量子力学基本原理的内容精选(九篇)

第1篇：量子力学基本原理的内容范文

关键词：量子力学；教学改革；物理思想

作者简介：王永强（1980-），男，山西河曲人，郑州轻工业学院技术物理系，讲师。（河南?郑州?450002）

基金项目：本文系郑州轻工业学院第九批教学改革项目“《量子力学》课程体系与教学内容的综合改革和实践”资助的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0070-02

“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一，已经成为物理学专业及部分工科专业最重要的基础课程之一，是学习“固体物理”、“材料科学”、“材料物理与化学”和“激光原理”等课程的重要基础。通过这门课程的学习，学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论，具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。同时，这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意义。然而，“量子力学”本身是一门非常抽象的课程，众多学生谈“量子”色变，教学效果可想而知。如何激发学生学习本课程的热情，充分调动学生的积极性和主动性，提高量子力学的教学水平和教学质量，已经成为摆在教师面前的重要课题。近年来，笔者在借鉴前人经验的基础上，结合郑州轻工业学院（以下简称“我校”）教学实际，在“量子力学”的教学内容和教学方法方面做了一些有益的改革尝试，取得了较好的效果。

一、“量子力学”教学内容的改革

量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远，尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同，但它们之间又不无关联，许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。因此，在“量子力学”教学中，一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识，另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像，这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。此外，这门课程理论性较强，众多学生陷于烦琐的数学推导之中，导致学习兴趣缺失。针对以上教学中发现的问题，笔者对“量子力学”课程的教学内容作了一些有益的调整。

1.理清脉络，强化知识背景

从经典物理所面临的困难出发，到半经典半量子理论的形成，最终到量子理论的建立，对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析，特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的，还存在哪些不完善的地方。这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深刻了解，有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别，加深他们对这些基本概念和基本理论的理解；另一方面，可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解，有助于培养学生的创新意识及科学素养。比如：对于玻尔理论，由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释，学生往往会觉得不可思议，难以理解。为此，在讲解这部分内容时，很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景，告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念，且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握，之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。为了解决这些问题，玻尔理论才应运而生。在用量子力学求解氢原子定态波函数时，还可以通过定态波函数的概率分布图，向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的，只是电子出现几率比较大的区域。通过这样讲述，学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用，而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。

2.重在物理思想，压缩数学推导

在物理学研究中，数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。因此，在教学过程中，教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授，把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。对一些涉及繁难数学推导的内容，在教学中刻意忽略具体数学推导过程，着重于使学生掌握其中的思想方法。例如：在一维线性谐振子问题的教学中，对于数学方面的问题，只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可，重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。这样，学生就不会感到枯燥无味，而能始终保持较高的学习热情。

二、教学方法改革

传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”，使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位，极大地压制了学生学习的主观能动性，十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。而且，“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强，物理图像不够直观，一味采取灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。长期以往，学习积极性必然受挫，学习效果自然大打折扣。为了提高学生学习兴趣，激发其学习的积极性，培养其科学探索精神及创新能力，笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。

1.发挥学生主体作用

除却必要的教学内容讲解外，每节课都留出一定的师生互动时间。教师通过创设问题情景，引导学生进行研究讨论，或者针对已讲授内容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣（比如，在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”），[1]这样学生就会积极地预习下节内容；或者选择一些有代表性的习题，让学生提出不同的解决办法，培养学生的创新能力。对于在课堂上不能解决的问题，积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决，培养学生的科学探索精神。此外，还可使学生自由组合，挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文，这一方面激发学生的自主学习积极性，另一方面使其接受初步的科研训练，一举两得。

2.注重构建物理图像

在实际教学中着重注意物理图像的构建，使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象，从而形成深刻的记忆和理解。例如：借助电子束衍射实验，通过三个不同的实验过程（强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光），即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像；借助电子束衍射实验图像，再以光波类比电子波，即可凝练出波函数的统计解释；[2]借助电子双缝衍射实验图像，可使学生更易接受和理解态叠加原理；借助解析几何中的坐标系，可很好地为学生建立起表象的物理图像。尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别，但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念，可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论，同时，也可使学生掌握这种物理图像的构建能力，对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。

三、教学手段和考核方式改革

1.课程教学采用多种先进的教学方式

如安排小组讨论课，对难于理解的概念和规律进行讨论。先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。例如，在讲到微观粒子的波函数时，有的学生认为是全部粒子组成波函数，有的学生认为是经典物理学的波。这些问题的讨论激发了学生的求知欲望，从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理解，直至最后充分理解这些内容。另外课程作业布置小论文，邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。

2.坚持研究型教学方式[3]

把课程教学和科研相结合，在教学过程中针对教学内容，吸取科研中的研究成果，通过结合最新的科研动态，向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。在量子力学诞生后，作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础，量子理论与其他学科的交叉越来越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础；量子力学在通信和纳米技术中的应用；量子理论在生物学中的应用；量子力学与正在研究的量子计算机的关系等，在教学中适当地穿插这些知识，扩大学生的知识面，消除学生对量子力学的片面认识，提高学生学习兴趣和主动性。

3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合

量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。在19世纪末至20世纪初，经典物理学晴空万里，然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论，让经典物理学陷入危机四伏的境地。1900年，德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念，成功地解释了黑体辐射现象，量子概念诞生。1905年，爱因斯坦进一步完善了量子化观念，指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的（普朗克假设），而且在物质相互作用中也是不连续的。1913年，玻尔将量子化概念引入到原子中，成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限，给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。1924年，德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性，开始与经典理论分庭抗礼。[4]和学生一起重温量子力学史的发展之路，在教学过程中展现量子力学数学形式之美，使学生在科学海洋中得到美的享受，从精神上熏陶他们的创新精神。

4.考试方式改革

在本课程的教学中采用了教考分离，通过小考题的形式复习章节内容，根据学生的实际水平适当辅导答疑，注重学生对量子力学基础知识理解的考核。对于评价系统的建立，其中平时成绩（包括作业、讨论、综合表现等）占30％，期末考试占70％。从实施的效果来看，督促了学生的学习，收到了较好的效果，受到学生的欢迎。

四、结论

通过近年来的改革尝试，我校的“量子力学”教学水平稳步提高，加速了专业建设。2009年，我校“量子力学”被评为校级精品课程，教学改革成果初现。然而，关于这门课程的教学仍存在不少问题，如教学手段单一、与生产实践结合不够紧密等等，这些都需要教师在今后教学中进一步改进。

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]吕增建.从量子力学的建立看类比思维的创新作用[J].力学与实践,

2009,(4).

