基本观点和发展过程, 而且对培养学生的思维方法和科研品质都有很大帮助。

四、教学手段的改革

量子力学中有很多比较抽象原理、概念、推导过程和现象, 这增加了学生理解的难度。而且在授课过程中有大量的公式推导过程, 非常的枯燥。所以在教学过程中穿插一些多媒体的教学形式, 多媒体的应用能够弥补传统教学的不足, 比如:把瞬间的过程随意地延长和缩短, 把复杂的难以用语言描述的过程用动画或图片的形式分解成详细的直观的步骤表达清楚[5]。相对于经典物理来说, 量子力学课程的实验并不多, 在讲解康普顿散射、史特恩-盖拉赫等实验时, 可以运用多媒体技术, 采用图形图像的形式模拟实验的全过程。用合适的教学软件对真实情景再现和模拟, 让学生多册观察模拟实验的全过程。量子力学的一些东西不容易用语言表达清楚, 在头脑中想象也不是简单的事情, 多媒体的应用可以弥补传统教学的这块短板, 形象地模拟实验, 帮助学生理解和记忆。比如电子衍射的实验, 我们不仅可以用语言和书本上的图片描述这个过程, 还可以通过多媒体用动画的形式表现出来, 让电子通过动画的形式一个一个打到屏幕上, 形成一个一个单独的点来显示出电子的粒子性;在快进的形式描述足够长时间之后的情况, 也就是得出电子的衍射图样, 从而给出电子波动性的结论和波函数的统计解释, 经过这样的教学形式, 相信学生能够更加深刻地理解微观粒子的波粒二象性[6]。但在具体授课过程中不能完全地依赖于多媒体教学, 例如在公式的推导过程中, 传统的板书就非常接近人本身的思维模式, 容易让学生掌握, 如果用多媒体一带而过, 往往效果非常的不好。所以教学过程中应该传统教学和多媒体教学并重, 对于一些现象的东西多媒体表现更为出色;而一些理论方面的东西传统的板书更为有利, 两者相互结合可以大大提高教学效率, 增强课堂教学效果和调动学生的学习积极性[7]。

五、加强教学过程的管理

教学过程包括课前、课上和课后, 在学生学习量子力学的过程中可以重点利用课堂上的引导和启发, 促进学生课前和课后对量子力学的学习。预习是对于学习任何一门学科都很重要, 当然, 量子力学也不例外, 预习是一个提前自我学习的过程, 能够大概了解将要学习内容的大概, 这样不仅能够更正理解有偏差的部分和加强正确理解部分的记忆, 还能够有重点地听课, 对于学习量子力学是很重要的。预习也是一个学生独立学习思考的过程, 对于增强学生接受新事物的能力、形成自己的观点以及以后学生的终身事业的建立都是很重要的[8]。由于量子力学在理解上难度较大, 很难激起学生的学习兴趣, 这就要求课堂上教师用更好的上课方式对学生加以引导和启发。活跃的课堂教学气氛和充分的讨论在教学中是必须的, 量子力学的课堂一定要避免成为一言堂, 要适当地引导和鼓励学生提出问题, 这样有助于激发学生的思维能力, 帮助学生形成新的思维方式, 比如:逆向思维和非规范性思维等, 然后在教师的引导下结合实际进行讨论, 让学生充分意识到量子力学与我们的生活息息相关, 因此, 教师可以多介绍一些近代物理、生命科学、化学、现代分析技术和材料科学等学科中量子力学的应用部分, 让学生可以真切地感受到量子力学对我们生活的影响, 此外, 课上可以分配小组每节课前讲述量子力学的最新发展动态, 分组的时候可以根据不同基础和不同学习能力的学生来分组, 这样增强学生探索性学习的能力和搜集信息的能力[9]。另外, 作者建议, 引入商业上的PK机制, 下课之前教师分配章节, 并且对学生加以引导, 让相同程度的学生之间进行量子力学认知上的小竞赛, 对赢的同学进行奖励, 或者输的同学上讲台唱歌, 这样做不仅能够活跃课堂氛围, 效果好的话能够激发学生对量子力学的极大兴趣。

量子力学的教学不仅仅只是因为它是近代物理的一大基础, 更主要的价值是在学习过程中培养出来的从事科学研究的方法和对自然科学的兴趣, 这些是其他课程所不能替代的。希望能通过我们广大物理教师的不断摸索, 对教学的内容和方法进行改革, 使学生更好地掌握这门认识世界和改造世界的武器。

参考文献

[1]周世勋.量子力学教程[M].高等教育出版社, 1979.

[2]沈葹.量子力学的光辉八十年[J].世界科学, 2006, 11 (5) :12-171.

[3]曾谨言.量子力学:卷I[M].第4版.科学出版社, 1997:35-278.

[4]雷奕安.新量子世界[M].长沙:湖南科学技术出版社, 2005:75-85.

[5]邹艳.浅谈量子力学的教学改革[J].物理与工程, 2009, 19 (4) :40-41.

[6]游善红, 王明湘.工科专业的量子力学教学方法探索[M].大学物理, 2012, 31 (3) :60-65.

[7]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, 2009, 26 (6) :88-89.

[8]刘中利, 杨数强.《量子力学》教学模式初探[J].中国科技信息, 2011, (16) :109.

