量子力學概念總結(jié)精選(九篇)

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第1篇：量子力學概念總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：量子力學；教學探索；普通高校

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0212-02

一、概論

量子力學從建立伊始就得到了迅速的發(fā)展，并很快融合其他學科，發(fā)展建立了量子化學、分子生物學等眾多新興學科。曾謹言曾說過，量子力學的進一步發(fā)展，也許會對21世紀人類的物質(zhì)文明有更深遠的影響[1]。

地處西部地區(qū)的貴州省，基礎(chǔ)教育水平相對落后。表1列出了2005年到2012年來的貴州省高考二本理科錄取分數(shù)線，從中可知：自2009年起二本線已經(jīng)低于60%的及格線，并呈顯越來越低的趨勢。對于地方性新升本的普通本科學校來講，其生源質(zhì)量相對較低。同時，在物理學（師范）專業(yè)大部分學生畢業(yè)后的出路主要是中學教師、事業(yè)單位一般工作人員及公務(wù)員，對量子力學的直接需求并不急切。再加上量子力學的“曲高和寡”，學生長期以來形成學之無用的觀念，學習意愿很低。在課時安排上，隨著近年教育改革的推進，提倡重視實習實踐課程、注重學生能力培養(yǎng)的觀念的深入，各門課程的教學時數(shù)被壓縮，量子力學課程課時從72壓縮至54學時，課時被壓縮25%。

總之，在學校生源質(zhì)量逐年下降、學生學習意愿逐年降低，且課時量大幅減少的情況下，教師的教學難度進一步增大。以下本人結(jié)合從2005至10級《量子力學》的教學經(jīng)驗，談一下教學方面的思考。

二、依據(jù)學生情況，合理安排教學內(nèi)容

1.根據(jù)班級的基礎(chǔ)區(qū)別化對待，微調(diào)課程內(nèi)容。考慮到我校學生的實際情況和需要，教學難度應(yīng)與重點院校學生有差別。同時，通過前一屆的教學積累經(jīng)驗，對后續(xù)教學應(yīng)有小的調(diào)整。在備課時，通過微調(diào)教學內(nèi)容來適應(yīng)學習基礎(chǔ)和能力不同的學生。比如，通過課堂教學及作業(yè)的反饋，了解該班學生的學習狀態(tài)，再根據(jù)班級學習狀況的不同，進行后續(xù)課程內(nèi)容的微調(diào)。教學中注重量子力學基本概念、規(guī)律和物理思想的展開，降低教學內(nèi)容的深度，注重面上的擴展，進行全方位拓寬、覆蓋，特別是降低困難題目在解題方面要求，幫助學生克服學習的畏難心理。

2.照顧班內(nèi)大多數(shù)，適當降低數(shù)學推導難度。對于教學過程中將要碰到的數(shù)學問題，可采取提前布置作業(yè)的方法，讓學生主動去復習，再輔以教師課堂講解復習，以解決學生因為數(shù)學基礎(chǔ)差而造成的理解困難。同時，可以通過補充相關(guān)數(shù)學知識，細化推導過程，降低推導難度來解決。比如：在講解態(tài)和力學量的表象時[2]，要求學生提前復習線性代數(shù)中矩陣特征值、特征向量求解及特征向量的斯密特正交化方法。使學生掌握相關(guān)的數(shù)學知識，這對理解算符本征方程的本征值和本征函數(shù)起了很大的推動作用。

3.注重量子論思想的培養(yǎng)。量子論的出現(xiàn)，推動了哲學的發(fā)展，給傳統(tǒng)的時空觀、物質(zhì)觀等帶來了巨大的沖擊，舊的世界觀在它革命性的沖擊下分崩離析，新的世界觀逐漸形成。量子力學給出了一套全新的思維模式和解決問題的方法，它的思維模式跟人們的直覺和常識格格不入，一切不再連續(xù)變化，而是以“量子”的模式一份一份的增加或減少。地方高校的學生數(shù)學基礎(chǔ)較差，不愿意動手推導，學習興趣較低，量子力學的教學，對學生量子論思維方式的培養(yǎng)就顯得尤為重要。為了完成從經(jīng)典理論到量子理論思維模式的轉(zhuǎn)變，概念的思維方式是基礎(chǔ)、是重中之重。通過教師的講解，使學生理解量子力學的思考方式，并把經(jīng)典物理中機械唯物主義的絕對的觀念和量子力學中的概率的觀念相聯(lián)系起來，在生活中能夠利用量子力學的思維方式思考問題，從而達到學以致用的目的。

4.跟蹤科學前沿，隨時更新科研進展?？茖W是不斷向前發(fā)展的，而教材自從編好之后多年不再變化，致使本領(lǐng)域的最新研究成果，不能在教材中得到及時體現(xiàn)。而發(fā)生在眼下的事件，最新的東西才是學生感興趣的。因此，我們可以利用學生的這種心理，通過跟蹤科學前沿，及時補充量子力學進展到教學內(nèi)容中的方式，來提高學習量子力學的興趣。教師利用量子力學基本原理解釋當下最具轟動性的科技新聞，提高量子力學在現(xiàn)實生活中出現(xiàn)的機會，同時引導學生利用基本原理解釋現(xiàn)實問題，從而培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。

三、更新教學手段，提高教學效率

1.拓展手段，量子力學可視化。早在上世紀90年代初，兩位德國人就編制完成了名為IQ的量子力學輔助教學軟件，并在此基礎(chǔ)上出版了《圖解量子力學》。該書采用二維網(wǎng)格圖形和動畫技術(shù)，形象地表述量子力學的基本內(nèi)容，推動了量子力學可視化的前進。近幾年計算機運算速度的迅速提高，將計算物理學方法和動畫技術(shù)相結(jié)合，再輔以數(shù)學工具模擬，應(yīng)用到量子力學教學的輔助表述上，使量子力學可視化。通過基本概念和原理形象逼真的表述，學生理解起來必將更加輕松，其理解能力也會得到提高。

2.適當引入英語詞匯。在一些漢語解釋不是特別清楚的概念上，可以引入英文的原文，使學生更清晰的理解原理所表述的含義。例如，在講解測不準關(guān)系時，初學者往往覺得它很難理解。由于這個原理和已經(jīng)深入人心經(jīng)典物理概念格格不入，因此初學者往往缺乏全面、正確的認識。有學生根據(jù)漢語的字面意思認為，測量了才有不確定度，不測量就不存在不確定。這時教師引入英文“Uncertainty principle”可使學生通過英文原意“不確定原理”知道，這個原理與“測量”這個動作的實施與否并沒有絕對關(guān)系，也就是說并不是測量了力學量之間才有不確定度，不測量就不存在，而是源于量子力學中物質(zhì)的波粒二象性的基本原理。

3.提出問題，引導學生探究。對于學習能力較強的學生，適當引入思考題，并指導他們解決問題，從而使學生得到基本的科研訓練。比如，在講解氫原子一級斯塔克效應(yīng)時，提到“通常的外電場強度比起原子內(nèi)部的電場強度來說是很小的”[2]。這時引入思考題：當氫原子能級主量子數(shù)n增大時，微擾論是否還適用？在哪種情況下可以使用，精確度為多少？當確定精度要求后，微擾論在討論較高激發(fā)態(tài)時，這個n能達到多少？學生通過對問題的主動探索解決，將進一步熟悉微擾論這個近似方法的基本過程，理解這種近似方法的精神。這樣不僅可以加深學生對知識點的理解，還可以得到基本的科研訓練，從而引導學生走上科研的道路。

4.師生全面溝通，及時教學反饋。教學反饋是教學系統(tǒng)有效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對教和學雙方都具有激發(fā)新動機的作用。比如：通過課堂提問及觀察學生表情變化的方式老師能夠及時掌握學生是否理解教師所講的內(nèi)容，若不清楚可以當堂糾正。由此建立起良好的師生互動，改變單純的灌輸式教學，在動態(tài)交流中建立良好的教學模式，及時調(diào)整自己的教學行為。利用好課程結(jié)束前5分鐘，進行本次課程主要內(nèi)容的回顧，及時反饋總結(jié)。通過及時批改課后作業(yè)，了解整個班級相關(guān)知識及解題方法的掌握情況。依據(jù)反饋信息，對后續(xù)課程進行修訂。

通過雙方的反饋信息，教師可以根據(jù)學生學習中的反饋信息分析、判定學生學習的效果，學生也可以根據(jù)教師的反饋，分析自己的學習效率，檢測自己的學習態(tài)度、水平和效果。同時，學生學習行為活動和結(jié)果的反饋是教師自我調(diào)控和對整個教學過程進行有效調(diào)控的依據(jù)[6]。

四、結(jié)論

量子力學作為傳統(tǒng)的“難課”，一直是學生感到學起來很困難的課程。特別是高校大擴招的背景下，很多二本高校都面臨著招生生源質(zhì)量下降、學生學習意愿不高的現(xiàn)狀，造成了教師教學難度進一步增大。要增強學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量，教師不僅要遵循高等教育的教學規(guī)律，不斷加強自身的學術(shù)水平，講課技能，適時調(diào)整教學內(nèi)容，采取與之相對應(yīng)的教學手段，還需要做好教學反饋，加強與學生的溝通交流，了解學生的真實想法，并有針對性的引入與生活、現(xiàn)實相關(guān)的事例，提高學生學習量子力學的興趣。

參考文獻：

[1]曾謹言.量子力學教學與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].物理，2000，（29）：436.

[2]周世勛，陳灝.量子力學教程[M].高等教育出版社，2009：101.

[3]楊林.氫原子電子概率分布可視化及其性質(zhì)研究[J].綏化學院學報，2009，（29）：186.

[4]常少梅.利用Mathematica研究量子力學中氫原子問題[J].科技信息，2011，（26）：012.

[5]喻力華，劉書龍，陳昌勝，項林川.氫原子電子云的三維空間可視化[J].物理通報，2011，（3）：9.