第2篇：量子力学基本原理的内容范文

半导体物理学是以半导体中原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子运动过程为研究对象的学科，是固体物理的一个重要组成部分，凝聚态物理的一个活跃分支[1]。半导体物理学是一门公认的难教、难学的课程，为了提高半导体物理学的教学质量，相关院校的教师们提出了许多有益的建议和有效的方法，如类比学习法[2]、多媒体教学法、市场导向法[3]等。基于提高课堂效率、改善半导体物理学课程的教学效果的目标，作者在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学的教学中，对传统的课堂教学模式进行改革，在半导体物理学的课堂教学中采用“学案导学”教学模式，该文就“学案导学”教学模式在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学课程教学实践作一简述，供同行参考。

1 半导体物理学课程教学模式改革的必要性和迫切性

传统半导体物理学的主要内容包含半导体的晶格结构、半导体中的电子状态、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布、非平衡载流子及载流子的运动规律、p―n结、异质结、金属半导体接触、表面及MIS结构等半导体表面和界面问题以及半导体的光、热、磁、压阻等物理现象[4]。但是近年来半导体物理发展迅猛，新现象、新理论、新的研究领域不断涌现。上世纪50～60年代，属于以固体能带理论、晶格动力学理论、金属―半导体接触理论、p-n结理论和隧道效应理论为主的晶态半导体物理时代；70～80年代则形成半导体超晶格物理、半导体表面物理和非晶态半导体物理三足鼎立的格局；90 年代以后，随着多孔硅、C60以及碳纳米管、纳米团簇、量子线与量子点微结构的兴起，纳米半导体物理的研究开始出现并深化；现在，以GaN为主的第三代半导体、有机聚合物半导体、光子带隙晶体以及自旋电子学的研究，使半导体物理研究进入一个新的里程[5]。

半导体物理学是材料科学工程专业（光伏方向）的核心专业课程，是太阳能电池原理等后续专业课程的基础。它是一门理论性较强同时又和实践密切结合的课程。要透彻学习半导体物理学，既要求有较强的数学功底，熟悉微积分和数理方程；又要求有深厚的物理理论基础，需要原子物理、统计物理、量子力学、固体物理等前置课程作为理论基础。由于材料科学工程（光伏方向）培养目标侧重于培养光伏工程专业技术人才，而不是学术型的研究人才，在课程设置方面有自己的独特要求，学生在学习半导体物理之前，没有系统学习过数学物理方程、量子力学、固体物体、统计物理等专业课程，所以理论基础极其薄弱，这给该门课程的教学带来极大的困难和挑战。而且半导体物理的理论深奥，概念多，公式多，涉及知识范围广，理论推导复杂，沿用“教师讲学生听”的传统课堂教学模式，学生学习兴趣不高，直接的结果就是课程教学质量较低，教学效果不好，学生学习普遍被动。面对发展迅猛的半导体物理和目前教学现状，如果不对“教师讲、学生听”的半导体物理学的课堂教学模式进行改革，难以跟上形势的发展。为此教师要在半导体物理学教学中采用了“学案导学”教学模式。

2 “学案导学”导学教学模式在半导体物理课程教学中的实施过程

“学案导学”教学模式由“学、教、练、评”四个模块构成。“学”，就是学生根据教师出示的教学目标、教学重点、教学难点，通过自学掌握所学内容。“教”，就是教师讲重点、难点、讲思路等。“练”，就是通过课堂训练和课后练习相结合，检验学习效果。“评”，就是通过教师点评方式矫正错误，总结方法，揭示规律。“学案导学”教学模式相对于传统教学模式的改革绝不是一蹴而就的课堂教学形式的简单改变，而是一项复杂的系统工程，包括教学模式的总体目标确定、教学内容的重新构建、导学案的编写、课堂教学过程的实施。

2.1 半导体物理学“学案导学”教学模式总体目标的确定

半导体物理学课堂教学模式创新的总体目标是：以材料科学工程专业（光伏方向）人才培养方案和半导体物理学课程教学大纲依据，以学生为主体，以训练为主线，以培养学生的思维方式、创新精神和实践能力为根本宗旨，倡导自主、合作、探究的新型学习方式，构建自主高效的课堂教学模式；注重学生的主体参与，体现课堂的师生互动和生生互动，关注学生的兴趣、动机、情感和态度，突出学生的思维开发和能力培养；针对学生的不同需求，实行差异化教学，面向全体，分层实施。

2.2 根据人才培养方案构建合理有效的教学内容

半导体物理学的教材种类较多，经典教材包括：黄昆、谢希德主编的《半导体物理》（科学出版社出版）；叶修良主编《半导体物理学》（高等教育出版社出版）；刘恩科、朱秉生主编《半导体物理学》（电子工业出版社出版）。该校教研组经过认真分析，选择刘恩科主编的《半导体物理学》第7版作为教材，该书内容极其丰富，全书共分13章，前五章主要讲解晶体半导体的结构、电子的能带、载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子理论等基础知识，第6章讲PN结理论，第7章讲金属和半导体的接触性能、第8章讲半导体的表面理论、第9章讲半导体的异质结构，第10、11、12章讲解半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应，第13章讲解非晶态半导体的结构和性质；该教材理论性很强，有很多繁杂的数学推导，要真正掌握教材所讲内容，需要深厚的数学功底和物理理论功底。该校材料科学工程专业（光伏方向）立足于培养光伏工程的应用型人才，学生理论功底较为薄弱，故我们对理论推导不做过高的要求，但对推导的结果要形成定性的理解。具体要求学生掌握半导体物理学的基本理论、晶体半导体材料的基本结构、半导体材料基本参数的测定方法。根据人才培养方案的要求，我们确定的主要理论教学内容有：（1）半导体中的电子状态；（2）半导体中的杂质和缺陷能级；（3）半导体中载流子的统计分布；（4）半导体的导电性；（5）非平衡载流子理论；（6）PN节；（7）金属和半导体接触；（8）半导体表面理论。对半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应以及非晶态半导体不做要求。在课程实践方面我们开设四个实验：（1）半导体载流子浓度的测定；（2）少数载流子寿命的测量；（3）多晶硅和单晶硅电阻率的测量；（4）PN节正向特性的研究和应用。

2.3 立足学生实际精心编写导学案

“导学案”是我们指导学生自主学习的纲领性文件，对每个教学内容都精心编写了“导学案”。“导学案”主要包括每章节的主要内容、课程重点、课程难点、基本概念、基本要求、思考题等六个方面的内容。以“半导体中的电子状态”为例，我们编写的导学案如下：

2.3.1 本节主要内容

原子中的电子状态：

（1）玻耳的氢原子理论；（2）玻耳氢原子理论的意义；（3）氢原子能级公式及玻耳氢原子轨道半径；（4）索末菲对玻耳理论的发展；（5）量子力学对半经典理论的修正；（6）原子能级的简并度。

晶体中的电子状态：

（1）电子共有化运动；（2）电子共有化运动使能级分裂为能带。

半导体硅、锗晶体的能带：

（1）硅、锗原子的电子结构；（2）硅、锗晶体能带的形成；（3）半导体（硅、锗）的能带特点

2.3.2 课程重点

（1）氢原子能级公式，氢原子第一玻耳轨道半径，这两个公式还可用于类氢原子。（今后用到）

（2）量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方。电子的状态可用四个量子数表示。

（3）晶体形成能带的原因是由于电子共有化运动。

（4）半导体（硅、锗）能带的特点：

①存在轨道杂化，失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带，上能带称为导带，下能带称为价带。

②低温下，价带填满电子，导带全空，高温下价带中的一部分电子跃迁到导带，使晶体呈现弱导电性。

③导带与价带间的能隙（Energy gap）称为禁带（forbidden band），禁带宽度取决于晶体种类、晶体结构及温度。

④当原子数很大时，导带、价带内能级密度很大，可以认为能级准连续。

课程难点：原子能级的简并度为（2l+1），若记入自旋，简并度为2（2l+1）；注意一点，原子是不能简并的。

基本概念：电子共有化运动是指原子组成晶体后，由于原子壳层的交叠，电子不再局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到另一个原子上去。因而，电子将可以在整个晶体中运动，这种运动称为电子的共有化运动。但须注意，因为各原子中相似壳层上的电子才有相同的能量，电子只能在相似壳层中转移。

