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第1篇

量子力學(xué)是在20世紀(jì)初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫?qū)づ堇⒙芬住さ虏剂_意、馬克斯·玻恩、恩里科·費(fèi)米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛(ài)因斯坦、康普頓等一大批物理學(xué)家共同創(chuàng)立的。

量子力學(xué)是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等有關(guān)學(xué)科和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。許多物理學(xué)理論和科學(xué)如原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)以及其它相關(guān)的學(xué)科都是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)所進(jìn)行的。

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第2篇

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}式教學(xué)法；量子力學(xué)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）24-0102-02

隨著高校教學(xué)改革的不斷深入，多媒體技術(shù)的普及和任課教師專業(yè)水平的提高，使得教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段更加豐富多樣。量子力學(xué)課程是核類專業(yè)的基礎(chǔ)課，它對(duì)于學(xué)習(xí)和理解核類專業(yè)主干課程，如原子核物理學(xué)、原子核物理實(shí)驗(yàn)方法等具有十分重要的作用和意義。但由于其理論性強(qiáng)，思維方式與經(jīng)典力學(xué)差異較大，量子力學(xué)現(xiàn)象在日常生活中比較少見(jiàn)。這樣就使得核類專業(yè)特別是核類工科專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解該門課程時(shí)遇到了很大的困難，也使得學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)沒(méi)有積極性。因而在課堂上就經(jīng)常出現(xiàn)這樣的一幕：只有老師在講，學(xué)生思考的少，氣氛壓抑。如何改變這一現(xiàn)狀呢？怎么樣來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性呢？這些都是急需解決的問(wèn)題。基于此，在分析量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，探究并實(shí)踐了由經(jīng)典物理學(xué)的問(wèn)題來(lái)引入量子力學(xué)學(xué)科的問(wèn)題。將問(wèn)題式教學(xué)法應(yīng)用于量子力學(xué)的實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中。這樣既可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生積極性，又可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維，同時(shí)還可以鞏固學(xué)生以前學(xué)過(guò)的經(jīng)典物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而能提升教學(xué)質(zhì)量。

一、問(wèn)題式教學(xué)法概念

問(wèn)題式教學(xué)（Problem-Based Teaching）是問(wèn)題式學(xué)習(xí)（Problem-Based-Learning）的發(fā)展，它鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題、自主尋找答案，是以問(wèn)題為基礎(chǔ)來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程的一種教學(xué)模式，通過(guò)學(xué)生合作解決真實(shí)問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題的技能，并形成自主學(xué)習(xí)的能力。PBL最早起源于20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、會(huì)計(jì)、英語(yǔ)等眾多學(xué)科。

二、量子力學(xué)與經(jīng)典物理的聯(lián)系及問(wèn)題式教學(xué)法在量子力學(xué)課程中的應(yīng)用

經(jīng)典物理可以解釋天體間的相互作用、電磁波的傳播以及系統(tǒng)的熱力學(xué)平衡等自然現(xiàn)象。20世紀(jì)初，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)了放射性現(xiàn)象后，在解釋分子原子尺度的物理現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)典力學(xué)往往無(wú)能為力。因此需要建立一個(gè)全新的理論，這就是量子力學(xué)。它是闡明原子核、固體等性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，且在化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科和許多近代技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。在經(jīng)典力學(xué)，做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)，位置可以用坐標(biāo)系上的坐標(biāo)表示。將坐標(biāo)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)、再求導(dǎo)，得到物體運(yùn)動(dòng)的速度■和加速度■。■=■（t） ■=■ ■=■ ①

經(jīng)典物理中，描述物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是牛頓三大定律。描述物體t時(shí)刻的狀態(tài)用t時(shí)刻的位置矢量■，動(dòng)量■。初始位置矢量、動(dòng)量及所受到的力■知道，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律就可以知道物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。量子力學(xué)是用來(lái)描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科。由于微觀粒子運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，使得粒子的動(dòng)量和位置不能同時(shí)確定。在實(shí)際的教學(xué)中就可以引入這樣的問(wèn)題：量子力學(xué)中是怎么樣來(lái)描述粒子的狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？這就要找到與經(jīng)典對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這樣就可以引入量子力學(xué)的波函數(shù)概念及其物理含義。波函數(shù)是描述微觀粒子的狀態(tài)，可以表示為如下的形式：

Ψ（x，y，z，t）=Ψ（p，r，t） ②

此時(shí)又引入一個(gè)新的問(wèn)題：波函數(shù)遵循什么樣的規(guī)律呢？與經(jīng)典牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)于的定理或者定律又是什么呢？這個(gè)時(shí)候就可以用問(wèn)題式的方法來(lái)引入薛定諤方程問(wèn)題。

i？攸=■=-■？犖2Ψ+U（r）Ψ ③

上式子表示粒子在相互作用勢(shì)為U（r）的勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，描述粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)波函數(shù)隨時(shí)間的演化所滿足的規(guī)律。同樣，像以上這樣利用問(wèn)題式引入的方式來(lái)講授量子力學(xué)課程的相關(guān)內(nèi)容還有很多，如態(tài)疊加原理，表象變換等。對(duì)于態(tài)疊加原理，問(wèn)題的引入：經(jīng)典物理有波函數(shù)的概念，有波的疊加，那量子力學(xué)中描述物體狀態(tài)的波函數(shù)是否也有疊加性，他們之間有什么異動(dòng)呢？這樣就可以將學(xué)生引入到量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理的相關(guān)內(nèi)容。

三、需要重視的問(wèn)題

針對(duì)目前核類專業(yè)特別是核類工科專業(yè)量子力學(xué)課程的現(xiàn)狀，我們除了將問(wèn)題式教學(xué)法應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，還要從以下的幾個(gè)方面來(lái)激起學(xué)生的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性。

