量子力学研究方向精选(九篇)

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第1篇：量子力学研究方向范文

“裘槎前瞻科研大奖2016”得奖学者简介

欧阳灏宇博士（香港大学理学院化学系助理教授）：主要研究方向是超分子化学及分子识别，特别是理解分子是如何识别和彼此交互，利用分子间的相互作用作为复杂结构的自组装手段，K从中创建不同的功能材料。欧阳博士其中一个研究方向，是在复杂的生物环境中，选择性地识别和检测有机小分子的新型分子识别系统。其中一项研究重点，是识别出儿茶酚胺（Catecholamine）等有重要作用的有机化学物。儿茶酚胺（例如多巴胺）是人类神经系统中，负责神经细胞之间的信号传递的化合物之一。欧阳博士的另外一个研究重点，是探索对於拓扑复杂分子，例如具有多个互锁大环索烃的不同装配策略。这些分子环状结构，与分子存储器以及微型物质穿透等分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。不同的环状装配策略，对新物料等的研发有着重要的示。

“裘槎前瞻科研大奖2016”得奖学者简介

崔鹤鸣博士（香港大学工程学院计算机科学系助理教授）：研究领域包括作业系统、程序设计语言、分散式系统以及云计算等等。他此次获奖的研究项目专注於构建一套新型的软件系统，旨在大大地提升目前网上服务的可靠性和安全性。网上服务，包括社交网络系统、电子商务平台，以及金融交易平台，已经广泛地深入人类的生活。然而，这些软件服务都是运行於计算机之上，而计算机的软件和硬件故障，无可避免地会伤害这些网上服务的可靠性，从而导致巨大损失。崔博士的研究，有望为问题提供突破性的解决方案。崔博士近期的研究成果包括成功申请数项美国专利、开源软件项目、以及在世界顶级计算机系统软件和程序设计语言的国际会议（例如SOSP， OSDI，PLDI， 以及ASPLOS）。

“裘槎优秀科研者奖2016”得奖学者简介

陈冠华教授（香港大学理学院化学系系主任）：主要从事理论化学和计算科学的研究，专注於研究量子力学中著名的薛丁格方程式（Schr?dinger equation）?ψ=Eψ的数值解法。他在激发态线性标度量子力学方法、开放体系的第一性原理方法、量子力学/电磁学（QM/EM）跨尺度耦合方法、神经网络方法在量子力学计算的应用等领域都做出了开创性的工作，极大的拓展了量子力学计算方法的应用范围。近年来，陈冠华教授致力於发展开放体系第一性原理量子力学方法和多尺度量子力学/电磁学耦合方法，实现了对新兴纳米电子器件及新兴电子材料的计算类比与探索。将该方法同工业界现有的简约模型、电路模型整合，可以实现从原子细节出发预测电路的行为。由於这一系列原创性的工作，陈冠华教授2011年当选为英国皇家化学会会士，2014年当选为美国物理学会会士。陈教授是卓越学科领域《新兴电子器件的理论、模型和模拟》项目协调人。

第2篇：量子力学研究方向范文

量子力学诞生于1926年，是人类对微观世界加以认识的理论基础之一。量子力学和相对论之间的不相容性在1935年被爱因斯坦、波多尔基斯和罗森论证后，约翰•贝尔于1964年提出贝尔理论，，阿斯派克等人于1982年证明了超光速响应的存在。1989年第一次演示成功量子密钥传输，1997年量子态隐形传输的原理性实验验证由奥地利蔡林格小组在室内首次完成，2004年，该小组又将量子态隐形传输距离成功提高到600米。2007年开始我国架设了长达16公里的自由空间量子信道，于2009年成功实现世界上量子隐形传态的最远距离。

二、量子通信技术的发展趋势

量子通信技术的研究方向除了包括量子隐形传态还包括量子安全直接通信等，突破了现有信息技术，引起了学术界和社会的高度重视。与传统通信技术相比，量子通信除具有超强抗干扰能力外且不需对传统信道进行借助；与此同时量子通信的密码被破译的可能性几乎没有，具有较强的保密性；另外，量子通信几乎不存在线路时延，传输速度很快。量子通信发展仅仅经历了20年左右，但其发展却十分迅猛，目前已经被很多国家和军方给予高度关注。

量子通信在国防和军事上具有广阔的应用前景，作为量子技术的最大特征，量子技术的安全性是传统加密通信所无可企及的。量子通信技术的超强保密性，能够有效保证己方军事密件和军事行动不被敌方破译及侦析，在国防和军事领域显示出无与伦比的魅力。另一方面，在破解复杂的加密算法上，也许现有计算机可能需要好几万年的时间，在现实中是完全无法接受且几乎没有实用价值的。但量子计算机却能在几分钟内将加密算法破解，如果未来这种技术被投入实用，传统的数学密码体制将处于危险之中，而量子通信技术则能能够抵御这种破解和威胁。

在民间通信领域量子通信技术的应用前景也同样广阔。中国科技大学在2009年对界上首个5节点的全通型量子通信网络进行组建后，使得实时语音量子保密通信被首次实现，城市范围的安全量子通信网络在这种“城域量子通信网络”基础上成为了现实。

三、总结

第3篇：量子力学研究方向范文

人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升?传统计算机计算能力的提高有没有极限?对此问题，学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高，最终地球上所有的能最将转换为计算的结果一造成熵的降低，这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的，因此，传统电子计算机的计算能力必有上限。而以mM研究中心朗道为代表的理论科学家认为到2l世纪30年代，芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度．此时，导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律一牛顿力学沿导线运行，而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象，从而导致芯片无法正常工作：同样，芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸后，晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。哲学家和科学家对此问题的看法十分一致：摩尔定律不久将不再适用。也就是说，电子计算机计算能力飞速发展的可喜景象很可能在2l世纪前30年内终止。著名科学家，哈佛大学终身教授威尔逊指出：“科学代表着一个时代最为大胆的猜想。它纯粹是人为的。但我们相信，通过追寻“梦想一发现一解释一梦想”的不断循环，我们可以开拓一个个新领域，世界最终会变得越来越清晰，我们最终会了解宇宙的奥妙。所有的美妙都是彼此联系和有意义的。”

二、各种新型计算机

硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。

（1）量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机(quorum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机是通过量子分裂式、量子修补式来进行一系列的大规模高精确度的运算的。其浮点运算性能是普通家用电脑的CPU所无法比拟的。量子计算机大规模运算的方式其实就类似于普通电脑的批处理程序，其运算方式简单来说就是通过大量的量子分裂，再进行高速的量子修补，但是其精确度和速度是普通电脑望尘莫及的。