基本要求：掌握氢原子能级公式和氢原子轨道半径公式；掌握能带形成的原因及电子共有化运动的特点；掌握硅、锗能带的特点。

思考题：（1）原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同，原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。（2）晶体体积的大小对能级和能带有什么影响。

2.4 以学生为主体组织课堂教学

在每次上课的前一周，我们将下周要学习的内容的导学案印发给学生，人手一份，让学生按照导学案的要求先在课余时间提前预习，对一些基本概念要有初步的理解，对该课内容要形成基本的认识。比如，我们在学习“半导体中的电子状态”这一内容时，要求学生通过预习要清楚：孤立原子中的电子所处的状态是怎样的；晶体中的原子状态又是怎样的；半导体硅、锗的能带有何特点。在课堂教学中我们的教学组织程序是一问、二讨论、三讲解、四总结。一问，是指通过提问，抽取个别同学回答问题，了解学生的自主学习情况。二讨论是指让同学们就教师提出的问题开展自主深入的讨论。例如就晶体中电子的状态这一问题，让学生讨论什么是共有化运动；电子的共有化远动是如何产生的；电子的共有化运动有何特征；电子的共有化运动如何使能级分裂为能带。让学生畅所欲言，充分发表自己的意见，教师认真聆听，发现学生的错误认识，为下一步的讲解做好准备。三讲解是指就三个方面的知识进行讲解，其一是就学生讨论过程中的错误认识和错误观点及时的纠正；其二是对学生不具备的理论知识进行补充讲解，例如学生不具备量子力学基础，就要给学生补充讲解量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方，电子的状态可用四个量子数表示；其三是就难点进行讲解，比如原子能级的简并度，学生理解起来较为困难，就需要教师深入细致地讲解；四总结就是归纳本堂课要掌握的重点知识，那些基本概念必须掌握，那些基本公式必须会应用。

第3篇：量子力学基本原理的内容范文

在知识经济越来越占据主导地位的今天，培养学生的创新精神和实践能力，已经成为教师义不容辞的责任。物理学作为培养学生智力的重要载体，对培养学生的创新发展能力有着关键的价值和意义。下面结合原子物理教学实践，对如何培养和发展学生能力进行简要的分析。

一、挖掘学科内涵，激发学生的学习动力

教学过程中学生占有绝对的主体地位和作用。原子物理学是研究原子、分子等微观物体的运动规律和相互作用等问题的一门物理学分支，从其产生背景、研究方向、研究对象等方面相比物理学其他基础学科，都是比较特殊的，教师应该在本门课程教学之初就把这些特殊之处向学生加以重点阐述，可以起到激发学生学习兴趣的作用。

1.追根溯源，通过原子物理学的发展历史，调动学生的学习热情。两千多年前原子被发现，其概念的产生是用以表示化学变化中最小的单元。在20世纪初，原子物理学成为一门新兴学科。随着近代物理学的发展，原子物理学到20世纪二三十年代以后逐步系统、完善起来。其中诸多的内容像微波波谱理论、量子力学理论等还是20世纪四十年代左右才建立的，有些内容甚至是20世纪后叶科学研究的成果。它有着不同于其他学科新颖、丰富、与众不同的内容。在教学过程中，要着力使学生明确这一特点，不但能够调动他们的学习热情，增强其对微观领域探索的欲望，更能促使他们较好地发挥学习的主动性。

2.深入其中，通过原子物理学如今的发展范畴，调动学生的学习热情。原子物理从发展过程上来划分，应属于近代物理学的范畴。不过，因为其规律和基本公式是在大量物理实验的基础上并根据经典物理理论推导出来的，因此它又与普通物理有着“合集”的内容。由此，原子物理客观上成了联系经典物理与近代物理的一门“中间”学科，可形象地比喻为“沟通近代物理与经典物理间的纽带”。因原子物理处在过渡地位，决定了其理论体系结构没有模式固定的理论和研究方法。清晰准确地向学生传达这一信息，一方面可使他们从思想上加以重视，另一方面能减少其学习上的“盲目性”，为以后的深入学习打下坚实的基础，同时还能更好地调动学生学习的积极性。

3.远景展望，通过原子物理学发展的未来，调动学生的学习热情。由于历史上的原因，经典的原子理论自现代量子力学出现以后被不客观地否定了，也由于经典的原子理论自玻尔以后再也没有一个创造性的思想和研究出现过，使那些深藏于复杂事物背后的简单真实没有被客观地揭示出来。因此在这一领域，经典的电磁理论和牛顿力学，无法以它客观上的准确和严谨的表达方式向人们展示它的作用。在授课过程中，我们要有意识地教育学生，既尊重历史也尊重权威，但这不等同于排斥权威以外的正确思想，否则科学发展也就失去了它的创造性和生命力。

二、调整教学内容，提高学生的学习能力

教学内容是实现教育目标的本源，而它主要又表现在教材上。通过教师的充分理解和深刻把握，将教材内容现代化是提高学生能力的有效方式。我们目前“原子物理学”教材的种类和版本相对较少，特别是能适应我们普通学校特点和实验条件的更是少之又少。由此，我们应该在使用通用教材时，依据学校现有条件、教学目的等情况，适当地以部分教材内容加以调整以提高学生学习的针对性。

1.对教学内容适当删减。如正确把握玻尔理论的讲解。玻尔理论一度成为原子物理学的核心部分，但在教学过程中笔者发现，如果过多地强调这一理论，则可能会使本来较为直观反映近代物理学理论体系和最新科学成果的原子物理课苑囿于玻尔理论范畴。另外随着近代科学的不断进步，玻尔理论中的一些结论和观点已不能完全解释原子体系中一些较为复杂的现象，特别是随着新的量子理论的出现，它取代了玻尔理论，能够更为科学地描述微观客体运动规律，因此，对属于玻尔理论部分的内容，理应进行适当的删繁就简。同时，也应看到玻尔理论在定性处理一些相对复杂的问题时，它具有直观形象和物理图像比较清晰的特点，而量子力学又不可能取而代之，所以，对这一部分内容的压缩又要适可而止。

2.对教材内容适当扩充。在对玻尔理论等内容进行精简、压缩的同时，我们要注意在不超出教学大纲规定的范围内，对粒子物理、原子核物理，甚至量子色动力学等部分内容进行相应地扩充。（1）适当充实核物理部分内容，如原子核的结构和变化规律及放射衰变理论等问题。（2）当今对原子物理教材结构的要求是以量子力学观点贯穿于对原子结构、性质等问题的研究，所以，对属于基本观点方面的内容，应进行必要的补充，如量子力学的几个基本假设等问题，使学生能从更好的角度来理解问题。

