量子力学的基础知识范文

导语：如何才能写好一篇量子力学的基础知识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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本书从简要概述经典物理、统计物理与量子力学之间的明显不同开始，论证为什么量子力学的应用可以超出物理学的范围，并且定义了量子社会科学。指出所谓的量子社会科学并不是要用适用微观尺度的量子力学原理重新表述社会，而是尝试借助量子力学的一些形式理论和概念，研究社会科学中的一些问题，包括在心理学、经济学与金融学中量子概率效应的存在，提出并解答了一些基本问题。他们论证了社会科学体系中的信息处理在一定程度上可以利用量子力学的数学工具形式化的奇妙方法。本书建议了一种类-量子方法可以作为理解经济学与金融学中心对象决策问题的有效工具。两位作者还论证了概率相干性能够用来解释著名的Ellsberg决策佯谬中总概率规律的破坏，本书两位作者对这一新奇的研究领域做出了一些领先的贡献。

两位作者深知这样一本书所讨论的内容是与直觉相反的，他们要把解释亚原子行为发展起来的物理学理论用于解释我们日常生活世界。尽管我们掌握了很多亚原子世界的精确知识，但是从来没有关于这个世界的直接经验。把微观世界有效的理论用于宏观世界可信度如何？这样奇特的做法会不会令人担忧？感兴趣的读者都可能提出这类问题。两位作者的想法是，关于他们开创的这种做法的可行性，应该由读者在读过该书之后自己得到答案。

本书陈述的模型可以称之为类-量子的，他们与量子物理没有直接关系。作者强调指出，对于复杂的社会系统所做的信息处理可以通过量子力学的数学工具描述。正是在这个意义上，本书阐释了金融市场、行为经济学和决策问题。

把精确科学与社会科学联系起来不是件轻而易举的事。其中最为困难的问题是消除这样的一种误解，即似乎在物理学与社会系统模拟之间本来就应当存在一架桥梁。实际上，在一些特殊的社会系统中，所得结果的“物理等价物”几乎毫无意义。

全书内容分4个部分，共15章。第1部分 社会科学中的物理概念，含第1-3章：1.经典、统计和量子力学，三合一概览；2.经济物理学； 3.量子社会科学。第2部分 数学与物理的预备知识，含第4-6章： 4.矢量的微积分学及其他数学预备知识；5.量子力学基本要素；6.Bohm力学的基本要素。第3部分 心理学中量子概率效应：基本问题及其答案，含第7-9章：7.简略概述；8.心理学中的干涉效应——导论；9.决策的类量子模型。第四部分 经济学、金融学与脑科学中的其他量子概率效应，含第10-15章：10.危机中的金融学/经济学理论；11.金融与经济学中的Bohm力学；12.BohmVigter模型和路径模拟；13.对于经济学/金融学理论的其他一些应用；14.大脑的类-量子处理的神经心理学起源；15.结论。

本书是面向经济学和心理学以及物理学的研究人员的一部具有新颖、独特观点的专著，很具启发性和创新性，对于希望开拓新的研究领域，特别是交叉学科相关领域的研究生以及研究人员很有参考价值。作者概述了进入该领域所需的数学预备知识和量子力学的基本概念以及社会科学相关的基础知识，这对那些对这一问题感兴趣并打算阅读该书的读者很有益处。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

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关键词 半导体物理学 课程探索

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技术的基础是微电子技术，随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础，是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课，其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是，《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点，使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此，本文从课堂教学实践出发，针对目前教学过程中存在的问题与不足，对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。

一、教学内容的设置

重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》，该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点，需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外，我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生，因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程，但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程，学生缺少相应的背景知识。因此，我们在《半导体物理学》课程内容设置上，需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。

从内容上，依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分，前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构，电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布，半导体的导电性与非平衡载流子，在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念；后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析，半导体物理课程对授课教师要求较高，需要教师采用多样化的教学手段，优化整合教学内容，注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合，使学生较好地理解并掌握相关知识。

二、教学方法与教学手段

为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型，需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点，在传统黑板板书基础上，充分利用PPT、Flash等多媒体软件，实物模型等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性，从而达到提高课堂教学质量的目的。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量，改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点，对考核方式作如下尝试：（1）在授课过程中，针对课程的某些重点知识点，设计几个小题目，进行课堂讨论，从而增强学生上课积极性及独立思考能力；（2）学期末提交针对课程总结的课程论文，使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。

《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革，还有待与同仁一道共同努力。

参考文献：

[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育，2012，（13）.

