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量子力學研究范文1
中圖分類號：G643.0 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.07.017
Graduate Education Course Advanced Quantum Mechanics Teaching Reform
HU Ping， PENG Zhihua， GUO Ping， HU Jiwen
（College of Mathematics and Science， University of South China， Hengyang， Hu'nan 451001）
Abstract Postgraduate both the learning process to deepen the knowledge of the process is scientific ability， knowledge of scientific basis. From Graduate Teaching Mode existing problems， discusses the necessity of quantum mechanics graduate students in higher education， research teaching model introduced in the teaching process， improve the quality of teaching so that students master the basic principles of quantum mechanics， based on general ability， innovation ability has been greatly improved.
Key words Quantum Mechanics; teaching reform; innovative ability; research teaching
自上個世紀80年初期恢復研究生教育，我國的研究生教育進入了蓬勃發展的時期。①隨著我國高等教育的發展，研究生教育規模的也迅速擴大，研究生教育質量已成為一個全社會關注的焦點問題。我國研究生的素質關系到國家的未來發展，研究生教育是為國家培養現代化建設、發展科技培養高水平、高層次人才;研究生教育是我國站上世界知識經濟高點的重要支持;同時也是高校實現由教學型向研究型轉變的重要基礎。研究生教育不同于本科生教育，研究生教育不僅包含課程教學，同時包含了社會實踐、學位論文等諸多環節。②然而作為科研能力、自主創新能力發展的基礎――課程教學不僅要傳授知識，更重要的是要指導研究生思考，是提高研究生培養質量的根本。
研究生教學質量是整個研究生教育的一個重要部分，如何合理利用現有教學資源條件，使得研究生教學質量能夠穩步提高，則成為研究生管理的首要解決問題之一。自上個世紀80年代以來，高等教育改革逐漸興起，其主要目標就是培養創新型人才，教育界越來越多地關注教學方法創新研究。首先，研究性教學，是一種能有效引導學生主動探究、培養學生創新能力的教學方式，引起全世界各地的教育及其相關部門的關注。目前，教育部實施研究生科研創新項目研究計劃， 現在全國已有100多所大學參加這項計劃。其次，在過去的幾十年中，國內外在總結以前高等教育成果與不足的基礎上，以培養創新型人才為教育主要目標，對原有的傳統高等教育模式進行了改革。
自從20世紀50年代美國施瓦布教授首先提出學生的學習過程和科學家的研究過程是一致的以來，研究性學習引起了人們的廣泛關注，提出了各種相關的理論。③④⑤ 然而，現在國內的高校課堂教學大部分都是基于傳統教學模式：教師教學――課堂講授為主的教學模式。而研究性學習，則主要是以研究問題為基礎、由學生主動提出問題、并設計解決方案、解決問題，并在這一過程中獲得知識、培養相應的能力，基于此中方式來展開教學與研究的教學模式在國內現有的教學理念與教學資源條件下，應用并不廣泛。尤其是在相對較為抽象難懂的理工類課程如量子力學課程教學中應用更是甚少。⑥研究生教育主要是培養學生的科研能力與素養，首先要在“研究”的培養上下功夫，而研究生課程教學正好提供了這一平臺。在本文中主要以高等量子力學課程教學為主要研究內容，探討如何進行課堂教學改革。
自1978年國內恢復研究生招生制度以來，高等量子力學就被列為物理系各專業研究生必修的學位課程之一，同時高等量子力學也是報考博士研究生的考試科目之一，在原來本科階段“量子力學”的基礎上進行深化和拓展，主要是提供學生在后學研究工作中要用的一些知識和方法。量子理論已經成為解決物理學、生命科學、信息科學和材料科學等理論問題的關鍵。