（2）光子计算机。现有的计算机是由电子来传递和处理信息。电场在导线中传播的速度虽然比我们看到的任何运载工具运动的速度都快。但是，从发展高速率计算机来说，采用电子做输运信息载体还不能满足快的要求，提高计算机运算速度也明显表现出能力有限了。而光子计算机以光子作为传递信息的载体，光互连代替导线瓦连，以光硬件代替电子硬件，以光运算代替电运算，利用激光来传送信号，并由光导纤维与各种光学元件等构成集成光路，从而进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长、频率、偏振态及相位的光代表不同的数据，这远胜于电子计算机中通过电子状态变化进行的二进制运算，可以对复杂度高，计算量大的任务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。

（3）分子计算机。分子计算计划就是尝试利用分子计算的能力进行信息的处理。分子计算机的运行靠的是分子晶体可以吸收以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。凭借着分子纳米级的尺寸，分子计算机的体积将剧减。

三、探究研究策略的依据

笔者认为开展计算机发展史研究的一种思路是：本着实用主义的态度，分阶段提取计算机发展过程中的关键问题。围绕这些问题展开研究，尤其要着力于问题解决过程中碰到的困难，以及问题解决后发现的新问题。

（1）“实用主义”无褒贬之分。弥补对计算机发展的历史认知，不宜再去重做实验，推倒人类已有的技术规范重来：只能进一步的学习和研究，在研究和学习中发现问题，找出规律。同时，“实用’，也是发挥后发优势的应有之义。

（2）紧紧围绕“问题”。在科学发展的历史进程中，问题要比问题的解决更重要，“一个好的问题堪比一所好的大学”计算机的发展也是在不断地提出问题、解决问题中发展进步，每一次问题的提炼和解决都促进了计算机水平得到一次升华和提高。

（3）事物的发展是动态的，已有问题的解决必然带来新的问题新的问题是对已有问题解决方法的挑战与审视，抑或是新科学新技术寻找用武之地发挥作用的要求，尝试主动提出可预见的问题并设法解决是现代思维方式的一个显著特征，爱冈斯坦曾说：提出一个问题往往比解决一个问题更重要，正是这个意思。提新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，这一切需要有创造性的想象力。往往是获得认识突破的契机，这种习惯或者素养是极其宝贵的。

四、结束语

计算机是20世纪人类最伟大的发明之一。在这个世纪之交，知识经济时代呼啸而来，作为知识和信息的处理、传输和存储之载体的计算机。在即将来临的2I世纪，将会不断地开发出新的品种。而这些新颖的计算机的发展将趋向超高速、超小型并行处理和智能化。为达到预想的目的各种新型材料将被运用到新型计算机的开发当中，如量子、光子分子等。未来量子、光子和分子计算机将具有感知、思考、判断、学习以及一定的自然语言能力，使计算机进人人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，对人类社会的发展产生深远的影响。

参考文献：

[1]刘科伟等．量子计算与量子计算机．计算机工程与应用，2002(38)

[2]王延汀．谈谈光子计算机．现代物理知识，2004，(16)．

第4篇：量子力学研究方向范文

有的同学可能会问，现代社会的通信方式已经如此先进了，它还有进步的空间吗？答案当然是“有”，而且科学家们早就有了研究方向――量子通信，一种利用量子力学的全新通信手段。像美国、日本以及欧洲的一些发达国家，都已经在量子通信方面取得了不错的成绩。

对于量子通信的研究，中国自然不甘人后。2016年8月16日，我国成功将世界首颗量子科学实验卫星（以下简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空，这标志着中国在量子通信的道路上迈出了重要的一步。

什么叫“量子”？

物质似乎是可以被无限细分下去的：分子、原子、原子核、质子……但量子理论认为，物质和能量都存在最小的不可分割的基本单位，这个基本单位就是“量子”。举个例子，光子就是光能量的最小单位，所以不可能存在“半个光子”。

“墨子号”织就“天地网”

“墨子号”量子卫星重约640千克，运行在高度约500千米的极地轨道，设计寿命为两年。而这颗量子卫星之所以叫作“墨子号”，是因为墨子最早提出光线沿直线传播，设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。以中国古代伟大科学家的名字命名量子卫星，也将提升我们的文化自信。

根据科学研究需要，我国目前已建成一个天地一体化量子科学实验系统，包括位于太空的“墨子号”量子卫星和一个地面科学应用系统。

中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么“墨子号”量子卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。

量子通信的基础――量子叠加和量子纠缠

量子叠加就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。这是什么意思呢？就是说一个粒子的量子态是同时处于多种状态中的，打一个不是很恰当的比方，比如一个人身处量子世界，那他既是健康状态，又是疾病状态。不过，当你观察到这个量子态的粒子的时候，它就会表现出确定的状态。这就是量子世界的神奇之处。

而关于量子纠缠，中国科学技术大学量子实验室的郭光灿院士曾经用一个有趣的比方来形容这种特性。在美国的女儿生下孩子那一瞬间，远在中国的妈妈就自动升级成外婆，即使这位妈妈自己并不知情。之所以妈妈一定会成为外婆，就是因为她和女儿之间有一种“纠缠”关系。当两个微观粒子处于纠缠态，不论分离多远，对其中一个粒子的量子态做任何改变，另一个会立刻感受到，并做出相应改变。

量子通信其实就是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式。我们事先构建一对具有纠缠态的粒子，将两个粒子分别放在通信双方。当一端的人观察到手中的粒子状态后，立刻就能得知另一端的人手中的粒子状态。再通过一些技术性操作，不就实现了某种程度上的信息传递了么？

APT技术功不可没

2016年8月26日凌晨，兴隆量子通信地面站成功实现了与“墨子号”的天地对接（天上的卫星数据信息通道与地面上的通信站数据信息通道，实现标准规范转换接通，投入运行），并接收到850纳米的通信信号，是几个地面量子通信站中首个完成对接测试实验的地面站。

第5篇：量子力学研究方向范文

1、自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。——蒲柏

2、自从牛顿奠定了理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大变革，是由法拉第、麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。——爱因斯坦

3、这是我一生中碰到的最不可思议的事情，就好像你用一颗15英寸的大炮去轰击一张纸而你竟被反弹回的炮弹击中一样。很生动地描述了汤姆逊模型碰到的困难，即原子不可能是质量均匀分布大小为1埃的球。——卢瑟福

4、弦就好比是应该出现在二十一世纪物理学的一鸿半爪，偶然掉落在二十世纪一般。——维敦

5、物理学家总认为你需要着手的只是：给定如此这般的条件下，会冒出什麽结果？——费曼

6、物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。——劳厄

7、物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。——普朗克

8、我可以很确定的告诉大家：没有人真正了解量子力学。——狄拉克

9、万有引力、电的相互作用和磁的相互作用，可以在很远的地方明显的表现出来，因此用肉眼就可以观察到；但也许存在另一些相互作用力，他们的距离如此之小，以至无法观察。——牛顿