首先，需要激起學(xué)生的好奇心。其次，在解答習(xí)題中將問(wèn)題式教學(xué)融入其中，要做到課堂知識(shí)和課后習(xí)題的問(wèn)題式教學(xué)雙覆蓋。最后，需要學(xué)生知道處理量子力學(xué)問(wèn)題的一般方法，同時(shí)適當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課程教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，必須在教學(xué)過(guò)程中把握學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生進(jìn)行表?yè)P(yáng)并登記，從心理層面激勵(lì)其更加積極參與到教學(xué)互動(dòng)中。本科階段的量子力學(xué)是一門入門課程，是繼續(xù)學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)。只有讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到了量子力學(xué)課程的重要性，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

通過(guò)經(jīng)典物理與量子力學(xué)的類比對(duì)應(yīng)關(guān)系，在量子力學(xué)講授相關(guān)知識(shí)時(shí)，用問(wèn)題式的方式引入知識(shí)點(diǎn)。激發(fā)學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)積極性。使用該教學(xué)方式以來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)質(zhì)量都得到了提高，達(dá)到了教學(xué)改革的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[5]周世勛.量子力學(xué)教程）[M].第二版.北京：高等教育出版社，2009.

第3篇

場(chǎng)論是關(guān)于場(chǎng)的性質(zhì)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論，而量子場(chǎng)論則是把量子力學(xué)原理應(yīng)用于場(chǎng)，把場(chǎng)看作無(wú)窮維自由度的力學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其量子化而建立的理論。它是粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)理論并被廣泛應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)物理、核理論和凝聚態(tài)理論等近代物理學(xué)的許多分支，是理解和描述固體物理與相變、高能物理、天體粒子物理以及核物理中多體問(wèn)題基本現(xiàn)象的基礎(chǔ)，因此是每所大學(xué)物理類研究生入學(xué)必修的一門基礎(chǔ)理論課。

在美國(guó)大學(xué)里，量子場(chǎng)論通常在三到四個(gè)學(xué)期中提供三個(gè)系列課程，可以稱為量子場(chǎng)論I、II、III。場(chǎng)論I處理相對(duì)論量子力學(xué)，引入量子場(chǎng)論的哈密頓形式、正則量子化和微擾論的樹(shù)圖計(jì)算，重點(diǎn)介紹量子電動(dòng)力學(xué)（QED，Quantum Electronic Dynamics）。場(chǎng)論II從量子場(chǎng)論的路徑積分開(kāi)始，將微擾論擴(kuò)展到圈圖，深入討論重整化和重整化群、非-Abel規(guī)范場(chǎng)及其在量子色動(dòng)力學(xué)（QCD，Quantum Colour Dynamics）和標(biāo)準(zhǔn)模型（SM，Standard Model）的應(yīng)用。場(chǎng)論III沒(méi)有統(tǒng)一的內(nèi)容，通常講授各種高等專題。場(chǎng)論I和II都有一些很好的教材可以選用，而場(chǎng)論III沒(méi)有合適的參考書(shū)能夠滿足要求。專題的選擇依賴于課程主講人的風(fēng)格和課程學(xué)時(shí)的多少以及授課的對(duì)象。我國(guó)對(duì)于物理類研究生量子場(chǎng)論課程的安排，與上述情形基本類似。

本書(shū)內(nèi)容分成兩大部分，共包括11章。第1部分 超對(duì)稱之前，含第1-9章：1. 規(guī)范理論的方方面面； 2. 扭結(jié)和疇壁；3. 渦旋與流管（弦） ；4.磁單極子，Skyrme子（Skyrmion）；5. 瞬子；6.各向同性鐵磁體：O（3）σ模型及其擴(kuò)展；7.偽真空衰變和相關(guān)主題；8. 手征反常；9. 4維規(guī)范理論中的禁閉和低維模型。第2部分 介紹超對(duì)稱，含第10-11章： 10. 強(qiáng)調(diào)了規(guī)范理論的超對(duì)稱基礎(chǔ)； 11. 超對(duì)稱孤子。

本書(shū)作者M(jìn).Shifman，生于1949年，早年為莫斯科理論與實(shí)驗(yàn)物理研究所的理論物理學(xué)家，現(xiàn)在是明尼蘇達(dá)大學(xué)理論物理研究所的物理學(xué)教授。他以對(duì)量子色動(dòng)力學(xué)和超對(duì)稱性規(guī)范動(dòng)力學(xué)的許多重要貢獻(xiàn)而聞名于世。特別是他與Vainshtein 和 Zakharov合作的SVZ求和規(guī)則的文章是高能物理中引用率最高的文章之一。從1990年起他在明尼蘇達(dá)大學(xué)開(kāi)設(shè)場(chǎng)論講座，最偏愛(ài)的是場(chǎng)論III。多數(shù)材料取自他自己的研究成果，對(duì)于哪些內(nèi)容對(duì)從事量子場(chǎng)論相關(guān)的前沿研究最為重要，他有自己的判斷標(biāo)準(zhǔn)。講座的聽(tīng)眾主要是粒子物理和凝聚態(tài)專業(yè)的研究生。因此作者通常選擇的內(nèi)容是固體的量子場(chǎng)論、超對(duì)稱、非微擾現(xiàn)象等。

