量子力学的基本知识精选(九篇)

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第1篇：量子力学的基本知识范文

关键词 量子力学 教学改革 创新能力 研究性教学

中图分类号：G643.0 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.07.017

Graduate Education Course Advanced Quantum Mechanics Teaching Reform

HU Ping， PENG Zhihua， GUO Ping， HU Jiwen

（College of Mathematics and Science， University of South China， Hengyang， Hu'nan 451001）

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。

在教学方法上，根据学生的知识基础和教学内容的特点，改变传统的教学方式，采用学生为主的教学方式。传统的教学方式主要是以教师讲授为主的灌输式、填充式，由于量子力学本身的特点，这些教学方法对量子力学的教学实效非常有限。一方面，一个主角的表演使得本身比较枯燥的量子力学课堂毫无生气，学生面对复杂繁琐的数学推导，思维跟不上教师的节奏，学生的学习热情下降。另一方面，学生本身的角色没有改变，自主学习、自主思考没有可锻炼的平台。教师考虑到自然科学的特点，一定要从知识的传承角度出发，这样教师要去贯彻启发式的教学方式。学生学一门课，学的是前人从实践中总结出来的间接知识。一个好的教师，应当引导学生设身处地去思考，自己是否也能根据一定的实验现象，通过分析和推理去得出前人已认识到的规律？自然科学中任何一个新的概念和原理，总是在旧概念和原理与新的实验现象的矛盾中诞生的。⑦作为教师，要充分利用新旧理论的矛盾提出问题，让学生思考问题，并设计一套完成的解决方案。在量子力学的课堂教学中，笔者结合实际情况，主要采取的是学生讲授为主、教师辅导的方式。尽管学生对量子力学知识的理解有限，但是一方面可以促使学生在课前预习;另一方面学生为了准备一堂课，要查阅相关资料，这样就可以极大地提高学生查找资料的能力，拓展学生知识面。作为教师，从学生讲授中也可以得到一些启发，诸如学生对一个问题理解的切入点与教师理解的不同，从而教师可以调整日后的课堂教学，使得课堂教学的内容从抽象化为通俗。

将科学研究融入到课堂教学，也是实现课堂教学改革的有效方式之一。研究生不仅要学习知识，更要的是做科学研究，寓教于研同样可以提高教学效果。在课题教学中，针对一个主题，在讲授基本知识的同时，更多的引入与之相关的前沿知识，并要求学生设计相关的问题，展开调查研究，以论文、学术报告的方式提交研究成果。通过此种方式，研究生的科学研究能力得到锻炼，创新思维能力得到培养，符合我们培养创新型人才的目标。

本文结合本校研究生的实际情况以及量子力学学科特色，我们主要从从教学内容、教学方法两方面探讨高等量子力学课程的教学改革。随着我国高等教育的发展，研究生课程教学改革还有待进一步地深化，这样才能提升我国研究生教育的整体水平，为祖国的发展培养更多的人才，日益增强国家的综合国力。

本文得到南华大学教学改革研究课题，2014XJG49;南华大学研究生教学改革研究项目 资助

注释

① 周萍.量子力学研究性教学[J]. 中国科教创新导， 2011（17）： 89-90

② 高芬.美国高校研究生教学中的“教”与“学”――以美国马萨诸塞大学阿默斯特分校教育学院为例[J].学位与研究生教育，2011（3）：73-77.

③ 沈元华.设计性、研究性物理实验介绍[J].物理实验，2004（2）：33-37.

④ 顾沛.把握研究性教学、推进课堂教学方法改革[J].中国高等教育研究，2009， （7） ：3 1-33 .

⑤ 陈兴文，白日霞，李敏.开展研究性教学培养大学生创新能力[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2009（1）：123-125.

第2篇：量子力学的基本知识范文

自从 Thompson 于100多年前发现了作为第一个基本粒子的电子以来，粒子物理逐渐成为现代科学的前沿，受到了普遍的关注，吸引了越来越多的实验家和理论家投入其中。他们企图发现物质的最深层结构，探究这些最基本组分之间的作用力，并致力于这些作用力的统一描述的实验和理论研究。粒子物理实验家和理论家们当前还面对许多需要进一步努力解决的难题。比如，到底有多少代夸克和轻子存在？费米子质量是怎么来的？“上帝的粒子”Higgs粒子究竟有没有？CP破坏来源是什么？为什么物质与反物质如此的不平衡？引力怎样才能与其它相互作用统一起来？

本书不仅涵盖了几乎所有重要的基本概念和最新的发展，还详细地介绍了天体物理学、宇宙学与粒子物理之间的新的交叉学科，即所谓的天体粒子物理学的基本知识。

本书的两位作者（兄弟二人）都是巴基斯坦著名的理论粒子物理学家、诺奖得主Salam 的学生，从事粒子物理研究几十年。本书是他们在世界多所大学讲授粒子物理的讲义发展而成的。第1版出版于1992年，2000年出版了第2版，对于原书做了很多修改和补充。本书是2012年出版的第3版。它对于原书做了大量的更新和扩充。有7章彻底改写了。添加了许多新的内容和大量习题。

全书内容共分成18章：1. 导论； 2. 散射和粒子的相互作用； 3. 时空对称性；4. 内部对称性；5. U-群和SU（3）；6. SU（6）和夸克模型；7. 色、规范原理和量子色动力学；8. 重味； 9. 重夸克等效理论； 10. 弱相互作用；11. 强子弱流的性质和手征对称性；12. 中微子； 13. 弱电统一； 14. 深度非弹性散射； 15.重味的弱衰变； 16. 粒子的混合与CP-破坏； 17. 大统一、超对称和弦； 18. 宇宙学和天体粒子物理学。书末有两个附录，分别简要地介绍了量子场论和重整化群与运行耦合常数的基本知识。

本书对于粒子物理的介绍非常丰富，推导很详细，而且尽量不用形式化的量子场论而更多地依靠量子力学知识。因此适合于广泛的读者，诸如高能物理、粒子物理、原子核物理学、天文学和天体粒子物理学等领域的研究生和研究人员，选做粒子物理的教材和重要的参考书。

第3篇：量子力学的基本知识范文

[关键词]固体物理；课程设计；教学方法；科学前沿；新能源

固体物理是研究固体的结构及其组成粒子(分子、原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律，以阐明固体性能和用途的学科[1-2]。自上世纪20年代以来，经过近一个世纪的发展固体物理已衍生出金属物理学、材料物理学、半导体物理学、磁性物理学、电介质物理学、固体光电子学、超导物理学等学科分类。因此，固体物理不仅是物理专业的必修课，也逐渐成为材料科学、电子技术、新能源材料与器件等专业的基础课程[3-4]。固体物理涉及的知识广泛且复杂，学生在该门课程的学习中会感到比较吃力。如何在有限的课堂教学中让学生高效地掌握固体物理的基础知识，并具备实际应用的能力一直是固体物理教学研究的热点[5]。本文针对对固体物理学自身的特点，结合新能源材料与器件专业特点和培养目标，分析讨论教学内容和教学方法的调整。

1教学问题分析

固体物理学课程建立在普通物理、统计物理、量子力学等知识基础之上，讲述了晶格理论和固体电子理论，包含很多晦涩难懂的专业定义、繁琐复杂的数学推导和三维空间变化，部分学生在学习的过程中反映比较吃力[6-8]。经调查研究，问题主要体现在三个方面：(1)固体物理本身具有很强的理论性，包含大量的理论和公式，如果按照书本内容从基本定理、定律出发进行数学推导演绎，会使有些学生陷入繁琐冗长的数学推导过程之中而忽视了本课程所表达的物理模型和思想，从而容易会出现畏难情绪，对本课程失去兴趣。(2)固体物理建立在统计物理、量子力学等知识基础之上，但由于培养计划的限制，本专业先修课程并不包括这些课程，而所用到的数学知识虽然在高等数学中学习过，但有些学生并不能实际运用，客观上学生并没有做好学习固体物理学的知识准备。(3)固体物理是一门介于基础理论与应用学科之间的课程，与日常生活与生产距离较远，学生会产生“学习这门课有什么用”的困惑，难以激发学习固体物理的热情。因此，如何能在有限的学时里让学生理解和掌握固体物理的基本知识，使学生对所学到知识产生认同感，提高他们的学习积极性，是非物理专业的固体物理课程教学中需要思考的问题。

