材料物理专业量子力学教学方法探索与实践

1、匸交发表专家一m国学朮发叢网材料物理专业量子力学教学方法探索与实践摘要针对材料物理专业学生学习量子力学课程所面临的困难，通过对近年来教学实践的总结，从教学内容、教学方法和手段进行探索和实践，调动了学生学习的积极性和主动性，取得了较好的教学成果。关键词量子力学教学内容教学方法teachingmethodsandpracticeofquantummechanicsofmaterialsphysicsprofessionalfuping(collegeofmaterialsscieneeandengineering,wuhaninstituteoftechnology,wuhan,hubei4300

2、73)abstractforthedifficultiesfacedbystudentsinmaterialsprofessionaltolearnquantummechanicsphysicscourse,byasummaryofteachingpracticeinrecentyears,fromtheteachingcontent,teachingmethodsandmeansofexplorationandpractice,studentsmobilizetheenthusiasmandinitiative,andachievedgoodteachingresults.keywordsq

3、uantummechanics;teachingcontent;teachingmethods0引言量子力学是研究微观粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）匸交发表专家一LB国学朮发叢网运动规律的物理学分支学科，它和相对论是矗立在20世纪之初的两座科学丰碑，一起构成了现代物理学的两块理论基石。相对论和量子力学彻底改变了经典物理学的世界观，并且深化了人类对自然界的认识，改造了人类的宇宙观和思想方法，它使人们对物质存在的方式及其运动形态等的认识产生了一个质的飞跃。量子力学是材料物理专业一门承前启后的专业基础必修课：量子力学的教学必须以数学为基础，包括线性代数、概率论、高等数学、数理方法等，其又是

4、后续课程材料科学基础、固体物理、材料物理、纳米材料等的理论基础。可见，量子力学课程在材料物理专业的课程体系中占有非常重要的地位，学生掌握的程度直接影响后续专业课程的学习。作者近年来一直从事量子力学的教学工作，针对量子力学课程教学过程中存在的现象和问题，进行了较深入细致的思考与探讨，在实际教学过程中对本课程的教学方法进行了探索与实践，收到了较好的教学效果。1量子力学教学面临的难点量子力学研究的是微观粒子的运动规律，微观粒子同宏观粒子不同，看不见，摸不着，只有借助于探测器才能察觉它的存在和属性。材料物理专业学生之前学习的基本上是经典物理，而量子力学理论无法用经典理论进行解释，学生对此感到难于理解。

5、因此，经典物理的传统观念对学生思想的束缚，构成了学生学习量子力学的思想障碍；量子力学可以说无处不“数学”，由于材料物理专业学生在匸交发表专家一LB国学朮发叢网数学基础方面与物理专业学生相比较为薄弱，在学习过程中普遍感到数学计算繁难，对大段的数学推导表现出畏难情绪。可见，量子力学对数学的精彩诠释却构成了学生学习量子力学的心理障碍。这两大障碍势必会影响量子力学和后续课程的学习。在这种情况下，我们应当怎样开展量子力学教学从而使学生重视并努力学好该课程就成了一个严峻的挑战。2明确教学重点和难点、有的放矢要讲授一门课程，首先应该对课程内容有一个清晰的认识。量子力学的内容可以包括三个方面：一是介绍产生新概念的历史背景及一些重要实验；二是提出一系列不同于经典物理学的基本概念与原理，如波函数、算符等概念和相关原理，是该课程的核心；三是给出解决具体实际问题的方法。三部分内容相互联系，层层推进，形成完整的知识体系。作为引导者，教师应在这三部分内容的教学过程中帮助学生成功地突破两大束缚。第一部分内容教师应考虑如何引导学生入门，从习惯古典概念转而接受量子概念。在讲授这部分内容时要将重点放在“经典”向“量子”的过渡上，引出量子力学与经典力学在研究方法上的显著不同：经典力学是将其研究对象作为连续的不间断的整体对待，而量子力学将其研究对象看成的