量子力学课程教学改革与实践 篇3

关键词：量子力学 教学内容 教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0140-01

量子力学课程是工科电类专业的一门非常重要的专业基础课程。通过该课程的学习，使学生初步掌握量子力学的基本原理和基本方法，认识微观世界的物理图像以及微观粒子的运动规律，了解宏观世界与微观世界的内在联系和本质的区别。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”、“集成电路工艺原理”、“量子电子学”、“纳米电子学”、“微电子技术”等课程的学习。

量子力学课程的学习要求学生具有良好的数学和物理基础，对学生的逻辑思维能力和空间想象能力等要求较高，因此要学好量子力学，在我们教学的过程中，需要充分发挥学生的学习主动性和积极性。同时，随着科学日新月异的发展，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，已经成为摆在高校教师目前的一项重要课题。

该课程组在近几年的教学改革和教学实践中，本着高校应用型人才的培养需求，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，取得了良好的教学效果。

1 当前的现状及存在的主要问题

目前工科电类专业普遍感觉量子力学课程难学，其主要原因在于：第一，量子力学它是一门全新的课程理论体系，其基本理论思想与解决问题的方法都没有经典的对应，而学习量子力学必须完全脱离以前在头脑中根深蒂固的“经典”的观念；第二，量子力学的概念与规律抽象，应用的数学知识比较多，公式推导复杂，计算困难；第三，虽然量子力学问题接近实际，但要学生理解和解决问题，还需要一个过程；由于上述问题的存在，使初学者都感到量子力学课程枯燥无味、晦涩难懂，而且随着学科知识的飞速发展，知识的更新周期空前缩短，在有限的课时情况下，如何使学生在掌握扎实的基础知识的同时，跟上时代的步伐，了解科学的前沿，以适应新世纪人才培养的需求，是摆在我们教育工作者面前的巨大挑战。

2 结合物理学史激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，在大学物理中，谈到了19世纪末物理学所遇到的“两朵乌云”，光电效应和紫外灾难，1900年，普朗克提出了能量子的概念，解决了黑体辐射的问题；后来，爱因斯坦在普朗克的启发下，提出了光量子的概念，解释了光电效应，并提出了光的波粒二象性；德布罗意又在爱因斯坦的启发下，大胆的提出实物粒子也具有波粒二象性；对于物理学的第三朵乌云“原子的线状光谱，”玻尔提出了关于氢原子的量子假设，解释了氢原子的结构以及线状光谱的实验。后来还有薛定谔、海森堡、狄拉克等伟大的物理学家的努力，建立了一套崭新的理论体系-量子力学。在教学的过程中，适当穿插量子力学的发展历史以及伟大科学家的传记故事，避免了量子力学课程“全是数学的推导”的现状，这样激发学生的学习兴趣和学习热情，通过对伟大科学家的介绍，培养刻苦钻研的精神。实践表明，这样的教学模式大大提高了学生的学习主动性。

3 结合熟知软件化抽象为形象

量子力学内容抽象，对一些典型的结论，可以用软件模拟的方式实现物理图像的重现。很多软件如matlab、c语言等很多学生不是很熟练，而且编程较难，结合物理结论作图较为困难；Excell是学生常用的软件之一，简单易学却功能强大，几乎每位同学都非常熟练，我们充分利用这一点，将Excell软件应用到量子力学的教学过程中，取得了良好的效果。

如在一维无限深势阱中，我们用解析法严格求解得到了波函数和能级的方程。而波函数的模方表示几率密度。我们要求学生用Excell作图，这样得到粒子阱中的几率分布，通过与经典几率的比较（经典粒子在阱中各处出现的几率应该相等）和经典能级的比较（经典的能量分布应该是连续的函数），通过学生的自我参与，充分激发了学生的求知欲望；从简单的作图，学生深刻理解了微观粒子的运动状态的波函数；微观粒子的能量不再是连续的，而是量子化了的能级，当n趋于无穷大时微观趋向于经典的结果，即经典是量子的极限情况；通过学生熟知的软件，直观的再现了物理图像，学生会进一步来深刻思考这个结论的由来，传统的教学中，我们先讲薛定谔方程，然后再解这个方程，再利用边界条件和波函数的标准条件，一步一步推导下来，这样的教学模式有很多学生由于数学的基础较为薄弱，推导过程又比较繁琐，因此会逐步对课程失去了兴趣，这也直接影响了后面章节的学习，而通过学生亲自作图实现的物理图像，改变了传统的“填鸭式”教学，最大限度的使学生参与到课程中，这样的效果也将事半功倍了，大大提高了教学的效果。

4 结合科学发展前沿拓宽学生视野

在课程的教学中，除了注重理论基础知识的讲解和基础知识的应用以外，还需介绍量子力学学科前沿发展的一些动态。结合教师的教学科研工作，将国内外反映量子力学方面的一些最新的成果融入到课程的教学之中，推荐和鼓励学生阅读反映这类问题的优秀网站、科研文章，使学生了解量子力学学科的发展前沿，从而达到拓宽学生视野，培养学生创新能力的目的。例如近年兴起并迅速发展起来的量子信息、量子通讯、量子计算机等学科，其基础理论就是量子力学的应用，了解了这些发展，学生会反过来进一步理解课程中如量子态、自旋等概念，量子态和自旋本身就是非常抽象的物理概念，他们没有经典的对应，通过对实验结果的理解，学生会进一步理解用态矢来表示一个量子态，由于电子的自旋只有两个取向，正好与计算机存储中二进制0和1相对应，这也正是量子计算机的基本原理，通过学生的主动学习，从而达到提高教学质量的目的。另外我们还要介绍量子力学在近代物理学、化学、材料学、生命学等交叉学科中的应用，拓宽学生的视野。

5 结语

该课程组经过多年的教学实践和教学改革，已经逐步形成了一套行之有效的教学方法，在使学生充分理解和掌握量子力学的基本概念和基本思想的基础上，初步具备利用量子力学基本理论进行分析和解决相关实际问题的能力，改革和研究的结果对于推动高校工科电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。

参考文献

[1] 笪诚.一个描述金融投资项目演化的量子力学状态方程[J].物理学报，2014（11）.

[2] 盛嘉茂.关于工科量子物理教学内容的讨论[J].大学物理，2013（10）.