2分块教学内容，建立内在联系

固体物理学知识看似比较零散，但实际有很强的内在联系。固体由原子(分子)构成，我们首先关注固体中的原子是如何排列的，即第一章晶体的结构；这些原子(分子)之间存在相互作用，这样才能结合成一个整体，即第二章晶体的结合；但实际上这些原子并不是静止不动的，它们会围绕平衡位置做微小的振动，即第三章晶格振动；以上是晶格理论部分。原子再往下分，包含原子核和电子，电子绕原子核快速运动，最简单的是金属中外层电子，由于受到原子核作用非常小可以忽略近似成自由电子，即第四章金属电子论；但更多的晶体中电子受原子核的作用不能忽略，而是在原子和其它电子形成的周期性势场中运动，即第五章能带理论；最后讲解第六章晶体中的电子在电场和磁场中运动；以上是固体电子论部分。采用的是吴代鸣先生的《固体物理基础》作为教材，并依据实际情况作了调整。受黄昆先生《固体物理学》的启发，将晶体的缺陷放在最后一章，一方面是因为晶格理论和固体电子论大多都是基于完美晶体的假设，另一方面因为该部分内容与前面的知识相对独立。对教学内容的另一个调整是在晶格振动部分不引入绝热近似。学生此时还没有开始固体电子论的学习，对于将原子看成一个运动整体并无异议，如果在这里介绍绝热近似需要同时引入原子和电子的运动，使学生陷入混乱。在授课中帮学生建立好脉络体系，可以使学生更好地掌握固体物理基本知识。

3加深物理图像，淡化数学推导

传统的物理学习往往从基本的定理、定律出发，经过数学推导演绎出相应的结论，这对于固体物理学习(尤其是非物理专业)并不完全适合，繁琐冗长的数学推导会消耗学生的学习热情和学习时间，而把握不住关键的物理思想。清晰的物理图像是学好固体物理的关键，老师应该把重点放在对基本概念、原理和模型的讲解上，复杂的数学推导过程可以放在课下进行，对于一些数学推导复杂但又非常重要的结论，还可以通过图像方法解释其物理意义。布洛赫波是能带理论中非常重要的一个概念，但学生往往不明白它的物理意义。所以在讲授该知识点的时候，首先让学生回忆金属电子论中自由电子波函数，为平面波形式；再说明由于晶体中周期势场的存在，自由电子平面波将受到调制，具体表现为在平面波的波函数前添加一个调幅因子；最后在近自由电子近似模型中将电子的波函数写成布洛赫波函数的形式，加深前后知识的联系，让学生直观理解为什么布洛赫波函数由这样的两部分构成。固体物理研究对象是原子、电子等微观粒子，摸不到也看不到，学生难以形成直观的感受。因此有时可以将抽象的物理概念和日常生活中的形象物体联系起来，让学生易于理解和接受。在讲到格波时，通过与一根波动的绳子比较说明晶格的振动可以用波动理论来描述。格波的群速度可以用沙丘的移动打比方，格波的相速度和群速度类似于沙粒和沙丘的移动速度。又例如，讲到自由电子气的量子理论时，将电子态比喻成电影院里的座位，将观众比喻成电子，一个座位只能坐一个观众。电子如何填充这些状态取决于系统的温度，从而可以计算出系统的总能量。

4引入科技前沿，激发学习兴趣

兴趣是最好的老师，激发学生的学习兴趣让学生主动参与到学习中可提高教学质量。固体物理学是新材料、新器件和新技术的基础学科，是新材料和新器件的增长点，换而言之，固体物理知识虽然较少直接转换成现代应用技术但它已经渗透到现代技术的方方面面。如果将这些科学技术前沿引入到课堂中，不仅可引发学生对固体物理知识的兴趣，还可以帮助学生更好地理解和掌握固体物理基本知识。绪论的安排尤为重要，所引发的学习兴趣可大大提高后续课程的教学质量。表一列举了近十年中与固体物理有关的国内外物理大奖，在绪论中介绍这些奖项，可以让学生认识到固体物理在高新科学技术领域无可替代的作用，从而对本门课产生浓厚的兴趣和学习的热情。在教学中，将现代科技前沿知识引入进来，建立其与固体物理基本知识的内在联系，不仅可帮助学生加深对基本概念、基本理论的理解，而且可以培养学生科学思维能力和创新能力。石墨材料家族是固体物理教学中一个非常好的范例，它几乎与与固体物理中每一章知识相关，对石墨家族材料的讲解可使这些知识具体化。石墨烯是2004年曼彻斯特大学的Geim和Novoselov等人采用机械剥离法获得的二维单层材料，展现出了无质量的狄拉克费米子、弹道输运、室温量子霍尔效应等一系列独特的物理性质，Geim和Novoselov等人也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯作为一种二维材料，碳原子呈现正六边形排列，看似简单却是复式晶格结构。通过平移晶格，向学生说明存在两种不等价的碳原子，引入复式晶格概念；通过让学生分析该结构的原胞、晶胞、基元、基矢、倒格矢等，考察他们对晶体结构这一章基本知识的理解和掌握。晶体结合存在五种主要的结合方式，但是即使是同一种原子组成的晶体其结合方式也不是唯一的，通过对石墨体材料结构的讲解，引导学生找出共价键、金属键和范德华结合，从而加深对晶体结合基本知识的理解。讲解能带理论时，用紧束缚近似方法计算石墨烯电子能量和波函数，由于石墨烯中有两种不等价电子，波函数写为BAaa21。通过求解本子方程，给出能量公式和能带图，导带与价带刚好交于第一布里渊区的六个顶点，且顶点附近能量与波矢呈线性关系。能带理论的引入解释了导体、半导体、绝缘体现象，而石墨烯是一种特殊的零带隙半导体材料，通过吸附、掺杂其它元素，或破坏双层石墨烯的对称性可打开能带。

5结束语

第4篇：量子力学的基本知识范文

关键词：大学物理；教学；建议；微积分

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0213-02

大学物理课程是整个物理学的基础，大学物理包括力学、电磁学、热学、光学、原子物理学，为以后电动力学、量子力学、量子统计、流体力学、半导体物理学等物理学课程的学习树立好的物理概念十分重要。大学物理的学习效果直接影响到学生学习物理学的兴趣以及未来的知识结构。因此，学好大学物理课程，让学生从本质上理解大学物理的精髓显得特别重要。而学好大学物理课程中比较关键的一点就是学会在大学物理课程的学习中熟练运用微积分。

一、大学物理教学的弊端

大学物理是物理学专业的一门基础专业课，学生在学习这门课程时由于一开始讲解的内容对从高中上来的学生来说比较熟悉，所以学生会放松警惕，一旦讲到运用微积分时，学生反应过来要认真学习时发现学不懂了。自主能力差的学生慢慢就会放弃学习新知识。再加上这门课程相对比较抽象，学生的学习兴趣较低。再加上课堂教学法单一，学生被动接受知识的能力较差，就会导致大学物理的教学效果下降，从而降低学习整个从物理学的兴趣。

1.课程内容较为抽象。大学物理课程主要介绍了力学、电磁学、光学、热学、原子物理学等分支的基本原理以及经典思想。涉及的知识面较广，公式较多，学生较难理解。需要有物理思维，高等数学作为基础。单靠教师的讲解无法满足学生对知识的要求。学生由于感觉内容抽象，对学学物理课程没有兴趣。

2.教学方式单一。受传统教学模式的影响，大学物理的教学过程主要采取传统的教师讲解加多媒体课件的教学方式。这种单一的教学方式让学生让学生对知识的理解不够透彻，知识和实践相脱离，学生对基本知识的学习感到吃力，教学效果不明显。因此单一的教学方式，使学生对改课程知识的接受程度减小。

二、微积分在大学物理教学课程中的应用

1.微积分。微积分最重要的思想就是用“微元”与“无限逼近”，就是把一个一直在变化的量通过微分分成很小，这样我们就认为这个很小的量是不变的，然后我们对这个很小的量进行研究，最后把所有的和加起来就是我们要求的那个变量。这就是微积分在各个领域中应用的优点。这种分析连续过程累积的方法已经成为解决问题的基本方法，也是微积分最重要的优点。物理学更是接近于生活，因此微积分也经常应用于物理学当中。

2.微积分在大学物理应用中的举例。

（2）微积分在做功方面的应用。用微积分的方法解决变力做功的问题。变力作功的问题是热学和力学中的常见问题。例如，质点在恒力F的作用下，沿直线产生位移r过程中的功A=F*r。但对一般情况，质点沿曲线从a运动到b，且质点运动过程中，作用于质点上力的大小和方向都可能不断改变，要计算F力对质点所做的功，可将运动曲线分成许多微小的线段dr，计算出F在每一小段上所做的元功，再对整个轨道上所有元功求和。由于dr极小，所以每一小曲段都可看成直线段，而质点所受力可视为恒力。这样质点所做的功为dA=F*dr变力所做的功就是全部元功的和，写成积分的形式就是：A=∫F*dr因此通过微积分的方法可以把物理问题中变化的量转化为不变的量，先求微元再求和的方法，从而求出变力在整个物理过程中做的总功，使看似复杂的问题简单化。

三、结语

微积分是大学课程的重要的基础学科之一，并是物理学中解决问题必不可少的工具之一，学习微积分不但要学习它的应用，更重要的是理解它的思想，熟练掌握微积分，在面对物理学的具体问题时采用适当的单元，用微积分进行分割解决，即将复杂的问题简单分割，逐个击破，如此在使枯燥的物理学看起来更生动具体的同时，也减轻了学生对于物理学产生的畏难情绪。微积分作为物理解题的关键和基础，其重要性可见一斑，因此熟练掌握微积分，是大学物理课程必要的教学要求，这不仅能够让学生掌握大学物理的基本方法，也在无形中降低了物理学的难度，从而很好地提高了学生学学物理的兴趣，改善了教学效果。

参考文献：

[1]张礼.近代物理学进展[M].北京：清A大学出版社，1997：170-205.