自從YangMills理論和超對(duì)稱性在上世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，作為從基礎(chǔ)水平對(duì)物理現(xiàn)象給予現(xiàn)代描述的量子場(chǎng)論，產(chǎn)生了革命性的發(fā)展。本書(shū)是第一部專門針對(duì)現(xiàn)代場(chǎng)論進(jìn)行系統(tǒng)而全面闡述的教材，旨在引領(lǐng)讀者通向當(dāng)前研究前沿。對(duì)于該領(lǐng)域的傳統(tǒng)論題和最新的突破進(jìn)展相互參照，把標(biāo)準(zhǔn)模型的觀點(diǎn)拓寬到超對(duì)稱性和弦論，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立研究能力。本書(shū)是一部理論物理研究生和研究人員不可缺少的參考書(shū)。

第4篇

[關(guān)鍵詞]量子；特性；意識(shí)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0298-01

一、量子的基本知識(shí)

1、量子

我們?cè)谖锢韺W(xué)中提到“量子”時(shí)，實(shí)際上指的是微觀世界的一種行為傾向，也就是可觀測(cè)的物理量都在不連續(xù)地變化。？比如，我們說(shuō)一個(gè)“光量子”，是因?yàn)閱蝹€(gè)光量子的能量是光能變化的最小單位，光的能量是以單個(gè)光量子的能量為單位一份一份地變化的。對(duì)于量子的種種特性，連不少科學(xué)家都為之迷惑，對(duì)于我們普通人來(lái)說(shuō)自然更加高深。今天我就試著走近它，來(lái)發(fā)現(xiàn)她“幽靈”般的的魅力。

2、量子的特性

量子的奇妙之處首先在于它的奇妙特性――量子疊加和量子糾纏。

量子疊加就是說(shuō)量子有多個(gè)可能狀態(tài)的疊加態(tài)，只有在被觀測(cè)或測(cè)量時(shí)，才會(huì)隨機(jī)地呈現(xiàn)出某種確定的狀態(tài)，因此，對(duì)物質(zhì)的測(cè)量意味著擾動(dòng)，會(huì)改變被測(cè)量物質(zhì)的狀態(tài)。好比孫悟空的分身術(shù)， 孫悟空可能同時(shí)出現(xiàn)在幾個(gè)地方，他的各個(gè)分身就像是他的疊加態(tài)。在日常生活中，我們不可能在不同的地方同時(shí)出現(xiàn)，但在量子世界里它卻可以同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)不同的地方。”

而所謂的量子糾纏，則意味著兩個(gè)糾纏在一起的量子就像有心電感應(yīng)的雙胞胎，不管兩個(gè)人的距離有多遠(yuǎn)，當(dāng)哥哥的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，弟弟的狀態(tài)也跟著發(fā)生一樣的變化。“如果這兩個(gè)光量子呈糾纏態(tài)的話，哪怕是千公里量級(jí)或者更遠(yuǎn)的距離，還是會(huì)出現(xiàn)遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間的詭異互動(dòng)，愛(ài)因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”。科學(xué)家就可以利用這種效應(yīng)將甲地某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原出來(lái)。量子糾纏的廣泛應(yīng)用將會(huì)改變我們的生活，真正地突破時(shí)空的局限，交通、物流也就不再會(huì)有時(shí)間與空間的阻礙了。我國(guó)發(fā)射的“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星昭示著我國(guó)在量子通信領(lǐng)域已處于世界領(lǐng)先的地位。

二、意識(shí)是量子力學(xué)現(xiàn)象

人們的意識(shí)一直都沒(méi)有搞清楚，用經(jīng)典物理學(xué)的電學(xué)、磁學(xué)及力學(xué)方法去測(cè)量意識(shí)是測(cè)量不出來(lái)的，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到了意識(shí)是種量子力學(xué)的現(xiàn)象，意識(shí)的念頭像量子力學(xué)的測(cè)量。為什么這么說(shuō)呢？比如我們面前出現(xiàn)了一座房子，這時(shí)有兩種可能的狀態(tài)：一個(gè)沒(méi)有任何心思的人會(huì)看房非房，他的意識(shí)處于自由的狀態(tài)，沒(méi)看到房子是石頭的還是木頭的，他根本就不動(dòng)念頭。意識(shí)也是這樣，如果你看到這座房子，一下子動(dòng)念頭了，動(dòng)念頭實(shí)質(zhì)上就是作了測(cè)量。

客觀世界是一系列復(fù)雜念頭造成的。有一本非常著名的書(shū)叫《皇帝新腦》， 就是研究意識(shí)，他認(rèn)為計(jì)算機(jī)僅僅是邏輯運(yùn)算，不會(huì)產(chǎn)生直覺(jué)，直覺(jué)只能是量子系統(tǒng)才能夠產(chǎn)生，意識(shí)是種量子力學(xué)現(xiàn)象，意識(shí)的念頭像量子力學(xué)的測(cè)量。而人的大腦有直覺(jué)，也就是說(shuō)人的意識(shí)不僅存在于大腦之中，也存在于宇宙之中，量子糾纏告訴我們，一定有個(gè)地方存在著人的意識(shí)。

三、量子技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)家認(rèn)為，量子糾纏是一種 “神奇的力量”，可成為具有超級(jí)計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)和量子保密系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實(shí)際上，量子糾纏還有很多奇妙的應(yīng)用，可以在許多領(lǐng)域中突破傳統(tǒng)技術(shù)的極限。量子技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)新興的、快速發(fā)展中的技術(shù)領(lǐng)域。這其中，量子通信、量子計(jì)算、量子成像、量子生物學(xué)是目前的方向。

1、量子通信

量子通信就是通過(guò)把量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，利用量子調(diào)控技術(shù)，確保信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測(cè)量精度。 廣義地說(shuō)，量子通信是指把量子態(tài)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方，它的內(nèi)容包含量子隱形傳態(tài)，量子糾纏交換和量子密鑰分配。狹義地說(shuō)，實(shí)際上只是指量子密鑰分配或者基于量子密鑰分配的密碼通信，解決了以往用微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)極易遭遇泄密的問(wèn)題。