本科生量子力学教学改革 篇4

本文从现阶段研究生授课模式存在的问题出发，探讨了高校研究生高等量子力学教学的必要性，在教学过程中引入研究性教学模式，提高教学质量，使学生在掌握量子力学基本原理的基础上，综合素质能力、科研创新能力得到极大的提高。

关键词 量子力学 教学改革 创新能力 研究性教学

Abstract Postgraduate both the learning process to deepen the knowledge of the process is scientific ability， knowledge of scientific basis. From Graduate Teaching Mode existing problems， discusses the necessity of quantum mechanics graduate students in higher education， research teaching model introduced in the teaching process， improve the quality of teaching so that students master the basic principles of quantum mechanics， based on general ability， innovation ability has been greatly improved.

Key words Quantum Mechanics; teaching reform; innovative ability; research teaching

自上个世纪80年初期恢复研究生教育，我国的研究生教育进入了蓬勃发展的时期。

①随着我国高等教育的发展，研究生教育规模的也迅速扩大，研究生教育质量已成为一个全社会关注的焦点问题。

我国研究生的素质关系到国家的未来发展，研究生教育是为国家培养现代化建设、发展科技培养高水平、高层次人才;研究生教育是我国站上世界知识经济高点的重要支持;同时也是高校实现由教学型向研究型转变的重要基础。

研究生教育不同于本科生教育，研究生教育不仅包含课程教学，同时包含了社会实践、学位论文等诸多环节。

②然而作为科研能力、自主创新能力发展的基础――课程教学不仅要传授知识，更重要的是要指导研究生思考，是提高研究生培养质量的根本。

研究生教学质量是整个研究生教育的一个重要部分，如何合理利用现有教学资源条件，使得研究生教学质量能够稳步提高，则成为研究生管理的首要解决问题之一。

自上个世纪80年代以来，高等教育改革逐渐兴起，其主要目标就是培养创新型人才，教育界越来越多地关注教学方法创新研究。

首先，研究性教学，是一种能有效引导学生主动探究、培养学生创新能力的教学方式，引起全世界各地的教育及其相关部门的关注。

目前，教育部实施研究生科研创新项目研究计划， 现在全国已有100多所大学参加这项计划。

其次，在过去的几十年中，国内外在总结以前高等教育成果与不足的基础上，以培养创新型人才为教育主要目标，对原有的传统高等教育模式进行了改革。

自从20世纪50年代美国施瓦布教授首先提出学生的学习过程和科学家的研究过程是一致的以来，研究性学习引起了人们的广泛关注，提出了各种相关的理论。

③④⑤ 然而，现在国内的高校课堂教学大部分都是基于传统教学模式：教师教学――课堂讲授为主的教学模式。

而研究性学习，则主要是以研究问题为基础、由学生主动提出问题、并设计解决方案、解决问题，并在这一过程中获得知识、培养相应的能力，基于此中方式来展开教学与研究的教学模式在国内现有的教学理念与教学资源条件下，应用并不广泛。

尤其是在相对较为抽象难懂的理工类课程如量子力学课程教学中应用更是甚少。

⑥研究生教育主要是培养学生的科研能力与素养，首先要在“研究”的培养上下功夫，而研究生课程教学正好提供了这一平台。

在本文中主要以高等量子力学课程教学为主要研究内容，探讨如何进行课堂教学改革。

自1978年国内恢复研究生招生制度以来，高等量子力学就被列为物理系各专业研究生必修的学位课程之一，同时高等量子力学也是报考博士研究生的考试科目之一，在原来本科阶段“量子力学”的基础上进行深化和拓展，主要是提供学生在后学研究工作中要用的一些知识和方法。

量子理论已经成为解决物理学、生命科学、信息科学和材料科学等理论问题的关键。

量子力学作为一门微观物理课程，与经典物理学相比，有一个很明显的差异：其中很多理论很难与日常生活和经验对应，涉及的理论、概念非常抽象，同时涉及非常多的数学知识，如(线性代数、Hilbert 空间、群论、数学物理方法和复变函数等)，内容繁多，知识结构广泛，使得学生理解起来有非常大的困难，同时容易诱使学生陷入复杂繁琐的计算，而失去对量子力学学习的兴趣。

目前，从我校物理系硕士研究生的实际情况来看，学生的量子力学知识水平参差不齐，有的学生以前没有学习过量子力学，有的学生学量子力学学时非常短，同时每个研究方向对量子力学的需求也不尽相同。

因此，量子力学成为教师公认难教的课程、学生公认难学的课程。

高等量子力学的教学效果将直接影响学生以后的科学研究创新能力与论文水平。

为了培养研究生日后的科研能力，我们主要从教学内容和教学方法上进行了改革探讨。

在教学内容上，结合本校教学时限(48学时)和本校学生的特点、学生的研究方向，主要目标是将量子力学的知识应用到其它领域，避免冗长的理论计算，激发学生的创新热情。

重点学习量子力学的形式理论、微扰理论、对称性和守恒定律、量子散射理论等。

材料力学课程教学方法 篇5

应激发学生学习兴趣，提高自主学习的能动性;恰当使用各种教学手段;善于利用身边的力学问题;注重运用类比法分析;重视习题训练与复习总结和综合能力培养。

[关键词]能动性;类比法;抽象问题;教学手段;综合能力

材料力学主要研究由固体材料制成的构件承受各种荷载作用时的强度、刚度和稳定性问题，是土木工程、机械工程、电力工程、水利工程、材料工程等专业的一门重要专业基础课程，是学习专业课程及从事专业技术工作的必备知识。