第2篇：量子力學概念總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：類比教學法；量子力學；應(yīng)用探究

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0100-02

量子力學作為描寫微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運動與變化規(guī)律的學科，是現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)之一，而且在化學和很多近代技術(shù)中也有廣泛應(yīng)用。量子力學是在舊量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，對于量子數(shù)大到一定的極限的量子系統(tǒng)，可以用經(jīng)典理論精確描述。量子力學、經(jīng)典力學既有區(qū)別也有聯(lián)系，從這些區(qū)別和聯(lián)系入手可以使學生更加容易理解量子力學的新知識。基于此，本文在分析量子力學和經(jīng)典力學的相似點的基礎(chǔ)上，探究并實踐了如何讓學生加深理解的問題。將類比教學法應(yīng)用于量子力學的實踐教學當中，這樣既可以豐富教學內(nèi)容，提高學生積極性，又可以培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維，同時還可以鞏固學生以前學過的經(jīng)典物理學的相關(guān)知識，進而能提升量子力學課教學質(zhì)量。

一、類比教學法

類比方法是根據(jù)兩類物理現(xiàn)象在某些性質(zhì)的相同或相似處，推斷出這兩類物理現(xiàn)象的另一些性質(zhì)也相同或相似的一種邏輯推理方法。類比法是專業(yè)術(shù)語，指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。在我們學習一些十分抽象地看不見、摸不著的物理量時，由于不易理解，我們就拿出一個大家能看見的且與之很相似的事物來進行對照學習。類比方法強調(diào)在分析、發(fā)現(xiàn)不同事物的共同性質(zhì)的基礎(chǔ)上，把一個事物的屬性轉(zhuǎn)移到另一類事物上。類比的過程具有創(chuàng)造性，是科學家常用的思維方法。

二、量子力學與經(jīng)典力學的相似點及類比教學法的應(yīng)用

物理學研究的目的是總結(jié)、概括各種不同物質(zhì)在時空中的運動規(guī)律，并且把這些規(guī)律用數(shù)學公式表示出來。量子力學和經(jīng)典力學的研究對象不同，而宏觀和微觀物質(zhì)自身性質(zhì)的巨大差異，造成了學習量子力學相比于學習經(jīng)典力學的困難。而另一方面，把量子力學和經(jīng)典力學類比，找到它們之間的共同點，再進一步推理，可以更加容易理解量子力學理論。在處理物體直線運動或是自由落體運動時，我們自然會想到在（x，y，z）所組成的空間坐標系中，根據(jù)牛頓運動學定律，分析物體的狀態(tài)隨時間的變化情況。每一時刻，物體的位置可以用三維空間里的任何一個點的坐標表示出來。為了方便地處理不同物理問題，空間直角坐標系可以變換成柱坐標系、球坐標系。處理物體的碰撞時，把實驗室坐標系換成質(zhì)心坐標系，利用動量守恒原理，也可以使表達式更加簡單，易于求解。因此，選擇最佳的坐標系，可以讓復雜的問題變的簡單。在微觀世界中，量子力學仍然需要在恰當?shù)淖鴺讼抵杏懻撐锢韱栴}。在經(jīng)典力學中，物體處在某個狀態(tài)的位置和角動量可以被精確的計算。但是，對于微觀體系，比如一個電子在原子中的環(huán)繞原子核運動，它的位置、動量不能同時精確確定。當該電子處于定態(tài)時，它的能量不會隨時間變化，即它的能量守恒。這時，我們可以把電子放在能量坐標系中討論。在數(shù)學中，希爾伯特空間是歐幾里得空間的一個推廣，它不再局限于有限維的情形。在量子力學中，能量坐標系被稱為能量表象。量子力學中常見的表象包括：動量表象，能量表象，粒子數(shù)表象等。在矩陣力學中，把狀態(tài)Ψ看成是一個列向量。選擇一個特定的Q表象，就相當于選取一個特定的坐標系?！龅谋菊骱瘮?shù)u1（x1），u2（x2），u3（x3）…un（xn）就是這個表象的基矢，相當于笛卡爾坐標系的單位矢量i，j，k；波函數(shù)a1（t），a2（t）…an（t），是態(tài)矢量Ψ在Q表象中沿基矢方向的“分量”，正如A沿i，j，k三個方向的分量是（Ax，Ay，Az）一樣；■本征函數(shù)的歸一性，類似于幾何坐標系的i?ij?jk?k1；而本征函數(shù)的正交性，類似于幾何坐標系中i?ji?kj?k0[5]。在量子力學中，■的本征函數(shù)有無限多，稱態(tài)矢量所在空間是無限維的希爾伯特空間。由此看來，幾何坐標和力學表象是同一個概念，只是處理不同的問題時，選擇不同的坐標系可以減小復雜程度。在量子力學中如果知道了狀態(tài)的波函數(shù)，那么粒子處于空間某點的幾率，以及力學量的平均值均可求得，因此說波函數(shù)完全描述粒子體系的運動狀態(tài)。而對于同一個狀態(tài)，在不同的表象中，有不同的波函數(shù)形式。量子力學的一種基本假設(shè)是波函數(shù)滿足態(tài)疊加原理：

ψc1ψ1+c2ψ2+K+cnψn （1）

此式的物理意義是量子體系的一般狀態(tài)是所有本征態(tài)的線性疊加。Ψn是體系的可能態(tài)，相應(yīng)的概率分別為|ck|2，而且滿足歸一化■c■■1。在經(jīng)典力學中，伽利略變換可以變換不同的慣性系。量子力學則借助幺正矩陣來實現(xiàn)不同表象之間的變換。那什么是幺正矩陣呢？簡單來說就是滿足S+S-1的矩陣稱為幺正矩陣，而由幺正矩陣所表示的變化稱為幺正變換。所以由一個表象到另一個表象的變換是幺正變換。如果以F'表示算符■在B表象中的矩陣，F(xiàn)表示■在A表象中的矩陣，則通過幺正變換可得：F'S-1FS （2） 也就是說力學量F在A表象中的矩陣左右分別乘幺正矩陣的逆矩陣和原矩陣就可以把力學量F轉(zhuǎn)換到B表象中去。量子力學和經(jīng)典力學間的相似點還有很多。量子力學類比教學法的核心是，注意強調(diào)量子力學與經(jīng)典力學的必然聯(lián)系，引導學生積極思考、探索量子力學新知識的本質(zhì)，把新知識與已經(jīng)掌握的量子力學知識類比，深入透徹的理解量子力學的假設(shè)、定義和公式。

綜上所述，把量子力學與經(jīng)典力學做類比，就是要發(fā)掘出、并重點講解它們之間的相似點，讓學生在這些相似點的基礎(chǔ)上，主動的思考分辨量子力學和經(jīng)典力學的相同和不同。本文以表象為例，把表象變換與數(shù)學上幾何坐標進行了類比，講述了對表象及其變換的理解。總之，在講授抽象的量子力學時，把它和經(jīng)典物理進行類比可以幫助學生更好的理解、掌握新知識，能起到很好的教學效果，也有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。但類比法不是萬能的，要靈活、恰當?shù)貞?yīng)用到位，才能最大程度地發(fā)揮它的積極作用。

參考文獻：

[1]呂增建.從量子力學的建立看類比思維的創(chuàng)新作用[J].力學與實踐，2009，（31）：90-92.

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[3]周世勛.量子力學教程（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]曾謹言.量子力學教程（第二版）[M].北京：科學出版社，2008.

[5]趙鳳嬌.對量子力學中表象及變換的理解[J].硅谷，2011，（23）：17.

[6]郭華.用類比方法討論量子力學問題[J].中央民族大學學報（自然科學版），2013，2（2）：45-50.

第3篇：量子力學概念總結(jié)范文

摘要:

物理概念作為物理學知識體系的支柱，對其理解和掌握的程度直接影響到教學質(zhì)量。對物理概念教學的實施原則和方式進行了探討:實施要求在知識傳授過程中不僅僅停留在概念本身，更需要從物理概念的需求背景、本質(zhì)內(nèi)涵和外延、適用范圍、缺陷和改進等諸多方面進行講解，使學生形成一個完整清晰的物理圖像。實施方式要求創(chuàng)造好的學習環(huán)境來激發(fā)學生的興趣以及調(diào)動學生的主觀能動性和創(chuàng)造力。通過有效啟發(fā)學生的思考，并使其受到科學精神的感染，達到有效理解和掌握物理概念的目的。

關(guān)鍵詞:

物理學概念;科學素質(zhì);科學精神;教學方法;教學效果

物理學是研究宇宙中存在的各種基本物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動和相互作用規(guī)律的學科，是人類認識自然和改造自然的工具。大學開設(shè)的物理基礎(chǔ)課，可培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)和品質(zhì)，也為后續(xù)專業(yè)課程學習奠定基礎(chǔ)［1］。物理基本概念用于概括、歸納、表述事物變化的基本規(guī)律，是學科基礎(chǔ)，對其深入學習可培養(yǎng)學生物理學的研究方法和思維［2］。

1物理概念教學的意義

大學物理通過向?qū)W生傳授基礎(chǔ)物理知識，培養(yǎng)學生基本的物理思維能力、科學品質(zhì)以及物理學研究方法［3］。物理學概念(包括原理、定理、定律)是針對學科發(fā)展需要，在實驗和理論基礎(chǔ)上，通過反復的概括、抽象和歸納得到的，體現(xiàn)了學科的思維和發(fā)展方向，相應(yīng)的學習和掌握至關(guān)重要［2］。

1．1培養(yǎng)解決和分析問題的能力

物理概念是物理學發(fā)展的支柱，任何一門物理學分支的發(fā)展都離不開特有物理概念的引入。如力學的發(fā)展，離不開力、力矩、動量、能量等基本物理概念的支撐。為了描述阻止物體的力，引入摩擦力，根據(jù)物體運動方式不同，又分為滾動和滑動摩擦力;為了研究物體的形變特性，引入了壓力、剪切力等概念［4］。

1．2培養(yǎng)物理學的辯證和統(tǒng)一研究思維

有些物理概念是矛盾的結(jié)合體，如光的本質(zhì)，即“波粒二象性”，對其認識一波三折。最早笛卡爾、牛頓的微粒學說，成功解釋了光的直線傳播現(xiàn)象。波動學說起源于胡克，認為光是類似水波振動，惠更斯提出光是縱波?！芭ｎD環(huán)”體現(xiàn)了光的波動性，卻以微粒和以太進行解釋。隨著托馬斯•楊干涉、菲涅耳衍射、麥克斯韋電磁場理論研究，以及赫茲(Hertz)對光的電磁波本質(zhì)實驗證明，人們逐步接受了光的波動性。直到19世紀末，在光電效應(yīng)研究基礎(chǔ)上，愛因斯坦提出了光的“波粒二象性”［5］，為新學說奠定了基礎(chǔ)，如康普頓效應(yīng)，德布羅意物質(zhì)波、測不準原理、薛定諤波動方程等。

1．3培養(yǎng)融會貫通、觸類旁通能力

很多物理概念會經(jīng)歷提出、實驗或理論證實，逐步推廣和深化，甚至擴展到其他領(lǐng)域的過程。這說明該概念的思維反映事物本質(zhì)，精確描述了對象特征。如熱學里“熵”概念，最先由克勞修斯(Clausius)基于描述熱機循環(huán)狀態(tài)的需要而提出，后來分子運動論將其解釋為不可逆熱力學過程是趨向于概論增加的態(tài)變化(波耳茲曼熵)。經(jīng)過多年沉淀，又被控制論、數(shù)論、概率論、生命科學、天體物理等領(lǐng)域引入并應(yīng)用，說明其思維方式被認同［6］。教學中可以把熵作為專題進行講解，從不同學科集中闡述物理思維。