10、所有的科学不是物理学，就是集邮。——拉塞福

11、实验物理与理论物理密切相关搞实验没有理论不行但只停留於理论而不去实验科学是不会前进的。——丁肇中

12、实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻试验。——丁肇中

13、判天地之美，析万物之理。——庄子

14、科学家不是依赖于个人的思想，而是综合了几千人的智慧，所有的人想一个问题，并且每人做它的部分工作，添加到正建立起来的伟大知识大厦之中。——Rutherford

15、固执于光的旧有理论的人们，最好是从它自身的原理出发，提出实验的说明。并且，如果他的这种努力失败的话，他应该承认这些事实。——托马斯。杨

16、给我一个支点，可以撬起整个地球。——阿基米德

17、方程式之美，远比符合实验结果更重要。——狄拉克

第6篇：量子力学研究方向范文

1983年出生，2006年获南京大学物理系学士学位，随后进入中国科学院理论物理研究所学习。2008年赴英国留学，进入剑桥大学三一学院，在剑桥大学天文和宇宙学研究所攻读博士学位。

如果，我们能够找到一个可以描述宇宙起源的完整理论，它应该可以被所有的人所理解和掌握，而不仅仅是这个领域的科学家。它也意味着，人类理性获得的巨大成功，和人类透析上帝思考的伟大智慧。

――斯蒂芬・霍金《时间简史》

浩渺的宇宙，总是激起人们无限的遐想与追问：宇宙从何而来，宇宙如何演化，宇宙将走向何方，在宇宙中我们是否是孤独的人类？要找出这些神秘问题的答案，只能诉诸于复杂和抽象的物理理论，以及精确的实验技术。当我在灿烂的星空下仰望苍穹，心中升起种种猜想和疑惑时，一条世界重大科技新闻，将我的目光和兴趣聚焦到了天体物理学和宇宙学。

在南大确定研究方向

1998年，美国加州大学伯克利分校和约翰・霍普金斯大学的2个研究组，通过对超新星光度距离的研究，发现了宇宙暗能量的存在。通过分析，他们发现，距离太阳系远处的超新星，正加速向我们离去。从1929年起，哈勃(Edwin Hubble)就告诉人们，远处的星系正向我们退行，即宇宙在膨胀。然而由于万有引力，物质之间会不断地吸引，以及塌缩。因此，人们认为宇宙即使膨胀，也应该减速膨胀。然而，1998年的发现却彻底改变了人们的预期：星系正在加速向我们离去，宇宙在加速膨胀!

那么，是什么神秘的物质驱动宇宙加速膨胀的呢？这便是举世闻名的“暗能量问题”。

2002年，我进入南京大学学习。南大的学风很好，较少受到社会上浮躁之风的影响。上大学期间，物理系组织的针对本科生的报告，我基本上每一次都去。南大物理系的优势在于凝聚态物理和微电子物理（应用物理），所以报告基本上都是围绕这两方面的内容。但对于天体物理和基本粒子物理学方面的报告，却非常少。

凝聚态物理的报告，比如纳米科学、晶体生长、磁性材料等等，其实很有意思。坦率地说，我也学到了不少东西，但我总感觉这不是我想要研究的。直到2004年，一次报告将我的视野一下子打开了。这一年，美国宇航局和普林斯顿大学的WMAP卫星实验组，了该卫星测量宇宙学基本常数的数据，确定了宇宙中暗能量占74%，暗物质占22%，可见物质只占4%。中国科学院理论物理研究所的李小源研究员和高能物理研究所的杜东生研究员作了一个“时间、空间、物质和能量的科学”的报告，介绍了国际上这方面的前沿进展。他们将微观世界的基本粒子和整个宇宙的演化相联系，解释当今宇宙的星系、星系团结构是如何和宇宙及早期的微观世界的动力学相联系的。那个晚上精彩的演讲，我至今记忆犹新。

我于是便认准了我感兴趣的领域。南京大学离紫金山天文台（办公楼在南京市的北京西路，观测站在紫金山上）不远，陆院士领导的天体物理研究组每周都有讨论，我争取每周都前往参加讨论，虽然那时候对宇宙中结构形成还不是很清楚，但对于暗物质和暗能量问题已有一定的了解。

我决定在毕业以后去中国科学院理论物理研究所（以下简称“理论所”）去攻读理论天体物理学研究生。让我感到庆幸的是两件事：（1）我在大学第四年期间，已经把研究生的理论物理学课程全部跟班学习了一遍，并且参加了考试，其中有一门还得了满分。这让我在之后的研究过程中有了一定的基础；（2）由于当时成绩还可以，我被保送进入理论所读硕士研究生，这使得我有了大量的时间去研究和思考一些专业问题。如果没被保送而需要参加统考的话，我会花费很多时间去准备“考研”。我面试的时候，理论所在全国一共招收20名学生，如果我没记错，我当时面试总成绩是99分，排名第一。我后来见到了李淼教授（弦理论专家），我还跟他讨论过一个面试时我遇到的量子力学的问题。

难忘中国科学院

我到了中科院理论所之后，并没有直接进入暗物质和暗能量的研究，而是花了很长的一段时间，学习广义相对论的唯一性定理的知识。后来事实证明，这部分时间花得不是很值当，因为该理论的发展已经比较成熟，没有太多可以开拓的空间。我还在宇宙的扰动理论方面花了很多的时间，成效也不是很大。因为这些东西都已经被人们非常好地发展起来了，可做的新东西不多。这时我开始逐渐地思考，以后的研究该怎样定位，怎样才能做一些有新意，比较独特的研究。

暗能量的理论问题，人们尚未把它搞清楚，主要的原因是，人们对于真空能(Vacuum Energy)的本质还不甚了解，不知道究竟是哪一种基本的量子场，或者是由某种时空几何决定的。这其实是当今国际理论物理学界的头号难题。因此，在没有基础理论上取得根本进展的前提下，人们试图去构造一些唯象（即现象学上的解释）上的模型，去解释宇宙的加速膨胀。当然，这些模型目前都只是唯象上的近似，并非已经得到公认的基础理论。但是研究它们，对于天文观测也是一种促进，因为你知道了不同的模型会有一些不一样的宇宙观测的预言，可以期待着在天文的一些观测上得到验证或排除。

我花了一段时间研究了全息暗能量，探讨了它在观测上的一些可能的预言，以及利用当时最新的天文观测数据（超新星、微波背景辐射等）去限制了这个模型，并且首先用统计学上的贝页斯证据(Bayesian Evidence) 去计算了它与宇宙常熟模型的之差等等。后来，在美国洛杉矶2008年初举办的“暗物质与暗能量”会议上，我应邀报告了这方面的一些工作。