学生在学习过程中普遍反映：该课程的概念、公式较多，不容易记忆;内容抽象，理解困难;对实际工程问题，不会简化计算等。

本文针对材料力学课程的特点和学生反映的情况，尝试在材料力学课程教学中进行以下几个方面的探索和实践。

一、激发学生学习兴趣，提高自主学习的能动性

学生的好奇心和对力学的兴趣是非常有限和脆弱的，如何激发他们的学习兴趣，使他们主动去学习很重要。

在学习材料力学课程之前，先让学生谈谈对该课程的理解和认识，然后向学生介绍该课程在工程中的应用、历史与发展、与后续专业课程的关系等，最后介绍整个课程的知识体系、重点难点、时间安排及学习方法等。

上课时学生对老师讲解理论公式的推导过程不太感兴趣，喜欢回答老师提出的简单问题，如果回答对了，会继续跟着老师的讲课进度听下去，如果多次回答错误，就会产生畏难情绪和厌恶感。

所以，我们在表述问题或者提问时要由浅入深，循序渐进，以启发式教学为主，鼓励学生自己思考、分析、总结，使他们对材料力学课程逐渐产生兴趣。

例如，我们在讲解轴向拉压杆的强度条件之前，可以先提问：两根材料相同、长度相等、截面形状也相同的杆件，若粗细不同，用同样大小的力逐渐拉伸，哪一根杆会先断裂?如果其他条件都相同，只有材料不同，木杆和钢杆哪一根会先断裂呢?

学生很容易就能回答出这些问题来，接着就可以问：为什么两根杆轴力相同，却不同时断裂呢?由此我们可以很自然地引出正应力的计算公式和轴向拉压杆的强度条件，然后让学生讨论拉压杆的强度条件在生活中有哪些具体的应用，根据学生讨论的结果，从中选几个典型例子，引导学生分析斜拉桥中的拉索、教室里的柱子、钢屋架结构中的杆件如何进行截面设计、确定许用荷载及强度校核。

让学生课后用课堂上学过的分析方法分析自己身边其他实例，进而深入思考怎样设计出既经济又安全的杆件，当遇到不符合强度条件的情况时提出具体的处理办法来。

通过提问，对回答较好的同学给予加平时分的奖励，只有这样，学生才会一直紧跟着教师的教学过程进行积极配合与思考，才能逐渐体会到学习材料力学的兴趣。

二、恰当使用各种教学手段

为了充分调动学生学习的主动性与积极性，我们在教学过程中可以恰当采用各种教学手段，使抽象问题具体化、复杂问题简单化，把多媒体教学和网络教学用到常规教学中。

一方面，我们利用多媒体演示动画、各种图表、视频、工程实例、力学模型、教学总结等，利用黑板讲解理论公式推导过程和例题求解过程。

这样既有助于学生对主要知识点的理解又能增大课堂信息量。

另一方面，我们引导学生充分利用国家级、省级及校级的力学课程网络教学资源，主动进入课程网站自主学习，还可利用师生共建的QQ群、微信、微博等进行沟通交流、答疑解惑等。

课堂上我们还可以随机应变的拿起身边的物体作为教具使用，例如：分析结构的几何特征时可以把粉笔盒、黑板擦、粉笔作为教具使用;分析理想铰的时候，可以拿指甲剪、小刀、剪刀或订书机等作为教具使用;拿一块橡皮演示组合变形情况;拿一根吸管演示压杆失稳现象;拿粉笔演示脆性材料的拉伸和扭转破坏试验等。

课后布置任务给学生，让学生利用手机、相机、网络等寻找身边的力学问题，并对实际问题进行分析，简化出力学模型。

这样通过现代化教学手段与常规教学相结合、课堂教学与课外教学相结合，会使力学课程变得妙趣横生而不再枯燥乏味。

三、善于利用身边的力学问题

为了使学生更好地掌握知识点，提高学生分析问题的能力和兴趣，我们在教学过程中要善于利用身边的力学问题，列举一些简单易行又趣味横生的例子，使学生感觉到力学无处不在。

[1]例如，在阐述材料的各向异性性质时，可以举劈木柴的例子，顺纹劈容易断、横纹劈不容易断。

在讲解提高弯曲梁的强度时，让学生观察教室里的梁为什么是竖放而不是平放的，观察自然界生长的竹子为什么是空心的，而且从底向上逐渐变细，让学生观察粉笔在拉断和扭断时的破坏面，分析危险截面和危险点的应力状态及破坏原因。

冬天室外水管常会被冻裂，让学生讨论并分析水管和冰各处于什么样的应力状态，用哪个强度理论分析破坏原因比较接近实际。

让学生课后测量一下体育课上使用双杠的水平杆相对竖直杆伸出来的长度是总长的多少，让学生思考为什么这样设计，然后逐渐引出利用梁的强度和刚度条件进行合理设计的方法。

以上例子都是学生比较熟悉的力学现象，先让学生自己思考和分析，然后教师再进行点评和总结，学生会很容易掌握知识而且印象深刻。

四、注重运用类比法分析

类比教学法是将学生未知的知识点与已知的知识点进行对比，找出两者之间相同和相似的地方，使学生既能加深对已有知识点的记忆和理解，又能使复杂未知的新知识点变得容易理解和掌握，达到事半功倍的效果。

[2]虽然材料力学课程概念公式多、计算量大，但它又具有分析问题方法的共性强、前后内容联系非常密切等特点。

[3]几种基本变形的主要分析思路和处理方法基本类似：利用截面法求解内力、绘制内力图;根据平面假设和杆件的变形特征，分析应力分布特点，推导应力计算公式，找出危险截面或危险点，进行强度分析;根据杆件的内力和变形特点，进行刚度分析。

