论文摘要：针对郑州轻工业学院量子力学教学现状，结合“量子力学”的课程特点，立足于提高学生学习积极性和培养学生科学探索精神及创新能力，简要介绍了近年来在教学内容、教学方法、教学手段和考核方法等方面进行的一些改革尝试。
论文关键词：量子力学；教学改革；物理思想
“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”），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。转贴于
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；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
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。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。
概念教学过程如果忽略学生概念形成的认知过程，只是对概念的定义进行传授，学生并没有理解概念的本质，只是学习了一些词语，会背诵概念的词句，虽然也可以解答习题，但实际上学生只是用概念的规律对习题做出判断，那不是真正有意义的构建了概念。因此，化学基本概念教学的基本原理应是注重学生概念学习的过程，帮助学生发展思维能力，充分利用演示实验,分析归纳,形成基本概念适的条件使学生自主建构意义形成概念。教师精心设置情景，并引导学生从一定的方向对情景进行分析，发现情景中的问题，学生若能提出有价值的问题，说明学生明确了学习的任务，有了明确的思维方向，也就为学生自主建构概念打下了坚实的基础。如学习氧化还原反应概念时，教师列出几个在四大反应范围内的和不在四大基本反应范围的氧化还原反应的例子，当学生首先按以前的经验给这些反应分类，但当他们用原有的思维方式去分析这项反应遇到困难时，必然会产生用新的方式去理解这些反应的动机，教师适时引导学生发现问题，提出问题，并指导学生从化合价变化的角度去观察，如果发现这些反应其实只有两类，这时学生基本上就形成了对氧化还原反应的实质内容的认识。此时学生应能对所选择的信息形成概括，应用自己的语言进行概述或接受前人的描述语言，从而完成对概念的建构。
二、利用实验对基本概念进行解析
由于学生初次接触化学课,往往对概念理解不深,习惯用死记硬背的方法学习,教师尽可能地加强直观教学,增加课堂实验,让每个学生都能直接观看到实验现象,加强直观性,增强学生对概念的信度。同时学生的感性认识有助于形成概念、理解和巩固概念。例如在形成“催化剂”和“催化作用”概念教学时,通过氯酸钾加热分解的几个对比实验,使学生观察到有以下现象：加热氯酸钾时放出氧气速度较慢,加热二氧化锰时不放出氧气,当氯酸钾和二氧化锰共热时,则放出氧气的速度很快。再把反应后的剩余物进行分离,把得到的黑色粉末(二氧化锰)再和氯酸钾加热,放出氧气速度仍很快,且称量得到的黑色粉末(二氧化锰)知同反应前加入的二氧化锰质量相等。用明晰的实验结论引导学生很快建立了催化剂的基本概念。强调学生理解这一概念时,要注意“一定”、“两不变”的涵义,加深学生对概念的理解,强化了记忆，从而得到催化剂这一概念的内涵是：(1)是指化学反应速度；(2)这类物质的质量和化学性质在化学反应前后都未变化。进而外延到：(1)在化学反应里；(2)具有内涵特征的这一类物质。隐含因素：(1)对“变化”二字的理解；催化剂即可加快化学反应速度,又可减慢化学反应速度；(2)一种反应可以有一种或几种物质作为催化剂；(3)一种物质在这一反应中是催化剂,但在别的反应中就不一定是催化剂；(4)不是任何化学反应都需要催化剂；(5)不同的化学反应所需的催化
剂一般是不同的。
三、强化形象思维,使抽象概念直观化
在没有条件或无法采用直观教学手段的情况下,应适当的比喻或指导学生自学去获取知识。强化形象思维,也是加强直观概念教学的手段之一。例如在讲分子这一概念时,让学生回忆日常生活中所见到的一些现象：为什么我们能闻到花的香味？为什么卫生球放久了会慢慢变小？烟雾的扩散等。让学生从宏观的感觉中去体会微观粒子的性质,理解分子论概念。在建立元素概念时,利用学生已有知识,先让学生回忆原子及原子核的组成,然后用生动的语言抽象出元素的概念。也可采用指导学生先阅读教材再通过讨论的方法使学生自己得出正确概念。这样,一方面能排除学生对抽象概念的厌烦情绪,又能使学生对比较抽象的概念理解得较准确和深入。避免教师把概念硬灌给学生,让学生死记硬背而记不住、难应用，进而加强对概念的理解。四、相关概念进行比较教学