2物理概念教學的方法

大學物理學的教學目的如下:

1)通過掌握基礎(chǔ)物理知識，為學習后續(xù)專業(yè)知識打好基礎(chǔ);

2)全面了解物理學研究方法、基本概念、物理圖像以及歷史淵源、發(fā)展等;

3)培養(yǎng)和提高大學生科學素質(zhì)、思想、品質(zhì)、精神等，通過了解科學發(fā)展的曲折和艱辛，科學研究的合作和樂趣等，培養(yǎng)學生科學思維方法、求真務(wù)實的科學品格，使其初步具備科學研究能力［1，7］。下面結(jié)合物理學特點以及教育理論和實踐，對物理概念教學方法進行探討。

2．1引入物理概念背景的教育需求

介紹物理學概念背景幫助學生充分理解概念引入的意義和作用。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計問題引導學生進行自我思考，如:若你們在此背景下引入新概念，應(yīng)該采用什么概念來描述物質(zhì)特性或規(guī)律，它與現(xiàn)有概念相比有哪些優(yōu)缺點?通過學生的深入思考和討論，使其充分認識和理解所引物理學概念的意義和重要性。這也是啟發(fā)式教學的常用方式［8］。如講解微粒比表面時，根據(jù)背景提問:對于一個物體而言，表面原子存在大量斷鍵而很不穩(wěn)定，表現(xiàn)為較強活性，是不是體積越大活性越強?通過討論發(fā)現(xiàn)單純的體積特征不合理，體積越大，內(nèi)部包含原子數(shù)越多。進一步提問:如何描述微?；钚?，并進行相應(yīng)對比?這會激發(fā)學生的興趣，出現(xiàn)類似單位質(zhì)量的物質(zhì)表面等答案。最后，指出微觀粒子的尺寸效應(yīng)最為重要，引出單位體積的表面積概念，即比表面積。

2．2講清物理概念的本質(zhì)內(nèi)涵和外延物理概念的發(fā)展

體現(xiàn)在內(nèi)涵不斷豐富和外延在不同領(lǐng)域的擴展。溫度概念的發(fā)展就體現(xiàn)了內(nèi)涵的豐富，從表征“環(huán)境的冷熱程度”到“分子平均平動動能的量度”，再到“物體內(nèi)部分子的無規(guī)則熱運動劇烈程度”，最后推廣到“粒子集居數(shù)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象”，也就是“系統(tǒng)處于總能量高于平均能量的狀態(tài)”，并提出負溫度的概念。折射率的概念則體現(xiàn)了其外延的擴展，最初表征不同材料之間的偏折，后表征傳播速度。其實光傳輸?shù)乃俣葲Q定于材料原子之間電場的大小，也體現(xiàn)了原子結(jié)合力的高低，所以所承載的外延信息很多，包括光學、原子物理以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)等不同學科。一些物理學概念是聯(lián)系不同領(lǐng)域的紐帶，如阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，對其內(nèi)涵的理解比單純數(shù)值更有意義。

2．3循序漸進和系統(tǒng)性的教學

有些概念貫穿于整個物理學體系中，需要多學科的共同學習才能深入和系統(tǒng)地認識。以物理學中極其重要的“場”的概念為例，最先由法拉第(Faraday)基于電磁相互作用的超距觀點提出并進行直觀描述;隨后麥克斯韋從數(shù)學上推導了電場和磁場強度的波動方程，深刻地闡述了電磁場能量的分布［9］;列別捷夫(Lebedev)通過對光壓的觀測證明了電磁場動量特性;愛因斯坦狹義相對論的創(chuàng)立，證明場是物質(zhì)存在的一種形式，具有能量、動量和質(zhì)量;量子力學體現(xiàn)了場的“波粒二象性”;電磁場量子理論證明光子是電磁場的基本微粒，可與正負電子對相互轉(zhuǎn)化，具有實物轉(zhuǎn)化性，豐富了場的物理本質(zhì)和內(nèi)涵［10］。“場”在電磁學、力學、相對論、量子力學等領(lǐng)域都有體現(xiàn)。教學中要從“場”的基本特性、規(guī)律和共性出發(fā)，逐步深入:最初通過力學中重力(萬有引力)引入重力場強、重力勢能(引力場強、引力勢函數(shù))，初步建立場的概念;電磁學或電動力學則通過電荷庫侖力場引入庫侖場強和庫侖勢，通過場矢量的通量分析和環(huán)流分析分別得到高斯定理和安培環(huán)路定理;相對論和量子力學通過波函數(shù)分析進一步加深對場的理解。

2．4引入必要的物理學史教育

物理學的發(fā)展過程是科學家為了解決自然界遇到的新問題而不斷探索的過程，所提物理概念是對所描述對象的高度概括［11］。新概念的提出、完善和修正需要科學檢驗和論證，錯誤的被或修正，正確的被采用或推廣，這體現(xiàn)了物理學思維方式。結(jié)合物理學史，對成功或失敗的物理概念進行分析和對比，有助于培養(yǎng)學生理性思維。成功實例:原子物理中“紫外災難”催生了普朗克(planck)的量子概念，后來愛因斯坦的光量子說，成功地解釋了光電效應(yīng)，開啟了量子力學新篇章;描述基本粒子單元的夸克(quark)概念，被逐漸證實。失敗實例:描述光傳輸?shù)摹耙蕴备拍畋粚嶒灧穸?。當前還有很多概念亟待進一步論證，波爾(Bohr)與愛因斯坦關(guān)于量子力學的著名論戰(zhàn)就是一個很好的證明。這可以培養(yǎng)學生思辨的習慣、求實的精神和相互包容的優(yōu)良品質(zhì)。

2．5構(gòu)建清晰物理圖像

很多概念的提出都基于不同的研究思路和思維，需要建立完整清晰的物理圖像再現(xiàn)其物理思維和描述意義［12］。以麥克斯韋方程組為例，它體現(xiàn)了電磁學基本研究思路:對電場和磁場進行曲面和曲線積分，得到相應(yīng)的源。學科適用范圍體現(xiàn)了不同思維，如電磁學規(guī)律是基于宏觀的分析，量子力學是處理微觀世界的規(guī)律，具有完全不同的研究思路和適用范圍。以電磁波發(fā)射為例，電動力學基于LC振蕩，量子力學電子躍遷。對比講解對構(gòu)建知識體系和正確應(yīng)用很有益。形象化表述是構(gòu)建物理圖像的主要方法之一，如在光學中講述菲尼爾圓孔衍射的光強空間分布規(guī)律時，可以采用半波帶法、矢量圖解法等進行分解，達到獲得清晰物理圖像的目的［13］。加強實驗教學有助于構(gòu)建物理圖像，可分為重建性和探究性，通過實驗再現(xiàn)物理知識或根據(jù)預設(shè)要求通過實驗得到結(jié)果。

3教學措施和效果

為了有效開展物理概念教學，我們對教學方法進行了改革，主要涉及到:分組討論式教學、改革考試方式、推行非標準化答案、重建基本概念、推薦內(nèi)容豐富的教材和參考書、加強實驗教學等。分組討論式教學是創(chuàng)造機會使學生對物理概念的提出背景、必要性、可以解決的問題進行深入討論，在爭論中增強對概念本質(zhì)的認識。典型問題有:物理概念需求背景、自我設(shè)想和構(gòu)建、解決問題程度和預期目標、現(xiàn)有物理概念對比等。通過以上教學，學生在考試中對基本概念的描述正確率大大增加，平均得分率由72%提高到83%。非標準化答案旨在鍛煉學生想象力和發(fā)散性思維，圍繞物理概念進行問題設(shè)計，采用多種表述方式進行分析。采用撰寫論文形式進行考試，要求學生通過文獻查詢、收集信息等方式來闡述物理概念的內(nèi)涵和外延等，全面鍛煉學生能力:信息查詢、歸納總結(jié)以及寫作表述能力等?？荚嚦煽儽戎赜稍瓉淼?5%增加到30%，更能體現(xiàn)學生能力水平。隨著學習不斷深入，需要通過擴展物理概念的內(nèi)涵或外延對新事物及其特性規(guī)律進行描述。如隨著激光光強的增加，對材料的光電離會由單光子電離擴展到多光子電離，由線性光學擴展到非線性光學以及激光等離子體物理［14］。推薦內(nèi)容豐富的教材和參考書也是一種很好的方式。如原子物理教學中可推薦楊福家的《原子物理學》［15］，該書圖文并茂，有很多經(jīng)典故事，同時設(shè)計了很多啟發(fā)式問題，使用者反映良好。光學教學中可推薦馮國英、周壽桓編寫的《波動光學》［16］，該書內(nèi)容豐富，主要物理概念和定律后面附有Matlab應(yīng)用實例，有利于學生學以致用和形象化理解物理概念。另外，美國學者ArtHobson編寫的《物理學的概念與文化素養(yǎng)》等，都能為物理學概念的學習提供很好的參考。

4結(jié)語

物理學概念是物理學發(fā)展和前進的基石，體現(xiàn)了研究過程中遇到的新問題，反映了為了解決問題提出的新思維和方法，表征了物理學發(fā)展的趨勢和方向。物理學概念學習主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)知識的掌握、科學品質(zhì)和精神的培養(yǎng)、科學素質(zhì)的鍛煉等方面。從教學方法上需要從構(gòu)建物理圖像出發(fā)，結(jié)合物理學史的引入，激發(fā)學生主動性，達到全面掌握物理概念內(nèi)涵和外延的目的。具體實施方式上，可以結(jié)合考試改革、非標準化答案、推薦優(yōu)秀教材等來實現(xiàn)。

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［15］楊福家．原子物理學［M］．2版．北京:高等教育出版社，1985:218－219．

第4篇：量子力學概念總結(jié)范文

原子物理學是研究原子結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律及相互作用的學科，是物理學專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是核類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，上承經(jīng)典物理學，下接量子力學和原子核物理等重要課程。相比經(jīng)典物理學課程原子物理學有很大差別，首先，原子物理學課程不像普通物理學課程從基本物理概念和物理規(guī)律出發(fā)進行嚴密的理論運算推導得到更普遍的基礎(chǔ)理論，而是遵循從實踐出發(fā)―理論模型建立―實踐檢驗的認識過程，應(yīng)用更多的是總結(jié)、歸納的方法；其次，研究對象是微觀體系，而學生對微觀現(xiàn)象缺乏直觀的感性認識。正是由于這些差異，大部分學生在學習中感覺原子物理學知識點凌亂，理不清頭緒，導致不能鞏固和深化所學知識。因此，在教學中如何激發(fā)學生的學習興趣，引導學生把握課程主線，認識原子運動規(guī)律，形成新概念，進而培養(yǎng)學生自學能力、思維能力、研究能力等成為原子物理學教學中需要探討的問題。本文針對褚圣麟先生教材《原子物理學》的教學淺談個人教學過程中的認識。