3.结合典型问题，适当介绍物理学史内容。从物理学的发展史上可以看出，任何一个物理学概念的提出，都是人们从纷繁复杂的表象中，找到事物的主要矛盾，经过反复分析、不断实验才可能取得的。因此，我们在教学过程中，要有目的地使学生了解一些原子物理学史的内容。通过帮助学生了解原子物理学的发展史，从而了解物理概念，学到科学方法，扩大知识面。

三、发挥教师引导作用，培养学生的创新能力

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在教学活动中，能否使学生的创新能力得到较大的发展是衡量教学效果的重要指标。学生创新能力的提高与发展，固然与学生个人素质、思维习惯及其他方方面面的因素有关，但教师在其中的引导作用同样也是不可或缺的。原子物理教学活动由于条件所限主要是在课堂上进行，所以如何在课堂教学中加强对学生创新能力的培养就更显得尤为重要。

第4篇：量子力学基本原理的内容范文

关键词：结构化学 教学方法 内容体系 教学质量

中图分类号：O641-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0204-01

结构化学是用量子力学原理和现代物理方法，从微观的角度来研究原子、分子和晶体微观结构及其结构与性能之间关系的学科。结构化学是现代化学的一个重要分支，其基本理论和基本内容是无机化学、有机化学等基础化学的重要理论基础。所以，通过结构化学课程的学习，不仅要让学生掌握结构化学的具体知识，而且还要让学生深刻理解“结构决定物性”这一基本原理。

近几年来，作者所在学校为贯彻“少而精、精而新”的原则，课程体系不断调整，各类课程教学学时数不断减少，在这种新形势下如何提高结构化学课程的教学质量成为教学管理工作者和教师首要解决的问题。作者结合多年从事结构化学课程教学积累的经验，重新优化了结构化学课程的课程体系和教学内容、在此基础上对教学方法进行了改革，旨在要使学生不仅学会从微观层次看问题，拓展思路，抓住问题本质，而且还要提升学生理论联系实际的能力，以利于素质教育和人才培养，更好地顺应社会需要。

1 优化课程内容体系

依据系统论对结构化学课程内容体系进行了进一步的优化、重组和精练。首先，删除原教材中陈旧落后的知识内容，增加新知识的内容。将原有的内容体系向环境、生命、材料、能源等科学领域适当地扩展，实现与现代化学理论前沿的密切接轨。其次，建立新的知识系统，优化知识结构，将知识点按物质系统层次重新组织，将知识点组成知识链、构成知识网。通过整合、精简、丰富、优化课程内容体系，实现对教学内容更深刻的理解，建立更完善的理论体系。

通过内容体系的优化，使教师和学生更加明确电子构型和几何构型是结构化学的两条主线；更加有利于结构化学量子理论和原子结构、化学键理论和分子结构、点阵理论和晶体结构三种理论和三类结构的讲授；更加有利于学生打好量子化学基础、对称性原理基础和结晶化学基础三方面的基础。

2 改革教学方式、方法

2.1 重视多媒体网络教学

掌握结构化学知识和原理不能脱离实验，借助于计算机技术，学生将能“走进”原子、分子和固体内部，探索微观世界的奥妙。计算机技术对结构化学的重要作用之一，就是把真实的微观世界中的抽象性在虚拟世界里具体化，显著改进教学效果，这也是结构化学多媒体网络教学的魅力。

在多媒体教学基础上，我们进一步实施网络教学，编写出适合于现代远程教育的网络课件，使结构化学多媒体教学和网络教学走向更为完美的境界。在教学模式上，进一步发挥学生为认知主体的作用，有利于学生自主安排学习时间和进度，能使学生得到最好的指导，及时获得最新知识。与此同时，我们进行了结构化学的教学平台建设，在教学平台中开设精典试题库、在线辅导答疑、仿真模拟实践等项目，为实现数字化学习和自主、探索性学习创造条件。

2.2 设置课程论文撰写环节

设置课程论文不仅可以让学生在搜寻研究对象、研究范围时，对以前的专业知识进行回顾和分析，还可以引发学生对化学知识、原理和现象进行思考。比如，我们设置的课程论文：三个著名实验—— 黑体辐射、光电效应与波尔原子光谱的思考。通过该课程论文的撰写可以让学生知道，既要掌握好传统知识，又要不为它所束缚，要从反常现象中产生新思维，开创新领域。通过“晶体结构”这部分传统内容的讲解我们设置的课程论文：准晶和非晶态材料的发展与应用。该课程论文可以使学生接触相关领域的最新知识，激发学生的学习热情和研究兴趣。

课程论文撰写环节的设置还可为学生毕业论文研究阶段所需要的逻辑思维和论文写作打下基础。当然，在指导学生进行课程论文研究时，不仅要讲授一般论文的写作格式，培养学生的逻辑思维，提高学生的书面表达能力，形成一般论文的写作规范；还要注意讲述一般科学研究的方法和步骤，科学工作者所应具备的科学道德，全面提升学生的科学素养。

2.3 成立科研兴趣小组

为了鼓励学生在结构护化学的学习过程中有一个思考与深化，接受与发展的时间流程。我们将有兴趣的同学组织在一起，成立科研兴趣小组，通过科学研究过程提高课堂教学的效果与质量。这种做法可以突破课堂教学时间和空间的束缚，让学生提出问题并设立课题进行研究，或让学生直接参与老师的科研课题（通常是将课题拆解成几个子课题）研究。具体做法：一是让学生就某一部分内容，通过查阅文献，尝试提出问题，老师确定具有可行性后，以学生科研项目的形式进行专门研究，教师适时给予专门性指导。二是将老师承担的科研课题进行拆解，拆分成几个相对独立的子课题，针对学生的各自特长分派给学生，在整个研究过程中，课题组的老师全程参与指导。这样的模式不仅有利于学生将课堂中学到的知识进行延伸并拓展，而且有利于激发学生的探索热情和求知的欲望，培养学生的团结合作的素养，提升学生的思维能力和创造能力。

2.4 教师科研成果引入课堂

大量的研究结果表明，教师的科研和教师的教学效果之间呈现出显著的相关性。作为一位高校教师，在开展教学活动中，完全依照传统教学模式进行教学，无法将最新的知识和新技术传授给学生，不利于培养学生的创新意识，也不利于学生实践能力的提升。因此，教师要通过加强科研实践，紧跟学科研究的最新动态，将科研成果引入教学课堂，才能在教学中很自然地、潜移默化地用科研所必需的实践精神和创造精神去感染学生，才能使学生受到鼓舞、得到启迪，才能使自己的课堂内容具有丰富性、代表性、创造性和启发性。

3 结论

通过对课程内容体系的优化，使教师和学生更加明确了电子构型和几何构型是结构化学的两条主线；通过对教学方式方法的改革，拓展了学生的思路、提升了学生理论联系实际的能力、提出问题和解决问题的能力，是培养出来的学生更加顺应社会的需要。

参考文献

[1] 徐志广.结构化学教学中设置课程论文初探[J].数理医药学杂志，2007，20（3）：424-425.

[2] 施建成.结构化学教学质量提升初探[J].广东化工，2010，37（7）：172-173.

