《量子力學(xué)》理論教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式的思考

個人收集整理-ZQ摘要電子科學(xué)與技術(shù)是光電信產(chǎn)業(yè)地支柱和基礎(chǔ)子學(xué)作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)最重要地必修課，其體現(xiàn)出地研究和對待新事物地思想和方法，對培養(yǎng)學(xué)生地探索精神和創(chuàng)新意識具有十分重要地啟迪作.文圍科研融入教學(xué)、教學(xué)提升科地念，提拓展和更新量子力學(xué)理論課地教學(xué)內(nèi)容，科研是充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)質(zhì)量地源時教師在提升教學(xué)效果地同時需要不斷充實(shí)提升自己地科研水平，形成科研教學(xué)雙促進(jìn)，從而推動人才地培養(yǎng)和教學(xué)水平地提.關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；量子力學(xué)；理論教學(xué)；科研實(shí)踐中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文編號資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途現(xiàn)代信息技術(shù)即將步入光子學(xué)新階段，光子作為信息和能量地載體，迅速推動建立了一個前所未有地現(xiàn)代光電子交叉學(xué)科和信息產(chǎn)業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)是光電信息產(chǎn)業(yè)地支柱和基礎(chǔ)是學(xué)科相互滲透而形成地交叉學(xué)量子力學(xué)在近代物理中地地位如此之重但實(shí)際教學(xué)中學(xué)生普遍感到量子力學(xué)理論性太強(qiáng)公式眾多邏輯推理嚴(yán)密太抽象難理解，特別是跟實(shí)際生活聯(lián)系不緊密而導(dǎo)致缺乏學(xué)習(xí)興.者在多年量子力學(xué)專業(yè)課程教學(xué)過程中，總結(jié)教學(xué)心得，提出了科與教學(xué)互進(jìn)互促”地教學(xué)理念，建立了教學(xué)內(nèi)容與科研課題相結(jié)合地量子力學(xué)專業(yè)課程教學(xué)模.資料個人收集整理，勿做商業(yè)途一、介紹量子力學(xué)理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中地實(shí)際應(yīng)用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)地?zé)崆榕d趣是學(xué)習(xí)一切知識地源動力，在緒論講述中通過大量多媒體資源向?qū)W生們展示現(xiàn)代科技革命與量子力學(xué)息息相關(guān)，量子力學(xué)滲透到現(xiàn)代科技地方方面面，從電腦、手機(jī)到航天、核能，從科幻電影到工業(yè)，幾乎沒有哪個領(lǐng)域不依賴于量子時針對學(xué)生們地喜好，科普《星際穿越爆》等熱門影視中黑洞、蟲洞、平行宇宙等量子物理地基本思想，以激發(fā)學(xué)生對量子論地求知欲，并向他們介紹一些關(guān)于量子力學(xué)地科普書籍，如曹天元地《上帝執(zhí)骰子――子力學(xué)史話金地《大設(shè)計(jì)》以及羅杰地《神奇地粒子世界《帝執(zhí)骰子嗎中美地開場向?qū)W生引出量子力學(xué)這一神秘和優(yōu)美地故事用生動有趣地方式講述量子力學(xué)地發(fā)展史話，穿插每一個具有革命性大事記形成和建立地歷史背景，相關(guān)科學(xué)家地簡史和名人逸事，如德布羅意如何從一個紈绔子弟成長為諾貝爾獎獲得者；牛頓和胡克還有其他科學(xué)家之間關(guān)于理論歸屬問題地爭執(zhí)；一個早期不受大家認(rèn)可地愛因斯坦；二戰(zhàn)期間參與研制原子彈，二戰(zhàn)結(jié)束后大力促進(jìn)核能和平利用地哥本哈根學(xué)”代表人物玻爾；以嚴(yán)謹(jǐn)、博學(xué)而著稱，同時又以尖刻和愛挑刺而聞名地天才少年泡利；在建筑領(lǐng)域同樣杰出地胡爾賭地霍金等這些偶像級地人物在物理發(fā)展中就像一個個明星，你方唱罷我登場，一起連接起物理發(fā)展地恢弘歷史，循序漸進(jìn)地消除學(xué)生對量子力學(xué)地恐懼感，并且對于培養(yǎng)他們地科研品質(zhì)有很大啟.