2、量子計(jì)算

量子計(jì)算是量子物理學(xué)向我們展示的又一種強(qiáng)大的能力，源自于對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)的模擬。模擬多粒子系統(tǒng)的行為時(shí)，當(dāng)需要模擬的粒子數(shù)目很多時(shí)，一個(gè)足夠精確的模擬所需的運(yùn)算時(shí)間則變得相當(dāng)漫長(zhǎng)。而如果用量子系統(tǒng)所構(gòu)成的量子計(jì)算機(jī)來(lái)模擬量子現(xiàn)象則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少，從此量子計(jì)算機(jī)的概念誕生。

3、量子成像

量子成像是從利用量子糾纏原理開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種新的成像技術(shù)，有一種比較奇妙的現(xiàn)象稱之為“鬼成像”。比如將糾纏的雙光子分別輸入兩個(gè)不同的光學(xué)系統(tǒng)中，在其中一個(gè)系統(tǒng)里放入待成像的物體，通過(guò)雙光子關(guān)聯(lián)測(cè)量，在另一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中能再現(xiàn)物體的空間分布信息。即與經(jīng)典光學(xué)成像只能在同一光路中得到物體的像不同，鬼成像可以在另一條并未放置物體的光路上再現(xiàn)該物體的成像。

4、量子生物學(xué)

量子生物學(xué)是利用量子力學(xué)的概念、原理及方法來(lái)研究生命物質(zhì)和生命過(guò)程的學(xué)科。薛定諤在《生命是什么》一書(shū)中對(duì)這一觀點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的闡述，提出遺傳物質(zhì)是一種有機(jī)分子，遺傳性狀以“密碼”形式通過(guò)染色體而傳遞等設(shè)想。這些設(shè)想由脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)模型而得到極大的發(fā)展，從而奠定了分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。分子的相互作用必然涉及其電子的行為，而能夠精確描述電子行為的手段就是量子力學(xué)。因此量子生物學(xué)是分子生物學(xué)深入發(fā)展的必然趨勢(shì)，是量子力學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展到一定階段之后相互結(jié)合的產(chǎn)物。

愛(ài)因斯坦相對(duì)論指出：相互作用的傳播速度不會(huì)大于光速，可是對(duì)于分開(kāi)很遠(yuǎn)距離的兩個(gè)處于糾纏態(tài)中的粒子，當(dāng)對(duì)一個(gè)粒子進(jìn)行測(cè)量時(shí)，另一個(gè)粒子的狀態(tài)受到關(guān)聯(lián)關(guān)系已經(jīng)發(fā)生了變化，這種傳輸?shù)睦碚撍俣瓤梢赃h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光速。這一現(xiàn)象被愛(ài)因斯坦稱為“詭異的互動(dòng)性”。量子糾纏是量子物理學(xué)里最稀奇古怪的東西，即使腦洞大開(kāi)我們還是很難領(lǐng)會(huì)它，另外從常識(shí)角度來(lái)看，量子理論描述的自然界很荒謬，許多解釋還涉及到哲學(xué)問(wèn)題。但另一方面，量子物理學(xué)有很廣泛的應(yīng)用，它的發(fā)展可能帶來(lái)行業(yè)面貌的改變，所涉及的范圍從量子計(jì)算機(jī)到人工智能，無(wú)所不含，這也正是我們深入學(xué)習(xí)、研究量子物理的動(dòng)力所在啊！

參考文獻(xiàn)

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[4] 中國(guó)科普博覽.

[5] 科普中國(guó).

第5篇

關(guān)鍵詞：工程教育；“材料計(jì)算與模擬”；實(shí)踐教學(xué)工程教育教學(xué)方法。

一、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求的支撐

（1）理解并恰當(dāng)研究、分析材料科學(xué)與工程領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題的基礎(chǔ)理論與方法。“材料計(jì)算與模擬”專業(yè)課程主要內(nèi)容為原子分子尺度的理論計(jì)算模擬，涉及的理論方法主要為量子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)方法。其中，量子力學(xué)方法較為深?yuàn)W，分子動(dòng)力學(xué)方法因與經(jīng)典牛頓力學(xué)聯(lián)系緊密，相比量子力學(xué)較為簡(jiǎn)單。考慮工程教育理念側(cè)重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，故在基礎(chǔ)理論方法部分將課程目標(biāo)設(shè)置為了解基本理論方法的概念和基本計(jì)算流程。（2）針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題，能夠有效地運(yùn)用工程圖學(xué)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，提出改進(jìn)或解決方案。如何將工程實(shí)際中的復(fù)雜工程問(wèn)題通過(guò)理論計(jì)算模擬提出改進(jìn)或指導(dǎo)意見(jiàn)是本課程期望的終極目標(biāo)。其中，如何培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)思考和分析，將工程實(shí)際問(wèn)題分解為理論計(jì)算問(wèn)題并選擇合適的計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)和條件，將是本課程最重要的課程目標(biāo)。（3）能夠正確運(yùn)用現(xiàn)代工程工具、技術(shù)與資源對(duì)材料科學(xué)與復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬。工程教育背景下的課程側(cè)重實(shí)踐能力的培養(yǎng)，本課程的實(shí)踐內(nèi)容主要是利用計(jì)算服務(wù)器或集群進(jìn)行材料科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算模擬。其中，如何使用國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心集群（如上海超算、深圳超算）進(jìn)行高性能計(jì)算，并利用科學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行結(jié)果分析，是本課程的重要課程目標(biāo)之一。

二、教學(xué)方式的改進(jìn)