[2]朱荣华.基础物理学[M].高等教育出版社，2000.

[3]陈丽佳.“半导体物理学”课程教学中的几点建议[J].教育教学论坛，2016，（5）：82-83.

第5篇：量子力学的基本知识范文

关键词：卢瑟福散射；库仑散射；原子物理；散射截面

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）28-0113-02

原子物理课程为大学物理专业学生必修的一门专业基础课程。本课程通过实验现象的分析，应用若干量子力学的结论，揭示原子结构、运动规律和相互作用的特点，与物理学的全部领域和其他学科有着密切的关系。教学的关键是传授知识的过程中尽最大可能让学生掌握接受知识点的同时，能够最大程度地激发学生的学习积极性。如何能深入浅出地传授较为枯燥的理论知识点，也成为对教师的一种挑战。在教学的过程中，教学方法的选择具有显著的效果。在原子物理这个课程上，人们也做了大量的教学改革思考。[1-4]现在在各个大学中广为采用的原子物理教材，如杨福家，褚圣麟版的原子物理教材[5，6]，均采用在第一章介绍原子的位形。该章节作为整个课程的第一部分。在原子物理教学中，具有重要的地位。这一章教学效果的好坏，严重影响后续知识的展开。那么这一章的教学的难点在哪里呢？笔者发现主要还是集中在对卢瑟福散射公式的推导，即卢瑟福散射截面的理解及应用。在历年的教学经验中发现，该知识点的教学问题主要在于：部分学生在该章的学习中普遍遇到的问题是，上课听讲解，对定性的知识点理解还比较顺利。但一旦要进行定量计算，面对具体问题，就遇到了困难。那么从教学方法上如何改善这一现状呢？

原子物理课程的特点是从微观结构的考虑入手揭示与之相关的宏观现象与规律的本质。而微观体系遵从它特有的规律，不能直接观测，所以不像宏观物体的运动一样，具有直观性。因此微观结构的认识，必须借助实验手段。密立根在1923年在Nobel领奖台上讲到：科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。在实验过程中寻找新的关系，上升为理论，然后再在实践中加以检验。物理学是一门实验性科学，原子物理学更是如此。一切理论的建立都必须以实验为基础，并遵从“实验―理论―实验”的发展原则。因此在原子物理的教学上，一直以来侧重于通过实验现象的分析，揭示其微观结构，及本质运动规律。[7]第一章的教学内容也是如此。通过介绍卢瑟福α粒子大角度散射实验与当时普遍认同的汤姆逊“葡萄干面包”的原子模型有冲突，引出新的卢瑟福核式模型，并应用卢瑟福散射公式再次通过实验验证其核式模型的正确性。从课程讲解的逻辑线索来说，应该是非常明确的“实验―理论―实验”过程。即对α粒子大角度散射实验的实验现象进行描述后，定性否定原来的“汤姆逊”模型，并逐步推导卢瑟福散射公式，应用卢瑟福散射截面和实验数据比较，以验证核式模型的正确性。但是在我校实际讲课的效果来看，这样的授课方式下，学生对核式模型的定性的认识，是容易接受的。但事实上对卢瑟福散射公式的推导过程，尤其是最后卢瑟福散射截面的物理意义的理解是缺乏深度的。以至于一旦面对具体的问题，部分学生完全不知从何处下手。而这一章的教学难点也在于此处。对这个问题一定要具体问题具体分析。以往的教学的方法，一般采取在知识点讲授完成后，学生完成习题。根据习题完成情况，在习题的讲解过程中，做知识点的再次展开，以期达到知识点的巩固与理解。对部分理解力较强，并且主动学习的积极性较高的同学而言，这样的教学方法可以达到较好的效果。而事实是，由于部分相对学习较为被动的学生，课堂教学内容理解还有困难。面对习题根本无从下手，产生畏难情绪，容易出现抄袭现象。作业不能反映其实际学习效果。而后的课堂习题讲解，对这部分同学而言，效果也形同虚设。如何能够降低学习理解的难度，提高这部分学生学习的积极性，成为课堂教学中一个不可回避的问题。另外，由于课时有限，也很难在课后进行大量的习题讲解。针对这一现状，可以采取的方法可以是。在卢瑟福散射公式的教学中，放弃或掠去整个推导过程，直接给出定性结论。以避免在较为繁复的推导过程，使得学生分散了学习注意力。其优点是学习过程中，思路清晰、结论突出，易于接受。但缺点也显而易见。知识点的理解是不深入的。物理从古至今，讲究格物致知。知其然，且要知其所以然。对物理专业的学生，省略推导，而直接给出结论的方式，显然是不够的。既然卢瑟福散射公式的推导是不可避免的。如何才能让学生容易理解，是解决问题的关键。

结合课堂教学的经验，笔者认为以下方法还是切实可行的。第一步，理清思路，贯彻“实验―理论―实验”的基本逻辑线索。在介绍瞄准距离，库仑散射公式，卢瑟福散射公式等难点内容前，首先定性给出为什么要学习介绍这些内容。如库仑散射公式是描述核式散射的基本公式，但瞄准距离，实验上不可测。而卢瑟福散射公式则是基于库仑散射的基础上，推出了可以实验测量的散射截面这个物理量。而且卢瑟福散射截面其物理意义为散射粒子在不同散射角的散射几率。在此基础上给出库仑散射公式，卢瑟福散射公式的详细推导。这一步，在学习的过程中，起到一个明确学习目的，理清学习思路的作用。第二步，在公式推导后，布置作业前，先直接挑选典型课后习题，即具体物理题型，进行解题思路的提示。既深化知识点的理解，又能够帮助学生降低解题的难度，减少学习中的畏难情绪。促使学生可以自主地思考完成习题。从而在之后课后习题的讲解阶段，又可以大大缩短时间，提高效率，做到事半功倍。相对来说，学习能力较强的学生，可以对知识点掌握较为深入；而部分学习较为被动的学生，也可以较容易接受和掌握基本知识点的应用，从而能够兼顾不同程度的学生。

参考文献：

[1]冯景华.谈谈原子物理教学中思维能力的培养[J].遵义师范学院学报，2004，（3）：65-67.

[2]董丽荣，郑晓光.原子物理学课程改革的探究[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2004，（4）：77-78.

[3]胡昆明，郑世旺，王宝玉，谷勤忠.在原子物理教学中把握课程主线的若干探索[J].教学研究，2003，（4）：367-369.

[4]彭双艳，原子物理中的方法论[J].毕节师范高等专科学校学报（综合版），2002，（2）：65-67.

[5]杨福家.原子物理学[M].北京：高等教育出版社，2000.

第6篇：量子力学的基本知识范文

该学会的主要目标是推广、普及在学校教育和社会生产实践中所需要的物理教育，现在大概有会员1200余名．日本物理教育学会有定期发行的附属刊物《物理教育》．该刊物创刊于1953年，主要刊发各种新的教育演示实验以及探讨物理教育的论文．到1990年为止，该刊物每年大约发行3卷，1991年开始增为每年4卷．截止到笔者发稿时，《物理教育》从创刊号到2011年共计59卷在网上免费开放［3］．从1984年开始，日本物理教育学会每年会在暑假期间召开物理教育研讨会，讨论物理教育所面临的种种问题，以及最新科技成果的普及等．中国和日本的物理教育交流活动开始于1989年夏．首次中－日－美物理教育讨论会在夏威夷举行［4］，中方共有大、中学教师9人参加．第二次中－日－美物理教育讨论会由日本物理教育学会主办，1991年在日本富士举行，中方有17人参加．以此类会议为契机，日、美双方得以了解中国物理教育研究中的长处，同时中国代表也及时了解了对方的教学改革动态．近年来，日本国内对高中物理教育质量的下降有了一些批判的声音［5］，怎样提高学生的学习兴趣就成为解决问题的关键所在．日本教育界对新的演示实验的开发以及教学时平行科目的相互影响的研究很活跃，在物理教育学会刊物《物理教育》以及物理教育研讨会中有很多讨论．另外，长期以来日本的教育体制对于物理类竞赛并不热衷，日本全国范围的物理竞赛仅仅始于世界物理年2005年，并于同年才开始派队参加国际奥林匹克竞赛．