我们在分析杆件的基本变形时，可以根据相似性建立一个通用公式，即：最大应力=最大内力 / 截面几何性质。

具体类比分析见表1所示。

引导学生用类比分析法分析以上几种基本变形的应力与强度条件之后，可以让学生自己类比分析他们的变形与刚度条件。

通过运用类比分析法，使学生能够清晰掌握几种基本变形的应力公式、强度与刚度分析方法，以便轻松学习组合变形的分析计算。

五、重视习题训练与复习总结

教师普遍注重理论公式的推导，认为把基本概念和理论讲透了，具体的应用学生自然能够迎刃而解。

事实上，现在学生普遍较为懒惰，课前不预习，课堂上不记笔记，课后不及时复习总结，除了做要上交的习题外其余的基本不做，而且抄作业现象很普遍，学生的计算能力和准确性较差。

大家都清楚，对材料力学的学习必须通过做大量习题才能较为深刻的掌握基本理论与公式，否则对知识的掌握就很肤浅，就会出现能听懂但不会做或做不对的情况。

提高计算能力的最佳途径就是要做大量的习题，所以，建议教师在课堂上要给学生留出时间练习，课后也要布置一定数量的习题。

对于作业上学生普遍存在的错误要及时纠正和引导，让学生的质疑尽可能在课堂上完全消化。

在课程复习总结的教学过程中，注意教材前后内容的连贯性和新旧知识的衔接，类比总结各知识点的特点、规律、联系、解题思路与解题方法。

这样既有利于学生消化吸收新知识又有利于增强学生掌握知识的系统性。

六、重视综合能力培养

在教学过程中给出一些实际问题和趣味问题，引导学生自己建立力学模型，然后进行分析，从而加强学生力学建模能力和培养解决实际工程中力学问题的分析能力。

学生除了会建立力学模型外，还须要求学生会将材料力学里的许多知识点进行综合，并利用熟知的解题方法来解决力学问题。

引导学生组建力学兴趣小组，探讨身边的力学问题，撰写与专业相关的力学小论文，制作力学模型，创造小发明，参加各级各类力学竞赛，申报大学生力学方面的实践创新项目等。

还要向学生推荐一些经典力学书籍、力学报纸杂志、力学课程学习网站等，供学生课外拓展学习使用。

总之，我们的力学教师需要与时俱进、深入思考，不断探索与总结，使材料力学课程的学习变得轻松而有趣。

[ 注 释 ]

[1] 陈云信.《材料力学》课程教学改革与实践[J].江汉大学学报(自然科学版)，(8)：40-44.

[2] 张豫，胡枕戈.材料力学教学中的类比教学法[J].华东交通大学学报，(12)：88-90.

力学实验教学大纲 篇6

普通物理实验（力学）教学大纲

（物理系物理教育专业用）

实验目的：本课程是对理科学生进行科学实验训练的一门必修课程，通过本课程的学习，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，培养学生熟练、扎实的实验基本知识、方法和技能，培养学生良好的科学素质，创新精神和实践能力，为今后的学习和工作奠定基础。

基本要求：本课程要求学生对基本物理现象进行观察和研究，学习基本物理量的测量方法，学习常用测量仪器的结构原理和测量方法，提高学生的基本实验能力、分析能力、表达能力和综合设计能力。通过完成一定数量的力学、热学实验，应达到如下要求：

1、掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确使用、调节和读数。

2、了解一些物理量的测量方法，知道如何根据实验要求确定实验方案、选择实验仪器、设备，如何减少实验误差。学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性。

3、养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，特别是严肃认真对待实验数据，杜绝弄虚作假，树立实事求是的科学态度和道德。

第一部分 力学实验（36 学时）

绪论（误差理论）4 学时

实验一 长度测量

要求：练习使用测长度的几种仪器；做好实验记录和计算不确定度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时

实验二 自由落体运动

要求：学习用自由落下的物体测量重力加速度，对组合测量进行数据处理。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时

实验三 密度的测量

要求：熟习物质密度的测量方法，测定规则和不规则物体的密度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时

实验四 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

要求：用倾斜气垫导轨测定重力加速度，分析和修正实验中的部分系统误差分量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验五 阻尼振动

要求：观察弹簧振子在有阻尼情况下的振动，测定表征阻尼振动特征的一些参量，利用动态法测定

滑块和导轨之间的粘性阻尼常量。更多免费资料请访问：豆丁教育百科

实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验六 单摆

要求：使用停表和米尺测单摆周期和长度，求出当地重力加速度g 值，考查单摆的系统误差对测重

力加速度的影响。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时

实验七 杨氏弹性模量测量

要求：用伸长法测定金属丝的杨氏模量，学习光杠杆的原理并掌握使用方法。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验八 转动惯量的测定

要求：测量不同形状物体的转动惯量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验九 弦振动的研究

要求：观察弦振动时形成的驻波，测量均匀弦线上横波的传播速度及均匀弦线的线密度。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验十 复摆振动的研究

要求：考查复摆振动时振动周期与质心到支点距离的关系，测出重力加速度、回转半径和转动惯量。

实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验十一 牛顿第二定律的验证

要求：学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律 实验类型：验证实验 学时分配：2 学时

实验十二 弹簧振子的研究

要求：研究弹簧本身质量对振动的影响 实验类型：综合实验 学时分配：2 学时

实验十三 碰撞实验

要求：验证动量守恒定理，了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时

实验十四 惯性秤

《量子力学》教学模式初探 篇7

关键词：量子力学,教学模式,教学理念

《量子力学》课程是物理及相关专业的专业基础课，由于量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，与之前同学们学过的经典物理学在规律及描述方法上有很大区别，因此教学过程中同学们普遍反映学习量子力学比其他任何物理课程都费劲。本人结合在教学中的实践与探索，总结了一点教学模式方面的尝试和体会。