初学化学的学生往往对概念理解不深。形成的概念模糊,似懂非懂。因此做题时经常出现差错。在教学中可列举几组实例进行比较教学,在对比中明确它们的本质区别和联系,加深对概念的理解,锻炼学生的抽象能力。如在“元素”和“原子”概念形成之后,比较分析它们的区别和联系。即元素是宏观概念,是描述物质的宏观组成,只论种类,不论个数。而原子是微观概念,是描述物质的微观结构,既讲种类,又讲个数。元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。
举例来说，有的用“不完全电离”来界定弱电解质，课本上用的是“部分电离”，一字之差，界定域就不同了。不错，课本上用“完全电离”来界定强电解质，很容易引出“不完全电离”这一否定型界定，这一方面犯了“是就是，非就非，除此之外都是鬼话”的形而上学的毛病，忽略了“中间状态”、“过渡形态”。
五、突出对概念的关键字、句的理解,加深学生记忆
一些化学概念层次较多,这给学生记忆带来了一定的难度。教学中我把组成定义的关键词句向学生突出讲解,促进对概念的理解,加强记忆效果。例如、在“催化剂”概念中,强调“变”和“不变”；在酸、碱定义中强调“全部”二字等。学生只有理解这些词语的意义,才能深刻理解基本概念。
如“溶解度”概念一直是初中化学的一大难点，不仅定义的句子比较长，而且涉及的知识也较多，学生往往难于理解。因此在讲解过程中，若将溶解度概念中的四句话剖析开来，效果就大不一样了。其一，强调要在一定温度的条件下；其二，指明溶剂的量为100g；其三，一定要达到饱和状态；其四，指出在满足上述各条件时，溶质所溶解的克数。这四个限制性句式加上关键字构成了溶解度的定义，缺一不可，进而加深了学生对这个概念的理解。
六、注意概念的巩固、深化和发展
概念形成之后,一定要使学生通过复习和反复运用来掌握和巩固,决不能让学生满足于死记硬背和一般性理解。在教学过程中一是要注意组织练习,当学生学过有关概念后,教师应有目的、有针对性的布置一些练习题,使学生通过习题实践,巩固和增强学生应用概念的能力。二是分析错误及时改正。还应采用多种形式对学生掌握情况进行考查了解,根据反馈发现的问题及时有针对性的采取补救措施。
总之,要提高化学概念教学质量,加强学生素质教育,教师必须在教学过程中坚持从学生实际
出发,采用多层次、多途径培养学生思维能力。
七、结论
进行化学基本概念教学，不仅要使学生准确理解与掌握概念，而且还要注意培养学生掌握研究化学问题的方法、思路以及应用概念解决化学实际问题的能力。由于学习对象的不同，基本概念的内容、难度不同，化学基本概念教学的方法和形式也应该是多种多样的，只有不断的对出现的基本概念知识结构进行总结才能在教学中提高学生的能力，不断提高化学基本概念教学的质量。
参考文献：
【关键词】化学基本概念；研究与探讨；理解
【中图分类号】G63.21【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）32-0-01
初中是学习化学的起步阶段，化学的概念贯穿在整个化学教学中，学习化学必须牢牢掌握化学概念。在化学概念的教学中，老师要能够灵活运用化学概念来解决一些实际的问题，要重视培养学生的能力。笔者结合具体的教学，针对初中化学概念的教学方式方法做出以下研究和探讨：
一、通过直观的教学方法，形成化学概念
学生对于化学基本概念的学习主要障碍就是觉得比较抽象。进入到初中的学生，形象的思维大于抽象的思维，对学习抽象的化学基本概念，学生只能依靠感性教材的支撑。所以，教师在化学教学中要尽量利用各种可以直观的教学方式，比如：化学实验、模型、幻灯片、化学图表、多媒体以及录像等多种手段，丰富学生的感性认知，帮助学生形成或者理解化学基本概念。有的化学概念单凭直观的感觉、观察与形象的思维就能形成具体的概念，例如：混合物与纯净物等。
二、深入剖析，加强理解