1 學習興趣的培養(yǎng)

學習興趣指一個人對學習的一種積極的認識傾向與情緒狀態(tài)。學生對某一學科有興趣，就會持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學習效果。學習興趣既是學習的原因，又是學習的結(jié)果。由此，培養(yǎng)學生最初的學習興趣，促進學生在學習中找到樂趣，由被動的學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習、好學、樂學，在培養(yǎng)學生的自學能力過程中具有重要的意義。如何培養(yǎng)學生對原子物理學學習的興趣，筆者從教學實踐中總結(jié)如下幾個方面。

1.1 結(jié)合物理學史增強學習內(nèi)容的趣味性

原子物理發(fā)展史料豐富，若將史料運用于原子物理教學中，將起到事半功倍的效果。在授課中將原子物理學發(fā)展史融入知識的傳授可增強學習的趣味性。如電子發(fā)現(xiàn)最早進行試驗的并不是湯姆遜，試驗結(jié)果最精確的也不是湯姆遜，但湯姆遜是第一個敢于突破常規(guī)認識而提出新粒子是電子的人，這一簡介讓學生明白科學研究中要尊重科學事實，敢于突破傳統(tǒng)認識；講述量子化概念提出時介紹普朗克為解釋黑體輻射提出量子化概念的歷程，由于這一嶄新理論與經(jīng)典理論的沖突，普朗克本人也不是特別堅決，此后他曾試圖放棄量子論，用經(jīng)典物理學方法重新解決黑體輻射問題，但均未成功，讓學生認識科學發(fā)展中開創(chuàng)性革新的不易?？梢哉f原子物理的發(fā)展中，充滿對已有思想觀念的顛覆和新思想的建立，這些都需要科學懷疑和批判精神，充分說明科學無絕對權(quán)威，科學懷疑精神和獨立思考是科學進步的動力。通過物理學史的介紹，能在課堂上吸引學生的注意，使課堂氣氛活躍，激發(fā)學生對原子物理學的興趣，在輕松快樂的氛圍中學習，同時學習科學的批判精神，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

1.2 結(jié)合課程內(nèi)容介紹原子物理學中的難題激發(fā)學生鉆研興趣

好奇心和探索欲望是科學研究的原動力，在教學中通過介紹課本中出現(xiàn)而尚未完全認識明白的物理概念、物理問題，能極大激發(fā)學生的認識和探索欲望，教師可引導學生對相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀進行調(diào)研并匯報，在這一過程中既能促進學生了解學科的研究前沿，也能使學生加深對基本物理概念、原理的認識，同時有助于培養(yǎng)學生的實踐能力和初步的科研能力。在原子物理學教材中有不少世界性的難題，如，在索末菲橢圓軌道理論和相對論效應(yīng)中提出的精細結(jié)構(gòu)常數(shù)所包含的物理含義、數(shù)值為什么剛好約為1/137；為解釋光譜精細結(jié)構(gòu)產(chǎn)生而引人的電子自旋的概念人們是否已經(jīng)完全認識清楚等，這些問題在教學中可充分利用，調(diào)動學生的探索欲望，激發(fā)學生的鉆研興趣。

1.3 結(jié)合物理學發(fā)展前沿介紹激發(fā)學生研究興趣

原子是從宏觀到微觀的第一個層次，物質(zhì)世界各個層次的結(jié)構(gòu)和運動變化相互聯(lián)系、相互影響，很多其他重要學科和技術(shù)的發(fā)展以原子物理為基礎(chǔ)，在課程教學中結(jié)合課程內(nèi)容穿插原子物理學與相關(guān)學科的交叉及原子物理學發(fā)展的前沿介紹，可激發(fā)學生學習興趣和鉆研熱情。如講述α粒子散射實驗時，介紹原子碰撞研究方法已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的研究方向，涉及各種基本粒子與原子和分子碰撞的物理過程等；講述激光原理時，介紹激光技術(shù)的發(fā)展及其對原子物理學發(fā)展的促進，介紹我國激光領(lǐng)域研究的國際地位等。學科前沿的介紹能幫助學生認識學習本學科的社會意義及其與個人的關(guān)系，有助于激發(fā)學生學習的社會責任感。

2 把握課程主線

原子物理學的內(nèi)容不像經(jīng)典物理學具有嚴密的邏輯體系，因此在教學中拎?課程的主線有助于學生系統(tǒng)的掌握課程的知識內(nèi)容。對原子結(jié)構(gòu)的認識發(fā)展，課程以光譜分析法為主線：從原子光譜規(guī)律出發(fā)，原子光譜規(guī)律的變化可以反映出原子內(nèi)部能級的特點，進而探究原子內(nèi)部的作用及其規(guī)律。對原子內(nèi)部作用的認識，課程以量子力學中的角動量概念為主線：從玻爾氫原子理論的角動量量子化假設(shè)的提出，到單電子的軌道角動量與自旋角動量的耦合解釋精細結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，及兩個電子體系的LS耦合和JJ耦合等，并進一步明確角動量與磁矩概念的對應(yīng)，角動量耦合的本質(zhì)是粒子間電磁相互作用，自旋和軌道運動的相互作用引起原子能級的分裂和塞曼效應(yīng)能級分裂在本質(zhì)上是相同的。

3 講清基本概念

第5篇：量子力學概念總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：電動力學；知識結(jié)構(gòu)；邏輯體系；研究方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）33-0167-02

本文根據(jù)我校的教學實際并結(jié)合電動力學的教學特點，分別介紹了學生學習和教師教學過程中應(yīng)明確的電動力學的地位、知識結(jié)構(gòu)和邏輯體系以及研究方法，希望能為電動力學的學習與教學提供有益的幫助。

一、明確電動力學的地位

電動力學主要闡述宏觀電磁場理論，其研究對象是電磁場的基本屬性、它的運動規(guī)律以及它和帶電物質(zhì)之間的相互作用，可見它與自然界中的四種基本相互作用（引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用、強相互作用）之一有直接聯(lián)系。由于光的理論本質(zhì)是電磁理論，所以電動力學還是光學理論的基礎(chǔ)。電動力學作為物理學專業(yè)一門理論基礎(chǔ)課，是理論物理（理論力學、熱力學統(tǒng)計物理、電動力學、量子力學）的重要組成部分，包括物理學發(fā)展史上具有里程碑意義的兩個物理理論，即麥克斯韋電磁理論和愛因斯坦狹義相對論。本課程最重要、最直接的先行課程是電磁學和數(shù)學物理方法，后繼課程是量子力學、固體物理等。因此，電動力學要在電磁學的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學工具嚴格、定量地講清宏觀電磁相互作用的基本概念、基本理論和基本方法，使學生加深對電磁場性質(zhì)和時空概念的理解，獲得本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力。同時為后繼相關(guān)課程打下必要的基礎(chǔ)。

以上將經(jīng)典電磁場理論放在整個物理學中做了概括的論述，目的是為了使學生對它的地位和意義有一個恰當?shù)恼J識，避免過份強調(diào)本學科的作用，造成“只見樹木，不見森林”的錯覺。

二、明確電動力學的知識結(jié)構(gòu)和邏輯體系

在課程內(nèi)容體系和結(jié)構(gòu)的組成與安排上，一般采用兩種方法：“從特殊到一般”的分析歸納法和“從一般到特殊”的演繹法，這兩種方法是同樣重要的。但是，多年來電動力學的教學大大忽視了分析歸納法，實際上這不符合物理學發(fā)展的規(guī)律。從認識論的角度來看，分析歸納法所指的“從特殊到一般”就是由實踐到理論的過程，即將豐富的實踐經(jīng)驗進行深入的分析，由表及里，去偽存真，總結(jié)概括出帶有規(guī)律性的東西而上升為理論。演繹法所指的“從一般到特殊”就是由理論再到實踐的過程，即理論要經(jīng)過實踐檢驗，并且經(jīng)過實踐檢驗而被證明是正確的理論再指導實踐。由此可見，分析歸納法與演繹法的結(jié)合正是在某一個認識層次上實踐―理論―實踐的全過程，同時體現(xiàn)了理論與實踐的緊密結(jié)合。因此，在電動力學課程內(nèi)容體系和結(jié)構(gòu)的安排上，可力求從實驗事實出發(fā)，提出問題，分析問題，總結(jié)出規(guī)律和假設(shè)，再經(jīng)實驗驗證升華為科學理論，在更為普遍的意義上解決實際問題。這樣，使分析歸納法和演繹法有機地結(jié)合起來，更好地貫穿理論聯(lián)系實際的重要原則。具體來說，對于麥克斯韋理論的講述，是從靜電場、靜磁場和時變場的實驗定律出發(fā)，分析在時變場情形下所出現(xiàn)的深刻矛盾，為解決矛盾提出位移電流這一科學假設(shè)，并總結(jié)出麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式。之后的大量實驗驗證了它是在隨時間變化的普遍情形下完全正確的電磁場理論。然后以此理論為基礎(chǔ)，討論在特殊情形和不同方面電磁場的性質(zhì)和運動規(guī)律，如電磁波的傳播，電磁波的輻射、散射和衍射，運動帶電粒子的輻射等。對于狹義相對論的闡述，也同樣注重理論原理與實驗基礎(chǔ)之間的緊密結(jié)合。

在國內(nèi)外，有些電動力學書的邏輯體系與上述不同。其中一類是以歸納法和演繹法并重，先詳細討論靜態(tài)場與似穩(wěn)場，然后用歸納法得出麥克斯韋方程組，以后就用演繹法討論電磁波的輻射、傳播等問題；第二類是以靜電場為起點，應(yīng)用狹義相對論對庫侖力進行洛倫茲變換，從中引出磁場的概念，導出磁場的場方程，繼續(xù)推出麥克斯韋方程組，然后討論輻射、傳播等問題，基本邏輯體系仍屬于演繹法范疇；此外，還有采用“逐步公理法”的邏輯體系，它以矢量場的亥姆霍茲定理為核心，對每種具體電磁場，根據(jù)實驗規(guī)律對該場的源和“渦源”提出假設(shè)（即公理），然后對每種場做深入的研究，這也是一種以演繹法為主的邏輯體系；還有人采用分析力學方法，引入電磁場的拉格朗日函數(shù)，導出電磁場的基本規(guī)律等。

