“量子力學(xué)”教學(xué)中常見問題及教育供給側(cè)改革方案

馬威+劉丹+武松林+王麗梅

【摘要】本文主要針對量子力學(xué)教學(xué)中的幾個常見問題提出解決方案，從教育供給側(cè)視角對量子力學(xué)的教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革提出了想法，以求激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高量子力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】教育供給側(cè)改革 量子力學(xué) 創(chuàng)新

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）29-0172-02

“供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”是前段時間中央經(jīng)濟(jì)工作會議上提出的事關(guān)中國經(jīng)濟(jì)未來發(fā)展的重大戰(zhàn)略調(diào)整。教育供給側(cè)改革的核心，是擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源供給，優(yōu)化教育資源配置，給受教育者提供更多、更好的教育選擇，從而化解教育老大難問題。作為傳遞知識和培養(yǎng)人才的主陣地，高校課堂教學(xué)顯然屬于供給側(cè)的一部分。其對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、知識框架的構(gòu)建以及創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)起著極為重要的作用，同樣需要進(jìn)行一場供給側(cè)改革。

量子力學(xué)的建立已歷經(jīng)百年，取得了累累碩果。作為近代物理的兩大支柱之一，量子力學(xué)不僅深入應(yīng)用于物理學(xué)許多分支，而且迅速廣泛地應(yīng)用到了化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)等重要領(lǐng)域。然而由于學(xué)科特性，量子力學(xué)往往被學(xué)生看作是一門“抽象”、“難學(xué)”的課程，甚至談“量子”色變。

學(xué)生一方面對學(xué)習(xí)量子力學(xué)心存顧慮甚至恐懼，另一方面對“量子”的世界又充滿了好奇——時下，媒體、網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展，很多熱門且與量子力學(xué)密切相關(guān)的詞匯充斥在學(xué)生的視野中，求知的本能促使學(xué)生對一些前沿科學(xué)知識、最新技術(shù)成果既充滿強(qiáng)烈探索欲望，又顯得無可奈何。

該如何在教學(xué)中合理改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的熱情，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，使學(xué)生懷著相對輕松的心情，帶著興趣跟隨教師一同探索量子力學(xué)的奧秘；在保證良好的教學(xué)效果為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課打下夯實基礎(chǔ)的同時，合理拓展學(xué)生的科學(xué)視野，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和思維能力——成為擺在每一位任課教師面前的重要課題。

在教學(xué)實踐中，我們一直在不斷思考和總結(jié)，逐步調(diào)整量子力學(xué)課程的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，力求在完成量子力學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)的同時，將與量子力學(xué)相關(guān)的前沿科學(xué)知識、先進(jìn)技術(shù)的最新發(fā)展的介紹逐步滲透到課堂教學(xué)中，由于篇幅原因，我只提出兩點量子力學(xué)教學(xué)的供給側(cè)改革意見。

一、教學(xué)模式的改革

打破傳統(tǒng)的“填鴨式”和純粹“推導(dǎo)式”教學(xué)模式，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法，融入各種先進(jìn)教學(xué)手段，使課堂豐富起來。比如：將板書和多媒體有機(jī)結(jié)合。公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計算由板書來完成，而抽象概念和假設(shè)等由多媒體來完成，靈活使用圖片、視頻、動畫等素材；講解語言盡量做到生動形象，將“枯燥”的概念與實際應(yīng)用的例子聯(lián)系起來，充分活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；尤其重視將量子力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容同學(xué)生本專業(yè)的聯(lián)系起來，使學(xué)生進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的熱情，為學(xué)生下一步的專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

二、課堂教學(xué)緊密聯(lián)系最新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，注重學(xué)生科研興趣的激發(fā)和培養(yǎng)

教師可以適當(dāng)將前沿科學(xué)知識和最近技術(shù)成果在課堂中做滲透，盡量滿足學(xué)生對前沿科學(xué)探索的興趣和求知的欲望，拓展學(xué)生的科學(xué)視野，為他們在各自的專業(yè)領(lǐng)域保持較高的科學(xué)素質(zhì)和思維能力，勇于創(chuàng)新，勇于追求和探索打下基礎(chǔ)，為高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才貢獻(xiàn)一份力量。關(guān)于這一點的教學(xué)改革，我已在教學(xué)實踐中做出了嘗試，也收到了一些效果，現(xiàn)列舉兩個典型事例供大家參考。

（1）在給材料專業(yè)的學(xué)生上量子力學(xué)緒論課的時候，我會引用2010年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)明石墨烯的經(jīng)典故事，來激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的科研興趣和學(xué)習(xí)熱情。課堂上，我和學(xué)生一起用膠帶和鉛筆芯親手再現(xiàn)石墨烯實驗，學(xué)生在感慨之余，大多會摩拳擦掌、躍躍欲試，除了對所在專業(yè)產(chǎn)生了濃厚興趣外，對學(xué)習(xí)量子力學(xué)這門描述微觀的工具學(xué)科的熱情也加強(qiáng)了很多，我覺得這是一個雙贏的結(jié)果。

（2）在給物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生講量子力學(xué)緒論課的時候，我會跟學(xué)生分享“引力波”發(fā)現(xiàn)的故事，用以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。引力波最早提出者是愛因斯坦，提出時間是1916年，到現(xiàn)在歷經(jīng)100年！在這一百年里，來自世界各國的無數(shù)科學(xué)家為了尋找這個只存在于“理論上”的引力波，付出了艱辛的的努力。這個故事不僅豐富了學(xué)生的科學(xué)視野，還無疑會激發(fā)物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生對本專業(yè)的熱愛、自豪感和責(zé)任感。當(dāng)然，量子力學(xué)作為物理學(xué)專業(yè)的重要專業(yè)課程之一，也會引起學(xué)生的足夠重視。

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)，采用改革后的教學(xué)方法，緒論課的教學(xué)效果比照之前要好很多。而第一次課的成功，也為后續(xù)的教學(xué)奠定堅實的基礎(chǔ)！