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固体物理学是凝聚态物理和材料物理专业的必备基础课，它融合了普通物理、热力学与统计物理、量子力学等多学科的知识。也是因为知识面广、量大、深奥难懂，在教学过程中，学生普遍反映较难掌握这门课程。如何取舍教学内容、如何深入浅出地讲解基础知识点、如何改变教学手段和教学形式提高学生的学习和应用能力等，这些都是教学中遇到的主要问题。作者从数年的教学中总结了一些心得体会，希望对这门课的教学有所借鉴作用。

一、多媒体与三维模型的应用

固体物理学是一门研究固体的微观结构、组成固体的粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与规律，并在此基础上阐明固体宏观性质的学科。因此，固体的微观结构是这门课程的基础。许多固体物理学的教材，例如黄昆等的《固体物理学》经典教材，开篇即讨论晶体的结构。但对晶体结构的理解，特别是对三维的晶体结构的理解，需要学生较好的空间想象能力。由于晶格的周期平移不变性，理想晶格可以通过原胞或单胞的周期平移、重复而得到。那么，如何选取合适的原胞或单胞？原胞的形状如何？原胞内有多少个原子？单胞内的各个原子是否等价？在教学过程中，许多学生对这些问题一时不能很好理解。

随着计算机的普及和利用，多媒体教室普遍存在，并被广泛使用。多媒体教学手段的利用，有助于学生对固体微观结构的理解。例如，可以通过视频或PowerPoint文件，可以直观地展示晶体的微观结构、原胞的选取、原胞的形状等。与传统板书相比，利用多媒体呈现并分析固体的微观结构以及晶体的结构特征，对教师而言，更加省时、省力；几何关系的表达也更为准确，便于学生的理解。此外，若能结合三维的原子实物模型，那么，固体的微观结构将能更为直观地展现在学生眼前。多媒体与三维模型的应用对于学生理解固体的微观结构、晶格的周期性、原胞、晶体的对称性等基础概念很有好处。

当然，多媒体教学也存在着一定的局限性。例如，在公式的推导、基础概念的讲解等方面，板书其实更受学生的欢迎。与多媒体教学相比，板书的节奏慢，师生间可以有较多的互动；学生相对容易跟上教师思考问题、解决问题的步伐，学生也能有较充分的时间来理解各个知识点、梳理要点以及做笔记等。因此，多媒体教学还需适当地与传统板书相结合才能达到较好的教学效果。

二、教学内容的取舍

由于固体物理学融合了普通物理、热力学与统计物理、量子力学、晶体学等多学科的知识，其知识面广、量大，在有限的学时里，不可能面面俱到地讨论固体物理学所涉及的所有知识点。因此，实际教学中可以结合本专业的特色，有选择地取舍部分教学内容。例如，侧重固体热学性质的专业可以考虑以晶格振动等内容为主；而侧重微电子的专业则可以考虑以能带理论、半导体中的电子等内容为主。当然，一些多个领域都涉及到的基础知识也应是这门课程不可缺少的一部分内容。