量子力學作為一門微觀物理課程，與經典物理學相比，有一個很明顯的差異：其中很多理論很難與日常生活和經驗對應，涉及的理論、概念非常抽象，同時涉及非常多的數學知識，如（線性代數、Hilbert 空間、群論、數學物理方法和復變函數等），內容繁多，知識結構廣泛，使得學生理解起來有非常大的困難，同時容易誘使學生陷入復雜繁瑣的計算，而失去對量子力學學習的興趣。目前，從我校物理系碩士研究生的實際情況來看，學生的量子力學知識水平參差不齊，有的學生以前沒有學習過量子力學，有的學生學量子力學學時非常短，同時每個研究方向對量子力學的需求也不盡相同。 因此，量子力學成為教師公認難教的課程、學生公認難學的課程。 高等量子力學的教學效果將直接影響學生以后的科學研究創新能力與論文水平。為了培養研究生日后的科研能力，我們主要從教學內容和教學方法上進行了改革探討。
在教學內容上，結合本校教學時限（48學時）和本校學生的特點、學生的研究方向，主要目標是將量子力學的知識應用到其它領域，避免冗長的理論計算，激發學生的創新熱情。重點學習量子力學的形式理論、微擾理論、對稱性和守恒定律、量子散射理論等。
在教學方法上，根據學生的知識基礎和教學內容的特點，改變傳統的教學方式，采用學生為主的教學方式。傳統的教學方式主要是以教師講授為主的灌輸式、填充式，由于量子力學本身的特點，這些教學方法對量子力學的教學實效非常有限。一方面，一個主角的表演使得本身比較枯燥的量子力學課堂毫無生氣，學生面對復雜繁瑣的數學推導，思維跟不上教師的節奏，學生的學習熱情下降。另一方面，學生本身的角色沒有改變，自主學習、自主思考沒有可鍛煉的平臺。教師考慮到自然科學的特點，一定要從知識的傳承角度出發，這樣教師要去貫徹啟發式的教學方式。學生學一門課，學的是前人從實踐中總結出來的間接知識。一個好的教師，應當引導學生設身處地去思考，自己是否也能根據一定的實驗現象，通過分析和推理去得出前人已認識到的規律？自然科學中任何一個新的概念和原理，總是在舊概念和原理與新的實驗現象的矛盾中誕生的。⑦作為教師，要充分利用新舊理論的矛盾提出問題，讓學生思考問題，并設計一套完成的解決方案。在量子力學的課堂教學中，筆者結合實際情況，主要采取的是學生講授為主、教師輔導的方式。盡管學生對量子力學知識的理解有限，但是一方面可以促使學生在課前預習;另一方面學生為了準備一堂課，要查閱相關資料，這樣就可以極大地提高學生查找資料的能力，拓展學生知識面。作為教師，從學生講授中也可以得到一些啟發，諸如學生對一個問題理解的切入點與教師理解的不同，從而教師可以調整日后的課堂教學，使得課堂教學的內容從抽象化為通俗。
將科學研究融入到課堂教學，也是實現課堂教學改革的有效方式之一。研究生不僅要學習知識，更要的是做科學研究，寓教于研同樣可以提高教學效果。在課題教學中，針對一個主題，在講授基本知識的同時，更多的引入與之相關的前沿知識，并要求學生設計相關的問題，展開調查研究，以論文、學術報告的方式提交研究成果。通過此種方式，研究生的科學研究能力得到鍛煉，創新思維能力得到培養，符合我們培養創新型人才的目標。
本文結合本校研究生的實際情況以及量子力學學科特色，我們主要從從教學內容、教學方法兩方面探討高等量子力學課程的教學改革。隨著我國高等教育的發展，研究生課程教學改革還有待進一步地深化，這樣才能提升我國研究生教育的整體水平，為祖國的發展培養更多的人才，日益增強國家的綜合國力。
本文得到南華大學教學改革研究課題，2014XJG49;南華大學研究生教學改革研究項目 資助
注釋
① 周萍.量子力學研究性教學[J]. 中國科教創新導， 2011（17）： 89-90
② 高芬.美國高校研究生教學中的“教”與“學”――以美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校教育學院為例[J].學位與研究生教育，2011（3）：73-77.
③ 沈元華.設計性、研究性物理實驗介紹[J].物理實驗，2004（2）：33-37.
④ 顧沛.把握研究性教學、推進課堂教學方法改革[J].中國高等教育研究，2009， （7） ：3 1-33 .
⑤ 陳興文，白日霞，李敏.開展研究性教學培養大學生創新能力[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2009（1）：123-125.
量子力學研究范文2
摘 要：本文結合貨幣的時間價值、溢價發行債券的原因等背景知識，以一個三年期的債券為例，介紹一種從計算實際利率開始，用實際利率法核算金融資產的詳細教學方案。
關鍵詞 ：金融資產 未來現金流量 實際利率 攤余成本
