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“量子力学”教学中常见问题及教育供给侧改革方案

时间:2018-01-12 13:46来源:未知 作者:360期刊网 点击:

  “量子力学”教学中常见问题及教育供给侧改革方案

  马威 刘丹 武松林 王丽梅

  (大连民族大学物理与材料工程学院辽宁大连116600)

  【摘要】本文主要针对量子力学教学中的几个常见问题提出解决方案,从教育供给侧视角对量子力学的教学模式和教学方法的改革提出了想法,以求激发学生的学习热情,提高量子力学的教学质量。

  【关键词】教育供给侧改革量子力学创新

  【中图分类号】G642.0 【文献标识码lA 【文章编号】2095-3089(2017)29-0172-02

  “供给侧结构性改革”是前段时间中央经济工作会议上提出的事关中国经济未来发展的重大战略调整。教育供给侧改革的核心,是扩大优质教育资源供给,优化教育资源配置,给受教育者提供更多、更好的教育选择,从而化解教育老大难问题。作为传递知识和培养人才的主阵地,高校课堂教学显然属于供给侧的一部分。其对学生学习兴趣的激发、知识框架的构建以及创新精神和实践能力的培养起着极为重要的作用,同样需要进行一场供给侧改革。

  量子力学的建立已历经百年,取得了累累硕果。作为近代物理的两大支柱之一,量子力学不仅深入应用于物理学许多分支,而且迅速广泛地应用到了化学、生物学、材料科学、信息科学等重要领域。然而由于学科特性,量子力学往往被学生看作是一门“抽象”、“难学”的课程,甚至谈“量子”色变。学生一方面对学习量子力学心存顾虑甚至恐惧,另一方面对“量子”的世界又充满了好奇——时下,媒体、网络蓬勃发展,很多热门且与量子力学密切相关的词汇充斥在学生的视野中,求知的本能促使学生对一些前沿科学知识、最新技术成果既充满强烈探索欲望,又显得无可奈何。

  该如何在教学中合理改进教学方法,激发学生学习量子力学的热情,充分调动学生的积极性和主动性,使学生怀着相对轻松的心情,带着兴趣跟随教师一同探索量子力学的奥秘:在保证良好的教学效果为学生学习专业课打下夯实基础的同时,合理拓展学生的科学视野,提高学生的科学素养和思维能力——成为摆在每一位任课教师面前的重要课题。

  在教学实践中,我们一直在不断思考和总结,逐步调整量子力学课程的教学方法和教学内容,力求在完成量子力学课程的教学任务的同时,将与量子力学相关的前沿科学知识、先进技术的最新发展的介绍逐步渗透到课堂教学中,由于篇幅原因,我只提出两点量子力学教学的供给侧改革意见。

  一、教学模式的改革

  打破传统的“填鸭式”和纯粹“推导式”教学模式,灵活应用多种教学方法,融入各种先进教学手段,使课堂丰富起来。比如:将板书和多媒体有机结合。公式推导和数学计算由板书来完成,而抽象概念和假设等由多媒体来完成,灵活使用图片、视频、动画等素材;讲解语言尽量做到生动形象,将“枯燥”的概念与实际应用的例子联系起来,充分活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣:尤其重视将量子力学的教学内容同学生本专业的联系起来,使学生进一步明确学习目标,充分调动学生学习量子力学的热情,为学生下一步的专业课的学习奠定基础。

  二、课堂教学紧密联系最新科学技术的发展,注重学生科研兴趣的激发和培养

  教师可以适当将前沿科学知识和最近技术成果在课堂中做渗透,尽量满足学生对前沿科学探索的兴趣和求知的欲望,拓展学生的科学视野,为他们在各自的专业领域保持较高的科学素质和思维能力,勇于创新,勇于追求和探索打下基础,为高校培养创新型人才贡献一份力量。关于这一点的教学改革,我已在教学实践中做出了尝试,也收到了一些效果,现列举两个典型事例供大家参考。

  (1)在给材料专业的学生上量子力学绪论课的时候,我会引用2010年诺贝尔物理学奖获得者英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发明石墨烯的经典故事,来激发学生对本专业的科研兴趣和学习热情。课堂上,我和学生一起用胶带和铅笔芯亲手再现石墨烯实验,学生在感慨之余,大多会摩拳擦掌、跃跃欲试,除了对所在专业产生了浓厚兴趣外,对学习量子力学这门描述微观的工具学科的热情也加强了很多,我觉得这是一个双赢的结果。

  (2)在给物理学专业的学生讲量子力学绪论课的时候,我会跟学生分享“引力波”发现的故事,用以激发学生的学习热情。引力波最早提出者是爱因斯坦,提出时间是1916年,到现在历经100年!在这一百年里,来自世界各国的无数科学家为了寻找这个只存在于“理论上”的引力波,付出了艰辛的的努力。这个故事不仅丰富了学生的科学视野,还无疑会激发物理学专业的学生对本专业的热爱、自豪感和责任感。当然,量子力学作为物理学专业的重要专业课程之一,也会引起学生的足够重视。

  综上,我们不难发现,采用改革后的教学方法,绪论课的教学效果比照之前要好很多。而第一次课的成功,也为后续的教学奠定坚实的基础!

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