固体的微观结构和结合方式是固体物理学的基础，因此，晶体的结构和晶体的结合等知识点应是这门课程的基础知识之一。考虑到理想晶格由原子实和电子组成，晶格的运动主要在晶格振动等部分讨论；而电子的运动主要在能带理论等部分讨论，具体还可以分为金属中电子的运动和半导体中电子的运动等部分。尽管这原子实和电子的运动实际上相互联系，但很多时候，可以分别侧重讨论。此外，实际晶体也并非理想晶体；实际晶体除了有边界之外，也常含有缺陷。但在许多情况下，晶格的振动、电子的运动和缺陷的影响依然可以依据实际情况分别讨论，并得到与实际较为符合的理论结果。因此，晶格振动、能带理论和缺陷等知识点之间相对独立，或可根据各专业的实际情况取舍部分教学内容。

在许多固体物理学的教材中，例如黄昆等的《固体物理学》教材和阎守胜的《固体物理基础》教材，密度泛函理论并没有被提到。事实上，密度泛函理论是一个被广泛使用的基础理论，它是凝聚态物理前言研究的有效手段之一，也是材料设计的一种有效方法。教学过程中，教师可以结合各专业的实际情况介绍一些密度泛函理论的基础知识。同时，还可以介绍一些最新的相关研究进展，以拓展学生的知识面、提高学生的学习兴趣。

三、模块化的教学形式

如前所述，固体物理学中的许多知识点间相对独立；基于这门课程的特征，教师在教学过程中可以考虑模块化的教学形式，以子课题的形式将相应内容呈现给学生。可能的模块如：讨论晶体的结构和晶体的结合方式的基础模块――晶体的结构与结合；讨论晶体中原子实运动的模块――晶格振动；讨论晶体中电子运动的模块――能带理论；讨论实际晶体中可能存在的缺陷的模块――晶体的缺陷等；其中，能带理论部分还可分为：近自由电子模型、紧束缚模型、赝势方法等数个部分。这样做首先有利于教学内容的取舍；其次，有利于学生对各知识点的理解、有利于学生梳理清楚各个知识点之间的关系。

此外，固体物理学是凝聚态物理前沿研究的基础之一；其基础知识、理论推导、实验背景以及处理问题的方式方法等，都是开展凝聚态物理研究的基础。而模块化教学，以课题研究的形式提出问题、解决问题，将教学内容以问题为导向呈现给学生，这有助于培养学生的学习能力和解决实际问题的能力。而且，课题研究的教学模式，既是在教授学生知识，也是在开展科研，有助于提高学生对科研的认识、有助于培养学生的科研能力。这种课题研究的模块化教学形式还可以结合基于原始问题的教学来开展。

四、基于原始问题的教学

所谓原始问题，可简单理解为：现实生活中实际存在的、未被抽象加工或简化的问题。于克明教授、邢教授等人详细探讨了原始物理问题的诸多方面；此外，周武雷教授等人还讨论了原始物理问题含义的界定等相关问题，并呼吁将基于原始物理问题的教学实践引入大学物理的教学中。这应是个值得提倡的建议，毕竟现实生活中遇到的具体问题都是原始问题。与传统的习题不同，原始问题未被抽象、加工或简化。学生处理实际问题的第一步便是将问题适当简化，这也是学生需要学习的一种能力。

事实上，合理的模型简化是各种理论的基础，也是实际应用或科研必不可少的一种能力。例如，讨论晶格热容的爱因斯坦模型和德拜模型，尽管模型简单，但它们数十年来是我们讨论、分析相应问题的基础。今天，那些被写进教科书的基础理论，在当时、在理论刚被提出时，都是为了原始问题的解决。下面以晶体热容为例，稍加详述。

问题的背景：根据经典的热力学理论，晶体的定体摩尔热容是个与温度无关的常数。实验发现晶体的热容在高温下确实接近于常数，但是晶体的热容在低温下并不是个常数，其与温度的三次方成比例关系。

问题的提出：理论预言与实验观测为何不相符？如何解释实验现象？20世纪初刚刚发展起来的量子力学是否能解释这个实验现象？这些问题在爱因斯坦的年代应该都是前言的科研问题。