利率是經濟學中的一個重要金融變量，只要是資金的占用問題，就會涉及利率。利率可以理解為資金占用的成本率，利息就是占用債權人的資金而產生的費用，或者占用資金資源的交易價格。實際利率法是指按照金融資產或金融負債(含一組金融資產或金融負債)的實際利率計算其攤余成本及各期利息收入或利息費用的方法。攤余成本是指該金融資產或金融負債的初始確認金額經下列調整后的結果：扣除已償還的本金；加上或減去，采用實際利率法將該初始確認金額與到期日金額之間的差額進行攤銷形成的累計攤銷額；扣除已發生的減值損失（僅適用于金融資產）。
教師在講解中一般是按照準則，描述攤余成本的算法以及利息費用的算法，并沒有解釋什么叫攤余成本，以及為什么有的金融資產要用攤余成本和實際利率來計量。為避免這一問題，教師在講解攤余成本計量時，應先解釋貨幣的時間價值，以及用攤余成本計量金融資產的原因。教學中的重難點及方案設計如下。
一、用攤余成本和實際利率計算金融資產
按照計量的方法可以把非權益性金融資產分成兩大類：期末用公允價值計量的可供出售金融資產、交易性金融資產與持有至到期投資和貸款等其他應收款。非權益性金融資產分類，如下圖所示。
用攤余成本計量金融資產的原因是：企業取得這些資產用的是經營資金，并按照合同的規定將金融資產持有至到期后收入可確定或可計量。由此看來兩種資產在持有期間的常規公允價值變化并不能影響其價值，所以持有至到期投資和貸款及應收款等在期末不用公允價值計量，而是使用攤余成本計算其賬面價值。使用攤余成本計算賬面價值就要用到實際利率法。實際利率法的基本原理為：用實際利率與攤余成本計算利息收入，表示應當收到的利息；用金融資產的票面價值與票面利率計算應收利息，表示實際收到的利息；兩者的差額計入利息調整科目，表示攤銷額。
二、持有至到期投資
貸款及應收款項的賬務處理不如持有至到期投資典型，筆者用一個三年持有至到期債券的核算來說明攤余成本、實際利率的核算。
持有至到期投資指的是到期日固定，回收金額固定或可確定，且企業具有明確意圖可以持有至到期的投資，這個概念中“企業有明確意圖持有至到期”要素意味著企業只有在債券到期后才能處置，所以持有期間債券的公允價值變化對該金融資產的計量影響不大，這就是持有至到期投資在持有期間的期末應用攤余成本計量的根本原因。
三、案例分析——某企業溢價購入債券作為金融資產
甲公司2013年1月1日購入某公司于當日發行的三年期債券，管理層指定其為持有至到期投資。債券票面價值為100萬元，票面利率為10%，購買日時債券的公允價值為106萬元。該債券每年付息一次還本，假設甲公司按年計算利息。用實際利率法列出此債券的攤銷表。
第一，要列出攤銷表，首先要計算出此債券的實際利率。
假設實際利率為r，則此債券產生的未來現金流量現值為實際支付的106萬元債券價款。
根據題目條件可得，從2013年到2015年底的現金流入，見表1。
第二，2013年12月31日，甲企業應確認的利息收入和應收利息分別為：
應收利息=票面價值×票面利率=100×10%=10萬元
利息收入=攤余成本×實際利率=106×7.7%= 8.162≈8.16萬元
第三，2014年與2015年的利息收入與應收利息算法與2013年相同。
第四，列出攤銷表，見表2。
攤銷表分期列出了兩種利息的計算情況。由表2可知，甲企業每年年末都會收到10萬元利息，但是每年的實際利息收入都小于10萬元。對甲企業來說，每年都會多收到一部分利息，這部分多得到的利息就叫做溢價攤銷，是發行債券的企業歸還甲企業較債券的100萬元票面價值多投入的6萬元本金。所以三年的溢價攤銷合計為6萬元，這三年中甲企業能確認的利息收入只有24萬元（利息收入的合計）。發行債券的企業得到甲企業購買債券的106萬元價款，實際利率7.7%?？梢岳斫鉃榧灼髽I借給發行債券企業106萬元，每年收取7.7%的利息。但是發行債券的公司每年付息10萬元，于是付息是會多歸還一部分本金。每年的本金是計算實際利息的基礎，于是這種每年變化的本金就叫作債券的攤余成本。因此會計準則把攤余成本解釋為一種差值：初始投資成本，扣除已償還的本金；加上或減去采用實際利率法將該初始確認金額與到期日金額之間的差額進行攤銷形成的累計攤銷額；扣除已發生的減值損失（僅適用于金融資產）。通俗地理解，攤余成本就是甲企業借給發行債券單位的本金，本金在持有期間每年都會變化。
四、教學方案設計
教學方案中，要解釋攤余成本以及實際利率法可以分成三步：首先應解釋貨幣的時間價值以及實際利率是怎樣計算得到的。然后，在得到實際利率后，就可以用實際利率和攤余成本算出每年的利息收入。利息收入與應收利息的差值為債券的攤銷，由這些數據列出攤銷表。例題中的溢價發行債券實現的是溢價攤銷，若企業折價發行債券，如用94萬元的價款賣出票面價值為100萬元的債券，每年的應付利息會小于企業確認的利息收入。實現的6萬元攤銷額為折價攤銷，折價攤銷額（100-94=6萬元）為投資企業在債券持有期間與初始確認金額94萬元相比多借給發行債券企業的資金。最后一步是根據攤銷表寫出會計分錄并進行實務工作。
量子力學研究范文3
關鍵詞 量子力學 量子教育學 主觀性