2日本高等物理教育的指导方针及模式

自2004年开始实施国立大学法人化以后，日本国立大学虽然由政府出资运营，但是几乎每所国立大学都拥有相应的自治权，因此各个国立大学的教学重点以及方法风格有很大的差别，每个学校都拥有自己的教育体系与理念．以名古屋大学为例，名古屋大学的物理教育方针和核心主要由理学院的物理学教室（即物理系）会议决定．一般来讲研究生和教员都可以申请成为物理学教室的研究员并列席会议（留学生和外国教员亦可参加）．会议一般每季度举办一次，每次会议的讨论内容主要包括实验科目内容的增减，科目课时与学分的分配，科目构成的比例，毕业条件的变更，新教员的聘用，新研究室的设立以及经费的预算及使用等．每次会议一般会按需讨论多个议题，每个议题以不记名投票方式表决．物理学教室有议长和下属各个分支的负责人，议长及主要负责人每年轮换，以投票选举产生．由于有大量的硕士及博士研究生参与讨论，不仅对于物理学教育的创新与改良起到了积极而有效的作用而且使物理系全员参与到物理专业的建设和改良议程中，充分体现了大学法人化法案提出的学术自治所需要达到的要求．

3日本物理本科教育近况

由于国立大学的教学重点以及方法风格有很大的差异，很难对各所大学的教育状况作一全面的论述．以下仅以笔者学习、工作的名古屋大学为例来介绍日本本科教育的一些近况．在名古屋大学，物理类本科教育主要由基础科目、专业科目、实验科目、选修科目、毕业设计等组成．其中选修科目和毕业设计一般相互关联，有高能物理、宇宙物理、凝聚态物理、生物物理4个大的方向．由于大一新生为理学院的数学、物理、化学、生物4个系共同招收，在大一阶段理学院新生需参加公共基础课的学习，教育形态以大班教学为主．大学一年级的教育目标是在培养学生兴趣的同时巩固基础知识，主要进行的是通识教育．教学时一般会配合演示实验以增加课堂活跃度并增进学生对物理现象的观察和理解．学校配有相应的金属器具加工车间，大四以上学生参加安全使用培训后皆可申请使用．课堂演示实验所需教具一般以教员自己制作为主．二年级开始进入物理专业课学习．教学科目主要由数学物理方法、分析力学、电磁学、热学、统计物理学、量子力学等组成．与专业课程相对应的设置有配套的习题课．习题课由教授等教员负责，有相应的学分，属于必修科目．配套习题课的教学以讨论式教学为主，每个班级大约由15～20人组成，分成3～4个讨论小组．除第一节习题课以外，在每节习题课后一般由教员布置一些问题作业．习题课作业一般由研究生组成的学生助理批改、评分，标准答案和评分标准会由负责教员分发到研究生助理手中，并由研究生助理作汇总统计后呈报给习题课的负责教员．每次上习题课时，负责教员把作业发还学生，每个小组先进行内部讨论，再由各个小组派学生轮流讲解，遇到讲解不恰当不全面的时候教员会参与讨论，教员起监督指导辅助作用．习题课成绩评价主要由学生讨论活跃度、出勤率、课题作业完成情况决定．每学期期末考试后会举办教育反思会，参会人包括本科学生代表、研究生助教和专业课教员，对教学中的难点和不足之处进行反馈和探讨．大三阶段增加高级热力学、高级统计物理、高级量子力学、近代物理实验等，并出现多个专业课分支选择，比如高能物理学、宇宙学、固体物理、生物物理等．物理实验以近代物理实验为主，共有14个左右的实验可以选择，每两人一组，一个实验每周一次大约持续一个月，每个学生平均需做3～4个实验才可以获得学分．为了使学生扩大知识面并且使他们对各个研究室的研究情况有初步了解以便他们进入大四时选择教研室进行毕业研究，从2012年起，大三新增了前沿科学讲座这一环节．讲座由20个左右的研究室进行分担，每周进行一次，每次由一个研究室的主要负责人进行讲解介绍，每次讲座结束后会要求学生提交一个简单的小报告．各个研究室的主要负责人亲自负责本科的课堂教学工作，这对于学生的培养十分有利．大学的教学目标不仅是知识本身的教与学，更重要的是研究方法与经验的传承．将最新的科技前沿信息传递到教室，才能不断保持科技创新的活力．在三年级结束进入大四以前学生会自主选报教研室进行毕业设计研究、设计．随着本科生进入各个教研室，大四的教育方式主要以各个教研室的研讨会形式为主．学生在黑板上讲解课本或者文献或者汇报实验进展，教员和其他同学在下面听讲并共同探讨相关的问题要点．每次研讨会大概持续2～3小时，每周1～2次，每次由1～2个学生进行报告．这种研讨会形式的教学很好地激发了学生学习的主动性，培养学生的自学能力以及发现问题和解决问题的能力．

4日本高能物理研究生教育近况

长时间以来，日本物理教育体系发展了一套自己的研究人才培养及传承方法．其研究生的培养主要采用2年硕士＋3年博士的方案，类似于我国的硕－博连读．由于一些研究小组对某些课题，研究方法和手段会几十年持之以恒地进行研究，他们在很多问题的研究上积累了丰富的研究经验．这样的物理教育体系为其研究思想的传承提供了很好的保障．例如，名古屋大学的高能物理理论研究长期以来一直受其创立者坂田昌一的影响，其主要研究风格与研究思想与坂田昌一一脉相承．在日本的研究生培养中，教学任务主要集中在硕士一年级，主要有大课教学和讨论课教学两种模式．大课模式主要以出勤率和报告决定成绩．专业课的教学基本上以讨论式教学为主．由指导教员指定教科书以后，由学生每次在黑板上讲解．另外，学生也会针对自己感兴趣的参考书或者研究论文，自己组成讨论小组，视情况会有高年级学生或教员参与讨论，每个小组由3～8人组成．讨论小组每周讨论一至两次，具体时间与长度由学生自己决定，是一种自组织形式的自学自助团体．硕士二年级以及博士生的教育基本上以讨论式教学为主，讨论内容可以是教科书、论文等，在互相探讨中学习研究．对于研究材料的理解每个人会有不同之处，这一思考、讨论的过程就是取长补短，去粗取精的过程．讨论式教学对于深化对物理现象、概念的理解有很大提高和帮助作用．在研究生的论文选题中，除了第一个选题由导师进行稍微具体的指点外，其他的基本是以学生为主．从论文的选题，中间的计算，到结果的分析，论文的书写主要都是由学生完成的．在这一过程中，导师主要是作一些点拨性的指导，以及论文的润色．另外，日本研究生的教育过程中十分注重对团队合作能力的培养．在合作中相互学习，取长补短，从而使工作效率大为提高．除了以上提到的学校内部的学生培养活动外，日本国内还有一些有特色的校际间的研究生教育交流活动，下面列举两个活动项目．（1）集中讲义：由于日本的各个大学研究室的研究内容和方向比较独立，为了深化各个大学之间的交流，使学生对不同大学的研究室的研究内容有所了解，每年各大学会举办2～4次以硕士生或博士生为听讲对象的集中讲义．集中讲义一般持续2～4天，一般在讲义中间会穿插1个面向低年级研究生水平的2小时左右的报告．集中讲义的选题一般都与近期的研究重点、热点相关．研究生通过参加集中讲义既可以了解相关专题的研究进展并较为系统地学习相关专题的研究方法，又可以获得相应的选修学分．（2）暑期－冬季学校：每年长假期间，依据由日本文部省的预算所开展项目的情况而定，会举办一些暑期－冬季学校进行一些专题讲座．其中传统最悠久的当属从1955年夏天开始，到2013年为止共成功举办59次的YONUPA［6］暑期学校．YONUPA是YOungNUclearandPArticlephys－icistgroupofJapan的缩写，每年暑假期间由与高能物理、原子核物理、高能物理实验相关的各个大学研究生院的学生轮流自发组织、策划、主办并参与．为了降低每个筹备学校的劳动量，筹备学校由管理财务报销的学校、管理事务联络的学校、管理各个所属成员邮件的学校、选取会场并维持秩序的学校4部分组成．另外，与这4个筹备学校相独立的，高能物理、原子核物理以及高能物理实验3个方面由另外的3个学校进行管理，负责邀请讲师、组织学生报告等活动．YONUPA的财政预算主要由日本几个大的研究所出资赞助，另外每个大学的研究室也会按一定比例支付学生交通费用等．YONUPA每次持续4～6天，每年大概有200～300人参加．暑期学校期间，高能物理、原子核物理以及高能物理实验3个研究方向会设置一个共同的集中讲义以及针对每个研究方向的2～3个平行的集中讲义，剩下大约一半的时间是学生相互之间的研究报告．每年从硕士1年级到博士3年级的学生都有一定比例学生参加暑期学校，YONUPA为日本从事高能物理研究的青年学生提供了互相学习与交流的良好平台．除了YONUPA，日本文部省的许多大的研究项目也有专门的学生培养方面的预算．例如在2009—2014年的重大项目“ElucidationofNewHadronswithaVarietyofFlavors”中，每年都会组织与该项目相关的研究生暑期学校．暑期学校采用教员授课与学生习题课并重的形式．通过教员授课与习题课的方式，学生可以系统地学习到某一领域的基本知识并掌握该领域研究的相关方法．

