“量子力学”教学浅谈

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1、Science&TechnologyVision科技视界科投-探索·争呜“量子力学”教学浅谈杨毅(中国农业大学烟台研究院，山东烟台264670)【摘要】‘量子力学”本身是一门非常抽象的课程，一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识．另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像．这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。需要认真思考教学活动的开展方式。【关键词】量子力学；教学方法；物理思想．“量子力学”是20世纪物理学对人类科学研究两大标志性贡献之在必要的教学内容讲解外．每

2、节课都留出一定的师生互动时间一已经成为理工科专业最重要的基础课程之一．学生熟练掌握量子，教师通过创设问题情景．引导学生进行研究讨论．或者针对已讲授内力学的基本概念和基本理论．具备利用量子力学理论分析问题和解决容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未问题的能力。对提高学生科学素．养培养学生的探索精神和创新意识讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣(比如．在讲授完一维无限深方及亦具有十分重要的意义但是．量子力学理论与学生长期以来接触势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思到的经典物理体系相去甚远．尤其是处理问题的

3、思路和手段与经典物考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”)．这样学生就会理截然不同，但它们之间又不无关联．许多量子力学中的基本概念和积极地预习下节内容：或者选择一些有代表性的习题．让学生提出不基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的思维上的冲突导致学同的解决办法，培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题．生在学习这门课程时困惑不堪此外．这门课程理论性较强．众多学生积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决．培养学生的科学探陷于烦琐的数学推导之中．导致学习兴趣缺失针对这些教学中的问索精神此外．还可使学生自由组合．挑选他们感兴趣的与课程

4、有关的题．如何激发学生学习本课程的热情．充分调动学生的积极性和主动题目进行讨论、调研并完成小组论文．这一方面激发学生的自主学习性，已经成为摆在教师面前的重要课题对“量子力学”课程的教学内积极性．另一方面使其接受初步的科研训练．一举两得容应作一些合理的调整2．2注重构建物理图像在实际教学中着重注意物理图像的构建．使学生对一些难以理解1合理安排教学内容的概念和理论形成较为直观的印象．从而形成深刻的记忆和理解例1．】理清脉络．强化知识背景如：借助电子束衍射实验．通过三个不同的实验过程(强电子束、弱电从经典物理所面临的困难出发．到半经典半量子理论的形成．

5、最子束及弱电子束长时间曝光)．即可为实物粒子的波粒二象性构建出终到量子理论的建立，对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是一幅清晰的物理图像：借助电子柬衍射实验图像．再以光波类比电子的分析，特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解．波，即可凝练出波函数的统计解释：借助电子双缝衍射实验图像，可使弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的．还存在学生更易接受和理解态叠加原理：借助解析几何中的坐标系．可很好哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基地为学生建立起表象的物理图像尽管这其中光波和电子波、坐标系本理论的形

6、成和建立的科学历史背景有一深刻了解．有助于学生理清和表象这些概念之间有本质上的区别．但借助这些学生已经熟知和深经典物理与量子理论之间的界限和区别．加深他们对这些基本概念和刻理解的概念．可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明基本理论的理解；另一方面．可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火的概念和理论，同时，也可使学生掌握这种物理图像的构建能力．对培花和科学思维方法有一全面的了解．有助于培养学生的创新意识及科养学生的创新思维具有非常积极地作用学素养。l；t~a：对于玻尔理论．由于对量子化假设很难用已经成形的经3教学手段和考核方式改革典理论来解释，

7、学生往往会觉得不可思议．难以理解。为此．在讲解这部分内容时，很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景．告诉学生3．1课程教学采用多种先进的教学方式在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦如安排小组讨论课．对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各的光量子概念，且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握．之前小组内讨论．再是小组间辩论．最后老师对各小组讨论和辩论的观点卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重进行评述和指正。例如．在讲到微观粒子的波函数时．有的学生会认为背离。为了解决这些问题．玻尔理论才应运而生在用量子力学

8、求解氢是全部粒子组成波函数．有的学生会认为是经典物理学的波这些问原子定态波函数时。还可以通过定态波函数的概率分布图．向学生介题的讨论激发