对于一些比较难以理解、含义比较复杂的化学基本概念，老师需要深入的进行剖析和讲解，这样能够帮助学生加强对化学基本概念的理解与掌握。在教师的教学中，一般采用以下三种剖析的方法：（1）咬文嚼字来理解化学基本概念，老师通过分解化学概念里的每一个字、每一个词的意义，挖掘化学基本概念的实质（2）对化学基本概念进行成分的划分，明确各个成分的作用以及相互之间的关系。（3）强调化学概念的【关键词】，对化学基本概念进行精简，揭露化学基本概念的实质。
三、重视实验，深入理解
化学概念是由大量化学事实里概括出来的，在化学教学时，我们利用化学演示实验或者化学探究试验的方法，让学生能够充分认知到各种的实验现象，为形成科学概念打下坚实的基础。利用化学实验来进行教学，让学生对化学课程的学习产生浓厚的兴趣，进而积极主动的学习，使学习的分为更加生动活泼。例如：对于物理变化与化学变化着两个概念，我们能够采用生活中的一些实质的例子与教材的演示实验，比方说“水的蒸发”、“研碎胆矾”、“硫酸铜的反应”以及“氢氧化钠”、“石灰石和稀酸盐的化学反应”等这些实验，从以上的实力与实验中，我们能够总结出物理的变化与化学的变化最本质的区别在于有没有新的物质产生，有新的物质产生属于化学变化，相反的，没有新的物质产生就属于物理的变化。在化学教学中，我们需要设计和安排更加真实的化学实验。从现象中识别本质，让学生能够清楚的认识到化学基本概念。
四、加强习题训练，掌握化学概念
如果想让学生多所学的化学基本概念融会贯通，做到真正掌握住所学的知识，在学习了一个新的化学基本概念后，需要及时并且有针对性的布置一定量的习题让学生完成，通过习题来检测学生对学习到的化学概念的理解与掌握的程度，同时也能引导学生去对化学概念进一步巩固和复习。例如：在学习了“酸”、“碱”和“盐”这几个新的化学概念以后，为了避免学生产生混淆，老师可以举出大量的与“酸”、“碱”和“盐”有关的化学式，让学生去分辨，哪一个是“酸”，哪一个是“碱”，哪一个又是“盐”，再举出大量的关于“阳离子”还有“阴离子”，让学生去组合，并且让学生分辨出这种物质是“酸”还是“碱”或者是“盐”。
五、运用化学概念解决问题
加强对化学基本概念的教学，将化学概念的教学与实际生活相联系，知道学生讲学过的概念运用到解决实际问题当中，不仅能够增加学生学习化学的兴趣，而且能够加深和巩固化学基本概念。假如利用化学概念来解释生活中的现象和变化，将化学概念应用与计算中，就能够把化学概念运用到实验中。例如：学生观察木炭的燃烧与蜡烛的燃烧的现象，老师就需要引导学生分析木炭的燃烧形成的是一种物质，而蜡烛的燃烧形成的两种物质在本质上有区别，从而使学生培养正确理解化合反映与氧化反应这两个概念的区别。还有关于原子、分子、元素这几个概念，需要分析对比，将所学的化学知识去分析解释生活中一些常见的现象，这样既能让学生正确学习和理解化学基本概念，又能让学生积极主动的去思维和学习。
六、从正面与反面这两个方面讲清概念
有些概念，从正面讲清楚之后，需要再从反面讲，这样能够让学生加深对化学概念的理解，不至于产生混淆。例如：在解释了“氧化物”这种化合物的概念的组成是两种元素的时候，假如其中一个元素是氧元素，那么这种由氧元素组成的化合物我们就称之为“氧化物”。可是接下来就要提出一个问题：“氧化物“必须是含有“氧元素”的化合物，那么，含有“氧元素”的化合物是不是一定是“氧化物”呢？如果不是，又是为什么呢？这样，就能够开启学生积极思考，反复推敲，引导学生怎么去抓住化学概念中的【关键词】“两种元素组成”来进行分析，从而加深对于“氧化物”这一化学概念的理解，避免产生化学基本概念模糊不清，同时，也为了今后化学课程的学习打下牢固的学习基础。
七、结束语
总而言之，在化学概念的教学中，需要根据学生认知思维的特点和能力，尽量能够做到通俗易懂，利用化学实验与生活实际来进行分析从而形成化学概念，并且引导学生在化学学习的过程中不断去理解和深入记忆化学基本概念，通过对化学实验与生活中的实际例子让学生获取感性上的认识，才能够在学生的感知基础的培养上，进行逻辑的推理，形成清晰的、正确的化学基本概念，这样就可以不断加强对化学基本概念的理解与认识，达到提高学生运用化学能力的目的。
参考文献
[1]赵万兆.初中化学基本概念的教与学的探讨[J].文理导航，2012（9）