《量子力学》课程改革初探

鲁军政

摘要：《量子力学》在高校物理学及相关专业的人才培养中具有重要的作用，不仅是引导学生由经典物理迈向近代物理的阶梯，而且用新的思维和方法来描述微观世界，冲破了传统思维定势的束缚，是培养学生科学素质和创新思维的有力工具，在当前课程思政和教学改革的实践中起着不可替代的作用。本文从《量子力学》教学的过程中发现的问题出发，在《量子力学》教学学时不断减少的情况下，本着量体适度的原则，挖掘《量子力学》课程思政改革新思路。

关键词：量子力学;科学素质;课程思政

量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它的运用，促使固体物理、凝聚态物理、激光物理以及非线性光学的快速发展，产生了量子化学、分子生物学和量子生物学等。正是因为量子力学有着如此广泛的应用，量子力学课程是高校物理类及相关专业必修的一门课程。

量子力学在高校物理学及相关专业的人才培养中具有重要的作用[1]。通过该课程学习，可使学生掌握微观粒子运动规律的理论、量子力学的基本假设、基本原理和基本方法。这些教学内容除了可以让学生学习到相关的知识，还可以培养学生严谨的科学学风、科学的方法以及抽象思维能力、创新精神，由此看来通过量子力学对学生科学素质的的培养和训练是十分必要的。

但由于《量子力学》课程的特殊性，该课程在日常教学中存在以下几个方面问题：

一、学生学习积极性不高。量子力学作为一门建立在“五个假设”上的理论课程，其基本原理难于理解，数学基础要求高，且在理论分析中用到了一定的特殊函数，学生在理解量子力学的知识体系和表述方法之前，有一定的畏惧心理，并且学习起来比较枯燥，而课程教学的课时少，使得学生没有足够的时间消化和吸收课程内容，学生很难理解把握知识点。

二、《量子力学》课程的教学方法和手段单一。目前课程教学主要采用课堂教学，因为涉及的理论中有繁复的数学内容，其它的教学形式也并不适合该理论课程的教学。

三、《量子力学》课程教学学时正逐步减少。随着高等教育教学改革的不断深入，课程教学学时减少趋势不可避免。但为了教学质量，教学内容却不能大幅度的减少，有效组织教学，高质高效的完成教学任务，实现育人目标，是当前《量子力学》课程教学亟待解决的问题。

针对以上问题，在学时日渐减少的情况下，《量子力学》课程在进行教学时，基本教学内容依然保留，但在教学内容安排上，只能适当弱化部分应用数学知识较多的理论内容，同时根据“适度够用”的原则减少后续课程用得少或不用的内容。《量子力学》课程教学中保留了量子力学基本概念、基本原理和基本方法的内容，以培养和发展学生思维能力，及分析问题、解决问题的能力，为达到专业育人的目标，在《量子力学》课程教学过程中尤其注意了以下几个方面[2]：

1、整个量子理论体系中，贯穿和蕴含的科学精神、科学思想、科学方法，对于培养未来的科学工作者有着极其重要的意义。《量子力学》课程教学应中充分利用量子力学的特色和优势，把素质教育贯穿于量子力学教学的全过程，注重提高学生的科学素养。

2、《量子力学》课程教学过程中应强化量子力学基本概念、基本原理和基本方法的教学，弱化繁杂的数学推导。《量子力学》教学应抓住课程中研究对象和描述对象的基本特点，让学生理解概念的物理实质，只有这样，学生才能掌握量子力学的规律，理解量子力学的理论结构，正确地运用量子力学知识去解决实际问题。

3、《量子力学》课程教学过程中应注意把课程思政巧妙地融入其中，只有这样才能实现课程育人的目标。

经过对《量子力学》课程中蕴含的思政元素进行梳理，大体可分为四个方面[2]，第一方面是关于科学研究素养，创新精神;第二方面为马克思主义哲学原理，如真理的相对性和绝对性、量变和质变的辩证关系、世界的统一性和多样性等;第三方面是践行知行合一;第四个方面是社会主义核心价值观。