中圖分類號：O413.1 文獻標識碼：A
量子力學所涵蓋的一些思想，在哲學的研究中體現比較廣泛，也對教學理論方面起了重要的作用，可以說量子力學對哲學思想的發展有著重要的促進作用。量子力學著重利用圖景等表象來認識周圍的世界，強調因果關系的認識，對后期形成的教育學理論具有參考性。但是，借助量子力學所形成的“量子教育學”則有很大的不同，這一教育學對原來的量子理論認識存在較大的偏差，充分強調自然科學。
1量子力學的緣起
1900年，量子假說出現在眾人的認知里，現在的量子力學仍在不斷完善，為后期的科學發展提供了重要的理論基礎，可以說量子力學是量子理論的中心，它促進了原子能等一些先進技術的發展，為社會的重大發明打下基礎，使人們更加清晰地認識到微觀世界，并利用微觀運動來更好地服務社會，是人類的重要發現，也是社會的偉大進步。
2量子力學的宇宙觀
在宇宙世界中，對量子理論有較多的探討，從已經存在的氫原子中，找到了量子級別的狀態。對于電子而言，比原子更為復雜，這就要求必須要滿足求解該原子的特定的方程來解出，并且要求其 場剛好環繞原子核產生駐波而求得。此外，量子態與別的駐波不一樣，都有自己特定的頻率，并與所蘊含的能量有關，每種量子狀態都有所表征的能量。這就是說，預期任何一個態的能量都是一個具體量子所確定的，并不是模棱兩可的，只要是有理論依據，就可以科學地估測態的能量多少。由于質子與電子之間存在著相互吸引的力，要想移動一個電子就必須要克服引力做功。
3量子的思維方式
人類思想總是處于不斷發展中，當兩種思想發生交集時，就會形成一個比較完整的、令人驚嘆的思想成果，正如牛頓的世界觀與量子理論產生彼此彌合的交集，才會讓思想發展得如此迅速，才會讓社會發展如此的快。量子思維方式給人類一個重要的啟示，要求以人為中心，以人為主體。隨著時代的進步和經濟發展，信息技術逐漸融入了人的智慧和思想，他們彼此都是看不見的，沒有確定的形狀，但彼此交匯起來以后，就成了一種可以量化的物質，這是由于物質性比較弱。其實，量子物理學所產生相關的科學智慧，是人類社會發展的重要因素，也是文明進步的重要保障，可以說，量子物理學是計算機重要的組成部分，所形成的計算機芯片是重要的思維體現，量子物理學不僅是科學進步的前提，更是信息發展的重要保障，量子思維更是現代社會發展的必要方式。
4“量子教育學”的唯心主義
從產生量子力學后，“量子教育學”也隨之不斷發展，雖然也涉及到一些教育學方面的觀點，但這些觀點都是被眾人早就接受了。如：學習是一個整體的過程，在這個過程中各知識點是相互聯系、彼此交錯的，以及還談到了關鍵詞：服務、個性化、互補等，但是，這些所謂的觀點及結論不是原汁原味的，也不是從量子力學中演變而來，而是與它的原理相悖，從本質上講，“量子教育學”就是一種唯心主義的表現。
貝克萊比較重視經驗，認為所學的知識來源于經驗，但是他卻犯了一個致命的錯誤，認為感覺是世界真正存在的東西，其他的都是看不見的。他認為，知識是一切力量之源，但感覺是我們去探索未知世界，追求至高真理的唯一手段，只有能感覺到，才能被發現。也就是說：我們的主觀性決定了我們所看見的世界，這也是量子教育學詮釋的觀點。他認為，只要消除了事物與觀念的差異，認同事物等同于所謂的觀念，并且觀念可以感知任何世界上存在的事物，這樣才會讓我們的知識更加具有生命力。
5“量子教育學”的曲解
正所周知，量子力學不可能槲ㄐ鬧饕搴筒豢芍論創造理論基礎，而“量子教育學”卻是唯心主義的重要思想來源，這是“量子教育學”對量子力學核心思維的歪曲，或者說對量子力學沒有正確的認識，造成思想上出現截然不同的主張，另外，“量子教育學”過分強調感覺和經驗，導致偏向于不可知論，與量子力學的思想相悖而馳。
“量子教育學”對量子力學概念和方法認識的偏差表現有。為了進一步認識光的本質特性，提出了波粒二象性的觀念。此后，玻爾提出了“氣補原理”，再一次詮釋了波粒二象性的本質?！皽y不準”原理而是在某一個方面有較大的缺陷，不是粒子在宏觀世界的不適用，只是說明不能單一地應用某一個方面，只有同時應用時才能為物理現象提高全面的解釋。玻爾認為，波粒二象性在整個量子力學中的地位較高，它是一種可以很好地描述一種物理現象的原理，也可以說是解釋因果關系的一種原理，它可以相互促進、相互排斥，這種互斥的關系不可或缺，這種互補關系后來被廣大學者所接受。
6結語
近年來，量子力學逐漸被廣大研究者重視起來，探討量子力學的基本原理以及與量子教育學的重要關系，在量子理論的發展過程中，這已經留下了較多的論爭。可以肯定的是量子力學對于科學的進步貢獻了一份力量，把微觀世界與宏觀世界聯系起來，而量子教育學并不是量子力學的正確認識，就本身的發展情況來看，量子教育學認同了后現代主義，成為了唯心主義的重要依據。
參考文獻
[1] 賀天平.量子力學多世界解釋的哲學審視[J].中國社會科學，2012（01）：48-61，207.