问题的简化：（1）不考虑边界、缺陷、杂质等的影响，将实际晶体抽象为理想晶体；（2）基于绝热近似，不考虑电子的具体空间分布，将原子当作一个整体，原子―原子间存在相互作用；（3）基于近邻近似，只考虑近邻原子间的相互作用；（4）基于简谐近似，将原子间的相互作用势在原子的平衡位置作泰勒级数展开，并保留到二阶项。

问题的解决：基于上面的模型简化，写出描述原子运动的牛顿第二定律，并求解方程组，这些方程组与相互独立的简谐振子的运动方程组相对应。结合量子力学，得到体系的能量本征值；写出晶格振动总能的表达式，继而给出由晶格振动贡献的晶格热容的表达式。由于晶格热容的表达式复杂，很难直接与实验结果对比，因此引入进一步的简化和近似――爱因斯坦模型或德拜模型。

这种提出问题、分析问题、解决问题的方式与做前言科学研究的方式相接近，既能提高学生对科研的认识、培养学生的科研能力，又能培养学生理论联系实际、解决实际问题的能力。

五、小结

针对固体物理学这门课程的一些特点，本文从教学手段、教学内容和教学形式等方面提出了一些教学改革的心得体会。教学手段上，可以利用多媒体和三维模型等教学手段，以便让学生更容易理解固体的微观结构。教学内容上，可以针对专业特色，有选择地取舍部分章节。而模块化的教学形式，可以将相对独立的知识点以子课题的形式呈现给学生，既能帮助学生梳理知识点，又能让学生对课题研究有所认识。最后，通过课题研究的教学形式、理论联系实际的讨论分析以及基于原始问题的教学，培养学生学习和应用的能力。

致谢：感谢上海高校外国留学生英语授课示范性课程《英文大学物理》建设项目的资助。

参考文献：

[1]黄昆，韩汝琦.固体物理学[M].北京：高等教育出版社，1988.

[2]阎守胜.固体物理基础[M].第二版.北京：北京大学出版社，2003.

[3]谢希德，陆栋.固体能带理论[M].上海：复旦大学出版社，2007.

[4]冯端，金国钧.凝聚态物理学[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]陈志远，熊钢，易伟松.多媒体技术应用于固体物理教学的探讨[J].咸宁师专学报2002，22（6）：53-55.

[6]梁先庆，何小荣.固体物理学课程教学研究与探讨[J].广西物理，2011，32（3）：47-49.

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关键词：科学素养；科学方法；科学意识；科学精神；大学物理

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0110-02

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”这个被称为“钱学森之问”的问题，已引起上至国务院总理下至普通学生的深思。中国学生虽在国际奥林匹克竞赛中屡屡获奖，却一直与诺贝尔科学奖无缘。2010年11月第八次中国公民科学素养调查结果显示，2010年具备基本科学素养的公民比例为3.27%，仅相当于主要发达国家和地区20世纪80年代末、90年代初的水平[1]。面对这些事实，我们不能不对现行的学校科学教育进行深刻反思。学校和社会一直倡导素质教育，但是素质教育就是多搞文体活动和多学琴棋书画吗？这是误解，更是误导。其实，素质教育的一个重要内容，就是提高科学素养。

一、什么是科学素养

“科学素养”这一概念是伴随着20世纪五六十年代美国“课程改革运动”而系统确立起来[2]。尽管对这一概念的内涵尚未达成共识，但是，把科学素养作为科学教育的目标，已在世界各国取得共识。明确提出科学素养包含三个维度，并给出测评指标进行测度的主要有以下几种。第一种是美国J・米勒教授提出的公民科学素养概念[3]。J・米勒的科学素养模型维度概括为：科学知识；科学方法；科学意识。自1979年以来，该指标体系及其测评结果一直为美国国家自然基金会所采用。第二种是世界经济合作与发展组织开发的国际学生测评项目（PISA）提出的科学素养概念。PISA将科学素养定义为“15岁学生为了理解自然界及人类活动引起的自然界变化并有助于相关决策，而使用科学知识、识别科学问题、得出有根据的结论的能力”，该定义包含“科学方法或技能”、“科学概念与内容”及“语境”等三个维度[4]。虽然以上两种科学素养概念的维度有所不同，但是可以看出，科学知识、科学方法、科学能力、科学精神和科学意识都属于科学素养教育的范畴。