本課程堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，不斷提高實(shí)踐教學(xué)的比重，目前理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)部分各占一半。承接自過(guò)去以教為主的教學(xué)理念，本課程目前的主要教學(xué)方式還是先講授相關(guān)理論內(nèi)容，然后進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐操作和練習(xí)。在工程教育理念的背景下，實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升成為課程教學(xué)的重點(diǎn)，同時(shí)還要兼顧實(shí)踐練習(xí)與相關(guān)理論知識(shí)的銜接，本課程提出基礎(chǔ)理論內(nèi)容先行傳授，其他內(nèi)容采用先實(shí)踐后理論的教學(xué)方式。首先，對(duì)于必需的相關(guān)課程基礎(chǔ)理論采用課堂講授的教學(xué)方式，在講授期間有意識(shí)地向?qū)W生傳遞工程教育的理念。其次，以較為簡(jiǎn)單的實(shí)踐案例先進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，使得學(xué)生簡(jiǎn)單上手并且產(chǎn)生對(duì)本課程的新鮮感和好奇感，結(jié)合基礎(chǔ)理論講解讓學(xué)生對(duì)基本理論和操作流程有一定的了解。最后，從簡(jiǎn)單案例出發(fā)，不斷深入，并向?qū)嶋H工程問(wèn)題靠攏，引導(dǎo)學(xué)生不斷深入思考，著重于引導(dǎo)學(xué)生了解和練習(xí)如何將實(shí)際工程問(wèn)題分解為計(jì)算模擬可以解決的問(wèn)題，并通過(guò)理論計(jì)算與模擬為指導(dǎo)和解決問(wèn)題提供依據(jù)。作為持續(xù)改進(jìn)、教研相輔的體現(xiàn)，“材料計(jì)算與模擬”課程所有實(shí)踐案例定期根據(jù)最新文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行更新，保持實(shí)踐教學(xué)案例的時(shí)效性，同時(shí)不斷開(kāi)發(fā)新的實(shí)踐案例及相應(yīng)計(jì)算流程。考慮到實(shí)踐練習(xí)與課程課時(shí)可能的矛盾或不足，本課程還將所有實(shí)踐教學(xué)案例進(jìn)行視頻錄像，同時(shí)將與實(shí)踐案例相關(guān)的理論內(nèi)容關(guān)鍵詞以字幕的形式添加到錄像中，便于學(xué)生隨時(shí)翻看和熟悉。

第6篇

原因：霍金是續(xù)愛(ài)因斯坦之后最偉大的宇宙理論家和黑洞研究者，證明黑洞奇性定理和面積定理，成功預(yù)言了“霍金輻射”，并提出“量子宇宙論”最后建立M理論。最值得敬佩的是霍金在身殘志堅(jiān)的情況下，思維卻可以馳騁整個(gè)宇宙甚至宇宙之外的空間。

霍金，1942年1月8日出生于英國(guó)牛津，英國(guó)劍橋大學(xué)著名物理學(xué)家，現(xiàn)代最偉大的物理學(xué)家之一、20世紀(jì)享有國(guó)際盛譽(yù)的偉人之一。霍金21歲時(shí)患上肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥，全身癱瘓，不能言語(yǔ)，手部只有三根手指可以活動(dòng)。1979至2009年任盧卡斯數(shù)學(xué)教授，主要研究領(lǐng)域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對(duì)論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發(fā)理論和無(wú)邊界的霍金宇宙模型，在統(tǒng)一20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論和普朗克創(chuàng)立的量子力學(xué)方面走出了重要一步。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

第7篇

關(guān)鍵詞：微電子；半導(dǎo)體物理；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)方法

作者簡(jiǎn)介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，副教授。（上海200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海自然科學(xué)基金（編號(hào)：B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃地方院校能力建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：10110502200）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）13-0059-02

隨著半導(dǎo)體和集成電路的迅猛發(fā)展，微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到電子信息學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，電子、通信、控制等諸多學(xué)科都融合了微電子科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。[1]作為微電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，半導(dǎo)體物理研究、半導(dǎo)體材料和器件的基本性能和內(nèi)在機(jī)理是研究集成電路工藝、設(shè)計(jì)及應(yīng)用的重要理論基礎(chǔ)；作為微電子學(xué)相關(guān)專業(yè)的特色課程及后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)，“半導(dǎo)體物理”的教學(xué)直接影響了后續(xù)專業(yè)理論及實(shí)踐的教學(xué)。目前，對(duì)以工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的微電子類相關(guān)專業(yè)，如電子科學(xué)與技術(shù)、微電子、集成電路設(shè)計(jì)等，均強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力，注重學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在課程設(shè)置及教學(xué)上輕視基礎(chǔ)理論課程。由于“半導(dǎo)體物理”的理論較為深?yuàn)W，知識(shí)點(diǎn)多，涉及范圍廣，理論推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)科性很強(qiáng)，對(duì)于學(xué)生的數(shù)學(xué)物理的基礎(chǔ)要求較高。對(duì)于沒(méi)有固體物理、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理等基礎(chǔ)知識(shí)背景的微電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體物理的學(xué)習(xí)和理解上都存在一定的難度。因此需要針對(duì)目前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，優(yōu)化和整合教學(xué)內(nèi)容，探索形象化教學(xué)手段，結(jié)合科技發(fā)展熱點(diǎn)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高半導(dǎo)體物理課程的教學(xué)質(zhì)量。