第5篇：量子力学基本原理的内容范文

关键词：电子线路；课程内容；学习实践

电子线路课程是铁道信号专业的一门重要专业基础课程。随着电子技术的发展，生产现场的电子设备急剧增加，对电子线路课程的教学内容提出了越来越多的要求，课时和课程内容逐年增多。对专业设备的研发、设计、制造、施工、维护、使用都起着必不可少的作用，新技术、新装备大量投入使用，设备、技术更新换代周期大大缩短，因此在内容和思想方法上，必须经过科学的论证和总结，使之更符合大的认识规律，且能充分体现知识内涵的思想体系和鲜明的导向性。作为一门独立的学科，《电子线路》教学必须适应铁路职业技术教育的特点，形成以电子技术基本理论和基本电路分析方法为主的完整课程体系。

一、电子线路课程的特点及教学方法

电子线路课程是一门应用技术课程，具有较强的理论性和实践性。学生普遍感觉电子线路课程内容多、理论深、分析繁琐、难懂、难记、难掌握。首先，各个电子器件是构成不同电路的核心部件，电路的形式和功能的变化，器件在不同条件下的应用，对于器件的原理、特性必须讲够、讲透。学生是在高中知识和学完《电路基础》课程基础上进行学习的，按照专业教学计划的要求，学生做到基本概念牢固掌握，基本原理、特性透彻理解，为进一步学习电路奠定坚实的基础。作为专业基础课，其学习的质量将直接影响后续专业课的学习心理和学习效果。在教学内容上，除讲清器件的结构、原理、特性和参数外，还要着重强调非线性器件加偏置，以及改变偏置可以控制其工作状态的条件、特点、变量关系特征和模型。传统的单一教学模式，难以适应新的形势要求，必须对电子线路课程的教学内容、教学方法、教学手段加以改革，在教学上还应包括作为典型有源电路的恒流源电路的组成、静态、动态特征和电路模型，因为恒流源主要体现了器件的基本原理和基本特征，反映了有电源电路代替无源元件这一趋势。

二、电子线路课程改革思路

电子线路课程内容是随着电子线路的发展而发展的，电子线路课程的内容随着知识的积累逐年增多，可随着微电子技术和计算机技术的发展，特别是单片机技术和嵌入技术的发展，生产现场的设备向集成化、小型化方向发展。电子线路课程的课时数、教学内容在压缩，课程体系还是对各种电路分门别类、就事论事、面面俱到，增加了教学负担。因此在内容和思想方法上，必须经过科学的论证和总结，使之更符合认识规律，且能充分体现知识内涵的思想体系和鲜明的导向性。关键不在于课程内容的包罗万象，而在于对学生系统的、基本的思维和操作的训练、培养，授之以渔。依据这一原则思想，结合教学特点，对本课程的教改，分器件和电路两个方面谈谈看法。

首先，电子线路课程要学习基本电子器件，在电路部分应改变过去那种过分强调电路功能以至于以此来分门别类划分课程章节的方式，这种体系对于某些高等院校以电路设计作为重要内容的教学或许是合适的。这部分内容要突出各种电子器件不同工作状态的条件、特点、应用这条主线。

而对高等职业技术教育而言，对于电路功能只要通过电路分析能够正确识别和区分就可以了。电子器件是有源、有极、非线性器件，由静态到动态，由分立元件到集成电路，使用中必须加偏置，不同的偏置，在电子器件和偏置电路在直流电源作用下，静态工作点的设置、稳定过程的分析与计算。可以使器件工作于不同的工作状态，其静态分析的原理和方法可归结为具有共性的电路静态分析方法，不同的工作状态具有不同的特性，应用于各种形式的电路。

要使学生熟练地掌握各种工作状态的条件、特点和应用。教学内容上更主要的是电路的原理和基本分析方法，对基本电子器件的结构、原理有所了解，基本电子器件的特性、参数要讲透并且深刻理解，按照循序渐进的原则和人的认识规律，对于电路分析、选择、使用器件以及不同型号器件的替代是必不可少的，反映电路原理和分析方法的内在联系，总结出具有共性的原理和分析方法，也是实际工作中分析和处理电子技术问题所必需的。

其次，电路的动态分析要突出三种组态这条主线。在电路的动态分析中，无论电路形式、如何变化，我们必须抓住三种组态来进行电路分类，三种组态是基于对基本电子电路深入理解和高度概括的总结，作为一种思想体系贯穿全课始终，有着深刻的内涵。这是基于对电子器件原理、特性，用三种组态的思维方式对学生进行思维方式的训练，使学生深刻认识和对电路原理的透彻理解，可以在基本电路、简单问题上，并且进一步在复杂电路中灵活运用，无论分立元件电路，还是集成电路的分析得以简化，避免了每种电路对应一种分析方法的复杂局面，这种方法能适应新知识的发展。

当然，三种组态电路也有局限性，三种组态蕴含于放大电路的两种输入、两种输出的基本概念（同、反相，高、低阻）和变量控制关系的变化形式，电路的动态工作过程和电路分析，由于电路形式、功能的差异，利用负反馈手段可以解决，反复运用三种组态的思维方式和分析方法，在电路分析上可用于估算多极负反馈应用的具体形式，定性描述对电路性能的影响。利用三种组态和反馈的概念加以分析，使学生在简单问题和简单电路上做到深刻理解，可以利用估算法定量进行电路分析，作为电路的性能指标反映电路的特性，无论是分立元件电路还是集成电路的分析都具有实用性，其分析方法不外乎图解法和等效电路法，要使学生熟练掌握反馈组态、极性的判别方法。进而在复杂问题和电路中自如应用，可以避免每种电路对应一种分析方法的复杂局面。

总之，高等职业技术教育培养学生职业技能不仅是专业课的任务，通过《电子线路》课程的教学改革，要从基础课做起，培养学生的创新能力要贯穿整个教学过程，使学生由被动地接受变为主动地学习，培养出高素质、创新型的合格人才，从而真正实现高职教育教学改革的目的，使高职教育得到进一步的提升和发展。

参考文献：

[1]朱相磊.电子线路课教学改革的研究与实践.安徽电子信息职业技术学院学报，2004（4）.

[2]王晓峰，王立梅.电子线路的故障诊断和测试点的选择.电子产品可靠性与环境试验，2001（4）.

[3]陆中石.对高职模拟电子技术课程教学的思考.今日科苑，2009（24）.

[4]刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索.电气电子教学学报，2006（4）.

