【摘要】量子力学是物理学专业的核心课程之一，也是其他课程的基础。本文指出了在量子力学教学过程中存在的一些问题，分析了这些问题的原因，提出了在教学过程中要发挥学生的自主学习能力和合理地安排教学内容，阐述了问题导向教学方式，以及探讨引入慕课和翻转课堂教学模式来进行教学，从而激发学生的主动性、积极性和学习兴趣，培养出高素质的复合型人才。
【关键词】教学改革 教学方法 量子力学
【基金项目】肇庆学院质量工程项目“量子力学多层次立体教学改革与探讨”（ZLGC201404）。
【中图分类号】G42【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）04-0149-02
量子力学是物理学专业核心课程之一，是学习“固体物理”、“天体物理”、“粒子物理学”、“材料物理”和“量子信息”等课程的基础[1-3]。它是反映微观粒子运动规律的一门学科，与相对论一起称为20世纪自然科学的两大重大进展。通过本课程的学习，学生可以弄清微观粒子运动的基本属性，掌握微观粒子运动的基本原理和一些重要的研究方法，具有解决和分析具体问题的能力。然而，这门课是属于物理学专业的四大力学之一，其理论推导过程很多，要求学生具有较强的推理功底，而且一些理论知识很抽象，所以学生对一些问题很难理解地非常透彻。从专业培养计划中我们可以知道这门课是属于一门专业必修课，同时也是物理专业的基础理论课程，只有学透了它，才能更好地学习后续的课程。为了更好地完成教学任务和达到预期的培养目标，我们应以教学大纲为基础，不断地激发学生的学习兴趣，系统地理解和掌握本课程的重点知识和内容，满足社会对该专业人才的需求，培养出出色的高水平专业人才和解决问题的能力。在实际的教学经历和过程中作者发现了一些量子力学教学问题，深入地分析问题，通过改进教学方法和模式可以使教学效果和质量达到最佳。
一、量子力学课程教学中存在的问题
量子力学是物理学以及其他工科专业的基础课程之一，这门课是比较偏理论性的一门课，在书中有些物理概念和原理是很难理解的并且很抽象。首先，从认识角度来看，人们对普通物理学对事物的认识可视为感性认识，而对于量子力学的认识就应该上升为理性认识[4]。在经典物理中体系状态的力学量由运动方程来确定，而在量子力学中体系状态的物理量无法求出确定的值，只能测得该物理量在空间某处出现的几率。初学者很容易受到经典思维的影响和束缚，因而在学习量子力学时就感到很吃力。其次，在与学生交流互动的过程中我发现很多学生都反映量子力学的公式多和推导难，这就说明大家的数理基础不够扎实。因此，在学习量子力学之前我们应该先学好高等数学、普通物理学、理论力学、原子物理学和数学物理方法等课程，尤其是我们要熟练地掌握一些微分方程的求解方法。再次，目前高校倡导素质教学和应用型人才培养，一些理论课的课时被不断地压缩，而它的教学内容基本不变，这就形成了学时少和教学内容多的矛盾。为了保持教学内容的完整性和系统性，一些知识点就无法深入地讲解，而学生也难以理解透彻，这就导致了教与学都难的境地。另外，量子力学的教学模式比较陈旧，老师一般采用传统的教学方法，学生只能被动地接收，师生无交流与互动，再加上语言表达很严谨，因而无法激发学生的积极性。还有，量子力学的考核方式过于单一，学生只偏重于课本理论知识的学习，而忽视了理论应用于实践能力的培養，难以培养出高素质的复合型人才。
二、教学方法与模式改革
为了解决上述量子力学教学问题，我们必须要改进教学方法，从而提高教学质量。
1.发挥学生自主学习能力
在量子力学的教学过程中我们要鼓励学生自主学习，善于思考问题、乐于解决问题。首先，预习课文时学生要理解一些物理概念和基本原理的推导过程，掌握重点和难点知识。此外，我们还可以在网上看国家精品课程的讲课视频。其次，课后学生应当及时地复习、认真地完成作业、做好课后习题和多向老师请教。