[2] 烏云高娃.量子力學發展綜述[J].信息技術，2006（06）：154-157.
[3] 母小勇.量子力學與“量子教育學”[J].教育理論與實踐，2006（07）：1-5.
量子力學研究范文4
本書的主要目的，就是要證明這樣的替代物是存在的，它與50年前人們討論的所謂唯象隨機量子力學以及隨機零點場理論密切相關。這是一種漲落場，屬于經典Maxwell方程的解，但是在零溫下有非零平均能。作者們認為量子化源于經典物理與這種零點場漲落緊密聯系的深刻隨機過程，而量子力學的基本理論建筑在第一原理的基礎上，這個原理揭示從更深層次的隨機過程引發的涌現（Emergency，或譯突現）現象的量子化。
作者們在本書所呈現的理論觀點是經過長時間的努力尋找而獲得的答案。長期以來，科研人員試圖尋找答案的以下問題：哪些概念對量子力學的發展起重要作用；是什么為這些概念提供了物理基礎；量子力學背后的物理學的最新發現中，有哪些對這些問題的回答形成了綜合的和自洽的新的理論框架。
作者認為任何物質系統都是一個開放系統，它們永久地接觸隨機零點輻射場，并與其達到平衡狀態。從這個基礎出發，導出量子力學形式體系的核心以及非相對論QED的相對論修正，同時揭示了基本的物理機制。本書打開了通向進一步探索并揭示物理的新大門。讀者會看到，這一任務遠沒有結束，仍存在很多問題沒有考察到，期待進一步研究。
本書闡明了量子理論一些核心特點的根源，諸如原子的穩定性，電子自旋，量子漲落、量子非定域性和糾纏。這里發展的理論重新確認了諸如實在性、因果性、局域性和客觀性等基本的科學原理
全書內容共分10章：1.量子力學：某些問題；2.唯象隨機方法：通向量子力學的簡捷途徑；3.普朗克分布，漲落零點場的一個必然推論；4.通向薛定諤方程的漫長旅途；5.通向海森伯量子力學之路；6.超越薛定諤方程；7.解開量子糾纏； 8.量子力學的因果性、非定域性和糾纏； 10.零點場波（和）物質。
本書適合熟悉量子力學的最基本概念和結果的讀者閱讀。其內容適用于從事理論物理、數學物理、實驗物理、量子化學和物理哲學的研究人員、研究生和教師參考。
丁亦兵，教授
（中國科學院大學）
Ding Yibing，Professor
（The University，CAS）Ignatios Antoniadis et al
Supersymmetry After the
Higgs Discovery
2014
http：///book/
10.1007/978-3-662-44172-5
量子力學研究范文5
關鍵詞：量子力學；教學改革；物理思想
作者簡介：王永強（1980-），男，山西河曲人，鄭州輕工業學院技術物理系，講師。（河南?鄭州?450002）
基金項目：本文系鄭州輕工業學院第九批教學改革項目“《量子力學》課程體系與教學內容的綜合改革和實踐”資助的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0070-02
“量子力學”是20世紀物理學對科學研究和人類文明進步的兩大標志性貢獻之一，已經成為物理學專業及部分工科專業最重要的基礎課程之一，是學習“固體物理”、“材料科學”、“材料物理與化學”和“激光原理”等課程的重要基礎。通過這門課程的學習，學生能熟練掌握量子力學的基本概念和基本理論，具備利用量子力學理論分析問題和解決問題的能力。同時，這門課程對培養學生的探索精神和創新意識及科學素養亦具有十分重要的意義。然而，“量子力學”本身是一門非常抽象的課程，眾多學生談“量子”色變，教學效果可想而知。如何激發學生學習本課程的熱情，充分調動學生的積極性和主動性，提高量子力學的教學水平和教學質量，已經成為擺在教師面前的重要課題。近年來，筆者在借鑒前人經驗的基礎上，結合鄭州輕工業學院（以下簡稱“我?！保┙虒W實際，在“量子力學”的教學內容和教學方法方面做了一些有益的改革嘗試，取得了較好的效果。
一、“量子力學”教學內容的改革
量子力學理論與學生長期以來接觸到的經典物理體系相去甚遠，尤其是處理問題的思路和手段與經典物理截然不同，但它們之間又不無關聯，許多量子力學中的基本概念和基本理論是類比經典物理中的相關內容得出的。因此，在“量子力學”教學中，一方面需要學生摒棄在經典物理學習中形成的固有觀念和認識，另一方面在學習某些基本概念和基本理論時又要求學生建立起與經典物理之間的聯系以形成較為直觀的物理圖像，這種思維上的沖突導致學生在學習這門課程時困惑不堪。此外，這門課程理論性較強，眾多學生陷于煩瑣的數學推導之中，導致學習興趣缺失。針對以上教學中發現的問題，筆者對“量子力學”課程的教學內容作了一些有益的調整。
