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关于“量子力学”课程教学模式的讨论
2011-07-06    全国高校教师网络培训中心网站

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  “量子力学”不仅在物理系学生今后的科学研究中会得到广泛的应用,而且也是许多工程科学系的学生今后进行源头创新的重要基础。同时,“量子力学”也是最难理解的课程。为了使学生能正确、深刻地理解量子力学,并为今后的应用研究打下基础,清华大学提出了新的教学模式:大班上课+小班讨论+专题研究。这一教学模式在清华大学物理系和其他工程科学系实行了10年,收到了很好的效果。

  在由全国高校教师网络培训中心举办、清华大学的庄鹏飞教授和华中科技大学的贾亚教授主讲的“量子力学”课程的教学方法、教学经验和课程建设经验分享的培训课程中,介绍了“大班上课+小班讨论+专题研究”这一教学模式的特点、实行的要点、各个层次的关键、如何利用互联网进行教学讨论,以及针对不同专业学生的教学特征等进行了探讨。这里整理了部分参加培训教师的感想和收获。

  中北大学  “zzx”:

  我在这几年“量子力学”课程教学经验的基础上,深切地感受到了庄鹏飞教授和贾亚教授所讲的先进教学理念、教学模式及课程体系对体现以学生为主体、提高学生自主学习、提高教学质量的必要性;当我还在被“量子力学”教学中的诸多问题所困惑的时候,二位老师早已经开始进行了行之有效的改革和探索,其效果之好令我惊叹,并深受启发。

  先进的教学理念:庄老师在第一节课就以一个科学家的高度告诉学生:没有量子力学,几乎不能做任何物质科学研究;量子力学带给你源头创新的能力;量子力学代表了先进的文化和先进的生产力;量子力学可能改变你的思维方式。这对于激发学生的兴趣和提高学习的主动性是非常重要的。量子力学是在争论中建立和发展起来的。贾老师通过介绍量子力学理论体系建立过程中科学家们的迷茫、思考和争论来激发学生的兴趣,同时使学生了解先辈们的科学精神,并向他们学习。二位老师都特别强调要通过量子力学本身的魅力来吸引学生,而非强迫其学习。只有学生更加积极主动地思考量子力学的思想、学习量子力学的方法和掌握量子力学的技巧才能真正的学好量子力学。

  先进的教学模式:庄老师所采用的“大班授课+小班讨论+专题研究”的教学模式是:第一学期由教授在大班讲授量子力学最基本的概念和原理(占四分之三学时);由助教带领学生分组就教授所讲的概念、原理进行讨论(占四分之一学时);第二学期学生进行以量子力学为基本内容的专题研究(选修)。在没有加重学生负担的前提下,既在大班授课中强调了量子力学的基础知识,注重了量子力学的现代进展,又加强了师生互动,使学生在小班讨论中对量子力学基本概念和原理有了正确的认识,而且在专题研究中还使学生对量子力学有了更为深刻的认识,同时也学会了科学研究的方法。贾老师采用的“老师授课+作业讨论+课程论文”的教学模式,针对的是不同层次的学生。两种模式有很大的相似性。先进的教学模式体现了先进的教学理念,但要以先进的课程体系为前提。

  先进的课程体系:贾老师将理论物理的四大力学整合在一起,加强了四大力学之间的联系,使学生更加系统地理解和掌握理论物理,同时还能减少课程之间不必要的重复,在不增加总课时的情况下有更多的时间组织学生讨论。庄老师虽没有整合四大力学课程,但也充分注重了课程之间的联系,在学生学习了量子物理的基础上,量子力学课直接从薛定谔方程开始,一样会有较多的课时进行讨论。

  通过参加培训,两位老师的讲授一直让我兴奋不已,他们先进的教学思想、模式使我受到非常大的启示。

  启示之一:教学必须体现学生的主体地位。尽可能激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性和主动性,要用量子力学自身的魅力吸引学生,这就要求我们教师对量子力学的应用有广泛的了解,还要有自己的研究领域,庄老师说得好:只有自己用过的,才能放心的介绍给学生。

  启示之二:如何贯彻先进的教育理念。两位教授提出的讨论式教学以及专题研究是行之有效的方法。在我所教的学生中有时也会自发地进行讨论。同学们在课间休息时互相之间或个别同学和我会对量子力学中的某些问题进行讨论,如波函数统计解释是概率论还是决定论,定态是否为驻波等问题。我发现有些学生是很善于思考的,提的问题也很有意思,如有同学就定态几率流连续性方程针对周世勋所编教材中第二章第二题给出的定态波函数形式指出,如果空间包含极坐标系的原点,那么几率流连续性方程就不成立。这个问题的解决引起同学们激烈的争论。现在,我们老师需要做的是有计划地分配一定的课时组织学生进行讨论。在专题研究方面我们还做不到清华大学那样的高度,但是可以效仿做“专题学习+提交学习报告”的模式。

  启示之三:改革课程体系刻不容缓。即使不能将四大力学整合为理论物理基础,也必须加强各科任课教师之间的联系,在物理系专业课程组集体讨论中协调解决各学科之间的关系,避免重复和肤浅。例如,有一部分内容在“普通物理”、“近代物理”中学,在“原子物理”中学,到了“量子力学”课中还要学。如何提高教学质量又不增加学生负担,庄老师和贾老师他们的做法给了我们很大的启示。

  立足本校实际,学习别人的先进经验,提高教学质量是我这次培训最大的收获。

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