2.合理安排教学内容，改进教学方法
量子力学的内容是很难的，北京大学的学生都觉得“量子力学不讲理”和“量子力学是从天上掉下来的”[3]；而且它的课时也越来越少，因此我们要合理地安排教学内容。量子力学处处用到数学知识，如：求解薛定谔方程、微扰理论、态的表象和自旋等。由于课时有限，我们无法详细地讲解全部数学推导，因此我们采用简化模型、极限分析等[5]方法注重对物理模型、物理概念和基本原理的剖析，而跳过一些简单的数学推导。
3.坚持问题导向教学方式
首先，我们将某些章节内容分成几个专题，再将学生也分成几个小组，然后每个小组都必须选择一个专题来学习和讨论，他们可以学习课本，可以去图书馆查阅资料，也可以在网络上查资料，接下来我们再让大家进行分组讲解。这就是问题导向研究性教学模式[6]。它可以激发学生的积极性和主动性。提高量子力学的学习效率和质量。其次，在教学过程中我们也要善于设计问题，引导学生带着疑问去听课，并且让学生主动地回答问题。
4.采用多种教学模式
在量子力学的传统教学模式下老师一般采用板书和讲解相结合的教学模式，这种教学模式不能解决上述的问题，随后我们又采用了多媒体教学模式，可以激发学生的学习兴趣。但这两种教学模式仍然是以教师为主，难以调动学生的学习主动性。因此我们又采用基于慕课的翻转课堂教学模式。其中慕课（MOOC）是指大规模开放的在线课程，我们可以购买一些优秀的慕课资源；也可以组织老师自制慕课教学资料。基于这些慕课平台学生可以利用课外时间来学习。而翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，充分地激发学生的积极性，把学习的主动权交给学生。
5.物理学史与专业教学相结合
在教学过程中我们要适当地插入一点量子力学物理学史[4]和相关人物的介绍，调节一下课堂的气氛，提高学生的学习兴趣，增强他们的创新意识，重温前人建立量子力学之路的经历和艰辛，可以激励大家更好地学好这门课。
6.理论联系实际，引入量子信息前沿技术
近代物理实验是学习量子力学理论的实验基础。我们先学量子力学的理论知识，再去做相关的近代物理实验，这样可以加深学生对课本理论知识的认识和理解。此外，随着量子力学在信息技术领域的迅猛发展，目前量子信息技术已成为当今的前沿技术。如：量子密钥、量子纠缠和量子计算等，这些量子力学前沿科技已成为当今研究的热点之一。因此，在教学过程中我们也可以把科研融入到教学中，激发学生的学习兴趣，提高教学质量。
三、结论
实践教学表明，激发学生的自主学习能力是学好量子力学的前提，打好数学基本功是学好这门课的基础，问题导向教学方式可以激发学生的积极性和主动性，让学生善于带着疑问去听课，从而提高教学质量。此外，我们还阐述了基于慕课的翻转课堂教学模式，这种以学生为中心的教学模式可以突破传统教学模式的劣势。而将物理学史和最新的量子力学前沿科研成果带入到教学过程中也可以提高学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]周世勋.量子力学教程（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2]曾谨言.量子力学[M].北京：科学出版社，2000.
[3]曾谨言.量子力学教学与创新人才培养[J].物理教育，2009，29（7）：436-438.
[4]王祥高，秦松梅，顾运厅.物理学专业量子力学教学探讨[J].广西大学学报，2011，33（6）：253-254.
[5]金桂，黄小益，蒋纯志，陈亚琦.量子力学教学方法探索与实践[J].高等理科教育，2011，（6）：100-103.
[6]周萍.量子力学研究性教学[J].中国科教创新导刊，2011，（17）：89-90.
作者简介：
程绪信（1980-），男，汉族，安徽庐江人，副教授，从事电子信息功能材料与器件研究。