1.理清脈絡，強化知識背景
從經典物理所面臨的困難出發，到半經典半量子理論的形成，最終到量子理論的建立，對量子力學的發展脈絡進行細致的、實事求是的分析，特別是對量子理論早期的概念發展有一個準確清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已經證明為正確并得到公認的，還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學生對量子力學中基本概念和基本理論的形成和建立的科學歷史背景有一深刻了解，有助于學生理清經典物理與量子理論之間的界限和區別，加深他們對這些基本概念和基本理論的理解；另一方面，可使學生對蘊藏在這一歷程中的智慧火花和科學思維方法有一全面的了解，有助于培養學生的創新意識及科學素養。比如：對于玻爾理論，由于對量子化假設很難用已經成形的經典理論來解釋，學生往往會覺得不可思議，難以理解。為此，在講解這部分內容時，很有必要介紹一下玻爾理論產生的歷史背景，告訴學生在玻爾的量子化假設之前就已經出現了普朗克的量子論和愛因斯坦的光量子概念，且大量關于原子光譜的實驗數據也已經被掌握，之前盧瑟福提出的簡單行星模型卻與經典物理理論及實驗事實存在嚴重背離。為了解決這些問題，玻爾理論才應運而生。在用量子力學求解氫原子定態波函數時，還可以通過定態波函數的概率分布圖，向學生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實存在的，只是電子出現幾率比較大的區域。通過這樣講述，學生可以清晰地體會到玻爾理論的承上啟下的作用，而又不至于將其與量子力學中的概念混為一談。
2.重在物理思想，壓縮數學推導
在物理學研究中，數學只是用來表述物理思想并在此基礎上進行邏輯演算的工具，教師不能將深刻的物理思想淹沒在復雜的數學形式之中。因此，在教學過程中，教師要著重于加強基本概念和基本理論的講授，把握這些概念和理論中所蘊含的物理實質。對一些涉及繁難數學推導的內容，在教學中刻意忽略具體數學推導過程，著重于使學生掌握其中的思想方法。例如：在一維線性諧振子問題的教學中，對于數學方面的問題，只要求學生能正確寫出薛定諤方程、記住其結論即可，重點放在該類問題所蘊含的物理意義及對現成結論的應用上。這樣，學生就不會感到枯燥無味，而能始終保持較高的學習熱情。
二、教學方法改革
傳統的“填鴨式”教學法把課堂變成了教師的“一言堂”，使得學生在教學活動中始終處于被動接受地位，極大地壓制了學生學習的主觀能動性，十分不利于知識的獲取以及對學生創新能力及科學思維的培養。而且，“量子力學”這門課程本身實驗基礎薄弱、理論性較強，物理圖像不夠直觀，一味采取灌輸式教學，學生勢必感到枯燥，甚至厭煩。長期以往，學習積極性必然受挫，學習效果自然大打折扣。為了提高學生學習興趣，激發其學習的積極性，培養其科學探索精神及創新能力，筆者在教學方法上進行了一些有益的探索。
1.發揮學生主體作用
除卻必要的教學內容講解外，每節課都留出一定的師生互動時間。教師通過創設問題情景，引導學生進行研究討論，或者針對已講授內容，使學生對已學內容進行復習、總結、辨析，以加深理解；或者針對未講授內容，激發學生學習新知識的興趣（比如，在講授完一維無限深方勢阱和一維線性諧振子這兩個典型的束縛態問題后就可引導學生思考“非束縛態下微觀粒子又將表現出什么樣的行為”），[1]這樣學生就會積極地預習下節內容；或者選擇一些有代表性的習題，讓學生提出不同的解決辦法，培養學生的創新能力。對于在課堂上不能解決的問題，積極鼓勵學生利用圖書館及網絡資源等尋求解決，培養學生的科學探索精神。此外，還可使學生自由組合，挑選他們感興趣的與課程有關的題目進行討論、調研并完成小組論文，這一方面激發學生的自主學習積極性，另一方面使其接受初步的科研訓練，一舉兩得。
2.注重構建物理圖像