一、循序漸進(jìn)，有增有減，構(gòu)建合理的教學(xué)內(nèi)容

目前，國(guó)內(nèi)微電子專業(yè)大部分選用了電子工業(yè)出版社劉恩科等編寫的《半導(dǎo)體物理學(xué)》，[2]教材知識(shí)內(nèi)容體系完善，涉及內(nèi)容范圍廣、知識(shí)點(diǎn)多、理論推導(dǎo)復(fù)雜、學(xué)科交叉性強(qiáng)。該教材的學(xué)習(xí)需要學(xué)生有扎實(shí)的固體物理、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理以及數(shù)學(xué)物理方法等多門前置學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。但是在以培養(yǎng)工程技術(shù)人員為目標(biāo)的微電子學(xué)類專業(yè)中，國(guó)內(nèi)大部分高校均未開(kāi)設(shè)量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)及固體物理學(xué)等相應(yīng)的前置課程。學(xué)生缺少相應(yīng)固體物理、統(tǒng)計(jì)物理與量子力學(xué)等背景知識(shí)，沒(méi)有掌握相關(guān)理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體物理的學(xué)習(xí)感到頭緒繁多，難以理解，容易產(chǎn)生畏學(xué)和厭學(xué)情緒。

在課程教學(xué)中教師必須根據(jù)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)，把握好課程的內(nèi)容安排，抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)原有的教材進(jìn)行補(bǔ)充更新，注意將部分量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、固體物理學(xué)等相關(guān)知識(shí)融合貫穿在教學(xué)中，避免學(xué)生在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生跳躍。例如在講解導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)容前，可以增加2-3個(gè)學(xué)時(shí)的量子力學(xué)和固體物理學(xué)中基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生在課程開(kāi)展前熟悉晶體的結(jié)構(gòu)，了解晶格、晶胞、晶向、晶面、晶格常數(shù)等基本概念，掌握晶向指數(shù)、晶面指數(shù)的求法，了解微觀粒子的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在講解半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)前，增加兩個(gè)學(xué)時(shí)量子力學(xué)知識(shí)，使學(xué)生了解粒子的波粒二象性，掌握晶體中薛定諤方程及其求解的基本方法。在進(jìn)行一些復(fù)雜的公式推導(dǎo)時(shí)，隨時(shí)復(fù)習(xí)或補(bǔ)充一些重要的高等數(shù)學(xué)定理及公式，如泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)等。這些都是學(xué)習(xí)“半導(dǎo)體物理學(xué)”必備的知識(shí)，只有在透徹理解這些基本概念的前提下，才能對(duì)半導(dǎo)體課程知識(shí)進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)和掌握。

另一方面，對(duì)于微電子學(xué)專業(yè)來(lái)講，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，“半導(dǎo)體物理”課程中的部分教學(xué)內(nèi)容對(duì)于工科本科學(xué)生來(lái)說(shuō)過(guò)于艱深，因此在滿足本學(xué)科知識(shí)的連貫性、系統(tǒng)性與后續(xù)專業(yè)課需要的前提下，大量刪減了涉及艱深物理理論及復(fù)雜數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的內(nèi)容，如在講述載流子在電場(chǎng)中的加速以及散射時(shí)，可忽略載流子熱運(yùn)動(dòng)速度的區(qū)別及各向異性散射效應(yīng)，即玻耳茲曼方程的引入，推導(dǎo)及應(yīng)用可省略不講。

二、豐富教學(xué)手段，施行多樣化教學(xué)方法，使教學(xué)形象化

半導(dǎo)體物理的特點(diǎn)是概念多、理論多、物理模型抽象，不易理解，如非平衡載流子的一維飄移和擴(kuò)散，載流子的各種復(fù)合機(jī)理，金屬和半導(dǎo)體接觸的能帶圖等。這些物理概念和理論模型單一從課本上學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)感覺(jué)內(nèi)容枯燥，缺少直觀性和形象性，學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難。為了讓學(xué)生能較好地掌握這些模型和理論，需要采用多樣化的教學(xué)方法，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件、實(shí)物模型、生產(chǎn)錄像等多種信息化教學(xué)手段，模擬微觀過(guò)程，使教學(xué)信息具體化，邏輯思維形象化，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和主動(dòng)性。同時(shí)，教師除開(kāi)展啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性外，[3，4]還可以應(yīng)用類比方法幫助他們理解物理概念或模型。如講半導(dǎo)體材料中的缺陷及躍遷機(jī)制時(shí)，為了幫助學(xué)生理解，可以做一個(gè)類比：將階梯教師里單位面積的座位數(shù)比做晶格各能級(jí)上的電子能態(tài)密度，把學(xué)生當(dāng)作電子，一個(gè)學(xué)生坐在某一排的某個(gè)座位上，即認(rèn)為這個(gè)電子被晶格束縛。當(dāng)有外來(lái)學(xué)生進(jìn)入教室，在教室過(guò)道上走動(dòng)時(shí)，可類比為間隙式缺陷；而當(dāng)外來(lái)學(xué)生取代現(xiàn)有學(xué)生的座位時(shí)，可類比為填隙式缺陷等等。通過(guò)類比，學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體內(nèi)部的點(diǎn)缺陷的概念的理解就清楚形象多了。

三、結(jié)合微電子行業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生興趣

微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實(shí)際上就是固體物理與半導(dǎo)體物理不斷發(fā)展和創(chuàng)新的過(guò)程，[5]1947年發(fā)明點(diǎn)接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器、CPU、非揮發(fā)存儲(chǔ)器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明，都與一系列的固體物理、[6]半導(dǎo)體物理及材料科學(xué)的重大突破有關(guān)。縱觀微電子工業(yè)的發(fā)展，究竟是哪些半導(dǎo)體理論推動(dòng)了微電子技術(shù)的發(fā)展，哪些科學(xué)家推導(dǎo)并得出了這些理論？他們?cè)诶碚撏茖?dǎo)的同時(shí)遇到了哪些困難？這些理論規(guī)律又起源于哪些實(shí)驗(yàn)？到了21世紀(jì)，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域，[5，6]即以硅基CMOS電路為主流工藝，系統(tǒng)芯片SOC（System On A Chip）為發(fā)展重點(diǎn)，量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；[7]與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，如MEMS，DNA Chip等，也都于半導(dǎo)體科學(xué)相關(guān)。這些新的微電子發(fā)展趨勢(shì)主要涉及半導(dǎo)體物理中的哪些知識(shí)？涉及哪些領(lǐng)域等？