一、督促预习与授课并重

预习是学好量子力学的重要一环，课前对将要讲授的内容进行提前自我学习，了解其梗概，做到心中有数，以便于听课的时候有的放矢，重点听预习中没有读懂的部分，并找出理解的部分与老师讲解的差异，最终纠正理解偏差达到正确理解。预习是独立学习的尝试，有助于提高学生学习能力和养成自学的习惯，所以它不但对于学习量子力学很重要，而且对于学生学习其他课程甚至是培养学生的终身学习的能力都很重要。因此，量子力学教师要给学生讲解预习对学好量子力学的重要性，并在教学中督促和检查学生预习的效果。检查可以通过课前十分钟随即找部分学生回答预习的内容及询问预习中碰到的问题，并督促预习不积极的同学。如果学生的预习效果不好或根本就没有预习，这将不会对教学效果有促进作用。

教学中，可仍坚持以传统的讲授为主的教学方法，辅以多媒体教学，二者各有利弊，可以互相补充。不可否认，传统教学有其自身的优点，在课堂教学中，老师在讲台上的“表演”吸引学生的注意力，教师的身体语言、面部表情、手势、眼神都是与学生进行思想交流的行之有效的方式[1]。通过讲授方式把所讲内容的主体部分交代清楚，然后运用多媒体手段播放与课程内容相关的一些实验及理论模拟图片，使讲课内容更加形象生动，有助于学生的接受理解和激发学生学习兴趣[1]。

二、难点讨论与实践

在讲到难于理解的概念和规律的时候，可以看时间安排小组讨论课，先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师再汇总各小组讨论及辩论的观点进行评述和纠正。例如，同学们对描述微观粒子的波函数的讨论，有的同学就误认为是有全部的粒子组成了波函数，有的还认为是经典物理学里的波。这个问题的讨论与解决引起同学们激烈的争论。且不说各种理解的正确与否，至少说明了学生开始自主思考问题了，这就激发了学生的求知欲望。从而，最终可以很大程度地激发学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解，直至最后充分理解这些内容。在这个过程中学生不仅体验了获取知识成功后的喜悦，同时培养了学生动脑思考的习惯和科研合作精神[1]。小组讨论的理论基础是“研讨型教学”，它引入科学研究的基本要素培养学生获取知识和创造知识的能力更强调学生科学素养的养成，以及个性和能力的发展对于培育大学生的创新精神和实践能力[2]。

由于量子力学是描述微观粒子的运动规律的物理学学科，好多概念与理论非常抽象，要想深入理解这些内容，需要在熟知课本基本知识的基础上，通过习题的演练，加深自己理解的程度。老师布置一些由简到繁、由浅到深有代表性的习题作为作业。这样在实践与应用的基础上就可以更好地掌握量子力学的基本原理与解决问题的办法。

三、突出概念，淡化数学

量子力学是以基本概念为基础结合复杂数学计算的学科，其中用到的数学包含高等数学和数理方法等方面的数学基础。有些章节的数学推导非常复杂，完全是数理方法相关的内容。因此可以对数学推导只讲解基本的解决问题的思想方法，而不具体演算。也就是说以基本概念的讲解为主, 要求学生掌握波动力学、矩阵力学的基本概念和基本计算以及简单的近似计算方法。这样可以突出教学中概念的理解，使学生抓住课程重点。因此, 教学中应以基本概念的讲解为主, 以学生掌握并理解基本概念为目的来组织教学[3]。

四、以学生为主体的教学理念的某些尝试

在教学过程中，教师不能一味地自己在讲台上讲解，要走下讲台到学生中间去，让学生自己参与到教学活动之中去。要改变这种单纯由教师讲授的“一言堂”教学模式，采用和谐交际式的“多言堂”[4]。除了上面提到的小组讨论教学过程，还可以尝试让学生讲一些比较浅显的内容。量子力学的章节不全是苦涩难懂的原理，有的内容学生通过预习完全可以理解掌握，因此可以尝试让学生通过预习对某些章节上台讲解，再由其他同学对其讲的内容进行补充或纠正，讲错的不要怕，最后老师再总结评点和澄清正确的理论。

五、结束语

学生是学习的主体，教学中我们一定要变学生被动学习为主动学习。量子力学是许多现代理论物理研究的基础课程，是学生在今后进行相关科学研究用得比较广泛的物理课程学科。因此，教师在教学过程中要深入研究教学方法，进行更合理有效的教学尝试，逐渐提高自己的业务能力，从而进一步提高教学效果与质量，达到培养具有扎实理论基础、较强实践能力和创新能力的高素质人才。

参考文献

[1]陈高, 孔梅, 苟丽丹, 朱瑞晗, 薛玲玲.量子力学课程教学模式的探究[J].吉林广播电视大学学报.2010 (7) :54

[2]王强, 郝利丽, 韩春杰, 李贤丽, 白永强.量子力学“研讨型教学”研究[J].科技信息.2010 (29) :26

[3]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) :85

量子力学教学方法 篇8

【关键词】：量子力学；创新人才；教学改革

【中国分类号】G420

随着社会经济的发展，教育事业在我国占有越来越大的比重，创新人才的培养成为教育的重要方向和目标。作为研究微观粒子运动规律的基本理论，量子力学主要研究原子、分子凝聚态物质等，既支配着微观世界，又支配着宏观世界，在人类现代物质文明中具有十分重要的作用。然而，就现状来看，量子力学教学中存在许多问题，必须把改革创新作为教育发展的强大动力，对量子力学教学内容和方法进行改革。

一、量子力学教学中出现的问题和改革思路

量子力學是一门理论性很强的物理课程，非常抽象化，一些解决方法和经典物理之间存在着根本上的区别，有很多概念和原理都难以理解。量子力学和数学有一定的关联，有很多复杂的数学知识，由于一些同学数学基础知识不牢固、不扎实，在学习量子力学的时候难免有些困难。宏观量子效应的发现，应当使课程内容更加丰富，然而授课学时的缩减，给教学任务增加了难度。