在實際教學中著重注意物理圖像的構建，使學生對一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象，從而形成深刻的記憶和理解。例如：借助電子束衍射實驗，通過三個不同的實驗過程（強電子束、弱電子束及弱電子束長時間曝光），即可為實物粒子的波粒二象性構建出一幅清晰的物理圖像；借助電子束衍射實驗圖像，再以光波類比電子波，即可凝練出波函數的統計解釋；[2]借助電子雙縫衍射實驗圖像，可使學生更易接受和理解態疊加原理；借助解析幾何中的坐標系，可很好地為學生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標系和表象這些概念之間有本質上的區別，但借助這些學生已經熟知和深刻理解的概念，可使學生非常容易地接受和理解量子力學中難以言明的概念和理論，同時，也可使學生掌握這種物理圖像的構建能力，對培養學生的創新思維具有非常積極地作用。
三、教學手段和考核方式改革
1.課程教學采用多種先進的教學方式
如安排小組討論課，對難于理解的概念和規律進行討論。先是各小組內討論，再是小組間辯論，最后老師對各小組討論和辯論的觀點進行評述和指正。例如，在講到微觀粒子的波函數時，有的學生認為是全部粒子組成波函數，有的學生認為是經典物理學的波。這些問題的討論激發了學生的求知欲望，從而進一步激發了學生對一些不易理解的概念和量子原理進行深入理解，直至最后充分理解這些內容。另外課程作業布置小論文，邀請國內外專家開展系列量子力學講座等都是不錯的方式。
2.堅持研究型教學方式[3]
把課程教學和科研相結合，在教學過程中針對教學內容，吸取科研中的研究成果，通過結合最新的科研動態，向學生講授在相關領域的應用以培養學生學習興趣。在量子力學誕生后，作為現代物理學的兩大支柱之一的現代物理學的每一個分支及相關的邊緣學科都離不開量子力學這個基礎，量子理論與其他學科的交叉越來越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態物理到中子星、黑洞各個層次的研究以量子力學為基礎；量子力學在通信和納米技術中的應用；量子理論在生物學中的應用；量子力學與正在研究的量子計算機的關系等，在教學中適當地穿插這些知識，擴大學生的知識面，消除學生對量子力學的片面認識，提高學生學習興趣和主動性。
3.利用量子力學課程將人文教育與專業教學相結合
量子力學從誕生到發展的物理學史所包含的創新思維是迄今為止哪一門學科都難以比擬的。在19世紀末至20世紀初，經典物理學晴空萬里，然而黑體輻射、光電效應、原子光譜等物理現象的實驗結果嚴重沖擊經典物理學理論，讓經典物理學陷入危機四伏的境地。1900年，德國物理學家普朗克創造性地引入了能量子的概念，成功地解釋了黑體輻射現象，量子概念誕生。1905年，愛因斯坦進一步完善了量子化觀念，指出能量不僅在吸收和輻射時是不連續的（普朗克假設），而且在物質相互作用中也是不連續的。1913年，玻爾將量子化概念引入到原子中，成功解釋了有近30年歷史的巴爾末經驗光譜公式。泡利突破玻爾半經典、半量子論的局限，給予了令玻爾理論不安的反常塞曼效應以合理解釋。1924年，德布羅意突破普朗克能量子觀念提出微觀粒子具有波粒二象性，開始與經典理論分庭抗禮。[4]和學生一起重溫量子力學史的發展之路，在教學過程中展現量子力學數學形式之美，使學生在科學海洋中得到美的享受，從精神上熏陶他們的創新精神。
4.考試方式改革
在本課程的教學中采用了教考分離，通過小考題的形式復習章節內容，根據學生的實際水平適當輔導答疑，注重學生對量子力學基礎知識理解的考核。對于評價系統的建立，其中平時成績（包括作業、討論、綜合表現等）占30％，期末考試占70％。從實施的效果來看，督促了學生的學習，收到了較好的效果，受到學生的歡迎。
四、結論
通過近年來的改革嘗試，我校的“量子力學”教學水平穩步提高，加速了專業建設。2009年，我?！傲孔恿W”被評為校級精品課程，教學改革成果初現。然而，關于這門課程的教學仍存在不少問題，如教學手段單一、與生產實踐結合不夠緊密等等，這些都需要教師在今后教學中進一步改進。
參考文獻：
[1]周世勛.量子力學教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]呂增建.從量子力學的建立看類比思維的創新作用[J].力學與實踐,
2009,(4).