《量子力学》课程教学主要内容和融入思政元素[3]的具体做法体现如下：

普朗克、德布罗意、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克等量子力学大师冲破经典物理理论固定的思维模式，建立新的物理图像，才使得量子力学在质疑、反复的实践中形成和发展起来，在科学创新精神支配下建立起来的。没有创新，就没有量子力学，也就无从谈起现代高新技术。这对于增强学生的学习兴趣，激发学生的创新意识，培养学生创造性思维有重要意义。

《量子力学》课程教学过程中，通过介绍量子力学发展史和量子力学所展示的奇妙量子世界可极大地激发学生学习量子力学的兴趣和热情。量子力学建立过程中鲜见有中国人的身影，而今天我国在量子力学的某些领域的研究是走在世界前列的，据此可激发学生献身科学研究的热情和作为中国人的自豪感，增强文化自信，制度自信。

《量子力学》课程教学过程中，以马克思主义相关哲学思想观点作为融入点。量子理论与经典物理并不是水火不相容的，在一定条件下量子理论过渡到经典理论，据此引导学生进行“量变”和“质变”之间的关系的哲学思考。在讲授全同粒子体系这部分内容时，向学生讲明，微观全同粒子是不可区分的，但我们又经常说“这个世界上不存在两片完全相同的叶子”，据此引导学生进行相关的哲学思考，并进一步引导学生探寻这一矛盾的关键所在。

《量子力学》课程教学过程中，系统的介绍科学方法。因为解决问题的方法通常可以有多种，而科学方法是人们在生产实践中用来解决实际问题的有效捷径。科学方法对同一对象的理论描述可能有多种，而量子理论的表述形式就采用了多种形式。在教学过程中薛定谔的波动力学、海森堡的矩阵力学是完全等价的;表象理论也是一个生动现实的例子，对量子体系运动状态的描述可以在不同的表象下进行。

《量子力学》课程教学过程中要注意践行知行合一。鼓励和要求学生积极参与网络讨论话题的讨论，并把参与情况纳入到课程平时成绩的考评中。网络讨论话题的参与，对锻炼学生的思考能力很有帮助，而其他同学发表的不同观点也激发学生进行相应的辩证思考。

4、《量子力学》课程教学中，强化过程性考核，丰富平时成绩评定的具体内容，使每个学生都能找到自己的兴趣点，促进学生培养自主学习精神[4]。在教学学时减少的情况下，把课程学习延伸到课堂外，更新平时成绩的评定依据及方法：一、是在考核形式要创新，网络讨论，小论文等归入平时成绩。二、是要基于学生个体之间的差异，给定多种考核内容由学生自选，设定平行的成绩评定依据，不要求学生完成每一项作业。学生可根据自己的情况选择完成其中自己感兴趣的部分，使其获得一定的成就感，激励其去探索新的未知领域。同时为促进学生的全面发展，培养学生的团队合作精神，要求学生组成互助学习小组，同学之间相互帮助，取长补短，来共同完成相关的作业。

《量子力学》是物理学专业重要的专业基础课程，对学生认知和世界观的发展起着重要的作用，同时也是许多现代专业的基础，经过如上的思考和教学过程和方式的挖掘和改革探索，可以摆脱枯燥的推导和苍白的说教，不断推动《量子力学》课程教学的深化，提高学生的科学素质，实现人才培养目标。

參考文献：

[1]高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[2]杨战营，贺庆丽，张正军.量子力学精品课程建设契机下的教学模式探索[J].高等理科教育，2012（01）：119-122.

[3]武继江.量子力学课程思政教育教学探索[J].教育现代化，2019，6（25）：184-187.

[4]杨林峰，葛向红，张明，等.量子力学课程思政建设的思考与探索[J].中原工学院学报，2020，（04）：85-87，94.[doi：10.3969/j.issn.1671-6906.2020.04.015

（湖北文理学院物理与电子工程学院 湖北襄阳 441053）