随着研究的深入，我逐渐感觉到，要真正地探究这些宇宙中的神秘物质，找到宇宙的起源与结构形成的一些实验上的关键证据，必须掌握丰富的天文观测资料，并具备强大的数据分析方法。在这方面，国内的研究实力很有限；应该说，不仅是中国，整个亚洲在这方面的研究都非常薄弱；于是，当2008年初我拿到一笔剑桥大学的奖学金时，我决定赴剑桥大学留学。

英国的留学生活

能来剑桥大学，实属幸运。剑桥有一个研究实力很强的天文研究所（我现在所在的研究所），几乎在相关的领域，研究所都有世界著名的科学家，比如唐纳德・耶丹・贝尔（Donald Lyden-Bell）（星系、黑洞、广义相对论）、马丁・里斯（Martin Rees）(宇宙学、星系)、安德鲁・费边（Andrew Fabian）（X射线与黑洞）、罗伯・肯尼卡特（Rob Kennicutt）(恒星形成)，以及我后来的导师乔治・艾夫斯塔修（George Efstathiou）(宇宙学)。就算是一些资历较浅的研究员也相当知名。另外，离研究所不远，还有另外2个研究所：霍金的“理论宇宙学中心”，以相对论和宇宙弦(Cosmic String)的研究而出名；卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)的天体物理研究组，以发现脉冲星和开创射电天文学而闻名。这些单位之间经常会有一些讨论。

这几年天体物理学的研究方向，主要是宇宙微波背景的研究(Cosmic Microwave Background)，以及星系和星系团等宇宙中大尺度结构的形成的研究。为什么人们要研究这些东西呢？主要的原因在于，人们试图去了解宇宙中结构的形成，即我们所观察到的星系团、星系、恒星系统，究竟是如何演化来的，即动力学上是如何形成的。因此，要想回答这个问题，有两个要素是必须要了解的：星系和恒星体统形成的初条件是如何，以及动力学方程是怎样的？而宇宙之所以复杂，就是在于动力学上，有一些很复杂的、尚未被科学家搞清楚的物理学过程（比如重子物质如何与暗物质发生相互作用等等），这会给研究结构形成的动力学带来很多的不确定性。人们所采取的办法主要有2个：一是观测上要掌握大量的实验资料，尤其是对不同种的星系和恒星系统的资料都要掌握；另外，在理论上，通过数值模拟，可以计算那些不同的微观机制(比如上面提到的相互作用)，究竟会对最后形成的星系和恒星系统有多大的影响，从而通过与观测对比，确定下来可能的机制。在攻读博士学位阶段，我的一些对星系的速度场的研究，主要遵循的是这个思路。

另外，对于结构形成初条件的观测，也是非常的重要，因为这方面的观测量，会直接影响到对早期宇宙初条件的限制。它所发生的物理学过程是这样的：宇宙在极早期由于量子效应会产生一些时空上的量子涨落，而这些涨落经过宇宙的演化会“进化”为宇宙中不同物质密度的涨落（比如光子、可见物质，以及暗物质等等）。那么通过对于这些物质涨落能谱的观测，我们就可以推测在宇宙的极早期，究竟是哪些量子效应在起作用，从而对宇宙的起源问题给出一些有意义的启示。这对于理论物理学家会是非常感兴趣的内容，因为理论物理学面临的最大问题，即“大统一”问题（Grand Unification Theory），就是要去寻找能够统一电磁力、弱相互作用、强相互作用力，以及引力的基本理论，而这种理论描述能量极高的物理，而通常的地面的加速器提供不了这么高的能量。但现在天文学家和宇宙学家却有可能在宇宙中，找到验证这些理论的办法，这当然是非常重要的研究方法。沿着这条线，我也持续在做一些研究工作。

由于卫星、地面望远镜等天文观测手段的不断加强，有一些领域不断地受到人们的重视，因为它们有可能在未来提供一些解答难题的关键性的实验证据，比如：

1.再电离（Reionization）：宇宙中的原初星系是如何形成的。

2.引力波（Gravitational Waves）：验证广义相对论，寻找引力在早期宇宙的效应。

3.太阳系外行星问题（Extra-solar Planet）：太阳系外的行星，它们的环境如何，有没有生命的存在等等。

这些问题，每一个都很宏大，都不是人们在几年内就能够轻易弄明白的，因为其中任何一个问题如果能够被观测到，都意味着天文学领域的重大突破。因此我认为，我们应该时刻思考着宏伟的物理图像，并且时刻注意这方面的观测和实验上的突破与新的证据，以及理论方面的进展。

我时常在想，怎么样才能真正地认识大自然，了解大自然。我逐渐找到了一条方法论，就是去认识大自然的结构，认识大自然的动力学过程。浩渺的星空，就给了我们无穷无尽的探索的空间，给了人们以“重新发现”大自然的机会。从这个意义上来说，天文学是一门有着无穷宝藏的的学科，而人类就像是在捡着贝壳的孩子，去试图勾勒一片大海的美丽图景。

第7篇：量子力学研究方向范文

文章编号：1674-9391（2014）03-0073-03

基金项目：西南民族大学研究生学位点建设项目（项目编号：2013XWD-S0101）。

作者简介：李元光（1962-），男，哲学博士，西南民族大学政治学院教授，研究方向：宗教哲学。四川 成都610041

在藏传佛教博大精深的理论体系（教）与修行体系（证）中，蕴含了丰富的哲学智慧。也正是这一丰富的哲学智慧，构成了藏传佛教一千多来自我发展创新之智慧源头；也正是这一丰富的哲学智慧，通过历代论师的深入阐发和艰辛的创造而“担负起帮助信仰者体悟人的生命真谛的责任，而且要为众生觉悟成佛，进入涅??之境，最终脱离轮回之苦进行哲学理论论证，也就是扮演着为神学主旨服务的角色。”然而，如此重要和根本的藏传佛教哲学，却一直没有得到系统梳理和体系化的呈现。刘俊哲先生所主持的国家社科基金课题的最终成果《藏传佛教哲学思想研究》[1]（后简称“研究”）填补了这一空白。

“藏传佛教既是追求出世又在世间，把出世和在世有机统一起来，所以其哲学既是世间的哲学又是出世间的哲学”。这段文字不仅道出了作者对藏传佛教的哲学智慧的精髓的把握，也不仅揭示了宗教的本质和灵魂，而且还以最精炼的语言概括了“研究”的自身主题和宏观思路。