三、注意學習電動力學的研究方法

第6篇：量子力學概念總結(jié)范文

固體物理學是凝聚態(tài)物理和材料物理專業(yè)的必備基礎(chǔ)課，它融合了普通物理、熱力學與統(tǒng)計物理、量子力學等多學科的知識。也是因為知識面廣、量大、深奧難懂，在教學過程中，學生普遍反映較難掌握這門課程。如何取舍教學內(nèi)容、如何深入淺出地講解基礎(chǔ)知識點、如何改變教學手段和教學形式提高學生的學習和應(yīng)用能力等，這些都是教學中遇到的主要問題。作者從數(shù)年的教學中總結(jié)了一些心得體會，希望對這門課的教學有所借鑒作用。

一、多媒體與三維模型的應(yīng)用

固體物理學是一門研究固體的微觀結(jié)構(gòu)、組成固體的粒子（原子、離子、電子等）之間的相互作用與規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上闡明固體宏觀性質(zhì)的學科。因此，固體的微觀結(jié)構(gòu)是這門課程的基礎(chǔ)。許多固體物理學的教材，例如黃昆等的《固體物理學》經(jīng)典教材，開篇即討論晶體的結(jié)構(gòu)。但對晶體結(jié)構(gòu)的理解，特別是對三維的晶體結(jié)構(gòu)的理解，需要學生較好的空間想象能力。由于晶格的周期平移不變性，理想晶格可以通過原胞或單胞的周期平移、重復而得到。那么，如何選取合適的原胞或單胞？原胞的形狀如何？原胞內(nèi)有多少個原子？單胞內(nèi)的各個原子是否等價？在教學過程中，許多學生對這些問題一時不能很好理解。

隨著計算機的普及和利用，多媒體教室普遍存在，并被廣泛使用。多媒體教學手段的利用，有助于學生對固體微觀結(jié)構(gòu)的理解。例如，可以通過視頻或PowerPoint文件，可以直觀地展示晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原胞的選取、原胞的形狀等。與傳統(tǒng)板書相比，利用多媒體呈現(xiàn)并分析固體的微觀結(jié)構(gòu)以及晶體的結(jié)構(gòu)特征，對教師而言，更加省時、省力；幾何關(guān)系的表達也更為準確，便于學生的理解。此外，若能結(jié)合三維的原子實物模型，那么，固體的微觀結(jié)構(gòu)將能更為直觀地展現(xiàn)在學生眼前。多媒體與三維模型的應(yīng)用對于學生理解固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等基礎(chǔ)概念很有好處。

當然，多媒體教學也存在著一定的局限性。例如，在公式的推導、基礎(chǔ)概念的講解等方面，板書其實更受學生的歡迎。與多媒體教學相比，板書的節(jié)奏慢，師生間可以有較多的互動；學生相對容易跟上教師思考問題、解決問題的步伐，學生也能有較充分的時間來理解各個知識點、梳理要點以及做筆記等。因此，多媒體教學還需適當?shù)嘏c傳統(tǒng)板書相結(jié)合才能達到較好的教學效果。

二、教學內(nèi)容的取舍

由于固體物理學融合了普通物理、熱力學與統(tǒng)計物理、量子力學、晶體學等多學科的知識，其知識面廣、量大，在有限的學時里，不可能面面俱到地討論固體物理學所涉及的所有知識點。因此，實際教學中可以結(jié)合本專業(yè)的特色，有選擇地取舍部分教學內(nèi)容。例如，側(cè)重固體熱學性質(zhì)的專業(yè)可以考慮以晶格振動等內(nèi)容為主；而側(cè)重微電子的專業(yè)則可以考慮以能帶理論、半導體中的電子等內(nèi)容為主。當然，一些多個領(lǐng)域都涉及到的基礎(chǔ)知識也應(yīng)是這門課程不可缺少的一部分內(nèi)容。

固體的微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)合方式是固體物理學的基礎(chǔ)，因此，晶體的結(jié)構(gòu)和晶體的結(jié)合等知識點應(yīng)是這門課程的基礎(chǔ)知識之一?？紤]到理想晶格由原子實和電子組成，晶格的運動主要在晶格振動等部分討論；而電子的運動主要在能帶理論等部分討論，具體還可以分為金屬中電子的運動和半導體中電子的運動等部分。盡管這原子實和電子的運動實際上相互聯(lián)系，但很多時候，可以分別側(cè)重討論。此外，實際晶體也并非理想晶體；實際晶體除了有邊界之外，也常含有缺陷。但在許多情況下，晶格的振動、電子的運動和缺陷的影響依然可以依據(jù)實際情況分別討論，并得到與實際較為符合的理論結(jié)果。因此，晶格振動、能帶理論和缺陷等知識點之間相對獨立，或可根據(jù)各專業(yè)的實際情況取舍部分教學內(nèi)容。

在許多固體物理學的教材中，例如黃昆等的《固體物理學》教材和閻守勝的《固體物理基礎(chǔ)》教材，密度泛函理論并沒有被提到。事實上，密度泛函理論是一個被廣泛使用的基礎(chǔ)理論，它是凝聚態(tài)物理前言研究的有效手段之一，也是材料設(shè)計的一種有效方法。教學過程中，教師可以結(jié)合各專業(yè)的實際情況介紹一些密度泛函理論的基礎(chǔ)知識。同時，還可以介紹一些最新的相關(guān)研究進展，以拓展學生的知識面、提高學生的學習興趣。

三、模塊化的教學形式

如前所述，固體物理學中的許多知識點間相對獨立；基于這門課程的特征，教師在教學過程中可以考慮模塊化的教學形式，以子課題的形式將相應(yīng)內(nèi)容呈現(xiàn)給學生?？赡艿哪K如：討論晶體的結(jié)構(gòu)和晶體的結(jié)合方式的基礎(chǔ)模塊――晶體的結(jié)構(gòu)與結(jié)合；討論晶體中原子實運動的模塊――晶格振動；討論晶體中電子運動的模塊――能帶理論；討論實際晶體中可能存在的缺陷的模塊――晶體的缺陷等；其中，能帶理論部分還可分為：近自由電子模型、緊束縛模型、贗勢方法等數(shù)個部分。這樣做首先有利于教學內(nèi)容的取舍；其次，有利于學生對各知識點的理解、有利于學生梳理清楚各個知識點之間的關(guān)系。

此外，固體物理學是凝聚態(tài)物理前沿研究的基礎(chǔ)之一；其基礎(chǔ)知識、理論推導、實驗背景以及處理問題的方式方法等，都是開展凝聚態(tài)物理研究的基礎(chǔ)。而模塊化教學，以課題研究的形式提出問題、解決問題，將教學內(nèi)容以問題為導向呈現(xiàn)給學生，這有助于培養(yǎng)學生的學習能力和解決實際問題的能力。而且，課題研究的教學模式，既是在教授學生知識，也是在開展科研，有助于提高學生對科研的認識、有助于培養(yǎng)學生的科研能力。這種課題研究的模塊化教學形式還可以結(jié)合基于原始問題的教學來開展。

四、基于原始問題的教學

所謂原始問題，可簡單理解為：現(xiàn)實生活中實際存在的、未被抽象加工或簡化的問題。于克明教授、邢教授等人詳細探討了原始物理問題的諸多方面；此外，周武雷教授等人還討論了原始物理問題含義的界定等相關(guān)問題，并呼吁將基于原始物理問題的教學實踐引入大學物理的教學中。這應(yīng)是個值得提倡的建議，畢竟現(xiàn)實生活中遇到的具體問題都是原始問題。與傳統(tǒng)的習題不同，原始問題未被抽象、加工或簡化。學生處理實際問題的第一步便是將問題適當簡化，這也是學生需要學習的一種能力。

事實上，合理的模型簡化是各種理論的基礎(chǔ)，也是實際應(yīng)用或科研必不可少的一種能力。例如，討論晶格熱容的愛因斯坦模型和德拜模型，盡管模型簡單，但它們數(shù)十年來是我們討論、分析相應(yīng)問題的基礎(chǔ)。今天，那些被寫進教科書的基礎(chǔ)理論，在當時、在理論剛被提出時，都是為了原始問題的解決。下面以晶體熱容為例，稍加詳述。

問題的背景：根據(jù)經(jīng)典的熱力學理論，晶體的定體摩爾熱容是個與溫度無關(guān)的常數(shù)。實驗發(fā)現(xiàn)晶體的熱容在高溫下確實接近于常數(shù)，但是晶體的熱容在低溫下并不是個常數(shù)，其與溫度的三次方成比例關(guān)系。

問題的提出：理論預言與實驗觀測為何不相符？如何解釋實驗現(xiàn)象？20世紀初剛剛發(fā)展起來的量子力學是否能解釋這個實驗現(xiàn)象？這些問題在愛因斯坦的年代應(yīng)該都是前言的科研問題。

問題的簡化：（1）不考慮邊界、缺陷、雜質(zhì)等的影響，將實際晶體抽象為理想晶體；（2）基于絕熱近似，不考慮電子的具體空間分布，將原子當作一個整體，原子―原子間存在相互作用；（3）基于近鄰近似，只考慮近鄰原子間的相互作用；（4）基于簡諧近似，將原子間的相互作用勢在原子的平衡位置作泰勒級數(shù)展開，并保留到二階項。

問題的解決：基于上面的模型簡化，寫出描述原子運動的牛頓第二定律，并求解方程組，這些方程組與相互獨立的簡諧振子的運動方程組相對應(yīng)。結(jié)合量子力學，得到體系的能量本征值；寫出晶格振動總能的表達式，繼而給出由晶格振動貢獻的晶格熱容的表達式。由于晶格熱容的表達式復雜，很難直接與實驗結(jié)果對比，因此引入進一步的簡化和近似――愛因斯坦模型或德拜模型。

這種提出問題、分析問題、解決問題的方式與做前言科學研究的方式相接近，既能提高學生對科研的認識、培養(yǎng)學生的科研能力，又能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題的能力。

五、小結(jié)

針對固體物理學這門課程的一些特點，本文從教學手段、教學內(nèi)容和教學形式等方面提出了一些教學改革的心得體會。教學手段上，可以利用多媒體和三維模型等教學手段，以便讓學生更容易理解固體的微觀結(jié)構(gòu)。教學內(nèi)容上，可以針對專業(yè)特色，有選擇地取舍部分章節(jié)。而模塊化的教學形式，可以將相對獨立的知識點以子課題的形式呈現(xiàn)給學生，既能幫助學生梳理知識點，又能讓學生對課題研究有所認識。最后，通過課題研究的教學形式、理論聯(lián)系實際的討論分析以及基于原始問題的教學，培養(yǎng)學生學習和應(yīng)用的能力。

致謝：感謝上海高校外國留學生英語授課示范性課程《英文大學物理》建設(shè)項目的資助。

參考文獻：

[1]黃昆，韓汝琦.固體物理學[M].北京：高等教育出版社，1988.