針對(duì)以上問(wèn)題，教師在講授半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)上，對(duì)教材進(jìn)行補(bǔ)充更新。在保持基礎(chǔ)知識(shí)體系完整性的同時(shí)，避免面面俱到，刪減課本中一些不必要的內(nèi)容，大量加入近幾十年來(lái)發(fā)展成熟的新理論、新知識(shí)，突出研究熱點(diǎn)問(wèn)題，力求做到基礎(chǔ)性和前瞻性的緊密結(jié)合，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)對(duì)微電子發(fā)展歷史中半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)清晰地認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生能從中掌握事物的本質(zhì)，促進(jìn)思維的發(fā)展，形成技能；同時(shí)注重與信息化技術(shù)相結(jié)合，將近幾年半導(dǎo)體技術(shù)的最新研究成果，如太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)家綠色能源戰(zhàn)略上的地位，半導(dǎo)體光電探測(cè)器在國(guó)家航天戰(zhàn)略上的應(yīng)用等，使學(xué)生能及時(shí)掌握半導(dǎo)體技術(shù)前沿發(fā)展趨勢(shì)。將這些問(wèn)題分成若干個(gè)相關(guān)的專題分派給學(xué)生，學(xué)生自行查閱和搜集資料，他們?cè)谡n堂上講述該專題，教師加以引導(dǎo)和幫助。這種方式不僅充分調(diào)動(dòng)課堂氣氛，加深他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)也讓學(xué)生學(xué)習(xí)了半導(dǎo)體物理課程在微電子專業(yè)中課程體系的作用，在科學(xué)意識(shí)上加深了半導(dǎo)體物理課程的重要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和欲望。

同時(shí)，為幫助學(xué)生了解學(xué)術(shù)前沿，培養(yǎng)專業(yè)興趣，還可邀請(qǐng)校內(nèi)外的專家做講座，學(xué)生可以利用課余時(shí)間，根據(jù)自己的興趣選擇聽(tīng)取，加深對(duì)半導(dǎo)體物理課程的了解，培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。

四、總結(jié)

總之，“半導(dǎo)體物理學(xué)”是微電子技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。在“半導(dǎo)體物理”教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)積極采用現(xiàn)代化教學(xué)手段提高學(xué)生積極性，在教學(xué)過(guò)程中合理安排教學(xué)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)引入科技熱點(diǎn)，削弱傳統(tǒng)的課本知識(shí)與市場(chǎng)需求的鴻溝，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的微電子人才。

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第8篇

1目前面臨的形式

大學(xué)物理課程是高等職業(yè)學(xué)院各工科學(xué)生的公共基礎(chǔ)課程。物理學(xué)是科研和各現(xiàn)代技術(shù)工程的基礎(chǔ)。大學(xué)物理課程包含了大量的物理學(xué)知識(shí)和物理學(xué)原理，既是非常重要的基礎(chǔ)理論課程也是科學(xué)素質(zhì)教育不可或缺的組成部分。大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)不但有利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，更加為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的技術(shù)能力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此對(duì)于高職學(xué)生來(lái)說(shuō)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)是非常重要的。然而在目前階段，高等職業(yè)的大學(xué)物理課程的教學(xué)基本類似于普通的高等學(xué)校的教學(xué)模式，即更加重視基礎(chǔ)的物理學(xué)知識(shí)和物理學(xué)原理的講授，缺乏學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。另一方面，高等職業(yè)學(xué)院的學(xué)生普遍存在入學(xué)分?jǐn)?shù)較低，物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，理解接收新知識(shí)的能力有限，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力較差等特點(diǎn)［4］。在進(jìn)行大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，傳統(tǒng)教學(xué)主要采用基礎(chǔ)知識(shí)講授、教師實(shí)驗(yàn)反復(fù)演示，一講一練、課后再練的方式鞏固知識(shí)。主要注重于傳授知識(shí)、偏重于解題技巧和解題方法的訓(xùn)練。這對(duì)于課時(shí)充足時(shí)是可行的也是有效的，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，知識(shí)和信息的不斷豐富，學(xué)校開(kāi)設(shè)的課程不斷增多，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識(shí)更加廣泛，同時(shí)大學(xué)物理和其它的課程一樣，課時(shí)大大削減，再加上物理演示實(shí)驗(yàn)儀器的有限性與物理科學(xué)技術(shù)的瞬息萬(wàn)變形成了鮮明的對(duì)比，繼續(xù)沿用原來(lái)的教學(xué)方法就造成了學(xué)生聽(tīng)不懂，教師教不會(huì)，學(xué)生聽(tīng)懂了不會(huì)靈活運(yùn)用的結(jié)果。這些在一定程度上影響了大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。近幾年各高職院校在大學(xué)物理教學(xué)的內(nèi)容、方法上都有了很大的改進(jìn)，出了一些比較優(yōu)秀的教材，也制作了不少教學(xué)課件，本文綜合這些成果，從教學(xué)的內(nèi)容和方式方法上，提出了全面提高大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量的一些措施。