第6篇：量子力学基本原理的内容范文

原子时构成物质的一种离子，但长期以来，人们一直认为原子时构成物质的最小粒子。但是，科学研究表明，原子可以再分为更小的离子。我们通常难以看到原子及其内部结构，因此，在本课题的学习中，利用动画，发挥想象，在头脑中简历一个形象的原子结构模型时至关重要的。所以，本课题要求我们通过学习，达到如下目标：

（1）知道原子是由原子核和核外电子构成，并知道整个原子呈电中性的原因；

（2）知道原子核是有质子和中子构成的；

（3）掌握相对原子质量的概念，并能进行相关的计算。

（1）充分利用动画、图、表等资料，借助多媒体等教学手段，化抽象为直观，初步学会运用类比、想象、归纳、概括等方法获取信息并进行加工；

（2）通过讨论与交流，启发学生的思维，逐步养成良好的学习习惯。

（1）激发学生对微观师姐的探究与和学习化学的兴趣；

（2）对学生进行师姐的物质性、物质可分性的辩证唯物主义观点的教育。

这一个内容，本来就是比较抽象，难懂，难掌握的。但同时，这也是初中阶段尤为重要的一个内容，因为，这是让学生步入微观世界的基础课程。掌握的好与坏，将会影响之后的学习。因此，我的备课中，我的要求比课程标准和考纲都要深入一点。尤其，在相对原子质量一个内容中，我想让学生更加明白其内在的来龙去脉，所以，我设计了相对原子质量=质子数+中子数这一公式的由来的这一节的内容。

但是，同时，这个班的学生的基本能力不高，尤其是针对一些知识的接受能力比较低，需要好一长时间来慢慢消化和理解，除此，对之前的知识掌握程度都一般，基础不够扎实。所以，要理解好这一节课的内容有点难度。但由于，我深信他们会慢慢理解的，所以，我还是坚持了之前的课堂安排。这个班的学生还有一个特点：他们懂的知识，会积极地配合，敢于表达，相反，假若他们不明白的话，会不说话，同时，面无表情的。

这堂课刚开始，对原子的构成的这一个内容，还是可以容易的掌握，因为通过动画的观看，和一些图表的对比，他们还是容易地接受了，在小结阶段和练习阶段还是能顺利地完成。至于，原子不显电性的原因，这个主要是电量相等，电性相反，互相抵消的原因，但是他们也不好接受，于是，我通过举例、形象的比喻和数学的计算相融合，还是经过两三次的讲解，让他们也明白过来了。但是到了，相对原子质量这一部分，由于这是一个除法的计算，是一个比值，不是真实的原子的质量。他们开始就难以接受了，到了相对原子质量=质子数+中子数这个公式讲解，他们就更加不明白了。

原本，我以为是他们不明白为什么会得出这个公式，因为这个公式的推导过程，我主要是通过图表的归纳、总结而得出来的，至于为什么会得出，我没有好好地解释的。于是，我就以为解释了原因，他们会更好地掌握。于是，我就解释了原因。怎么知道，一解释，整个内容就更加难懂了，他们听得就更加懵懂了。所以，这一个内容，课后，老师的指导就是情愿不说，因为，本来就不太掌握的再说难懂的知识点，他们会更加不明白。

1、本节教学内容几乎是全新的，是学生从未接触过甚至是无法想象的内容，从教学要求来看，只要求基础学生掌握知识就可以了，明确了本节教学任务后，教师应该认真分析学生情况。

2、在教学中，主要以学生的探究活动为主。在学生活动中，不断用问题引导他们进入思考状态，为他们提供讨论、交流、表达、合作的机会。把教学定位在一种交往。对话关系之上，发挥学生的主体地。

3、这节内容虽然是认识原子的构成，但不能局限在原子上，应让学生对微观世界有一个初步印象，能整体全面地看问题，而不能局限于一点

4、习题的内容和形势需要进一步拓展，要注意层次性和开放型，还要加强题目的实践性、合作性和创新性，促进学生反思学习过程提高分析问题和解决问题的能力、全面提高学生的科学素养。

这一节课的内容，我们做老师的，应该掌握好度的把握，针对不同情况的学生，可以介绍不同的程度，假若学生的能力比较强，基础比较扎实，可以多说一点，多解释清楚事情、真理的来龙去脉。但相反，能力一般的，基础比较薄弱的话，我们应该避免这些更难掌握的内容继续说下去。

第7篇：量子力学基本原理的内容范文

一直以来，复旦大学化学系有着重视化学实验教学改革的优良传统。20世纪70年代末，由复旦大学等14所学校合作编写的《物理化学实验》教材在国内广受好评，影响深远。20世纪90年代，复旦大学化学系对大学本科的化学课程体系进行了改革，逐步形成以创新能力培养为核心、以技术要素为主线的新实验教学体系及相应管理机制[1，2]。2000年前后，复旦化学系根据化学实验的特点，本着“统筹管理、优化资源、避免重复和遗漏”的原则，将涉及仪器操作类的基础实验课程“仪器分析实验”和“物理化学实验”融合为“仪器分析和物理化学实验”，那时实验教学中心在世行贷款和学校配套资金支持下，购置了一批在当时属于先进的仪器用于教学，使得化学实验条件得到大幅度改善，教学质量和水平因此得到保障和提高。

随着时代和学科的发展，我系的物理化学实验教学逐渐暴露出一些不足。一方面大部分实验仪器设备相对落后，如电化学分析工作站、气相色谱仪、原子发射光谱仪等设备都已使用了10～15年。这些仪器性能不够稳定，测量出的实验数据误差大，得不到理想的实验结果，这样直接削弱了学生学习新知识的积极性。另一方面是实验内容更新速度慢，滞后于科学研究发展的步伐。物理化学学科的发展也使得一些原本属于专门化或综合实验内容的高级技术和仪器成为基础物理化学实验的常规技术和设备，在当前科研中发挥重要作用的常规表征手段至今没有相应的教学实验开设，而且复旦大学物理化学教学团队早在1999年就开设了以结构分析和表征为主线，集原理、仪器使用和解谱为一体的“谱学导论”理论课，导致理论教学与实验教学有较大的脱节。同时本系科研实力的快速提高、学科建设、师资优化和研究生生源的增长需求对本科学生的科研素质提出了新要求，一些操作简单、内容单薄的验证性实验显然不能满足这些要求。在这样的形势下，物理化学实验教学内容如何设置，成为我们面临的又一重要课题。经过多次调研和讨论，我们对物理化学实验教学内容设置有了一些初步实践与设想，希望能与国内同行共同探讨。

二、物理化学实验教学内容的总体设计

本课程内容的设置将充分依托本系学科优势，在“衔接前沿、兼顾基础”的原则下，更新、升级、完善和补充大型仪器类实验。同时在完成经典传承的基础上，加大综合性、设计性、研究性实验的比例，以求拓宽学生专业面、增强适应性。更希望通过本课程教学内容的实施和开展，让学生了解和掌握一定的前沿技术、技能以及思考、解决问题的方法，促进学生探索能力、科研创新能力的发展，提高学生的综合能力。