5结语

第7篇：量子力学的基本知识范文

关键词：学习模式；专与博；原理

作者简介：王蓁蓁（1975-），女，江苏南京人，金陵科技学院信息技术学院，讲师。（江苏 南京 211169）

基金项目：本文系2012年金陵科技学院科研基金项目（项目编号：jit-b-201207）的研究成果。

中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0214-02

在中学和小学教育阶段，教师传授基础知识，学生则通过反复训练来掌握它。但是到了大学教育阶段，教育工作者则应该注重对学生的学习方法的训练。[5]为了更好地指导大学生的学习，增强他们的创新能力，本文从精度和浏览、专与博、细节和原理三个层次对大学的学习方法模式展开了讨论，给出了一些相应的建议。

一、精读和浏览

决定攻读一门学科时，首先应该选定一本基本教材进行精读。所谓基本是指其应是这门学科的一本全面、深刻、经典的著作，也就是说精读了它，就会基本上掌握了该学科的全貌。所谓精读是指要反复地阅读它，不仅要通晓它，还要做到对其其本内容“倒背如流”，这样学生就可以掌握这门学科的骨架。然而仅仅如此还远远不够，因为对于该学科，其知识可能还不够“丰满”，因此学生必须浏览大批有关文献和其他书籍。所谓浏览是指对于有些材料，学生不必全部通读，可以选择有关部分阅读；同样对于有些材料，学生也不必逐字逐句阅读，可以“一目十行”扫过。不过值得注意的是，虽然浏览并不要求学生完全掌握所看的内容，但是学生必须对其所看材料的基本知识要有较透彻的了解，对深奥的部分至少要做到有一模糊印象。只有通过上述“实效”性浏览，学生对该学科的知识才会丰富起来。

如果是在校学生，学科基本教材多由授课教师选定，学生基本不用操心。如果不是在校学生，或者是在校学生，但教师选定的教材不够精深，此时人们选定较深教材和钻研它就有一定的难度。在现今提倡“终生学习”的年代，应建议人们在不违背循序渐进的原则下，选择经典著作作为基本教本。一般来说，不管多么深奥的书，反复阅读十几遍，总是能够看得懂的。同样，对于浏览的材料，自学者也应该类似处理。

精读使人能够站立，浏览使人能够丰满，两者结合起来，人们就可以在该专业上进行创造性工作了。

二、专与博

梁启超说：“无专则不能成，无博则不能通。”短短两句话，深刻地说明了专与博的关系。把主要精力放在自己的业务上，钻研自己的专业，这是一个人的立身之本。然而要想有所成就，仅仅只有专业知识是不够的。时至今日，人类的科学知识早已超出了经验范畴，为了表达其深邃思想必须使用数学。爱因斯坦在创立广义相对论时，就曾经向数学家询问数学的最新进展，最终其使用黎曼几何表述了他的理论。自然科学也从人文学科中获得了营养，如符号学、哲学都为一些学科奠定了研究基调。最明显的例子就是实证论是一些西方自然科学赖以生存的哲理基石。[1]类似地，在社会科学和人文学科中也出现了不同程度的数学化倾向，甚至是艺术也在追求理性表达力。可以说人类各类知识在基本原理上都是相通的。美国哈佛大学规定每个专业学生都至少要“精修”本专业以外六、七门功课，这是扩大学生眼界，让知识贯通起来，从而达到上乘境界的绝妙手段。

现今的科学和技术越来越专门化，任何一种专业耗尽人的一生精力也未必能够全部精通，因此“专”是我们所处的专家时代的一个特征。同样，现今的科学和技术也出现了交融、沟通的现象，因此“博”也是学者在现今时代获得成功不可或缺的一个因素。只有“专”深、“博”学的人，才有可能取得最伟大的成就。

三、细节和原理

英国哲学家、数学家怀海特说：“大学的理想与其说是知识，不如说是能力。它的责任就在于使青年人的知识变成成年人的能力。”[2]而能力的形成很大程度上取决于人们的思想深度和洞察力。所以他又说：“在中小学阶段，学生在精神上是埋头在书桌上的；在大学里，他就应当站起来环顾四周……大学的职能就在于使你能够为原理而摆脱细节。”[2]

细节指的是一门学科的“具体”知识和技能，按照学生所获得的训练经验，它能以一种类似“程序”的固定方式进行学习和操作；而原理却是根本性的，它是一门学科的“抽象”思想，它以一种“润物细无声”的方式滋润人的理智和创造力。人类的科技史告诉我们，所有民族无一例外地都重视知识和技能，但是在重视原理的程度上却存在很大差异。凡是很重视原理的民族，他们的科学知识往往是系统性的，且具有很强的理论性和普适性。我们知道，具有很强理性的系统知识是很容易深化的，并且随着人类知识的积累和深化，它又以很大的概率保证人类的思想观念迟早会发生革命性转变，即导致人类在思想认识上不断地突破和更新。

事实上，人类许多进步都直接来自于人类思想观念的巨大转变，因此重视原理的民族往往在科学技术上居于领先地位。康德在谈到几何学时，说到：有的人死盯着图形研究，而有的人却站起来，从原理上立法，于是我们就有了几何学公理体系。我们知道第一个纯粹从原理出发的学科是欧几里德几何体系。关于它，爱因斯坦这样评价道：“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑体系如此精密地一步一步推进，以致它每一个命题都是绝对不容置疑的——我这里说的是欧几里德几何。推理的这种可赞叹的胜利，使人类的理智获得了为取得以后成就所必需的信心”。[3]哥白尼的太阳中心学说是对地心学说的突破，它导致牛顿力学和近代科学的诞生，随后又出现了相对论和量子力学革命性理论。类似的，麦克斯韦尔的电磁理论促使电磁波的应用。图灵关于计算本质的论述和图灵机模型的构造，直接导致现代电子计算机的出现。

可惜的是，很多人至今仍不重视或者很少重视原理和思想，他们认为原理和思想虚无飘渺，没有实际意义。这种现象可能影响重大创造性的工作。我们知道，出现划时代的理论和技术，一方面它是历史上罕见现象，另一方面它又在短短的几千年人类文明史中不时地出现。它们之所以罕见，是因为发现它们需要非凡的洞察力。而它们之所以能不时地出现，是因为创造它们时并不需要很多“东西”，有时仅仅需要几条原理就够了，甚至凭借人类的灵感也能构造出它的雏形。[3，4]只有当丰富它们或者论证它们时，才需要人们花费巨大精力。牛顿创立他的理论，只用了三大运动定律和万有引力。爱因斯坦的广义相对论也只用了（如重力和加速度等效等）几个等效原理。虽然牛顿和爱因斯坦为他们的理论付出了很多心血，但是那些劳动却是“细节”性的（尽管许多细节也需要高度技巧和创造性智慧），也就是说每个受过严格训练且不怕艰苦的人或许也可以完成，但是他们的真知灼见并不为一般人所拥有。由此可见，重视原理和思想的学习是多么的重要。今后在重视细节的同时，也应让学生们听从怀德海的教导，站起来环顾四周，勤于思辨，寻找原理，只有这样才有可能突破旧有观念，做出创造性工作。

四、结论

在大学学习的学生都处在一个新的起点，大学教育可能也是他们接受学校教育的最后一个阶段。因此应研究大学生的思维特征、学习方法，给予学生有效的指导和引导，鼓励学生“向前进，你就会产生信念”（达朗贝尔语），胜利就在那里，从而让他们攀登科学的顶峰，努力书写他们的人生。

参考文献：

[1]霍金.时间简史[M].许明贤，吴忠超，译.长沙：湖南科学技术出版社，

1992.

[2]菲利普·弗兰克.科学的哲学——科学和哲学之间的纽带[M].许良英，译.上海：上海人民出版社，1985：6.

[3]王健吾.数学思维方法引论[M].合肥：安徽教育出版社，1996.