量子力學研究范文6
量子力學不同于以往力、熱、光、電這些經典物理，它有自己獨特而全新的理論框架體系，初次接觸該課程的學生很難接受，量子力學的創建者之一波爾就曾說過“如果誰在第一次學習量子概念時不覺得糊涂，他就一點也沒有懂”。本人從2011年開始講授《量子力學》課程，先后教過5屆學生，對于如何教好普通地方工科院校的學生，有一些體會。
1 講授量子力學建立背景很重要
對于任何一門課程，只掌握書本里相關的公式、定律，能熟練地做課后題是不夠的，這些只能讓學生知其然而不知所以然。更何況正如波爾所說，初次接觸量子力學的人本身就很困惑，如果剛開學直接講授物質波、波函數的統計解釋、不確定性原理，用薛定諤方程計算能級和波函數，學生會一頭霧水，不知道這些知識是什么，有什么用？如果我們回顧一下量子力學產生過程：開爾文的“兩朵烏云”、普朗克解釋“黑體輻射”、愛因斯坦解釋“光電效應”（包括康普頓散射實驗的驗證）、波爾的氫原子理論，物理學的發展還是有規可循的，有這些前期成果作鋪墊，德布羅意物質波理論、薛定諤方程、波函數的統計解釋容易被接受，再告訴學生勢阱看做簡化的原子模型，得到的能級與原子發光機理相聯系，學生學起來就會明白一些。這樣適當增加量子力學建立背景，使學生明白它不是憑空產生的，是人類認識世界到了微觀層次，由實驗和理論相互促進的必然結果，教學效果會好很多。
2 講授數學知識儲備和課本的組織框架很重要
量子力學中微觀體系的狀態用波函數來描述，每一個狀態可以看成數學中的希爾伯特空間的一個矢量，線性代數中所學的矢量運算法則（如矢量的加法、數乘、內積等）成了量子力學中基本運算。在矩陣力學中，態和力學量又可以用一個矩陣來表示，矩陣的運算法則及相關概念也是掌握量子力學所必須的。薛定諤方程本身就是一個偏微分方程，量子力學中的期望值也需要與概率相關的知識。《量子力學》課程一般開設在本科大三年級，所有數學知識都已學過，同時學生也有所遺忘，如果在正式授課前帶領學生復習一下相關數學知識，不僅使學生學習更輕松，也有助于一些考研同學的復習，起到事半功倍的效果。
學生在接觸一門新課時，隨著學習的深入很容易陷入“只見樹木不見森林”的困境，所以講授一些書本的理論框架也比較重要。我們使用的是周世勛的《量子力學教程》，該書淺顯易懂，邏輯清晰，適合普通地方工科院校的學生作為量子力學的入門課本。如果學生明白課本的安排，包括這么幾部分：描述一個狀態及狀態隨時空的演化法則、狀態中物理量的獲取、微擾理論、自旋及多體，外加一獨立成章的矩陣力學，學習起來會清晰許多，明白自己的學習進度，前后章節的聯系，教學效果自然會得到提升。
3 講授名人軼事，聯系學科最新進展
和其他理論課程一樣，《量子力學》抽象難懂、推導過程復雜，講授會枯燥乏味。所幸量子力學建立的年代是上世界物理學發展的黃金時代，英雄輩出，群星璀璨。量子力學的締造者如普朗克、愛因斯坦、波爾、德布羅意、薛定諤、海森堡、狄拉克、泡利等人身上都充滿了傳奇，從他們身上不僅可以學到知識、啟迪智慧，每一個物理規律發現背后的故事、名人之間的師承門派還可以作為調節課堂氛圍的資料，讓學生感受到量子力學也是有血有肉的活生生的誕生在現實社會中，而不是如天外飛仙那般突然現世。學生有了這種親近感，學習起來也會有動力。
盡管量子力學理論框架于20世紀30年代已經基本建立，成功的解釋了很多實驗現象，也影響了諸如化學、生物、材料等諸多學科的發展，但圍繞量子力學基本概念、原理、物理圖像的理解一直爭論不斷，隨著實驗手段的進步，諸如量子通訊、量子計算、拓撲絕緣體、量子霍爾效應、外爾半金屬等許多新成果不斷涌現，成為當今世界一個又一個的研究熱點，不斷提升人類認識物質世界的高度和深度。課堂上介紹這些學科的前沿進展，讓學生感受量子力學的魅力和生命力，能極大的促進學生學習的興趣。
4 合理實用多媒體課件教學
隨著網絡和計算機應用的發展，多媒體課件豐富了教學手段和內容，為教學帶來了諸多便利。在講授氫原子的量子理論時，公式繁瑣、推導冗長，如果一一板書講授，學生很容易聽到后面忘了前面，如果提前做好課件，推導過程以幻燈片的形式播放，重點講授推導邏輯和幾個關鍵點，這樣學生學習起來會省力很多。還有如果把電子衍射圖像形成過程用動畫演示的方式播放，學生對波函數統計解釋的理解會加深很多。
多媒體教學會加強課堂上教學的交流、提高學生信息獲取量，激發學生學習的積極性，但事物都具有兩面性，多媒體課件能為教學引入很多便利，也有一些不足。如過分的使用多媒體課件，一張張的過幻燈片，除了信息量太多，學生還會被課件中動畫、視頻所吸引，忽視其中公式推導，及和老師的交流，這樣學習層次很容易流于表面，不能深入；反之如果教授板書講授，物理過程仔細推導，關鍵處點評交流，學生有時間去思考和參與討論，能夠加深對知識的理解，有利于構建他們的知識體系?？傊俺哂兴檀缬兴L”，只有傳統板書教學與多媒體教學有機結合，才能達到提高教學效果這一根本目標。
《量子力學》在物理專業的課程體系中占有重要的地位，對學生的發展更為重要，讓學生更容易的認識、接收、理解、應用相關知識，讓學生在學習過程中加深對物理學的熱愛，是我們教學的最終目標，也是我們教師的責任。希望這些粗淺的思考能為其他地方工科院校的教學提供一些參考。
【參考文獻】