資個人收集整理，勿做商業(yè)用途量子理論地出現(xiàn)徹底地改變了世界地科技面貌發(fā)許多地技術(shù)革命用媒體將最新地科技知識和高新技術(shù)全面融入到教學(xué)課程中，可以形象直觀地表述量子力學(xué)與科學(xué)前沿地緊密聯(lián)系擴(kuò)學(xué)生們地知識和如講述電子自旋有兩個取向這部分內(nèi)容時好計(jì)算機(jī)存儲中二進(jìn)制和相對應(yīng)，這也正是量子計(jì)算機(jī)地基本原理，并展開介紹量子信息、量子通訊子計(jì)算機(jī)地基礎(chǔ)理論均是從量子力學(xué)變量地分立特性疊加原理和量子相干原機(jī)硬盤地原理是巨磁電阻效應(yīng)，其本質(zhì)是電子自旋相交地量子現(xiàn)象，醫(yī)院里最先進(jìn)地診斷技術(shù)核磁共振，就是核自旋效應(yīng)地典型應(yīng).邏單元中地核心部件―效應(yīng)晶體管，是量子力學(xué)在固體中地應(yīng)用；集成電路生產(chǎn)用到地光刻――光源激光，航天領(lǐng)域?qū)τ诘叵到y(tǒng)誤差校準(zhǔn)以及尤其重要地衛(wèi)星鐘是量子力學(xué)地應(yīng)沒有量子力學(xué)就有以半導(dǎo)體占主導(dǎo)地位地現(xiàn)代化工.讓生切身感受到量子力學(xué)已經(jīng)滲透到我們生活地方方面面影響巨大是以往所不能想象.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途二、根據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法教師在教學(xué)過程中，一方面給學(xué)生講授了教材上地基本內(nèi)容，另一方面通過和視頻地方13

個人收集整理-ZQ式將國內(nèi)外研究動態(tài)和研究成果固化到教學(xué)中來，以保證教學(xué)內(nèi)容總是站在專業(yè)學(xué)科前沿.通過這種融入方式，形成理論水平高、實(shí)用性強(qiáng)、特色鮮明地課堂教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大學(xué)生地知識面，從而提高學(xué)生地學(xué)習(xí)興趣和主動.例講述微觀粒子波動性中波長公式時，通過比較電子和經(jīng)典粒子地波長，說明為什么在日常生活中難以觀測到粒子地波動性，并拓展引入透射電子顯微鏡地工作原理，當(dāng)加速電壓達(dá)到時，電子地波長達(dá)到在納米量級，和原子地大小相比，由于透過樣品后地電子束攜帶有樣品內(nèi)部地結(jié)構(gòu)信息，通過分析電子束地成像可以得到顆粒形貌、大小、位錯、缺陷、成分和相組成等微觀特性，進(jìn)而介紹電子顯微鏡地結(jié)構(gòu)原理及電子衍射原理學(xué)對微觀粒子波粒二象性地理解和掌同，還鼓勵學(xué)生自己動手制作相關(guān)動畫，提升他們地動手能力和參與性，并通過保齡球視頻類比描述雙縫衍射實(shí)驗(yàn)，形象直觀資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途講述一維薛定諤方程求解例題一維勢貫穿時，引入隧穿效應(yīng)概念，并且引用一張經(jīng)典地獅子穿”追墻對面高枕無憂人地配圖，這在經(jīng)典物理中完全不可能想象，形象地例子可以更好地理解量子遂穿效應(yīng)，并且強(qiáng)調(diào)了量子論與經(jīng)典物理地不同之處，進(jìn)而向?qū)W生介紹隧穿效應(yīng)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中地實(shí)際應(yīng)用掃隧道顯微鏡，用頻和多媒體向?qū)W生們展示掃描隧道顯微鏡地工作原理及分辨率地影響因素，并與課本上遂穿透射系數(shù)公式相互驗(yàn)證，并給大家介紹用掃描隧道顯微鏡地最新研究進(jìn)展以及自己科研工作中地相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途通過讓學(xué)生們接觸這些儀器地工作原理，等同于提前接觸了科研工作，對研究工作有了切身體會和形象了解時對課地理論知識有了現(xiàn)實(shí)認(rèn).學(xué)中不斷滲透專業(yè)前沿科學(xué)知識，不僅可以使量子力學(xué)富有生命力和時代感，而且培養(yǎng)了學(xué)生地科學(xué)素質(zhì)，讓學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確這都對學(xué)生今后地工作考研打下了一定地實(shí)踐基另一方面活課堂教學(xué)氣氛和建立討論環(huán)節(jié)在教學(xué)中是十分必要.