[4]斯科特.数学史[M].侯德润，张兰，译.桂林：广西师范大学出版社，

第8篇：量子力学的基本知识范文

关键词：思维类型；思维方法；原则

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0113-02

“思维类型”是一个通用概念，大量学者都对其进行了研究。事实上，明确区分思维的类型对教育来说具有重要的实际意义。为了更好地指导大学生的学习，增强他们的创新能力，本文从新的角度对思维类型进行分类，从四种思维类型出发给出学生的学习方法，特别对数学思维方法展开讨论，最后再给出创造性思维的彻底性原则。

一、思维类型及其对教育方法的启发

一般来说人们思维分为下述四种类型：接受快且深刻，接受快但肤浅，接受慢但深刻，接受慢且肤浅。当然最好的是接受快且深刻这种类型，这种类型的人往往自小就表现出天才模样，他们大都被称为是神童。可惜的是，他们在赞扬声中成长，很容易养成骄傲情绪，久而久之他们就不习惯于“艰苦研究”，最后变成平庸之人。王安石的《伤仲永》写的就是这种情况。所以对第一种类型的学生，我们对他们的爱护首先就是不要多表扬他们（例如各地过分吹捧高考状元是不明智的做法），其次对他们要多加督促，让他们养成艰苦学习习惯。列宁小时候聪明异常，他往往很快就完成作业，然后就嬉闹不止。他的父母很担心，怕他今后不会踏实学习，除了教育他以外，还时刻注意他。有一次列宁看到他的妹妹坐在钢琴边，不停地弹奏一首乐曲，花了许多小时，才把它弹得正确。为此列宁感悟道：做任何事情，没有坚毅品质是不行的。列宁的父母知道这件事后才放心，他们知道列宁已经懂得养成勤劳习惯的重要性。第二种类型（接受快但肤浅）的人，他们平常的表现最容易使人迷惑：许多复杂的问题他们一听就懂，可是他们自己做起来却经常出错。他们的家长和老师都误认为这是由于“粗心”造成的，除了告诫他们要细心以外，家长、老师（甚至他们自己）对这种现象都不在意。举一个例子，初中学生刚学习有理数时，写负数时往往会遗漏负号，当你向他指出时，他立刻就知道是自己错了。人们大都认为这是粗心的原因，殊不知是他在他的意识里还没有真正接受负数这个概念，也就是说他虽然接受了负数概念（也许很快就接受了）但是却很“肤浅”，他的潜意识里并没有它的“真正”位置。因为引导学生思想深化是一件困难的工作，所以对于接受快但肤浅的学生，我们也许更应该留心。除了教育他们不要骄傲（这是由于他们接受快而造成的错误）以外，还要训练他们的思维，让他们养成深思的习惯。（顺便提一下，怎样培养学生养成深思习惯，如同怎样提高学生的写作能力一样，至今都尚未找到特别行之有效的办法）第三种类型，即接受慢而深刻，在某种意义上它才是最好的一种类型。领会深本是探索一切知识的必要因素，可是他具有这种优越品质而不觉，有时他还为自己接受慢而苦恼，这样他对学业从不掉以轻心，为了克服自己接受慢的缺点，他总是“笨鸟先飞”，这样在漫长的学习生涯中，他养成一种坚忍不拔的品质，这又是一个获得成功的必要条件。第三种类型的人“天然”地具备了成功的两个最重要的因素，所以大部分在学术上有成就的人都来自于他们。据说牛顿、爱因斯坦小时候都很“笨”，倘若真是这样，这便是上面论述最好佐证。另外的例子是真人真事，20世纪伟大的数学家吉伯特（1862—1943），他接受新的思想很慢，但一经接受，在运用和进一步发展这些思想上，就没有人能和他比拟了。至于第四种类型的人，虽然他们在学业上很费力，但他们的成功机率并不比第一、二种类型的人要少，甚至还要大于第二种类型的人。这种人只要不放弃努力，那么在他艰难的学习过程中，自然会养成一种深刻钻研的禀性，此是“勤能补拙”之谓也，这正是一切在学术上获得成就的人所要必备的主要品质。明末清初的一位历史学家谈迁，小时候很愚笨，记性差、反应慢，他对自己所读的书籍很难弄懂，他很苦恼，不过他锲而不舍，经常读书到深夜，由于长期的努力，他终于大彻大悟，从此他便突飞猛进，成为那个时代最有学问的人之一。金庸小说《射雕英雄传》里的郭靖大概就是这种类型人的最好写照。总之，无论是哪种类型都有成功希望，只不过有的开始要多费点力气而已。“聪明”并不是人成功的不可缺少的条件，最重要的是人的刻苦和坚忍，而且随着人们的成长，差的类型在不断刻苦努力下，也会迅速朝着最好类型转化，李白说“天生我材必有用”，是千真万确的。

二、数学思维方法和数学学习方法

在一切学科中，数学是一门最重要而且最奇怪的学科。它研究的问题似乎虚无飘渺，并不接触现实世界，但却有莫名其妙的大功效。麦克斯韦尔认为，研究问题时首先要引入数学概念，以他的名字命名的著名方程就是以这种方法推导出来的。狄拉克也认为，应该遵循数学方向前进，因为“正电子”也满足以他的名字命名的方程，所以他预言“反物质”正电子的存在，几十年后人们果然在宇宙射线里发现了它。也许最值得一提的是，陈省身的“纤维丛”几何学理论，竟然可以平行移动到杨振林的“规范场”物理理论里，对此杨振林感叹地说：数学家研究数学问题时，根本没有考虑到物理世界，而却能深刻地阐述世界，这真令人惊叹。如今关于物质粒子最新研究的“弦理论”也和数学家丘成桐的微分几何成就有密切关联。计算机科学和数学理论的关系同样也非常密切。就连过去一向被认为是最难找到实际用途的数论也在计算机科学里发挥着重要作用，例如大整数质因数分解定理丰富了密码学方法：RSA公钥系统，根据大整数的分解，它采用“公钥”和“私钥”技术。[1]由此可见，在数学上花费时间是值得的。一般人并不喜欢数学，他们或者认为数学枯燥无味，或者认为数学深奥难懂。在人们心目中，数学里只有推理，没有猜测；只有逻辑，没有艺术；只有抽象，没有直观；只有理性，没有想象。人们感到数学的结果是一步一步推出来的，没有过人的聪慧是不行的。然而，幸亏事实并非如此，否则我们的数学就不会兴旺到如它目前所示，它早就不会吸引任何一个有智慧的人。其实数学是一门融合了人类一切认识世界方法的学科，只是在它整理自己的知识时，才采取了“定义”、“定理”和“证明”严格方式，这是为了保证它的结论准确无误所致。但是这并未妨碍人们用其他方式获得数学知识，其实最伟大的数学家在他们思考问题时，都是凭借直观（甚至是最粗糙的直观）前进的，特别是当他们在做划时代事业时，更依赖直觉，甚至有时连逻辑也不顾。这在牛顿和莱布尼兹创立微积分时特别明显。本段叙述直接来自于文献[2]。明白了上面道理，我们建议：要在感性上下功夫，要理解数学精神实质，即要有数学质感。对数学的学习要运用人类一切认知手段，即实验、猜测、直观推理、试错法、合情推理和正统的逻辑推理；对于基本知识要有透彻了解，基本技能要熟练掌握。对于较难或者很难的题目，应该努力解决它，真正解决不了，也不要气馁，可以暂时放下，“历史总是带着问题前进的”；对一门数学学科，如果你感到对它的任何一个习题，只要有时间你就可能会做出，即使不会做，但对别人做出的看一眼就会，那么这门学科你就基本过关了，没有必要搞题海战术，这是我国著名物理学家严济慈的观点。

三、彻底性原则

创造性思维最显著的特征就是彻底性。欧氏几何里有一条平行公理：“在平面内过直线外一点，能且只能引一条直线和它平行”。但在欧几里德的《几何原本》里，很迟才引入平行公设，且叙述很啰唆，并不像上述的那样简练。后人怀疑欧几里德并不想把它作为公理，只是“证不了它”，才不得不把它作为一条公设采用。后来的数学家们跃跃欲试，用各种方法试图证明它，就这样证明了一千多年。不少人采用“反证法”，得出许多奇特结果，可惜他们认为“荒谬”，就匆忙下结论说，他们发现了矛盾从而证实了平行公设。只有高斯、鲍利埃、罗巴切夫斯基和旧观念，即认为“欧氏公理体系是唯一正确的”，彻底决裂，他们发现了非欧几何。高斯惧怕旧观念势力，鲍利埃患得患失，他们都没有发表他们的工作，只有罗巴切夫斯基勇敢地发表了他的成果。[3]同样，爱因斯坦相对论和量子力学也都是彻底摒弃旧有观念的好例子。旧有观念根植于人的潜意识里，人们很难发现它，更难突破它。诚如一位物理学家说，他花了好几年工夫才真正弄懂相对论，不是由于他知识的缺陷，而是由于他头脑里的固有观念妨碍了他的理解。他的话有助于我们理解突破旧观念时，坚持彻底性原则的重要性。只要是创造性工作，哪怕是很小的创新，实质上都是在突破我们潜意识里某个旧有观念。希望有所创造的人，对此不可不察。

对思维类型做深入的反思和研究，可以及早发现学生的思维特点，进而就可以给予学生有效的指导和引导，并且我们还要鼓励学生创造性思维，努力攀登科学的顶峰。

参考文献：

[1]Michael Sipser.计算理论导引[M].张立昂，黄雄，译.北京：机械工业出版社，2000.