宗教因为信仰而产生。信仰是对彼岸的守望，因而宗教始终是神性的，更是神秘的。然而正如费尔巴哈所指出：上帝的本质就是人的本质，神学就是人本学。揭开宗教的神秘面纱，就其本质讲，真的信仰，乃是人对自我生存的诚念；宗教，不过是人性学，或者说宗教就是人学，就是人类的自我完善、自我超越的历史学和创造学。因而，在人类历史上，每一种人文宗教都既要面对存在的现实而耕耘现实，又必朝向未来而守望理想；或者，任何一种宗教都必须以完美的自我理想而引导和规范现实。这就是宗教的入世原则和出世精神的对立统一，藏传佛教亦不例外。刘俊哲先生的《藏传佛教哲学思想研究》，其洋洋60余万字，其实就是围绕藏传佛教的入世原则和出世精神来探讨藏传佛教的丰富哲学思想智慧，并对其予以爬梳、提炼，再创造性地呈现藏传佛教所蕴含的深刻的哲学思想体系和方法体系。这种探讨和设计思路的创新，应该是“研究”所体现出来的一大特色。

汤用彤先生曾说：“佛法，亦宗教、亦哲学。宗教情绪，深存人心，往往以莫须有之史实为象征，发挥神妙之作用。……哲学精微，悟入实相，古哲慧发天真，慎思明辨，往往言约旨远，取譬虽近，而见道深弘。”[2]方东美也指出“亦哲学亦宗教为佛学的特质”[3]更进一步讲，关于佛的学问，它的“致用”的形态是宗教，它的“致道”的内容是哲学。所以，哲学与宗教构成了佛学之表里。宗教作为佛学的致用形态，敞开为两个层面，即在世之用和出世之用：佛学的在世之用就是为摆脱苦海、走向涅??之佛境而修行与做人；佛学的出世之用，就是对彼岸的信仰和对来世的想望。佛学的致道形态，就是哲学思想和方法，具体地讲，就是形上论、知识论和实践论。“研究”就是透过佛学的致用形态的系统梳理来揭示佛学的致道内容――即构建藏传佛学的哲学思想体系。“研究”围绕在世和出世两个维度的致用而展开对藏传佛学之哲学体系的构建，亦体现其自身的创新特征。

首先，对藏传佛教哲学体系生成的主题的把握，这个主题就是性空论：性空论就是藏传佛教哲学的一根红线，将其宇宙论、知识论、心性学、伦理学、人生哲学、修行论等等贯穿起来，形成一个完整的思想体系的整体：“一句话，离开了空性之智就无法真正理解和把握佛法，提升人的精神境界，脱离轮回之苦也就根本不能实现。”

其次，藏传佛教哲学虽然博大精深，但“研究”以性空为主线，分别从形上学、知识论和实践论三个方面，对藏传佛学哲学予以多层次、多角度、多侧面的探讨，使一个复合性的藏传佛学哲学体系得到首次呈现。

其三，揭示藏传佛教的根本哲学性质，并且其整个研究都是印证其本有的、相对其它宗教而论却是独有的哲学性质：藏传佛教就“致道”层面的哲学而言是反“神创论”的，带有唯物论性质。因为藏传佛教哲学直接继承了印度密宗的六大缘起论，认为世界由五大物质构成，即世界上所有的有情感的生命物，都是由地、水、火、风、空五种物质实体所构成，并且藏传佛教中的“六大”中的“识”，同样是以其“五大”为基础、为土壤生成出来的。

正是藏传佛教哲学的唯物论指向，才形成了藏传佛教哲学的合理性。“研究”指出，藏传佛教哲学的科学特性，主要体现在它的空性论与现代物理学的对接性上。“空性论与量子理论虽然属于宗教与科学两个不同的领域，但不是如同有的学者认为的那样不可进行相互之间的对话。实际上，它们之间是能够对话的，因为二者之间存在着对话的一定的哲学基础：佛教空性论对于一切现象的独立存在和最终实存性的否定，与量子力学引发的对主客体关系、决定论与非决定论等问题的哲学思考，存在着哲学上的相似性。因此，量子力学理论与作为佛教哲学最高成果之一的佛教空性论展开对话，存在着逻辑上的必然性。”这一观点同美国Colgate大学物理与天文学系的曼斯菲尔德（V.Mansfield）教授“尝试理解重要的和经实验证实的哲学论断，使得关于某些量子属性缺乏独立存在的个别化理论独立化，并将其与中观的空性原理结合起来”，[4]不谋而合。

“研究”从三个方面对藏传佛教的形上学内容予以了归纳和概括：这即是宇宙本原、生成论和本质论。

本原论即是本体论，藏传佛学的宇宙本体论即是五大论，即地、水、火、风、空这五种物质，宇宙万物、生命、包括人的精神（即“识”）都是以此“五大”物质形态为基础并从此“五大”物质形态中生成出来的。但它又认为地、水、火、风、空这“五大”物质形成的最终根源却是“因缘”：因缘构成藏传佛学之宇宙本原论的内在根源。缘起才能缘生，“研究”指出，缘生才构成藏传佛教哲学之宇宙世界万物生成的的最终根据，即“只有缘生才是宇宙生成的真正根据。”。缘起缘生，缘生“五大”，五大生“识”（包括理念、理、上帝、自我、绝对精神、意志等），地、水、火、风、空、识，此六者生成宇宙万物生命，这就是宇宙生成论。“研究”指出，宇宙万物生成于缘起，而内在地规定其“五大”本体的却是性空：“性空论就是宇宙万物的本质论。”。“研究”还指出，藏传佛教关于宇宙的性空本质论，与希腊前期自然哲学的“始基”论、唯物主义的“唯物”论、唯心主义的“精神论”完全不同，因为这些本质论都只讲的是“物质或精神就是世界的实体性本原。”而藏传佛教的性空却是从有无自性而言的，具体地讲，佛教性空论是对独立性、单一性和不变性的否定，“性空论寻求宇宙万有的普遍的本质和一切事物的共同性，它既否定了世界是神秘的上帝所创造的创世说，又否定了本质是精神性的实体论的唯心论”，“宇宙间没有一个事物不是缘起之物，而都是由众缘和合而生，又由众缘分散或消失而灭，即在一定条件下、一定时间内的可变的、暂时的、相对的存在，而不是永恒的、绝对的不变存在。”

哲学形上学，解决的是存在的问题。对存在的拷问乃目的于生存，因而，通过形上学而对存在论的构建，不过是谋求生存展开认知之路而奠定一个出发点，一个参照系，一个最终依据和标准、尺度。藏传佛教哲学同样如此，当其构建起了以缘起为最终根据、以“五大”为本体、以缘生为动力、以性空为本质规定的存在论思想，必然要指向对知识论和实践论的构建。“研究”就是沿着这一思路，在系统探讨藏传佛教哲学的存在论思想的基础上，进一步深入考察藏传佛教哲学的知识论，提炼出藏传佛教哲学的知识论体系。最后“研究”从人生论、生死论、伦理道德观、修行论这四个方面予以概括，并由此总结、提炼出藏传佛教哲学之实践论学说体系。