二、《物理》课程在培养科学素养中的重要性

《物理》、《化学》、《生物》等课程都是学校教育中培养学生科学素养的重要课程，而《物理学》又是一切自然科学和工程技术的基础。2007年第10期青年科学《测测你的科学素养有多高》中判断16个科学观点的对错。其中有10个观点都可以在《物理》课程中找到答案，可见，《物理》课程在科学教育中的重要性。

三、大学《物理》教学中如何培养学生的科学素养

大学《物理》课程是高等学校理工科各专业学生的一门重要的通识性必修基础课，在培养学生的科学素养方面，具有其他课程不能替代的重要作用。下面谈谈大学《物理》课程对培养学生科学素养，尤其是科学方法、意识和精神等方面笔者的一些思考和做法。

1.科学方法的培养。“授之以鱼”不如“授之以渔”，方法对学生的终身发展至关重要。物理学中有许多科学方法。观察法、实验法、理想化方法、类比方法、假设方法和数学方法等是物理学的基本研究方法，不仅适用于自然科学的研究，也适用于其他科学技术领域和各种工作领域。分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎、类比等普通的逻辑方法是《物理》学科中常用的逻辑思维方法，更是普遍应用于人的各种思维活动。如果学生掌握了这些方法，就会在以后的工作中自觉地运用这些物理方法思考问题、解决问题，并具备实事求是，严谨科学的意识。也就是说，掌握了科学的方法，就有了在未来从事各项工作的“武器”。笔者在大学《物理》教学中，非常重视物理方法的介绍。①重视物理方法的提炼和总结。自然界发生的一切物理现象和物理过程，一般都是比较复杂的，为了降低研究的难度，在物理研究中产生了理想化方法，就有了质点、刚体、弹簧振子、理想气体、点电荷等理想模型。在讲解这些概念时重点讲解这些模型形成的必要性和这种方法的重要性，让学生知道这是处理自然界复杂问题的常用的科学抽象的方法，是一种重要的科学研究方法，在自然科学研究中占有重要地位。②通过物理学史的引入，加强科学方法的教学。牛顿在伽利略、开普勒等前人成果的基础上，用归纳法获得了经典力学的基本概念和力学三大定律，又用演绎的方法获得了万有引力定律并发明了微积分。在量子力学中，从黑体辐射问题的研究中出现的“紫外灾难”到普朗克的量子假说，到爱因斯坦“光量子假说”，到玻尔的旧量子论，到海森伯、薛定谔提出的量子力学，再应用爱因斯坦相对论提出相对论量子力学的整个量子理论的发展史无不体现了假说―理论―新假说―新理论的循环发展模式；在提出假说阶段常常运用归纳和类比的推理方法，在验证和确立假说阶段的演绎推理方法又时时出现。介绍这些历史，不但让学生学到了物理知识，而且让学生用物理学家的方法和思路研究这些《物理》内容，无形中会受到良好的科学方法教育。

2.重视介绍物理的应用，培养学生良好的科学意识。科学意识就是从科学的角度理解问题、分析问题和解决问题的思想观念及其行为。学生只有知道了科学的应用，才会在生活和工作中有科学的意识。《物理》课程是一门实用性很强的科学，所以在教学中就要多介绍物理知识的广泛应用，尤其是最新的应用。例如，在电磁感应部分，除了介绍常见的涡流加热和制动、微波加热、电子感应加速器外，再介绍机场安检处的金属探测器（或棒）以及交通部门的交通探测器、银行卡信息的存储和读取原理等；介绍这些实用知识不但会引起学生极大的兴趣，也会引起学生主动思考生活中的问题，树立良好的科学意识。