[2]王健吾.数学思维方法引论[M].合肥：安徽教育出版社，1996.

[3]斯科特.数学史[M].侯德润，张兰，译.桂林：广西师范大学出版社，2002.

第9篇：量子力学的基本知识范文

关键词：教师；教学；改革；评价机制

大学办学的根本目的是培养人才，只有始终将培育一流人才放在首位才是大学的立校之本。随着国家中长期教育改革与发展规划纲要的实施，现代大学治理和教学管理体制创新的深化，回归大学的育人本源已越来越被高校所重视。要培育一流的人才，就要有一流的教学，而要有一流教学则先要有一流教学水平的教师。因此，高校花大气力提升教师，尤其是提升青年教师的教学水平，重构教师教学管理创新体制是提高人才培养质量、建设为国育人文化、营造良好育人环境的关键和抓手所在。

如何提高和评价教师的教学质量与教学水平，已有不少论述。针对目前高校面临的教育教学改革的新形势新情况和新要求，我们认为，高校教师的科研工作水平的确关系着教师的发展，但要成为一名胜任本职岗位要求的教师，其评价的主要指标是要能够开展一流的教学工作，能够培养一流的人才，能够成为推动高等教育健康稳步发展的教学大师。高校办学中如果处理不好教学与科研的关系，如果不能使教书育人、为人师表成为高校教师的道德规范，如果不能持续提升教师的教学水平，不仅教师会丧失其安身立命的平台，创建一流的高等教育和培养一流人才都将成为空洞的口号，需要引起在改革发展中的高校的高度关注。

一、更新教学观念、提升自身素养是教师做好教学的重要基础

教师肩负着为中华民族的伟大复兴、培养大批人才的光荣使命。这就要求教师要始终把培养一流人才放在心上，要自觉提升教书育人的素质、能力和水平，要夙夜在公、勤勉工作，不负重托，不辱使命。教师从事教学工作的表观作用在于传递知识，其目的在于使学生最大程度地掌握教学内容的知识点、思维方法和学习训练，这是教学过程要实现的基础层次。而教师从事教学工作的高层次，则是通过教学活动引领学生建立科学的思维模式、研究方法和拓展视野，培养学生服务国家、服务人民的社会责任感，培养学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，继而达到开发学生的创新意识、创新潜质和创新能力。所以，教师的教学工作不能仅仅传授知识，更重要的是激发学生的学习兴趣和探索科学奥秘的求索精神。

教学实践证明，要不断激发学生的学习兴趣，就要求教师与学生之间建立密切的交互沟通关系，这是教师成功组织教学的基本点。也就是说，教师只有将教与学两个方面协调配合，教学工作才能取得良好效果。孔子曰：“临之以庄，则敬。孝慈，则忠。举善而教不能，则劝”。要做到这一点，教师首先应自觉提升自身的综合素质，要培养自身的人格魅力，包括提升自身品行和艺术修养等。例如，高校普遍开设的大学物理课程是高校学生必修的一门重要基础课程，其内容涉及力学、热学、光学、电磁学、振动与波动学等诸多自然科学中的基本现象、基础理论和基本实验内容，还包括狭义相对论、量子力学等现代物理学的基本内容。这门基础课程的学习，不仅使学生系统地了解掌握物质世界运动和演化的基本知识、基本规律、基本理论和研究方法，也为学生的后续专业学习和未来从事科技工作奠定了重要基础。然而，教师在教授这门基础课程过程中，如果仅仅传授知识，很难激发学生的学习活力。这就要求教师要通过组织教学，让学生从教师自身对物理现象、问题、方法以及应用的孜孜不倦探究中，从教师对物理思想和历史精髓的挖掘中，感受到物理世界的奇妙和博大精深。进而激发学生掌握物理知识、研究方法、实际应用和发展趋势的兴趣，使学生在学习基础课程中体会其广泛的应用价值，从而培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。因此，教师要实现一流的教学首先需要不断增强自身的综合素养，争取做到以下几方面：（1）不断了解现代高等教育教学理论，在教学中处理好科学性与思想性相结合、知识积累与智能发展相结合、教师主导与学生主体作用相结合、基础理论与应用实践相结合、知识的系统性与认知的循序渐进相结合等方面的关系，不断更新教育教学观念，不断丰富自身的教学品质。（2）建立教师自身的教学哲学，形成有特色的教学风格。也就是说，教师在教学工作中要十分明确其扮演的角色，正如常说的，教师最好的教学是教师智慧的创造，也是教师的表演艺术，教师要通过教学活动成为学生的知识库、传授者、指导者和合作者，才能使得学生从教师那里学到知识、掌握方法和接受训练。（3）要为学生的学习创造积极向上的环境氛围，教师要使用多种评估策略琢磨学生的学习心理活动，诊断和满足学生的各种学习需求，使他们在课堂内持续集中学习的注意力，在课堂外保持学习的主动性。也就是说，教师在学生面前不是一个简单的信息人，不是教书匠，而是学生面前的鲜活独立的思想者和行动者。

二、花气力的教学投入是提高教师教学水平的关键

一位教授曾经说过：我想要学生理解我们认为自己在这个领域所知道的一切，但我也希望他们弄懂我们是如何得出这些结论的，正在进行的探究是怎样影响这些发现的。我要他们问这样的问题：为什么我们认为这是事实？我们做了怎样的假设？我们拥有什么样的证据？我们进行了怎样的推理才形成这样的观点？同时，我要他们问一问自己，我们的结论可能具有什么样的意义？这段话为我们开展一流的教学很有启发。因为，每位教师在教学中都会不断地遇到各种问题，例如，什么知识最有教育价值？怎样传授这些知识才有价值？传授知识的目的究竟是为了什么？应该培养学生什么样的对待知识的态度与能力？应该使学生有一个怎样的知识结构？哪些知识最能促进学生的发展？等等。要不断提高教师的教学水平，就需要经常反思和回答这些问题。

著名教育家阿莫纳什维利曾经说过，一般教师是带着一门学科走向学生；优秀教师是带着学生走向一门科学，并使学生融入科学。教师在开始教学活动前，熟练掌握教学内容、准备教案、安排授课时序、对内容的重点做预先强调的安排等都是上好每节课的基本要求。一般来说，高校教师已经掌握了相关学科的基本理论，特别对现在的青年教师来说，都经历了一定时间的专业学习和科研训练，一些人在某些研究领域或研究方向上都已卓有建树。但这并不意味着这些教师就能上好课，就能做出一流的教学成绩。教学实践证明，教学工作作为一门科学与艺术，有其自身的发展规律，需要教师有足够的力气投入其中，需要长期的积累才能做好。这就要求每一位教师在教学过程中投入足够精力，熟悉教学基本要求，汇聚更多更丰富的知识背景，设计每一节课、能够照顾到每一个细节的教案，准备深入浅出、易于让大多数学生接受和理解的授课内容、授课版面和讲授语言，并以饱满的精神状态走入课堂、走向学生。

西安交通大学在百余年的人才培养上具有优良的传统和鲜明特色，在当今全面提高人才培养质量的过程中，学校在提高教师教学水平方面开展了一系列工作，取得良好效果。例如，学校建立的国家级教师教学发展中心本着培训、研究、评估、咨询的服务宗旨，为教师更新教学理念、提升教学水平和教学能力提供了一个学习、交流的重要平台，有效促进了教学质量的提高。学校确定全校每位教师在从教过程中都必须到教师教学发展中心参与教学进修和培训活动，分学科、分层次、分类别、分专题组织教师开展教学研讨活动，定期与基层学术组织一道组织教学沙龙。中心设立了具有特色的“文治讲坛”，聘请多位国内外知名学者专家开办专题讲座，交流教学经验和工作体会。中心还依托学校多名教学名师组建了高水平的教学顾问组，对全校新引进的青年教师开展一对一、一帮一的教学授课点评活动，还积极组织青年教师参加授课竞赛，帮助青年教师尽快转变角色，适应现代教学的要求，受到青年教师的普遍欢迎。又例如，各学院和各学系都采取了多项具体措施引导、督促和检查教师的授课准备、授课效果情况，构建完善学生学习信息反馈机制；教务部门还牵头成立了分学科的教学督导组，通过教学名师随堂听课、重点跟踪、个别帮扶等方式帮助教师做好教学工作。还例如，承担全校大面积基础课程教学的大学物理部多年来坚持优良的教学传统和务实作风，坚持教学团队的教学法研讨活动，坚持老教师对青年教师的“传、帮、带”功能，坚持做到人人参与教研活动、人人承担教研任务，稳定了基础课程教学队伍，提高了课程整体教学水平，在全国高校中发挥了辐射示范作用，2013年西安交通大学大学物理课程的教学改革成果获得省级和校级教学成果特等奖。