第8篇：量子力学研究方向范文

关键词：计算机模拟；蒙特卡洛方法；化学教学

文章编号：1005－6629(2008)03－0001－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 引言

现代科学技术的发展，极大地丰富了科学研究方法的内容。从最初亚里士多德所倡导的推理演绎的理论研究方法，到伽利略的实验研究方法，人类对于自然的认识随着手段的不断完善而更加深刻。化学作为一门核心的自然科学，在过去的100多年里，创立了研究物质结构和形态的理论、方法和实验手段，认识了物质的结构与性能之间的关系和规律，合成制备了数以万计的化学物质，为人类认识物质世界和人类的文明进步做出了巨大的贡献。

然而，20世纪以来，面对生命科学、材料科学、信息科学等其他学科迅猛发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求，化学的发展趋势逐渐变为：由宏观到微观、定性到定量、稳定态到亚稳态的发展；由经验逐渐上升到用理论来指导设计和开拓新的研究领域和思路。同时，在与其他自然科学的相互渗透过程中不断地产生新的研究方向，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。也就是说，化学正向更加复杂的方向发展：系统方面，呈现多组分、多反应和多物种的复杂性特征；结构上，主要是多层次的有序高级结构；过程上的复杂性主要体现在有复杂系统参加的化学反应中，而复杂过程是由时空、有序地受控等一系列事件构成，同时状态变化的复杂性又是过程复杂性的表现。在这样的背景下，常规的实验手段和实验水平已经不能完全满足理论研究的需要，甚至很多方面的研究很难用现有的手段实现，这就迫切需要一种新的技术来对实验方法进行补充和深化。

计算机作为一种科学研究的重要工具，自问世以来，已经应用在自然科学的各个领域并由此发展了许多新的理论与方法。现在公认的是，计算机是理论研究的重要补充[1-4]。它可以不加近似的给出某一模型的数值结果及直观图像，进而可以与试验相对照，从而对新理论的提出起到指导作用。所以，计算机模拟已经不再仅仅是理论物理学家手中的武器，而逐渐成为实验化学家必不可少的工具。随着计算机模拟技术的日益发展，化学研究的手段得到更新的发展和深化，化学研究也进入了一个新的阶段。

2 计算机模拟方法

传统的计算机模拟采用的方法大致分为两种类型：确定性模拟方法即在统计物理中称为分子动力学模拟方法；随机模拟方法即蒙特卡洛方法(Monte Carlo)，这两种方法在微观模拟领域都起到了重要的作用。在时间趋于无穷时，两种算法是等价的。

分子动力学计算机模拟是研究复杂的凝聚态系统的工具。它是基于牛顿方程。在原子核和电子所构成的多体系系统中，其中每一个原子核都被视为在全部其它原子核和电子作用下运动，通过计算机分析系统中各粒子的受力情况，用经典或量子的方法求解系统中各粒子在某时刻的位置和速度，以确定粒子的运动状态，进而计算整个系统的结构和性质。这一技术既能得到原子模拟的运动轨迹，还能像做实验一样进行各种观察。由于分子动力学模拟方法计算的体系比较大，是目前模拟研究核酸、蛋白质等生物大分子结构和性质以及配体――受体相互作用的主要方法。

自然界有的过程本身就是随机的过程，如物理现象中粒子的衰变过程、粒子在介质中的输运过程等。蒙特卡洛方法是通过不断产生随机数序列来模拟过程。其基本思想是按照实际问题所遵循的概率统计规律。

用电子计算机进行直接的抽样试验，然后计算其统计参数。该方法也通常称为直接蒙特卡洛模拟法，它充分体现出无可比拟的特殊性和优越性，也就是人们所说的“计算机实验”。

同样，如果我们用蒙特卡洛方法也可以人为地构造出一个合适的概率模型，依照该模型进行大量的统计实验，使它的某些统计参量正好是待求问题的解，这也就是所谓的间接蒙特卡洛方法。

3计算机模拟技术在化学中的应用

计算机模拟技术自九十年代初以来发展迅速，其在新材料的设计开发领域已成为一种十分重要的方法和工具。它不仅能提供定性的描述，而且能模拟出分子体系的一些结构与性能的定量结果。例如，在研究沸石催化剂的吸附和扩散性质、温度对扩散系数的影响、选择合适的沸石结构时，计算机模拟技术就成为一种有力的工具。对寻找可以用于形态选择性反应的可能的催化剂这方面的工作来说，利用计算机建立沸石和被吸附分子的模型，采用分子图形法(moleculargraphics)可以很快在计算机屏幕上显示出各种反应物或产品的分子与候选的(candidate)沸石孔的形状与尺径的匹配程度，用量子力学或分子动力学研究沸石内的分子扩散情况可以提供对所显示的分子图像的证明，从而选择有效的催化剂。

随着非线性科学突飞猛进地发展，蒙特卡洛方法在化学上已经取得了可喜的进展。进入九十年代，蒙特卡洛方法在化学的各个领域都已成为研究前沿，这标志着化学一场新的革命的到来。尤其是在实验和理论上解释都有一定困难的高聚物微观机理方面：如单链聚乙烯在特殊情况下化学键的参数；支链含量和长度在共聚烯结晶中作用；支链点对晶体的作用；高分子凝胶网的溶胀平衡等方面的研究[5]，蒙特卡洛方法显示了其巨大的优越性。

活性自由基聚合（CRP or LRP）是近年来高分子合成领域中研究的热点之一。其特点是通过一个休眠/活化的平衡反应来降低体系中的自由基浓度，从而达到可控聚合的目的。而这个间歇休眠的过程是否对聚合产物的结构产生影响是需要关注的课题。传统的实验方法只能用13C-NMR来分析聚合物的序列结构，用这样的方法得到的结果无法排除引发、副反应及实验条件的影响。蒙特卡洛模拟很好地解决了这些问题，只要建立合适的模型，就可以用计算机模拟实际接近的反应，追踪到整个反应的进程，从而对产物的结构有相当完整的认识。

同时，计算机模拟方法不仅局限于科研领域，在工业生产中也发挥着巨大的作用。比如对于一个反应釜，利用计算机模拟程序，根据设定的参数可以得出生产所需要的压力，温度等参数，省时省力，节约了资源。反之，对于相应的生产条件可以根据需要的反应参数来设计反应釜的大小、数目、参数。