在现代知识经济体制下，教育成为社会发展不可忽视的重要部分，培养创新型、应用型、复合型人才是学校教育的最终目的，要改变传统的教育模式和教学方法，将学生的积极性充分调动起来，创造一个轻松愉快的学习环境。在对学生传授理论知识的时候，教师应当注重培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，要时刻关注量子力学的有关动态，收集最新的科研资料，让学生能够接触到最新的前沿知识，并整合教学内容，对教学内容和方法进行相应地改革，使教学质量得到提升。

二、创新人才培养视域下量子力学教学内容和方法的改革

社会经济的发展在很大程度上促进了教育的进步，创新越来越成为这个时代的标志，量子力学作为一门理论性非常强的物理课程，其教学模式存在许多弊端，必须采取一些列措施完善教学中的不足，量子力学教学内容和教学方法的改革，使量子力学的发展进入到一个新的阶段，对提高学生独立思考的能力以及分析解决问题的能力起到了积极的作用。

（一）量子力学教学内容的改革

由于不同的专业对量子力学的要求有所不同，与后续课程之间的联系也存在着不同之处，因此，应当注重因材施教，针对学生的具体实际情况进行区别对待。物理学专业的学生要学习后期的固体物理课程，因此，要加强量子力学中近似方法的讲解，并对内容进行适当地增减。对以后有考研需求的学生，要加强教学内容的广度和深度，为学生将来科研技术的研究提供必要的基础学科知识。应当对二次量子化以及二次量子化理论的应用讲解，为将来进入相关领域的学科技术研究提供必要的学科基础知识。

近年来，量子力学在社会发展中占有越来越重要的作用，由于新的宏观量子效应不断被发现，相关的应用技术得以开展，量子力学的实用性越来越突出，在实际生活中也产生越来越明显的作用。量子力学的教学改革，要从研究的角度出发，通过潜移默化的形式，使学生拥有良好的学习精神和学习作风。

量子力学主要包括关于粒子的波粒二象性、量子力学的基本原理和运用基本原理解决实际问题等，这三部分内容互相关联，教学时应当分清重点和主次，在对基本理论进行讲解时，要结合实例，使学生能够深入思考，并从中受到启发，培养学生的创新思维能力。另外，要对教学内容进行整合，将量子力学在生产生活中的应用于教学紧密结合起来，增强学生的创新思维能力，强化教学效果。

（二）量子力学教学方法和手段的改革

量子力学非常抽象，理论性很强，传统的教学模式中，教师只是一味地讲解，学生很难接受和理解其基本概念和原理。要将传统的教育模式和现代的教学方法进行有效结合，教师讲授方式由板书过渡到多媒体教学，真正地发挥现代科技的作用。

例如，在讲解线性谐振子波函数和概率密度时，运用多媒体技术，相比传统的板书而言，极大地缩短了时间，又能够使教学内容更加形象、生动、直观地表现出来，激发学生的学习兴趣。在讲解微观粒子的波粒二象性时，将多媒体技术和电子衍射实验有效结合，并利用挂图的方式展示微观粒子的运动规律，易于学生理解。

量子力学与科学前沿联系紧密，教师在讲授量子力学基本理论知识的时候，还应适当强调量子测量与经典测量存在的不同之处、以及量子测量对量子态的影响，对于微观量子态，要注重量子比特的根本特性和环境所产生的影响，利用量子隐形传送功能建立安全的密码体系，将最新的科技知识和高新技术引入到教学当中，扩充学生的知识和视野，让学生能够掌握现代科技下量子力学的研究现状和发展状况。

数学在量子力学中占有一定的成分，应当把数学作为一种工具，通过简化模型等方式，注重物理模型的分析；求解本征方程时，应当略去复杂的数学推导，直接利用边界条件计算本征值；也可以采取比较法，通过类比说明，阐述量子力学与经典力学的不同之处；量子力学比较抽象化，难以理解，有些量子现象与日常的生活经验不相符，应当将量子力学的理论知识和实验课程结合起来，让学生亲自验证理论的正确性。

三、结束语

量子力学是物理教学的重要部分，与现代科学研究联系十分紧密。针对量子力学教学中存在的问题，对教学内容和教学方法进行改革，通过改革创新，使学生能够充分发挥自身的主观能动作用，培养学生的创新能力、学习能力和实践能力，也在一定程度上促进了教育事业的进步与发展。

【参考文献】：

[1]王子武,李伟萍.创新人才培养模式下的量子力学教学改革[J].赤峰学院学报（自然科学版）,2014,(2):274-275.

[2]杨延玲.《量子力学》教学对学生创新性思维的培养[J].考试周刊,2010,(8):176.

[3]韩萍,董莉.量子力学课程的教学改革与实践[J].渤海大学学报（自然科学版）,2010,31(4):350-352.

理论力学教学改革初探 篇9

摘要:理论力学是高等院校工科专业的一门核心基础课,如何提高教学效果,培养学生综合能力,是每个教师需要认真考虑的课题。本文结合教学实践,从课程教学内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。关键词:理论力学;教学改革;教学方法

理论力学 研究物体机械运动的一般规律,是高等院校工科专业的一门核心技术基础课程之一,是与工程实际紧密联系的课程。教学内容是以伽利略和牛顿总结的基本定律为基础,系统介绍静力学、运动学与动力学的基本概念、基本原理以及处理问题的基本方法,属于古典力学的范畴。不仅为材料力学、机械原理、机械设计、弹性力学、塑性力学 等后续课程的学习打下基础,更在于培养学生逻辑思维、抽象思维的能力。为了适应21世纪科技发展趋势和未来市场对人才培养的要求,近几年来,笔者结合教学实践,从理论力学 课程内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。