[2]閻守勝.固體物理基礎(chǔ)[M].第二版.北京：北京大學出版社，2003.

[3]謝希德，陸棟.固體能帶理論[M].上海：復旦大學出版社，2007.

[4]馮端，金國鈞.凝聚態(tài)物理學[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]陳志遠，熊鋼，易偉松.多媒體技術(shù)應(yīng)用于固體物理教學的探討[J].咸寧師專學報2002，22（6）：53-55.

[6]梁先慶，何小榮.固體物理學課程教學研究與探討[J].廣西物理，2011，32（3）：47-49.

第7篇：量子力學概念總結(jié)范文

【關(guān)鍵詞】科學；真理；經(jīng)驗

隨著科學技術(shù)帶來社會的變革，現(xiàn)代人們逐漸認識到了科學的巨大功用。于是“科學”一詞被廣泛提及以至于有濫用之勢。食品、營養(yǎng)、養(yǎng)生配方等等都冠以科學之名，而工業(yè)生產(chǎn)與設(shè)計中家家用的都在用“科學方法”，仿佛科學的就是最好的，永遠正確的，等同于放之四海而皆準的永恒真理。我們不禁要問什么才是科學？科學的真正內(nèi)涵是什么？

為明晰科學，此處先討論什么是真理。真理者，就是事物的本來面目：對客觀對象來說，是其屬性、性質(zhì)，也可以說是物自體本身；對事件來說，則為其因果關(guān)系及其必然聯(lián)系。真理的存在性取決于我們認識事物本來自然面目的全面性與正確性。就盲目樂觀者來說，這點似乎是毋庸置疑的：我們每天乘坐著飛機、火車、公交，使用著電腦、手機，享受著科學技術(shù)帶來的一切便利，國家和政府每年也投資相當可觀的基金和經(jīng)費來支持學者們做科技研究…這些都是我們已經(jīng)并且希望能夠繼續(xù)正確認識世界自然規(guī)律運行的證據(jù)。然而事實上我們真的正確認識到了嗎？人的感性認識由于外物的影響作用才產(chǎn)生的，人們只能認識到外物作用于感官時所產(chǎn)生的表象。即使現(xiàn)在有了先進的儀器，人們也只是通過一些間接的證據(jù)來推測如該物質(zhì)由多少原子和電子構(gòu)成，性質(zhì)如何等等。一旦發(fā)現(xiàn)了新的不符，人們就去修改其初始認知。就像萬有引力被奉為真理200年后被相對論修正，而相對論與物理學另一支柱――量子力學的矛盾百年來一直未被調(diào)和，因此未來的物理基礎(chǔ)再次被修正也是必然的事。也就是說，此處如果我們不承認感性認知的局限性，就必須去質(zhì)疑人類的理性思維，相反，如果我們認為自己的理性是可靠的，我們就必須承認只能根據(jù)經(jīng)驗作這樣那樣的假設(shè)來局限地推測客觀事物某一方面的屬性，而不能正確窮盡的認識到客觀事物本身的全面自然屬性。

對事件因果而言同樣沒有必然的真理。雖然我們已經(jīng)習慣于聲稱某事之所以發(fā)生是因為另一件事發(fā)生了，即事件間的因果關(guān)系。但事實上：我們能觀察到一件事物隨著另一件事物而來，卻觀察不到任何兩件事物之間的關(guān)聯(lián)，我們對于因果的概念只不過是我們一廂情愿的想法而已，沒有任何邏輯基礎(chǔ)――邏輯也產(chǎn)生不了新的認知。所以，張三打傘是因為天下雨了――這種因果關(guān)系是荒謬的，它只是根據(jù)經(jīng)驗作出的聯(lián)系判斷。

從上述論證我們不難發(fā)現(xiàn)，真理是個形而上的哲學概念，我們無法確定無誤的回答一個哲學問題，也就不能得到必然的真理。而科學則不同，“科學”的英文單詞為“science”，其詞根原意為學習和感知。歷史上在五四時期“科學”被轉(zhuǎn)譯引進國內(nèi)并尊稱之為賽先生，它代指西方船堅炮利后的物理機制，也進一步代表人們對經(jīng)驗范圍內(nèi)觀察感知到的自然現(xiàn)象的總結(jié)與思考推演，比如上文所述的萬有引力、相對論與量子力學。經(jīng)驗世界無疑是我們思維認知的基礎(chǔ)，也同時構(gòu)成科學的邊界。為何如此？笛卡爾說，我思故我在，這是一個精神實體對其存在的確認。除此以外，經(jīng)驗是我們認識外在世界時判斷存在、真假、正誤的唯一依據(jù)，也是我們制定宇宙的標尺如質(zhì)量、長度、時間等單位標準的來源。

進一步，為什么我們?nèi)绱艘蕾嚱?jīng)驗？簡單地說，在某種意義上除了經(jīng)驗我們一無所有。沒有經(jīng)驗意味著冒險，馬斯洛人本主義理論告訴我們這是違背人的安全需求的。在一個優(yōu)勝劣汰適者生存的達爾文進化體系里，一個沒有安全需求的生命體在進化和繁衍中是脆弱的。雖然經(jīng)驗不能告訴我們事件間的必然聯(lián)系，但長期有利的經(jīng)歷以及失敗的教訓卻可以教會我們趨利避害。如天在下雨，張三有傘，那么張三為了自身的安全和生存的利益趨向，出門很可能要打傘。因為他知道，不打傘會被雨林濕，進而有可能得病，而這對生存和繁衍是不利的，這個經(jīng)驗可能來源于是學習或親身經(jīng)歷，也可能來自于潛移默化的傳承、再舉例來說，經(jīng)驗教會我們遇到猛獸就要躲避或逃跑，而缺乏這些經(jīng)驗的人在長期生存中就會被吃掉，遺留下來的就是有此類經(jīng)驗的，所以最終我們每個人遇到猛獸都會兩股戰(zhàn)戰(zhàn)。這同樣可以解釋為什么我們對未知事物如鬼神之類有種敬畏和恐懼之情，對日常生活中突然出現(xiàn)的奇怪事物會心存害怕――這是經(jīng)驗不能有效處理和及時處理的東西，而它們又對我們的生存帶來了直接威脅（雖然有時只是心理上的確信）。

另一方面，過于依賴經(jīng)驗卻是不利的。一般來說隨著年齡的增長我們對新事物的接受能力或者更確切說是接受新事物的意愿越來越差，這是積累的經(jīng)驗禁錮著我們思想的結(jié)果，同時我們翻開歷史可以看到世界上的重大創(chuàng)新基本都是由年輕人完成的，而那些已經(jīng)功成名就的偉人卻往往對新科技的發(fā)展起著阻礙作用――不是因為害怕別人挑戰(zhàn)他們的權(quán)威和聲望，而是害怕別人否定他們一生時間鑄就的寶貴經(jīng)驗。

再回到科學。上面論述表明我們的全部知識來源于經(jīng)驗，而只有經(jīng)驗則不足以滿足社會的發(fā)展與認知的開拓。為了指導未來的實踐就需要在經(jīng)驗中提煉大范圍適用的規(guī)律體系，即為科學。因為經(jīng)驗的實用主義色彩，所以科學也是經(jīng)世致用的，也就是說科學能被不同時期不同地區(qū)的人復用于生產(chǎn)實踐，其適用性也會在實踐中得到驗證。很顯然，不能被證實或證偽的宗教玄學不能稱為科學，由公理假設(shè)和演繹歸納構(gòu)成自洽的數(shù)學體系也不能嚴格的稱為科學。

由于科學源于時代的局限認知，隨著實踐范圍的擴大和時間的延長，曾經(jīng)的科學往往會被修正或否定。如地心說盛行的時代，受限于觀測工具的匱乏，人們只能看到日月星辰圍繞地球東升西落，地球是宇宙中心就成了一種很自然的共識。后來哥白尼日心說的興起尤其更為重要的是伽利略望遠鏡的發(fā)明才使得太陽是宇宙中心成為一種新科學。而近代如哈勃望遠鏡等大型觀測工具的應(yīng)用，使人們認識到更科學的說法應(yīng)該是：宇宙是均衡的并且沒有中心。因此科學隨著時代的進步而與時俱進，伴隨著經(jīng)驗世界的拓展與人類實踐范圍的擴大不斷修正，沒有一成不變永恒正確的科學。

總之，我們只能在時代積累的經(jīng)驗世界框架內(nèi)不斷總結(jié)實踐，發(fā)現(xiàn)著新科學，修正著舊科學。而那些放之四海而皆準的永恒真理至多只能是人們心中一顆美麗的信仰。

【參考文獻】

第8篇：量子力學概念總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：熱力學與統(tǒng)計物理 教學內(nèi)容 教學方法 考核方式 材料物理專業(yè)

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0170-02

材料物理專業(yè)是材料科學與物理學的一個交叉學科，專業(yè)特點要求在課程設(shè)置上既有材料科學方面的課程又要有物理類課程。安徽工業(yè)大學材料物理專業(yè)于2003年開始進行籌劃建設(shè)，2005年實現(xiàn)了首次招生。經(jīng)過幾年的探索、規(guī)劃和實踐，基本完成了專業(yè)定位和課程體系設(shè)置[1]，正逐步完善專業(yè)建設(shè)?，F(xiàn)階段，保留了量子力學，熱力學與統(tǒng)計物理（以下簡稱熱統(tǒng)）和固體物理學作為本專業(yè)的物理類必修課程。其中，熱力學與統(tǒng)計物理是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，無論對后續(xù)的物理類還是材料類課程的學習都起到承上啟下的知識連接作用。本課程的設(shè)置目的使學生能夠熟練掌握熱力學和統(tǒng)計力學的基本原理和研究方法，逐步建立分析微觀世界的思路和方法，訓練學生嚴格的邏輯思維能力，培養(yǎng)演繹推理能力，提高解決具體問題的能力。

1 熱力學與統(tǒng)計物理課程教學中存在的主要問題

熱統(tǒng)課程內(nèi)容由熱力學和統(tǒng)計物理兩部分組成。其中，熱力學是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論，它從若干經(jīng)驗定律出發(fā)，通過嚴密的邏輯演繹方法，最終給出系統(tǒng)的宏觀熱性質(zhì)；而統(tǒng)計物理則是研究熱現(xiàn)象的微觀理論，它從微觀粒子的力學規(guī)律出發(fā)，加上統(tǒng)計假設(shè)，獲得系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。從內(nèi)容上來看，熱統(tǒng)課程的理論性強，教學內(nèi)容繁雜。尤其，在當前高校推行素質(zhì)教育和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的指導下，基礎(chǔ)理論課課程教學學時均有不同程度的壓縮。我校熱統(tǒng)課程安排為40個學時，由此帶來了教學學識少和教學內(nèi)容多的嚴重矛盾。我們根據(jù)我校材料物理專業(yè)特色方向和后續(xù)課程，在熱統(tǒng)教學內(nèi)容上做出了適當?shù)恼{(diào)整。