4 计算机模拟在化学教学中的应用

计算机辅助教学作为一种崭新的教学手段，在现代教学技术中显示出强大的生命力。与传统的教学方法相比，计算机辅助教学更加生动、直观，无疑显示出巨大的优势。例如，用三维动画模拟分别由羧酸和醇脱羟基的两种反应模式，引导学生观察化学键的断裂和重新组合，从而了解到底是羧酸还是醇提供羟基。而本文所讨论的计算机模拟并不仅局限于模拟演示实验，利用上述的两种计算机模拟方法可以解决常规实验方法较难证明的问题。通常，这种计算机模拟技术是通过建立一个理论模型，利用计算机语言编写程序，实现对研究对象的模拟，通过计算，与实验事实形成对照互补，这样可以对理论模型给出一个直观的印象，加强教学的效果。同时，由学生进行程序设计，可以加深对理论模型的理解。例如，用MATLAB语言设计编写蒙特卡洛法处理化学反应动力学问题的程序，将所编的程序用于模拟邻苯二甲酸二甲酯的碱性水解反应，用模拟结果与实验结果及常规化学反应动力学公式的计算结果相比较。事实证明用蒙特卡洛模拟方法对于预测反应动力学具有较高的准确性[6]。 再比如，利用计算机模拟程序来研究溶剂对化学凝胶化过程的影响[7]， 建立改进的晶格键流模型，引进紧邻不饱和单元相互作用参数Z来描述溶剂的品质，模拟的结果表明，溶剂品质对凝胶化时间、簇平均时间、簇尺寸分布等有明显的影响。

在高校的课程中，已经有了程序设计课程，这为计算机模拟技术的运用创造了很好的前提，同时也增强了学生学习化学和计算机的兴趣，能够培养出既能够从事计算机模拟又能掌握化学原理的复合型科研人才，适应社会的需要。

参考文献：

[1]王守绪.计算机在化学中的应用研究进展[J].化学研究与应用，2000，12(2).

[2]周明红. 浅论计算机与化学的关系[J]，山西大学学报，2003(2).

[3]赵文元，王亦军. 计算机在化学化工中的应用技术[M]，北京:科学出版社，2001.

[4]方亦文. 计算机在化学中的应用[M]，广州：华南理工大学出版社，2000.

[5]吕中元等.2,4-二氟戊烷的构象与能量的理论研究[J].高等学校化学学报[J]，2005，7.

第9篇：量子力学研究方向范文

[关键词]光纤通信 多媒体 教学

[作者简介]张竞秋（1974— ），女，吉林长春人，长春理工大学通信工程系，讲师，硕士，研究方向为光纤通信、通信网理论；朴燕（1964— ），女，朝鲜族，吉林吉林人，长春理工大学通信工程系，教授，博士，研究方向为数字图像处理；王宇（1974— ），女，吉林梨树人，长春理工大学通信工程系，副教授，博士，研究方向为数字图像处理。（吉林 长春 130022）

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004—3985（2012）29—0169—02

“光纤通信”课程是电子信息类本科生的一门重要专业主干课程，在培养通信工程、电子科学与技术、电子信息工程等专业人才中占有重要地位。该课程结合光电子和通信技术的飞速发展，系统介绍了现代光纤通信的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法、光纤光缆、通信光器件及光纤通信系统原理等，为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础；同时，对培养学生综合应用以前所掌握的通信系统基本知识、数字通信基本知识等有良好的促进作用。“光纤通信”课程涉及了诸如通信、材料、固体物理、量子力学、电子等众多学科的内容，具有理论基础深、涉及内容广、知识更新快等特点，是一门基础理论与工程实践联系十分紧密的专业课程。

一、“光纤通信”课程多媒体教学的现状

1.过分强调和依赖多媒体。就“光纤通信”课程来说，其内容繁多复杂，课程内容更新较快，而同时由于教学改革的需要，课时普遍不足。在这样的情况下，大部分教师过分追求教学进度和信息量，使得在“光纤通信”的课堂上经常是教师满堂灌，学生眼球跟着多媒体课件如过眼云烟地听课，没有足够的理解和记忆的时间，这样的多媒体教学显然影响学生对知识的掌握。

2.多媒体课堂主导和主体缺失。在“光纤通信”课程多媒体教学的课堂上，教师的主要注意力多数放在了演示和解说上，学生的主要注意力多数也只能约束在被动地接受上。课堂上忽视了教学过程中教师为主导、学生为主体的教学理念。教学过程中，缺少教师和学生的交流互动，课堂气氛单调、枯燥、乏味。这样的课堂氛围会使学生产生厌倦情绪，非常不利于课堂教学。

3.多媒体使用形式单一。光纤通信课程的内容涉及了许多不同类型的知识点，比如理论性较强的光传输的基本概念、定理；实践性较强的光通信器件和设备；前沿性较强的光通信新技术等。但在多媒体教学中反映出来的一个问题是，多媒体教学没有具有针对性地服务于这些不同类型、不同特点的知识点，而只是放电影似的把教师的教学课件在课堂上放映一遍。这样的多媒体教学形式单一，不能很好地服务于光纤通信的课堂教学，无法达到形式与内容的完美统一。

4.多媒体课堂内容安排不尽合理。光纤通信课程涉及的知识面较广，包括了很多学科的知识，如电子、通信、材料、量子力学、固体物理等。这就使得在光纤通信课程的教学过程中必须要很好地把握知识结构和脉络、分清主次和各部分知识之间的关系。而在本课程的多媒体课堂教学中，有很多教师一味地追求内容的广度，凡是与课程内容有牵连的内容，不论学生的接受程度如何统统纳入到多媒体课件中来，这就造成了多媒体课堂喧宾夺主，重点、难点内容不突出，从而使各部分知识点很难在学生的头脑中形成清晰的框架，严重影响了教学效果。

二、“光纤通信”课程多媒体教学的探索

1.适量使用多媒体。毋庸置疑，运用多媒体教学是实现现代化教学的手段之一，但它绝不是教学现代化的全部。多媒体教学主要有两大优点，其一是用多媒体教学比较直观、生动，容易突破重点难点；其二是可以有效扩展课堂容量，提高教学效率，开阔学生视野。光纤通信课程多媒体教学中我们要了解运用多媒体教学的目的，适量地使用多媒体，使之真正成为提高教学质量、增强教学效果的辅助教学手段。在光纤通信的多媒体课堂教学中，多媒体教学目的之一在于要比较直观地反映一些比较难于理解的基本概念、基本理论，例如对于光传输理论中抽象的概念就可以采用动画演示的方法，而在重要公式的推导、重要例题的讲解上则不适合采用多媒体讲解。这样在课堂上才能准确把握课堂节奏，使学生既理解了抽象的基本概念又能跟上教师的思路，掌握公式定理的来龙去脉，从而更好地掌握各个知识点。