一、基本内容的改革 高等工科院校的人才培养模式不外乎两种:一是工程技术型的工程师,二是研究型的工程师和科研工作人员。对于土木工程专业,理论力学 是接触工程实际的第一门工程力学基础课程。理论力学 从建立力的基本概念开始,要求学生掌握具体工程问题简化模型的受力分析,力系的简化和平衡条件;掌握物体机械运动的规律;以及机械运动和物体受力之间的关系,并能够应用这些规律去解决一些土木工程中的实际问题,或者结合其他力学学科的知识解决工程结构的力学分析问题。笔者探讨了基础力学在土木工程专业课程中的地位和作用,修订了原来的教学大纲,编制了一套适合我校实际情况、专业定位合理的新教学大纲,从而使课程内容、教法与大土木专业更加协调。对此,具体做法是:!采用从特殊到一般的方法建立模型和概念,从一般到特殊的方法进行理论分析和公式推导,既体现了认识规律,又提高了授课效率;∀结合大类专业的特点,加强工程概念和实践性内容,增添具有工程背景的现代知识和实验技术;#由于力学是各工程专业的基础学科,需要溶入到各专业课中,同样各专业课内容也要溶入到力学课中去。两类学科的交叉与相溶应是教学体系改革的良好途径。如在静力学部分除保留基本题型外,结合工程实际,对高层建筑、大跨度桥梁、海洋平台及大型水利工程等许多重要工程,分析其受载情况,如自重、风载、静水侧压力等,阐明其设计、制造都是在理论力学 的指导下得以实现。

二、教学方法的改革

(1)采用启发式教学。启发式教学对于活跃课堂气氛,启迪学生思维,使学生在较短时间内获得更多更扎实的知识有积极效果。不同的内容和对象,启发式教学具有不同特点。课堂讨论是启发式教学的很好表现形式。(2)采用∃1+1%的教学模式,提高授课质量和效率。教学思想和教学理念的转变,必然会带来教学方法和教学手段的改革,但一切改革必须以提高教学质量为原则。在理论力学 教学中采用∃1+1%(即常规教学与多媒体教学相结合)的教学模式源于两方面压力:一是课内学时大量压缩,而教学内容却有增无减,迫使教师必须更新教学手段来提高课时利用率;二是教材中诸如约束的实际构造、运动的合成、机构运动的全程分析等概念,不仅学生难以理解,教师也难以描述清楚。因此,开展现代化教学手段的研究与实践,引进其他重点大学研制的多媒体教学软件包,结合自制的电子教案及相关课件,有目的地穿插于教学的各环节中使用。在理论力学 中开展多媒体教学优点很多,比如生动形象,增加了视觉效果,节省了板书时间,加大了课堂信息量,为教师的启发式教学和介绍学科前沿内容创造了条件。利用动画技术,显示相对运动和绝对运动轨迹,让学生在对这两种运动的感性认识的基础上加深对基本概念的理解,提高条理性分析问题的能力。不仅使传统的教学得到丰富和提升,更重要的是开创了新的教学模式,给学生营造了一种立体的、全面的、动态的学习情境,激发了学生的学习兴趣和积极性;同时借助于多种媒体,可以节省大量的板书时间,让大量的工程实例如房梁、屋架、桥梁等结构的受力情况轻松地走进课堂,使一些抽象的概念、理论变得直观明了;使一些无法言传的知识形象化,学生对教学内容吸收得快,理解得深。既节省了课时,又增强教学效果。

三、考试评价方法的改革 学生学习理论力学 的效果如何,传统的检查方法是一个学期中的一二次考试,再考虑学生平时作业的成绩,就给出了学生理论力学 的学期成绩。其传统检查学生学习效果的方法有其弊端,学生到考试前临时突击,平时作业尽管完成,是如何完成的?学生到底理解多少?在课外花了多少功夫?教师无从真正了解。要改变这种状态,只有改革考核方法。教师在平时就要经常性地了解学生的学习动态,重视学生获得知识的方法、处理问题的手段,激励学生成为有创造能力的自主学习者。因此,对于平时成绩,可采取课堂小测验的方式,由于理论力学 教学时数的限制,课堂小测验时间通常在10~15分钟之内,每星期至少举行一次,每次测验要批改,成绩作记载,占学期平时成绩的50%~60%,要在第一次上课就向学生说明,课堂小测验的试题应短小精悍,重点应放在学生掌握基本概念、理论及培养他们创新思维和解决问题能力上。另外,还可以引导学生写小论文,可调动学生主动学习的积极性,提高学生的自学能力,提高学生解决问题的综合分析能力及整体的独立工作能力。或在期末考试题目中增加一些分析题、讨论题,让学生充分发挥自己的主观能动性,促进教学与考试的有机结合。

四、适当增加实验教学内容 长期以来,理论力学 实验课得不到重视。然而,基础实验课是对学生进行系统全面的最基本的实验技能和方法的训练,而专业实验课则是让学生通过实验掌握某种测试方法或研究某类具体工程结构的实验方法。因此,开设紧密联系科技新动态的动力学实验,是培养学生实际动手能力和综合素质的重要手段之一。现在,土木工程结构越加复杂,需解决的动力分析问题更多,计算机技术和动态测试技术发展和更新迅速,具备了在理论力学 课程中开设具有高科技含量的实验的可能性和必要性。因此,建议在理论力学 课程中引进新的测试技术设备,在开设基础型教学实验的基础上,再开设动手提高型实验,基础实验可包括检测和识别系统的激振频率,测定系统的固有频率等;提高型实验包括模态测定实验,在实验中,学习模态分析原理,采样原理和测试技术等等,学生自己动手实验,做传递函数分析和模态分析,并打印实验报告,绘出各阶振型图,测出各模态参数。通过这些实验,使学生将所学的理论力学 知识与现代技术有机结合起来,为以后的工作和学术研究打下良好的基础。