2整合內(nèi)容體現(xiàn)技術(shù)性

大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、量子力學(xué)和相對(duì)論等內(nèi)容。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中關(guān)于經(jīng)典物理學(xué)內(nèi)容即力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)中的理論知識(shí)是重要講授的內(nèi)容，同時(shí)對(duì)于近代物理學(xué)內(nèi)容即量子力學(xué)和相對(duì)論也會(huì)做非常詳細(xì)的講授。但是對(duì)于高職教育中“必須夠用”的原則，對(duì)于量子力學(xué)和相對(duì)論這樣的理論知識(shí)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，在講授的過(guò)程中只需要簡(jiǎn)單介紹，使學(xué)生知道量子力學(xué)解決什么問(wèn)題，相對(duì)論的主要內(nèi)容是什么即可。應(yīng)當(dāng)將大量的課時(shí)用來(lái)介紹經(jīng)典物理學(xué)的內(nèi)容。在講授力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實(shí)際的力學(xué)問(wèn)題，向?qū)W生傳授力學(xué)知識(shí)，對(duì)于一些理論性非常強(qiáng)而實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中較少的物理學(xué)原理的介紹要適當(dāng)減少。例如，在力學(xué)中關(guān)于摩擦力的講授可以分析摩擦力作為阻力時(shí)的實(shí)例和作為動(dòng)力時(shí)的實(shí)例，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)摩擦力的本質(zhì)。在講授光學(xué)中關(guān)于光線的波長(zhǎng)和光的顏色時(shí)給學(xué)生分析，人眼對(duì)于光的不同顏色的敏感度是不同的，如交警和學(xué)生校服上熒光物質(zhì)的顏色時(shí)草綠色，因?yàn)槿搜蹖?duì)這種波長(zhǎng)的光最為敏感，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在學(xué)生感興趣的基礎(chǔ)上適當(dāng)介紹光譜分析等技術(shù)。在講授電磁學(xué)的過(guò)程中，結(jié)合電磁技術(shù)讓學(xué)生明白理論與實(shí)踐是如何聯(lián)系的。通過(guò)這樣的理論與實(shí)踐結(jié)合的方式講授，就可以避免理論知識(shí)的枯燥性，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣。在學(xué)生具有較高學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上展開(kāi)教學(xué)，教學(xué)效果可以顯著提高。

3提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的手段

在上述學(xué)生具有對(duì)物理學(xué)較高興趣的基礎(chǔ)上可以從教學(xué)方法和教學(xué)手段兩方面提高教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)方法方面嘗試進(jìn)行下面的教學(xué)探討:①通過(guò)教師對(duì)一些物理學(xué)原理的演示實(shí)驗(yàn)、對(duì)一些物理學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行多媒體視頻資料播放等直觀的教學(xué)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解。②通過(guò)進(jìn)行讀書(shū)指導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生自學(xué)。通過(guò)給定學(xué)生某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去讀書(shū)，去圖書(shū)館查閱相關(guān)資料，要求學(xué)生在自己讀書(shū)的調(diào)研之后能夠給出自學(xué)提綱，同時(shí)能整理出知識(shí)點(diǎn);讓學(xué)生通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的討論及改變問(wèn)題中初始條件的變化來(lái)的結(jié)果學(xué)會(huì)舉一反三，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系學(xué)會(huì)觸類旁通。這個(gè)方法的學(xué)習(xí)過(guò)程也是教會(huì)學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。③通過(guò)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、完成實(shí)習(xí)作業(yè)等教學(xué)方法，增加學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生積極思考。這些方法的使用在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣，同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，起到了較好的教學(xué)效果。例如機(jī)電1班的同學(xué)在物理討論課后談到:“為了解決老師在課堂上提出的問(wèn)題，我不僅看了課本，在網(wǎng)上查閱了相關(guān)的文獻(xiàn)資料，還去圖書(shū)館看了許多資料，…”在教學(xué)手段方面，采取傳統(tǒng)的教學(xué)手段，教師課堂演示、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等豐富多彩的立體化教學(xué)手段。在課堂講授時(shí)大量使用演示實(shí)驗(yàn)、多媒體課件和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)插播等手段，使學(xué)生直觀的了解到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及發(fā)生這些現(xiàn)象所要求的條件。隨后通過(guò)啟發(fā)、課堂討論和學(xué)生互動(dòng)實(shí)驗(yàn)等方式，提高課堂教學(xué)效果。課后通過(guò)布置學(xué)生作業(yè)、督促學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)資源、要求學(xué)生完成某一小論文和以寢室為單位的學(xué)生自學(xué)討論交流，幫助學(xué)生進(jìn)行自主式、互動(dòng)式、研究式學(xué)習(xí)。同時(shí)積極搭建教師備課平臺(tái)，有效支持教師充分恰當(dāng)利用電子教案、電子講稿、素材庫(kù)等現(xiàn)代化教育技術(shù)手段進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，使得一些不容易用語(yǔ)言描述的物理過(guò)程和概念一目了然，有效地提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，擴(kuò)大信息量。

4結(jié)束語(yǔ)

第9篇

1、史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking，1942年1月8日)，ALS患者，英國(guó)著名物理學(xué)家和宇宙學(xué)家。肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥患者，全身癱瘓，不能發(fā)音。霍金的主要研究領(lǐng)域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對(duì)論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發(fā)現(xiàn)象和無(wú)邊界的霍金宇宙模型，在統(tǒng)一20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論——愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論和普朗克創(chuàng)立的量子力學(xué)方面走出了重要一步。

2、霍金是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士，同時(shí)還是繼牛頓和愛(ài)因斯坦之后最杰出的物理學(xué)家之一，被世人譽(yù)為“宇宙之王”。

3、霍金的主要學(xué)術(shù)思想如下：時(shí)光機(jī);時(shí)間縫隙;回到過(guò)去;飛去未來(lái);四度空間;外星人論;星際移民;高維空間;宇宙理論等等。

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