我们的教学体会是，要提高人才培养质量，就必须花大力气增强教师的教学投入，使得教师上好每一堂课，抓好每一个教学环节。使教师在教学活动中努力做到：（1）为学生的学习活动创造自然的批判性学习环境，让学生在其中不断探索与思考。（2）从学生的需求出发，努力引起学生对教师教学活动的注意并且保持下去，发挥好教师的主导作用。（3）通过教学内容、教学方法、教学环节等方面的改革，不断增强学生的学习责任感。（4）激励学生从基础和专业的角度去思考问题，让学生从学习中得到多元化的学习体验，进而激发学生的科学思维和挖掘学习潜质。因此，一流水平的教师应该是一批特殊类型的专家学者和思想家，他们能够充分引领自己和学生们钻研学问，共同享受智慧人生，也就实现了一流教学。

三、有效推进研究型教学是提升人才培养质量的发展趋势

教师开展教学工作的目的在于传承文明，培养一流人才，开展科研工作的宗旨在于发现和创造新知识，是人类能动改造世界的重要体现，两者的共同目标在于实现人类文明的可持续发展。做好人才培养和科学研究是高校的重要任务和功能，也都是衡量教师能力和水平的重要标准，两者都需要花时间投精力才能做好。如何能够充分利用教师有限的时间精力将两项工作做好，是需要认真思考的问题。

长期以来，高校教师始终都面对着三个严峻考验，一是教师的大多数学生对他们的教学是否感到满意？二是教师所教的学生到底都学到了什么？三是教师对他们的学生产生的实质性影响是否持久？也就是说，教师是否将最有价值的东西教给自己的学生、学生是否对自己教师的教学真正满意、学生从教师那里学到的东西能否在自身成长过程中持续有效？这既是一个教学观念问题，也是一个教学实践问题。教师是专业知识的先知，在当前信息沟通渠道丰富、知识被广泛应用到社会各方面的新时代，如果教师在教学过程中不注意时代特点，不注意精炼和改革教学内容，不能为学生提供自主学习和思考的自由度，只是平铺直叙地传授前人已总结的成熟知识，往往不但不能使学生有效地获得知识，反而还会抑制学生的学习欲望与思维。我们都知道，科研工作的对象一般是学者所关心的科技前沿热点或者需要探索的未知内容，而开展科研的重要基础一定程度上是基于已有的知识体系，也可以说是教学知识的应用与拓展。由于教师开展科研活动是创新科技前沿的新知识，成功的科研往往是发现新的、未知的研究对象所涉及的知识点，因此，教师开展科研工作可以为丰富和拓展教学内容提供更好的素材。同时，教师在教学环节中向学生们介绍科研工作，充满研究和探索气息的课堂氛围能够明显增强学生学习和探索新知识的兴趣，不仅丰富了教学内容，更重要的是丰富学生的头脑，可以使学生学到最有价值，对他们可以产生长远影响的东西，而且也会激励一些优秀学生参与到教师的科研团队中，成为教师开展科研工作的助手。因此，合理有效地构建教学与科研的协调关系，是教师丰富教学、拓展教学、深化教学改革的重要方面。

从教学实践体会中，实现教学和科研的有机结合的一个有效方案，是积极推进研究型教学模式。研究性教学是目前备受重视的一种教学改革创新模式，它采取鼓励学生结合所学的基础知识和研究方法，进行自主研究型的创新性学习，促进教师的“教”和学生的“学”。卢德鑫教授指出，研究性教学的要点在于极大地引起学生对学科领域的兴趣，拓宽学生的视野，提高学生的学习积极性，从而对学科进行比较深入的探究、研究，最终使得学生能够有所发现、发明和创造。研究性教学模式作为一种教学模式已有大量精彩的讨论，我们认为，研究性教学可以真正做到教、学、研的协调统一，从而可以实现教师教学水平的提高和科研工作的顺利进行。科研工作本身并不分高低，只是基于当前的高校竞争力评价体制，促使教师要努力在一些具有较高影响力的国际学术期刊上发表科研成果，完成这些工作的最突出的基础是要求研究内容和方法要位居科技前沿，本科生特别是低年级本科生很难达到这样要求。但是真正好的科研工作还必须具备好的思想和创新点，这一点本科生完全可以做到，只要教师能够开放自己的科研课题，并能将其融于教学过程中，参与的学生越多效果就会越好。这是第一。第二，面对繁多的教学内容知识点，研究性教学可以有效地缩短学生的学习时间，实现学以致用的目标。当今，知识爆炸、科技发展使得知识迅速积累和细分，也就意味着学生需要掌握的知识越来越多，如果不能有效缩短学生掌握基础知识的环节，教学任务就不能很好地完成。研究性教学模式显然在克服这个困难矛盾方面具有独到之处。第三，研究性教学不仅可以在具有前瞻性学科的教学范围内实施，也可以在基础课程教学中实施，因为基础课程涉及的知识内容更加广泛，通过研究型教学可以帮助学生开阔思路，拓展学生的学习视野和激发学习兴趣。因此，要培养一流人才，有效实施研究型教学是深化当前教学改革的发展趋势。从目前情况看，研究性教学的实施范围还有一定的局限性，这主要是对教师教学水平的要求比较高，教师所付出的工作量比较大，当然，也有教师教学观念的转变和教学质量评价的问题，都还有待于进一步的研讨和实践探索。

我们认为，教师需要将自身的教学和科研融为一体，特别是青年教师需要走教学科研并重的发展之路，以科研活跃教学，以教学促进科研，这对于提高教师的科研能力和教学水平、对于培养创新型人才无疑是十分必要的。在今天提高人才培养的竞争进程中，通过有效开展研究型教学，关注学生的智力发展和心理发展，激发学生的学习兴趣，帮助学生开展自由有效的交流，帮助学生更加深刻地理解所学知识，诱发反应，深度思考，包容多元视角，一定能够帮助学生达到最佳的学习效果，从而使我们的教学水平跨上一个新台阶。

四、构建科学的教学管理体制，是提升教师教学水平的重要保障

在教育部最近颁布的“提高人才培养质量三十条”中明确指出，提高高等教育质量是立足我国现代化建设阶段性特征和国际发展潮流提出的深刻命题，是当前我国高等教育改革发展最核心最紧迫的任务。要围绕培养什么人、怎么培养人的问题，确立人才培养的中心地位，抓住一切为了学生成长成才这一关键，系统推进，务求实效。

教师的本职岗位要求就是有效地开展教学工作，特别是对于具有高级职称的教师，无论是国外还是国内的高校，都被要求讲授一定数量的本科生课程。目前，一些教授特别是一些知名教授由于忙于科研工作，无暇顾及教学工作，更谈不上给本科生上课，这在一定程度上直接影响了本科教育教学的质量，已引起教育主管部门和教师的高度关注。同时，由于教师从事教学工作的管理体制不够健全，也导致一些教师在教学工作中投入不足，责任心不强，教学效果不佳。特别令人担忧的是，青年教师的普遍科研压力较大，加之教学能力和水平还有待提高，尤其从事基础课程教学的师资队伍不稳或不足，都使得教学质量受到不同程度的影响。因此，当前高等学校务必要加大力度来培训教师，鼓励和支持教师从事教学改革，尤其是制定有效措施和科学的评价机制来保障教师能够愿意尽心尽力地投身于教学工作。只有一批优秀的教师投身于教学一线，才能使高校培养人才工作真正取得实效。

我们认为，高校要抓好提升人才培养质量，应从三个方面入手来增强教学工作的正能量。

第一，是切实发挥好教授的重要作用。教授作为高等教育事业和科研工作的学术核心和引领者，在教学工作中发挥积极作用至关重要。由于教授无论是对所涉及专业知识的掌握程度、知识和能力教育的领航性，还是对于科学前沿导向的把握程度，都具有较强的能力与水平。对于本科教学而言，教授则是提升教学水平的最佳承担者，他们具有丰富的教学科研经验，并且具有较高的学术视野，从而无论是直接面向学生授课，还是负责指导青年教师都具有重要的积极作用。