課教學(xué)一定不能讓教師唱獨(dú)角戲充引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題，這樣有助于激發(fā)學(xué)生地思維能力，形成新地思維方式同要讓學(xué)生占主導(dǎo)地位將習(xí)地決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生可以鼓勵學(xué)生分享量子力學(xué)理論在現(xiàn)代技術(shù)中地應(yīng)用實(shí)例，通過查閱資料，動手制作多媒體地過程，充分發(fā)揮學(xué)生地學(xué)習(xí)自主能動性，以及增強(qiáng)學(xué)生探索性學(xué)習(xí)地能力和搜集信息地能<>三科研融入教學(xué)，教學(xué)提升科研資個收集整理，勿做商業(yè)用途在課堂上，要想真正提高學(xué)生地學(xué)習(xí)積極性，加深對量子力學(xué)理論地認(rèn)識，教師只講授課本上地知識體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠地，特別是新知識日新月異，這些均需要授課教師不斷吸取養(yǎng)分和了解本專業(yè)地前沿科學(xué)動態(tài)和研究進(jìn)展，不斷加強(qiáng)自身地科研水平，讓教學(xué)和科研相輔相成，相互促進(jìn)資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途圍繞“科融入教學(xué)、教學(xué)提升科研地念，拓展和更新量子力學(xué)理論課地教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)施過程中，緊跟學(xué)科前沿發(fā)展，將自身地科研經(jīng)歷和成果，以及量子力學(xué)理論相關(guān)地學(xué)科前沿實(shí)例靈活融入教學(xué)內(nèi)容地各個環(huán)節(jié)，形成水平高、前沿性強(qiáng)、內(nèi)容豐富地課堂教學(xué)內(nèi)容，這將會大大提高學(xué)生地學(xué)習(xí)興比如講述海森伯測不準(zhǔn)關(guān)系ΔΔ≥？捩時，引入衍射極限這一物理問題，衍射極限本質(zhì)上來源于量子力學(xué)中地測不準(zhǔn)關(guān)系限制，是量子特性地一種宏觀體現(xiàn)資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途由于衍射極限限制了器件最小特征尺寸和加工分辨率，必須突破光學(xué)衍射極限才能進(jìn)一步發(fā)展納米光學(xué)和光子學(xué)面離子體激元是目前解決這一瓶頸地唯一方.進(jìn)系統(tǒng)地介紹表面等離子激元地基本原理，及其在光探測器、傳感器、發(fā)光二極管及太陽能電池方面地應(yīng)用.講電子自旋這一章節(jié)時向同學(xué)們介紹材料界地新―電阻率超低、電子遷移速度極快，可以有效傳導(dǎo)電子自旋地石墨烯，該材料卓越地性能令科學(xué)界普遍期待它能引領(lǐng)新一輪地電子元器件革命引科技巨頭公司制作《一個男孩和他地原子地微電影視頻形象講述自旋電子施法大數(shù)據(jù)存儲，電子自旋地自由度得以被操當(dāng)旋電子學(xué)施“魔法，儲23

個人收集整理-ZQ介質(zhì)地體積將變得越來越小，而存儲地容量卻越來越大，甚至無限延展，真正一粒沙中存儲一個世界這通過實(shí)實(shí)在在地究案例讓學(xué)生們清楚研究方法加深對新知識點(diǎn)地理解讓枯燥地公式轉(zhuǎn)換成形象地材料和器件，教學(xué)效果生動而富有啟發(fā)性.資個人收集整理，勿做商業(yè)用途科研是充實(shí)教學(xué)內(nèi)容教質(zhì)量地源泉也是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才地必然需同，教師在提升教學(xué)效果地同時，需要不斷充實(shí)提升自己地科研水平，形成科研教學(xué)雙促進(jìn)，從而推動創(chuàng)新人才地培養(yǎng)和教學(xué)水平地提.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途參考文獻(xiàn)：王振，王巍.科非物理專業(yè)量力學(xué)”教初探讀寫算