在上述思想的指导下，我们经过对国内部分高校的物理化学实验教学内容进行调研和对比，并结合本系的实际情况，进行如下改革。

1.更新仪器设备，推动传统实验内容的更新优化

对目前开设的多个实验的老旧设备进行更新，取得了明显的效果。

比如，差热分析实验是一个经典的研究物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度以及所涉及的能量和质量变化的热分析实验。本系原有的实验设备，是20世纪70年代老师们自己动手搭建的，从冰水浴、自制热偶、加热炉到记录笔、温控仪的连接，都需要学生动手完成，由于各配件年代久远，数据的重现性、分辨率都不理想，而且经常出现某一部件“罢工”的尴尬局面，导致实验无法顺利进行。近年来，热分析技术的不断创新与完善，使得热分析的应用领域不断拓展，研究对象不断增加，在无机、有机、化工、冶金、医药、食品、塑料、橡胶、能源、建筑、生物及空间技术等领域被广泛应用[3]。开展热分析类的教学实验，不仅具有课堂理论意义，也具有非常强的应用背景，国内许多高校开设热分析教学实验，但具体实施的方案各不相同。经过考察，我们购置了性能较好的热重天平，此仪器采用较先进自动化技术和精密的机械制造工艺，将机械结构、机电控制和气氛控制集于一体，一定程度上改善了传统热分析仪器笨重外形。性能优良的温度控制软件和界面，全面的热动力参数分析功能，将热重分析TG、微商热重法DTG与差热分析DTA结合为一体，在同一次测量中利用同一样品可同步得到热重、微商热重与差热数据。这样一来，实验简便快捷，而且数据可靠直观。为克服实验内容相对单薄的问题，我们重新设计实验方案，学生除了验证已知样品受热过程中的吸放热情况，还可以观测不同升温速率下吸放热情况的变化，进而研究样品受热过程中相应的动力学参数，例如根据不同升温速率下五水硫酸铜失水峰的峰顶温度与升温速率进行数学处理，便可以计算热分解的活化能。在问题与思考环节中，启发学生通过文献查阅，对热分析方法进行更全面的了解，有了这样的技术和知识储备，将来需要分析其他样品受热过程中物相变化、吸放热等问题时，很容易找到解决方案。

此外，对气液色谱法测定非电解质溶液热力学函数的实验也更换了最新型号的气相色谱仪。所有的温度、压力、流量以及其他参数的设定和显示均可以在电脑软件界面上进行，大大方便了学生的实验操作，而且对了解目前的主流色谱有了感官认识。最为关键的是，数据重复性得到了极大的提高，以前需要重复进样近10次才能得到3次相对误差较小的数据，现在只需进样3次就可满足要求，对操作难度的要求大大降低，数据也与文献值吻合较好，得到了同学们的认可。

涉及电化学测量的实验，目前全部采用电化学工作站进行。由于是软件界面控制，重现性较好，出现故障也很容易判断。这些改进与以前的电压、电流表显示相比，优势明显，而且对本科生继续从事电化学相关研究起到了较好的铺垫作用。

2.增开研究性实验，加强对学生技术技能的培养

调研发现，物理化学实验内容最欠缺的是科学研究领域中的前沿成果在教学中的体现，而学生能力培养上较欠缺的是现代表征仪器的操作技术。因此，与前沿研究相关的实验内容的设置，是我们此次实验教学内容更新的重点。

我们引入负载型催化剂的多相催化实验。随着催化技术的发展，由于多相催化剂具有易回收利用、产物易分离等特点，在石油化工等领域得到越来越广泛的应用。因此，让学生了解和掌握一定的多相催化技术和知识显得尤为重要，国内浙江大学和南京大学化学系的本科生物理化学实验中都涉及相关的实验内容。我们开设了负载贵金属催化剂液相催化苯甲醇氧化的实验，通过本实验，希望学生理解多相催化操作中的基本要求、评价活性优劣的基本方法、影响催化活性的外界因素、完成活性测试的定量分析手段等内容，再通过数据处理与分析，了解更多的与催化相关的动力学和热力学知识与技术。

3.引入物质结构性质表征方面的实验内容

现在科学研究中，物质结构及其性质的揭示，离不开大型仪器。自19世纪伦琴发现了X射线以来，X射线衍射被迅速地应用于物质结构表征，它可以用在研究体积很大的对象，譬如人体骨骼，还可以表征很小的物质结构，譬如蛋白质分子结构[4]。由于波长短，X射线有很强的穿透性，在分子及原子级的材料结构研究当中应用尤为广泛。现代X射线技术在研究未知结构和新材料中已经成为一个有力的工具，比如本系多个课题组制备的各种单晶新材料，其结构解析就离不开X射线单晶衍射仪。作为重要的物质结构表征手段，理论课堂上也做了深入的介绍，但由于硬件条件的限制，本系本科生一直没有机会动手操作X射线衍射仪。

多孔固体材料最早发现于19世纪90年代，因其独特的结构特性而在催化、吸附、分离和储能等领域受到广泛的关注，表面状态和孔结构直接影响其性能，所以多孔固体材料的比表面积和孔径分布是研究固体材料的必要数据。本系多个课题组在介孔、微孔材料的制备研究中，一直离不开比表面积测试仪对样品基本性质的测定，也正因如此，本系多套比表面积测试仪均难以匀出机时用于本科教学。

通过努力，现在我们购置了4台比表面积测试仪，并借用本系X射线粉末衍射仪科研机时，用于本科生的教学实验。先让学生通过不同方法制备铜锆复合氧化物材料，并对这些样品进行X射线粉末衍射和比表面积测定，最后通过数据处理，分析了解不同的制备因素对材料基本性质的影响，了解BET多分子层吸附理论的基本假设和BET法测量固体比表面的基本原理，掌握X射线粉末衍射方法的基本原理、技术和物理吸附仪的工作原理、使用方法，并借此掌握一定的材料常规表征实验技能技巧。

三、未来设想

近年来，随着世界环境问题的日益严重，光催化在环境污染物降解中已成为研究热点[5]。最近我们还将开设TiO2光催化废水降解实验，这个实验是有效治理环境污染技术的典型代表。纳米TiO2由于其化学性能稳定、抗菌性能好以及在有机物降解过程中无二次污染等优良性质，成为环境污染治理领域中的重要光催化剂，在光催化领域得到了广泛研究。TiO2的结构形貌对其光催化活性有很大的影响，通过本实验，希望学生了解环境污染与防治的相关知识，并能从结构形貌与光量子效率间的关系理解影响光催化活性的因素，同时理解光催化降解效率的衡量指标等知识和技能。

从培养学生技术技能的角度看，现代物质基本结构表征方面涉及的内容还远不够，将来还计划开设铜锆复合氧化物或者负载贵金属样品表面的CO吸附红外光谱测定、核磁共振测定液相反应速率常数等相关内容。希望通过系列动力学活性测试以及相应物质结构表征方面实验的开展，让学生对功能材料样品制备技术、物质基本性质表征以及样品性质与性能之间的本质关联有所了解。更希望学生通过这一系列的训练，对科学研究过程有所了解，为他们开展系列校内科技创新项目打下基础，有利于他们今后的继续深造或工作。

第8篇：量子力学基本原理的内容范文

机械工程学科的研究生，大多数来自机械工程及自动化本科专业，一般具有较扎实的机械专业的基础，在“机械设计、机械制造”领域具备一定的专业知识，但是电子方面的基础知识却比较薄弱，许多研究生连常识性的电子知识都不具备，甚至对“测量”、“控制”领域一无所知。因此需对其在电子技术、计算机技术、机电系统集成技术等方面进行专业培养。由机械电子系统的构成要素可见，机械电子工程技术一般包括六大共性关键技术：机械技术、传感检测技术、计算机与信息技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统集成技术。如图1所示。因此，机械电子工程的教学将以机械电子工程的原理与系统设计为主线，在上述各关键技术为主要模块深入展开，而在每一关键技术中，又分别设置三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块，形成“一纵三横”的模块化结构。模块化教学设计很好地实现了引导学生根据自身条件及科研需要有针对性地选择要学习的内容，做到因需施教，因材施教。