現(xiàn)行的熱統(tǒng)教材理論性強，較適合理科生使用，缺乏較合適的工科材料類學生使用的熱統(tǒng)教材。在組織教學中，我們以汪志誠編寫的《熱力學?統(tǒng)計物理（第四版）》作為主要參考教材[2]，同時綜合了多本經(jīng)典教材，如：胡承正編著的《熱力學與統(tǒng)計物理學》，包景東編著的《熱力學與統(tǒng)計物理簡明教程》等[3～4]。根據(jù)我校材料物理專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)特色方向，本著“先進、有效、有用”的原則，對熱統(tǒng)課程的教學內(nèi)容應(yīng)該進行認真清理與重構(gòu)，形成適合本校實際的課程講義。

在教學方法和考核方式上也應(yīng)根據(jù)我校實際進行相應(yīng)的改革。熱統(tǒng)課程是一個理論性強的課程，其中的物理概念抽象，物理公式繁雜。安徽工業(yè)大學材料物理專業(yè)是在工科背景下成立并發(fā)展起來的，學生的數(shù)理基礎(chǔ)相對薄弱，在學習的過程中會有些吃力。長期的教學實踐告訴我們，如果采取傳統(tǒng)的灌輸式教學方法，只能使熱統(tǒng)課堂教學枯燥無味，學生被動的接受知識，失去了學習興趣，甚至對后續(xù)的專業(yè)課學習產(chǎn)生抵觸情緒。另外，傳統(tǒng)的閉卷考試常造成學生不重視平時的學習過程，期末復習只看教學課件，期待老師劃重點，搞突擊記憶。

針對上述現(xiàn)狀，我們嘗試著進行了教學內(nèi)容，教學方法和考核方式的改革和實踐。

2 教學內(nèi)容的改革

2.1 優(yōu)化教學內(nèi)容

熱統(tǒng)課程的熱力學部分與先修課程，如大學物理、物理化學和工程化學基礎(chǔ)的部分內(nèi)容重復率較高。我們在充分了解本專業(yè)學生的先修課程和后續(xù)課程的教學內(nèi)容后，對與其他課程有交叉重疊的部分進行了壓縮和刪減。比如：熱力學部分的熱力學基本定律，熱力學函數(shù)，化學平衡條件，理想氣體的化學平衡等都在先修課程里面作為重點內(nèi)容進行講授的。在實際教學時，只作復習性的簡述或以學生自學的方式完成。但為保證熱力學基本概念與規(guī)律的嚴格性與系統(tǒng)性，對重要的基本概念和定律還是進行重點講解。通過這樣的調(diào)整，節(jié)省了熱力學部分的教學學時，加大了統(tǒng)計物理部分的學時講授。統(tǒng)計物理是從宏觀系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，從內(nèi)容上與量子力學和固體物理課程聯(lián)系緊密，也為后續(xù)的計算材料學課程，甚至可為本科畢業(yè)論文工作提供前期的知識準備。在統(tǒng)計物理教學部分，將在先修課程中學習過的麥克斯韋速度分布率和能均分定理略講；固體的熱容量的德拜理論是固體物理課程的重點教學內(nèi)容，在熱統(tǒng)教學中，這部分只簡單提及。經(jīng)過這樣的教學內(nèi)容優(yōu)化后，節(jié)省了課時，加強了課程之間的聯(lián)系，提高了教學效率。

2.2 適當引入材料學科前沿內(nèi)容

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求課程內(nèi)容要體現(xiàn)先進性和現(xiàn)代化。通過合理的補充與熱統(tǒng)課程相關(guān)的材料學和物理學最新的學術(shù)成就與進展，有意識的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內(nèi)容。增加學科前沿內(nèi)容，我們從兩個方面進行。一方面是在講授基礎(chǔ)理論知識的同時，引入與該知識密切相關(guān)的科學技術(shù)發(fā)展的介紹。例如：在對溫度和溫標作復習簡述的時候，介紹測溫儀表和測溫技術(shù)。電阻溫度計，熱電偶測溫技術(shù)，紅外測溫技術(shù)等在后續(xù)的材料類課程學習，課程設(shè)計和實驗及畢業(yè)論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節(jié)流和膨脹過程一節(jié)時，介紹了獲得低溫的技術(shù)，以及與低溫有關(guān)的材料性能的變化，超導電現(xiàn)象的發(fā)展歷史及科研現(xiàn)狀等；在講授單元系的相變時，加強了對二級相變和臨界現(xiàn)象的講授，介紹了磁性材料，超導材料，超流體等方面的最新研究進展；在統(tǒng)計物理部分，介紹玻色-愛因斯坦凝聚的新進展，講授統(tǒng)計物理部分的金屬中的自由電子時，適當介紹計算材料學和計算物理方面的研究現(xiàn)狀等。另一方面是通過鼓勵學生現(xiàn)場聽取相關(guān)的學術(shù)報告，或者觀看相關(guān)報告的視頻。通過前沿知識的適當引進，開闊了學生的視野，激發(fā)了學生的學習和科研興趣，獲得了較好的教學效果。

2.3 注重理論聯(lián)系實際

材料類專業(yè)是應(yīng)用性很強的專業(yè)，要求熱統(tǒng)課程教學內(nèi)容要體現(xiàn)實用性，加強理論與實際的聯(lián)系。我們鼓勵學生通過本科生科研訓練計劃（SRTP）和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃的方式參與相關(guān)教師的課題研究，或者開設(shè)課程設(shè)計和實驗。如在講授相變的章節(jié)時，為了讓學生加深對二級相變的理解，開設(shè)了高溫超導轉(zhuǎn)變的實驗，巨磁電阻材料的相變實驗等。組織學生參觀學校相關(guān)的實驗室，如參觀計算材料實驗室，使學生了解相圖的理論計算方法，第一性原理計算及材料設(shè)計方法。經(jīng)過這樣的訓練，學生對物理概念有了深入的理解，提高學生的應(yīng)用能力，研究能力和創(chuàng)新能力。

3 教學方法和考核方式的改革

3.1 學生為主體，教師為主導

在組織課堂教學時，認真貫徹以學生為主體，教師為主導的教學思想，加強師生互動，爭取使學生由被動接受知識變?yōu)橹鲃犹剿髦R。在課前，給學生預留思考題進行課前預習，讓學生帶著問題去聽課，做到有的放矢。在組織教學時，對重點章節(jié)進行精講，適時開展物理基本概念和基本問題的討論，啟發(fā)學生思考和推理。對相對容易理解的章節(jié)組織學生自學，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結(jié)式講授。課后，要求學生獨立完成作業(yè)和習題，以期加深對基本概念的理解和應(yīng)用。

3.2 重物理思想 簡化數(shù)學推導

在組織教學的過程中，重點講解基本概念，突出物理思想。借助于多媒體教學，對于較抽象、難理解的概念和原理，可通過制作圖文并茂的課件，或者觀看相關(guān)視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強學生的感性認識。適當補充基本概念辨析題和思考題以促進學生對基本概念的深入理解和掌握。對于必要的數(shù)學推導，使用板書的方式進行詳解和推導，留給學生足夠的時間思考并跟上教師的思路。

3.3 考核方式的改革

考核是教學過程的主要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)具有實用性和針對性，并能體現(xiàn)學生的綜合素質(zhì)。我們在考核方面，加大了平時成績的比例，增加了課堂回答問題，課堂討論，撰寫科研小論文等環(huán)節(jié)的考核。在期末的閉卷考試中，減少死記硬背的概念題和公式，把考核重點放在學生對基本物理概念的理解和基本理論知識的實際應(yīng)用上。

4 實踐效果

在教學實踐中逐步形成了適合我校材料物理專業(yè)實際的熱統(tǒng)課程講義。實踐證明，改革措施在緩解授課學時與教學內(nèi)容的矛盾，拓寬學生知識面等方面效果顯著。尤其，熱統(tǒng)課程作為材料物理專業(yè)的前期先修基礎(chǔ)課，對后續(xù)的課程學習起著承上啟下的重要作用。通過上述的教學改革后，學生的學習積極性大大提高，熱愛本專業(yè)的學習，踴躍參加SRTP和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的計劃，甚至部分同學提前加入教師團隊的課題組，對未來的工作或者繼續(xù)深造充滿信心。

參考文獻

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第9篇：量子力學概念總結(jié)范文

[關(guān)鍵詞]理論物理；課程群：教學改革；精品課程

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）12-0123-03 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.12.024

一、引言

理論物理是從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)運動和相互作用的基本規(guī)律的學科。理論物理的研究領(lǐng)域主要有宇宙學、粒子物理與原子核物理、凝聚態(tài)物理、統(tǒng)計物理等，幾乎包括了物理學所有分支的基本理論問題。我院理論物理課程群包括《理論力學》、《電動力學》、《熱力學和統(tǒng)計物理》、《量子力學》、《數(shù)學物理方法》和《固體物理》六門主干課程，它們多數(shù)是物理學、應(yīng)用物理、光信息、微電子、新能源和材料學等理工專業(yè)的重要必修課程。通過本課程群的學習和訓練，可以培養(yǎng)學生具有扎實數(shù)理基礎(chǔ)、良好科學素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，掌握物理學的基本理論和方法，獲得相應(yīng)的科學思維和基礎(chǔ)訓練，為理論物理、凝聚態(tài)物理、材料科學、電子科學、計算機等科學和技術(shù)領(lǐng)域培養(yǎng)創(chuàng)新人才和高級專門人才。

雖然我校理論物理各門課程的教學改革取得了一些很多成果，但是理論物理教學系統(tǒng)改革研究相對較少，較多為單一學科、某些方面的研究。為適應(yīng)當代科技發(fā)展和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才的需求，有一些共性和新出現(xiàn)的問題，需要系統(tǒng)的研究和解決。這些問題這主要表現(xiàn)在：

（1）傳統(tǒng)思維定勢的影響：認為理論物理課程需要的基礎(chǔ)知識多、理論性強，部分學生認為課程枯燥、難學是正常的，沒有從學生的認知準備和心理準備出發(fā)解決這一問題；