3.科学精神的培养。科学精神包括求实精神、创新精神、怀疑精神、宽容精神等几个方面，其中最主要的是求实与创新。如何培养学生的科学精神？在授课中要注意启发式教学，多提出问题，多质疑，启发学生思考和发现，培养他们的主动参与的意识和创新意识。适当增加物理学史，让物理学家们的不怕困难、无私奉献，敢于质疑以及开拓创新的科学精神感染学生。

总之，在大学《物理》教学中要利用一切可能的途径向学生传授科学的基础知识，培养科学的分析问题和解决问题的能力，培养学生用科学的观点理解自然界现象并能作出决断以及辨识真伪的能力，同时拥有良好的科学态度和科学精神。

参考文献：

[1]中国科学技术协会.第八次中国公民科学素养调查结果.[EB/OL].

[2]李雁冰.科学探究、科学素养与科学教育[J].全球教育展望，2008.（12）：14-18.

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高中物理现代化的实施需要强有力的理论基础支撑.对于其教学内容的现代化，英国著名教育家斯宾塞在教学内容方面提出科学才是最有价值的知识，这句话是他对课程主张的集中体现，即课程内容取向应面向现代化.他认为在选择课程内容时，应根据生产力与科学的发展，不断进行课程内容更新使其能够将时代先进的自然科学成果反映和体现出来.在组织教学内容方面，依据学生的心理特征和知识的内在逻辑相统一的原则是现代物理的一个发展趋向.当代著名的结构主义教学思想和认知心理学派代表人物布鲁纳提出结构主义课程观.学科的基本结构是对一门学科的概念和一般原理的概括，同时还具有相应的探究和学习这门学科的基本态度.他认为这样可以缩小“初级”知识与“高级知识”之间的差距，能够在同一门学科中的基础与尖端之间找出相通之处.鉴于此，现代新课程将物理学科分为多种模块，对实施现代化内容教学十分有利.赞可夫为前苏联著名教育家，其提出发展并不是指让事物停留在一般的发展水平上的观点，指出教学内容应该逐渐深入、由易到难，不断分化，扩大知识面.因此，在经典物理的基础上可以进行现代物理知识的扩充.

二、物理教学内容现代化的思考

1. 告诉学生现代物理的研究成果

对于现代物理的定义，指从一八九六年铀的天然放射性被贝克勒尔发现以来所取得的物理研究成果.一九零五年，著名科学家爱因斯坦根据其研究创立了狭义相对论，在他与普朗克、波尔、海森伯、德布罗意、波恩、薛定谔等多人的共同努力下，实现了量子力学与量子论的创立.通过近半个世纪对核物理、原子物理的相关研究，人类在二十世纪四十年代便掌握了核能的奥秘，自此人类社会开始了“原子时代”的旅程.一九一六年，爱因斯坦提出受激辐射概念，推倒普朗克关于黑体辐射公式的相关论点.如今，在人们的日常生活中以及尖端科学研究、医学工业、军事、通信、教育、计算、艺术等各个方面都应用到激光技术.

2.让学生理解基础物理学的应用及其作用

物理的发展大大促进了现代科技的发展和提高.物理学在二十世纪发展了电子、原子能、计算机、激光等实业部门.在高技术领域中，物理学的应用有：电子计算机的诞生让人类劳动方式发生翻天覆地的变化，是人类智力解放的重要开创性举措；基因工程技术的发明，让人类开始进入以人类自身为代表的认识与改造的生命世界；人造地球卫星的发射，是人类活动开始突破地球限制向太空进军的重要标志；核电站的建立，让人们利用和开发原子能得以实现.物理学的发展同时也带动了其他学科的发展，比如地球物理、天体物理、生物物理以及化学物理等学科.