2“一纵三横”的模块化教学

“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。

3以案例为载体，推进模块化教学设计

针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。

4结语

第9篇：量子力学基本原理的内容范文

【摘要】结构化学的教学实践和改革，已经取得了一定的成果，首先，学生克服了结构化学难学的畏难心理，激发了学习激情，培养了分析问题、解决问题的能力，在每年本科生考取硕士生的考试中，结构化学成绩不断提高，而且报考结构专业的人数每年不断增加；其次，培养了学生的实验操作能力和科研创新能力，学生由被动做实验变为主动做实验；最后，通过对学生的抽样调查，结果显示大部分学生对结构化学改革表示欢迎，并且更多的学生要求参与教师的科研实验。今后我们将加大改革力度，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，把培养创新人才作为我们教学改革的方向。

结构化学是高等师范院校化学系的一门重要基础课程，其任务是使学生掌握微观物质运动的基本规律，获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知识，探索物质的结构与性能关系，加深对前修课程，如无机化学、有机化学及物理化学等有关内容的理解，为后续课程的学习打下必要的基础［1］［2］。但它涉及面广，内容比较抽象，具有极强的理论性，要求学生具有较强的空间思维能力，因而结构化学教学不仅对教师提出较高的素质要求，同时对教学方法提出了新的课题［3］。下面笔者结合多年来在结构化学教学改革中的探索和尝试，谈谈在结构化学教学中的一些感受和体会。

一、教学内容的讲授

课堂教学是学生获得知识技能的重要途径，也是教师“教”和学生“学”的教学相长的活动。在课堂教学中，教师一方面要尽可能让学生多掌握现代科技知识，另一方面要注意发展学生的智力、能力和综合素质，培养他们的创新能力。结构化学是在微观水平上研究物质结构和性质，其内容具有较强的抽象性，对于化学基础较差，尤其是数学基础较差的学生，学好结构化学确实不容易。从多年的教学实践来看，首先应该选择最基本的内容进行讲授。对于学生来说，这些内容相对容易掌握，不至于产生畏难心理，同时能增强学生学习结构化学的信心。对于很复杂的数学运算，推导过程适当从简，同时增加一些数学知识的讲解，要求学生注重对主要原理、概念和方法的理解和掌握，达到运用结构的知识和理论去解决化学中的实际问题的目的。其次应该注意运用启发式教学，注重学生能力和素质的培养。教师应要求学生课前认真预习，并设计一些课堂提问，鼓励学生积极思考，培养他们养成探究、创新的意识和习惯。例如，在讲授测不准关系时，除了讲解坐标和动量及时间和能量不能同时确定外，还要引导学生提出是否有其他力学量不能同时确定，教师可根据算符的对易性对学生提出的问题适当解答；在原子结构与性质这一章中，由电子组态推求原子光谱项是一个教学难点，由p1p1组态可推导出六个原子光谱项，教师引导提出p2组态可推导出多少个原子光谱项，根据学生的回答并结合Pauli原理的限制教师进行分析讲解，加深学生对轨道角动量和自旋角动量相互作用的理解。

二、利用现代教育技术，提高教学质量

由于多媒体教学具有形象直观、信息量大和交互性等特点，因而和传统教学手段相比，它更受学生喜欢。例如，在讲授分子对称性时，可以通过Chemoffice及Gaussianview等软件，建立各种分子模型，以判断分子的对称元素、对称操作及点群等；在讲授分子轨道对称性和反应机理这一节时，用Gaussianview软件把反应物分子的前线分子轨道模拟出来，学生根据模拟图形并结合前线轨道理论，很容易判定出反应的方向；在讲授分子的振动光谱时，可以通过Hyperchem软件，演示分子的振动情况，使学生从直观上感受到演示分子有多少个振动，这些分子是如何振动的，是对称伸缩振动还是弯曲振动等。利用现代技术手段实施教学，不仅可以拓宽学生想象思维，加深学生对结构化学理论的理解，而且可以在有限的课堂时间传授和讲解更多的内容。

三、科研在教学中的作用

高校教学过程具有很强的探索性，它不仅要传授知识、传承文明，还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。因此，高校教学过程本身就内含着教学与科研两种因素，两者是紧密结合在一起的。基于这种共识，高校教师不仅要完成基础性教学内容，还要不断提升自己的科研创新能力及自身知识的更新能力。教师只有通过加强科研实践，紧跟学科研究的最新动态，将科研成果引入教学课堂，才能使课堂内容具有创造性、启发性和丰富性。例如，在配位化合物的结构和性质这一章中，笔者结合自己的科研情况向学生讲解配合物在生物化学及材料化学方面的应用，如钌、钴及铂等金属配合物可以直接插入到DNA碱基对中损坏DNA，因而这些配合物可以作为抗癌药物并已应用到临床上；有些金属配合物具有很强的磁性，可以作为分子基铁磁体被应用到航天材料、光磁材料及生物兼容材料中。为了拓宽学生视野，同时讲解有关这方面的科研最新动态及国际前沿热点，这些讲解不仅激发了学生的学习热情，同时还使学生深刻领会到了学习该门专业课的真正目的和用途。

四、开展第二课堂，培养学生实践技能

在平时的教学实践中，教师一方面要鼓励学习能力强和学习兴趣浓厚的学生自觉地加入科技兴趣小组，并为他们提供一个学习和实践的平台，给学生创造更多的锻炼机会。例如，利用HMO法让学生计算酸的离解常数；利用G98软件让学生计算分子的电子吸收光谱、红外光谱、前线分子轨道组成及分子的偶极距等。这些实践能加深学生对结构理论的理解，实现理论和实践的结合。另一方面要让基础较好的学生参与到教师的科研活动中，承担一部分力所能及的科研课题，使学生科研能力得到锻炼，激发他们的科研热情。同时教师通过学生的实践活动，能找到自己课堂教学中的不足，为进一步改进教学奠定基础。第二课堂的开展，不仅能把学生所学的理论知识转化成学生认识和解决实际问题的能力，更重要的是教师身上这些品质能通过言传身教有形无形地影响学生，从而使学生具备创造的兴趣和素质。

五、重视实验教学，培养学生的创新能力

实验教学是高校教学活动的重要环节，它与理论教学相互促进，互为补充。但在传统教学中，往往重视理论教学，轻视实验教学，并且实验教学形式单一，方法公式化。教师概括性讲解实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项及数据处理等，学生只能在规定的时间内，根据实验教材规定的实验步骤和方法进行操作，按照规定的格式写出实验报告。而且大量的准备工作都由实验教师或实验员完成，如用什么仪器、药品，采取哪种实验方案等，学生对于这些一概不知。这种单一的实验教学模式限制了学生主观能动性和创造性的发挥，影响了学生积极参与实验的兴趣，导致学生不重视实验，应付了事。要改变这种现状，教师就要改变常规的实验教学方法，让学生由被动做实验变为主动做实验，如让学生自己查阅资料、寻找实验方法、设计实验方案等。学生在实验操作过程中，教师要注意学生的动手操作训练，对于实验结果异常者，教师应引导学生从多角度寻求和分析问题存在的根源。这种实验教学方法不但能激发学生学习的兴趣，而且能培养学生的动手操作能力及设计创新能力。

【参考文献】