单位文秘网 2021-07-28 08:08:00 点击: 次
【摘要】:量子力学作为研究微观粒子的运动规律的物理分支学科,不仅是近代物理学的基础理论之一,在化学等有关学科和领域也得到广泛应用。在新的教育形势下,创新人才的培养越来越受到重视,创新型、应用型、复合型人才的培养成为教学的最终目标。就目前而言,量子力学在教学方面存在许多问题,必须及时采取相关措施进行解决,本文将详细介绍创新人才培养视域下量子力学教学内容和手段的改革。
【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
量子力学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】:
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