（2）由于是集中教學，課程內(nèi)容又是理論課，教學中不同程度存在著重理論、輕實踐，重共性、輕個性等問題，各課程任課教師之間也沒有很多交流；

（3）由于微電子、材料學和新能源是近幾年新上的專業(yè)，教學大綱和教學內(nèi)容沒有很好體現(xiàn)這些專業(yè)的需求，沒有有效地聯(lián)系當代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，教學方法不能完全適應(yīng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

如何以專業(yè)和就業(yè)為導向，針對理工科的不同特點，深化教學內(nèi)容改革，既培養(yǎng)培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強的研究型人才，又培養(yǎng)基礎(chǔ)深厚、了解產(chǎn)業(yè)特點、符合高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，是理論物理教學研究面臨的重要課題。本研究在多年跟蹤問卷的基礎(chǔ)上，重新梳理和設(shè)計理論物理的每門課程，提出“點面體”三個層面的教學改革模式。并在此基礎(chǔ)上，實踐和完善了這一改革體系，取得了較好的教學效果。

二、跟蹤問卷調(diào)查的部分結(jié)果

自2011年起，我們連續(xù)三年對學院各專業(yè)的同學進行過《理論物理學習問卷調(diào)查》，共有1200多人次同學參加，針對各專業(yè)和前一年的問卷結(jié)果，問卷形式、內(nèi)容和側(cè)重點也不盡相同，得到了許多翔實的意見和建議。比較一般性的問題有：

（1）大部分同學們覺得學習理論物理概念抽象，難以理解。2013年針對哪些課程的學習難度較大的調(diào)查，涉及5個專業(yè)，數(shù)學基礎(chǔ)、普通物理、理論物理等，有效問卷486份?？梢?，相對于其他課程，學生普遍感到理論物理課程較難。

（2）有關(guān)“覺得課程難度較大原因”的調(diào)查結(jié)果顯示：23.3%認為概念和原理太抽象，28.6%認為公式條件或范圍搞不清，22.6%認為數(shù)學解題能力不行，15.6%認為，老師上課內(nèi)容基本聽不懂，32.5%認為老師講解能聽懂，但作業(yè)不能獨立完成。由此可見學生覺得學習理論物理課程難，原因很多，除了學習興趣，集中反映的問題還有自己的認知水平和學習方法等方面。2013年的調(diào)查結(jié)果現(xiàn)實，較多同學即使聽懂了基本概念和公式，接近三分之一的同學也不能獨立解題。有的同學雖然理解公式和規(guī)律，但仍需老師講解才能夠完成解題過程，這在《電動力學》和《量子力學》等分項問卷中，也得到了驗證。

（3）《數(shù)學物理方法》這門課程是理論物理的基礎(chǔ)課，但對于所有專業(yè)的學生來說基本都是難點，這在表一中就可以看出。雖然學生對于該門課程老師們的教授風格非常認可，但很多學生不能理解這門課程的用處，也難于把握學科的主要知識點，2012年調(diào)查結(jié)果顯示：有關(guān)“《數(shù)理方法》難度較大原因”的調(diào)查顯示，30.2%認為自己數(shù)學基礎(chǔ)不扎實，53.1%認為課程知識本身很難，51.7%學生認為數(shù)學問題解法多種但不知其目的，41.9%認為不知數(shù)學方程對應(yīng)的物理問題。（問卷涉及5個專業(yè)，有效問卷360份），2013年的問卷調(diào)查也是類似的結(jié)果。

（4）每個專業(yè)的同學，均有甚至一半以上的學生，不看理論相關(guān)的書籍和文章，只是在考前才看書。在完成作業(yè)的方式上，學生多參考同學作業(yè)或參考答案，如何能夠使學生自覺性學習、更好理解課本知識，并靈活的運用到解題和未來科學研究中，成為值得教學中深思和改變的問題。

（5）學院所設(shè)專業(yè)中，除了新能源專業(yè)，多數(shù)同學并非第一志愿報考，這說明很多學生對于大學選擇專業(yè)上，不了解未來自己專業(yè)的發(fā)展方向，而且對于相對理論物理課程的學習有一定的懼怕心理。調(diào)劑過來的同學中，需要經(jīng)過一段時間的專業(yè)了解和學習，才有可能對自己的專業(yè)感興趣，進而對理論物理產(chǎn)生興趣。

（6）基本上每個專業(yè)有考研意向的同學都在一半以上，并且絕大多數(shù)人希望考取專業(yè)相關(guān)方向的研究生，希望理論物理改革能與專業(yè)學習和考研結(jié)合起來。

問卷調(diào)查中還有其他很多有意義的結(jié)論。如，（1）從學生學習層面分析，有些同學沒有充分了解學習理論物理的重要性，不能對自己的學習給以準確的定位；雖然一些學生的學習的動機和態(tài)度都很好，但自己制定計劃不能很好地完成，說明自我控制能力需要加強；學生在學習理論物理的認知準備方面做的不充足或?qū)W習方法不恰當時，會給后續(xù)的學習帶來較大的困擾。（2）對于具體課堂教學，學生們希望老師增加課外相關(guān)知識的講解，以豐富課堂內(nèi)容。如生活中的物理、現(xiàn)在物理動向、物理高新科技成果、物理學史等方面的內(nèi)容，提高學生課堂學習的積極性，進而增加同學們對課程的積極性；老師不要一味講解，可以采用模型進行教學，或運用動畫模擬相關(guān)內(nèi)容；多講習題，尤其是解題的思路和方法；增加課外實驗，培養(yǎng)學生的動手能力和實際處理問題的能力可以增加師生互動環(huán)節(jié)，組織課外研究小組等等。這些都對深化理論物理課程群教學改革有著重要的參考意義。

三、“點面體”結(jié)合的教學改革

理論物理課程群的改革，首先要理順課程群的層次：《數(shù)理方法》以《高等數(shù)學》為基礎(chǔ)，它又是其他理論物理課的基礎(chǔ)：理論物理中的四大力學分別以普通物理的《力學》、《熱學》、《電磁學》、《光學》和《原子物理》五門課程為基礎(chǔ)，也是學習《固體物理》，以及《高等量子力學》和《量子電動力學》等研究生課程的基礎(chǔ)，而且它們在不同專業(yè)中的地位和作用是不同的，所講授的內(nèi)容也有所不同。而這些課程的層次和內(nèi)容關(guān)聯(lián)，決定著學生認知結(jié)構(gòu)的層次和關(guān)聯(lián)，需要在教學中認真分析和準備。

更重要的是，要深化理論物理教學改革，必須以促進人的全面發(fā)展、適應(yīng)社會需要作為衡量教育質(zhì)量的為標準，堅持“全面發(fā)展、彰顯個性、人人成才、服務(wù)社會”的培養(yǎng)思路，進行創(chuàng)新人才和應(yīng)用型為人才主導的培養(yǎng)模式改革。所以，我們將理論物理課程群的改革，按照每一課程從知識點和教學點剖析，進而在課程層面將其教學改革系統(tǒng)化，最終進一步密切各課程銜接，實現(xiàn)理論物理課程群的立體化改革。主要做法如下：

1.點的方面改革，是理論物理課程群改革的著力點和基礎(chǔ)，需要做大量細致的工作。具體說：（1）不斷根據(jù)專業(yè)特點和培養(yǎng)人才需要，分析和調(diào)整各學科的教學知識點和掌握標準，進而全面修訂各學科的教學大綱和各專業(yè)的教學計劃；（2）為讓教師掌握講課要點和學生特點，大面積開展微課練習和公開課觀摩分析，提高教師教學的基本功；（3）通過課堂教學，以及輔導員和專業(yè)班主任，盡量了解學生個體的不同差異，以便因材施教，彌補集中教學的不足。

2.課程層面的改革。包括主要兩方面的內(nèi)容：（1）主要是針對課程和專業(yè)特點，根據(jù)不同的教學要求，系統(tǒng)完善教學內(nèi)容，并通過課程作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)教學、專題講座和創(chuàng)新實驗等多種形式，將這一課程教學改革系統(tǒng)化；（2）理順課程群中各學科的內(nèi)在聯(lián)系，密切各課程之間銜接，各課程教學改革相互借鑒，以適應(yīng)課程、學生和專業(yè)學科的特點，改善和優(yōu)化教學。

3.體的方面改革。是指“以人為本”完成課程群的改革，按照“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重實踐、強創(chuàng)新”的原則，以鍛煉學生的獨立思考能力，表達能力、溝通能力、創(chuàng)新能力等為出發(fā)點，立體改革理論物理課程群，使之不僅適應(yīng)不同專業(yè)特點，更符合學生的成才和發(fā)展的需要。它是建立在點面改革基礎(chǔ)上的，具體說有以下幾個方面：

（1）專業(yè)課程模塊化，以適應(yīng)光電產(chǎn)業(yè)、新材料、新能源產(chǎn)業(yè)需求為目的的課程體系改革，設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)必修模塊，以及微電子、光電信息、新能源、材料物理等4個專業(yè)選修課程模塊。每個專業(yè)基礎(chǔ)必修和選修模塊中理論物理課程不同、教授的內(nèi)容也不同；

（2）拓展課堂教學改革，在改善課堂教學的同時，采取課程論文為引導的研究性學習的方式，培養(yǎng)學生獨立思考的能力；所有理論物理課程都上網(wǎng)，以網(wǎng)絡(luò)課程和網(wǎng)絡(luò)輔助教學平臺，拓展和豐富學生的課外學習；

（3）在培養(yǎng)方法上，實行課堂教學與課程論文、創(chuàng)新實驗等研究性學習相結(jié)合，實驗教學與動手能力培養(yǎng)相結(jié)合，技能訓練與企業(yè)實訓相結(jié)合，開闊視野同學術(shù)交流相結(jié)合，創(chuàng)新能力與科學研究相結(jié)合，個性化培養(yǎng)與社會契合度相結(jié)合，在更大視野、更全面地提高學生的培養(yǎng)水平；

（4）評價方式上，卷面考試與課程論文相聯(lián)系，設(shè)計性實驗與基礎(chǔ)性實驗相聯(lián)系，綜合素質(zhì)評價與創(chuàng)新性學分相聯(lián)系，制定學生素質(zhì)評價制度，全面考核學生學業(yè)水平；

（5）在學生培養(yǎng)模式方面，打破現(xiàn)有班級編制，以選拔和個人志愿相結(jié)合的方式，設(shè)置創(chuàng)新人才實驗班、應(yīng)用人才實驗班，采取小班（不超過30人）授課，每個學生都配有一名專業(yè)老師，指導參加創(chuàng)新項目：實驗班的每門理論物理課程都增加了學時，用于專題、探究和課程論文等教學環(huán)節(jié)；對優(yōu)秀學生實行本碩連讀制度等等。