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关于工科物理专业量子力学教学改革探析

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2013-12-12


  2.重在物理思想,压缩数学推导
  在物理学研究中,数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具,教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此,在教学过程中,教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授,把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容,在教学中刻意忽略具体数学推导过程,着重于使学生掌握其中的思想方法。例如:在一维线性谐振子问题的教学中,对于数学方面的问题,只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可,重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样,学生就不会感到枯燥无味,而能始终保持较高的学习热情。
  二、教学方法改革
  传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”,使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位,极大地压制了学生学习的主观能动性,十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且,“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强,物理图像不够直观,一味采取灌输式教学,学生势必感到枯燥,甚至厌烦。长期以往,学习积极性必然受挫,学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣,激发其学习的积极性,培养其科学探索精神及创新能力,笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。
  1.发挥学生主体作用
  除却必要的教学内容讲解外,每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景,引导学生进行研究讨论,或者针对已讲授内容,使学生对已学内容进行复习、总结、辨析,以加深理解;或者针对未讲授内容,激发学生学习新知识的兴趣(比如,在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”),这样学生就会积极地预习下节内容;或者选择一些有代表性的习题,让学生提出不同的解决办法,培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题,积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决,培养学生的科学探索精神。此外,还可使学生自由组合,挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文,这一方面激发学生的自主学习积极性,另一方面使其接受初步的科研训练,一举两得。

2.注重构建物理图像
  在实际教学中着重注意物理图像的构建,使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象,从而形成深刻的记忆和理解。例如:借助电子束衍射实验,通过三个不同的实验过程(强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光),即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像;借助电子束衍射实验图像,再以光波类比电子波,即可凝练出波函数的统计解释;借助电子双缝衍射实验图像,可使学生更易接受和理解态叠加原理;借助解析几何中的坐标系,可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别,但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念,可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论,同时,也可使学生掌握这种物理图像的构建能力,对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。

标签:物理学论文

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