2.适时使用多媒体。课堂教学是师生共同活动的过程。在多媒体课堂教学中，教师、学生、教材和媒体四要素必须相互联系，相互制约，形成一个有机的整体，才能达到很好的教学效果。教师是教学过程中的组织者、指导者、帮助者和促进者，而不是知识的灌输者；学生是知识意义的主动建构者，而不是外界刺激的被动接受者和知识的被灌输者；教材中所提供的知识是学生主动建构的对象，而不是教师向学生灌输的内容。媒体是创设学习情境，学生主动学习、协作、探索和完成知识意义建构的认知工具，而不是教师灌输知识的手段和方法。可见多媒体辅助教学仍然要充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，同时突出多媒体教学的辅助功能。“光纤通信”课程既有较强的理论性，又有很强的实践应用背景，要使学生掌握必需的基础理论，同时又具备动手能力，达到应用型人才的培养目标，最大限度地调动学生学习的主动性和积极性，必须采用灵活多样和行之有效的教学方法和教学手段。在“光纤通信”课堂上教师更应注重展开互动式教学，不时地提出一些启发性的问题，让学生思考，进行讨论，打开思维。这样学生置身于“提出问题（带着问题）—分析问题—实际验证（解决问题）—再提出问题” 的循环中，把教师课堂知识的传授过程转化为学生不断解决问题的过程，不仅可以使学生对相关理论有更深刻的认识，而且可以使学生在分析问题、解决问题的能力方面受到训练、得到提高。这就要求在光纤通信的多媒体课堂教学中要适时地使用多媒体，使教与学在不断互动的过程中完成。例如在讲解光纤通信技术起源的内容时要在“光纤技术的起源—光通信的需求—为什么是光纤—有什么用—要解决什么问题”思路的带领下逐步深入。首先通过图片、画面等展现光通信技术的起源，然后提出问题：光通信的需求是什么？为什么是光纤？通过学生和教师的互动交流，最后利用多媒体总结光纤的特点、展示光纤的作用。接下来可以继续就“需要解决什么问题”，结合前面学生已经掌握的知识点展开更进一步的讨论，从而激发学生对后续内容学习的兴趣。

3.科学使用多媒体。“光纤通信”课程教学内容分为光纤传输理论、光器件、光纤通信系统、光纤通信新技术四大部分。采用多媒体教学时应根据各部分知识的特点科学地选择不同形式的多媒体，以便让学生更容易接受并掌握知识。光纤传输理论这部分内容抽象、公式复杂，如光在光纤中传输的波动原理，其公式推导非常烦琐抽象，致使学生理解起来非常困难。在教学过程中可以采用Matlab软件将其中的数学推导及分析过程简化，使相应分析形象具体地展现给学生，使学生能够理解其中抽象的理论知识。光器件部分主要涉及光纤通信中使用的无源光器件，如光连接器、光定向耦合器、分支器光分差复用器、光滤波器、隔离器等，以及有源光器件，如激光器、光探测器、光放大器、全光波长变换器、MEMS器件、光开关、光路由器等。对光器件部分的讲授应尽量采取理论联系实际的教学方式。在专业实验室没有光通信相关光器件的情况下，可以通过多媒体手段向学生展示各类光器件的外观及应用情况，以弥补学生没有感性认识的缺憾。此外，光纤通信技术的发展可以说是伴随着光通信器件技术水平的发展而发展的，因此在多媒体教学过程中应着重介绍这些光器件的近期研发现状及未来发展趋势。光纤通信系统这部分内容分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统，主要突出设计思想和实际应用，因此最适合采用软件仿真的演示教学法，使学生能够对光纤通信系统的实际应用更直观地了解，提高学生的综合应用能力。为节约课堂占用过多时间，可以采用教师课堂演示仿真过程、讲授建模的基本原理和学生课下自学仿真方法的方式，通过一些简单例子，培养学生对于该部分内容的学习兴趣，加深学生对基本原理的掌握，提高各种通信系统的总体设计能力。对于光纤通信新技术这部分内容，由于光纤通信的发展日新月异，其新技术层出不穷，为有效拓展学生的知识眼界可以在多媒体教学过程中采用如下方式：（1）将搜集到的光纤通信新技术资料以PPT的形式向学生讲授和展示，使学生对该部分内容有具体的了解。（2）视频播放部分专题科教片，之后让学生自由选题撰写文献综述性论文，充分调动学生的自主学习能力。

4.合理安排多媒体。就光纤通信课程来说，由于涉及的知识面较广、技术更新较快，要在有限的课时内既交代清楚基本理论同时又能实时地介绍新材料、新技术、新方法，就要求教师在多媒体课堂教学内容安排上精心设计、合理安排，做到结构框架清晰、教学重点突出、教学难点突破，避免过分追求信息量和新奇特，造成喧宾夺主。例如在光通信用器件课程内容上应简洁清晰地反映各种器件的外部特性和实际应用，而避免涉及过多的器件内部原理；在光通信新技术内容上，应注重采用专题式的按照几大发展方向提纲挈领地介绍，应避免过分追求面面俱到而冲淡了对课程整体方向的把握。

三、“光纤通信”课程多媒体教学效果的体现

在光纤通信课程多媒体教学方法的不断探索和实践过程中，通过合理、适量、适地、适当地使用多媒体，调整多媒体授课方式方法，取得了一些显著的教学效果：一是提高了课堂教学效率，优化了课堂教学结构。对光纤通信课程繁多复杂的知识内容，在48学时有限的教学时间内，多媒体教学的合理应用使得课堂教学结构明显改善、教学效率明显提升。二是突出了课堂教学重点，突破了课堂教学难点。特别是对光纤通信课程中光传输理论内容中较难理解和掌握的基本概念基本理论，课堂效果很好。三是体现了学生的主体地位，突出了教师的主导作用。多媒体教学方法的调整，改善了以往教学中教师学生缺乏互动交流、教学氛围沉闷、枯燥的现象，课堂教学异常活跃。

总之，形式多样的多媒体教学，以其自身具有的直观性、交互性、动态性和多功能等优势，为光纤通信课堂教学提供了崭新的教学手段，在光纤通信课程教学中起着十分重要的作用。但是任何先进的教学手段都必须通过教师才能发挥作用，多媒体教学的使用也必须建立在充分发挥教师这一“活媒体”功能的基础之上。教师应在用好、用活软件上多下工夫；在多方法结合、多手段应用上多做文章；在教学观念、教学思想、教学设计上多用气力，充分发挥和提升多媒体教学的优势，使光纤通信的教学效果进一步提升。

[参考文献]

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[2]裴文彬.多媒体使电类专业课的教学如虎添翼[J].科学大众（科学教育），2011（6）.

[3]曹雪，李新营.《光纤通信》课程教学内容与方法的改革[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2010（1）.