三、实施高中物理教学内容现代化的几点建议

随着社会的进步和科学的不断发展，现代文化、技术、科学取得了十分丰富的成果，由于选择的多样性，也给实施课程内容现代化带来了不同程度的困难，比如学科课程内容的完整性与经典内容的压缩性矛盾、有限学习时间与现代性内容增加的矛盾、现代教育思想观念与传统课程内容取舍的矛盾等.怎样解决这些矛盾，促进高中物理教学内容现代化的实现？结合新课程理念，以下是对实施物理教育内容现代化的一些建议.

1. 恰当选择课程内容

要让以上矛盾得以解决，在选择课程内容上应遵循时代性与基础性相统一的原则.在基础知识的选取上，应将对社会需求、对学生、对学科而言是必需的、具有真正意义上的基础知识精选出来，做到精中求简.比如质量守恒、动量守恒、场、波、电荷守恒、分子原子结构等的概念和原理是最基本，也是高中物理最核心的内容.同时，在选择现代化的课程内容上，要根据现代文化、技术、科学成果，从中选择和基础知识联系密切的、具有典型性与代表性的内容.如爱因斯坦广义与狭义相对论、微观客体二重性、量子物理与经典物理的连接桥梁是普朗克常量等内容，都是由经典物理学发展而来.

例如，物理学中“时间”是常见的物理量，那么什么是时间？为了让学生对“时间”更好的理解以及经典物理学对时间定义，教师可以利用多媒体设备来对教学过程中进行设计.首先，用多媒体展示介绍相关的计时装置，包含日、奎表、杆漏、刻漏、古董钟表、水平仪象台等.提问：不同计时方法对时间单位的要求也不同，大家知道时间单位都有哪些，是怎么区分的？其次，对时间单位进行介绍，包含年、月、日、时、分、秒等，同时，利用多媒体对相关单位的产生发展进行简介.第三，提问：到底什么是时间？由学生进行讨论后作答，教师对其进行补充.学生的回答一般为书上看到的或词典上查到的关于时间的概念，教师总结：我们发现时间的单位和物体的周期性运行是不可分割的，说明时间和物体的运动是相关的.比如，地球自转一周是一天，公转一周是一年，也就是说时间能够用物体的空间位置变化来度量.由此，可引出牛顿力学中含有时间的公式：s=vt、v=at等.

2. 提高对教师的要求

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一、对直觉思维的理论和现实意义的思考

顿悟和灵感都属于直觉思维，实践证明，虽然直觉不一定导致科学创新，但是科学创新多出于直觉。直觉和逻辑好比科学思维的两翼，它们二者缺一不可。现在，直觉思维越来越被心理学家、教育心理学家所关注，完形心理学认为"直觉能力是人的心理能力高度发展的表现"。科学家们在科学实践中也对直觉有颇多感悟。爱因斯坦在谈到他创立"相对论"时说："要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。"杨振宁也曾说过："在所有物理与数学的最前沿的研究工作中，很大一部分力量要花在猜想上。"事实上，如果我们对物理学史略加回顾就会发现，从牛顿的万有引力定律到麦克斯韦的电磁理论，从玻尔的量子学说到薛定谔、海森堡的量子理论，再到狄拉克的相对论量子力学理论，哪些理论的建立不是来自直觉思维?缺乏直觉思维就没有科学的发现和创造。但是，我们现实的物理教学却只重视所谓的逻辑，很少关注和有意识地对学生进行直觉思维训练。新课程改革把提高学生的创新能力提到相当重要的位置，我们如何提高学生的创新能力?显然，加强对学生直觉思维能力的培养，就是提高学生创新能力的重要途径之一。

二、对物理教学中培养学生直觉思维习惯和能力的思考

在教学过程中，学生会自觉或不自觉地使用直觉判断。学生的直觉思维是以对问题的总体把握为前提，以直接的、跨越的方式直接获取问题答案的思维过程。在物理教学中，如何引导学生调动相关知识和经验，通过丰富的想象作出敏锐的假设、猜想或判断，不断产生思维的火花，提高直觉思维的能力，这应是我们物理教师努力的一个方向。

1.注重学科基础知识，奠定直觉思维的坚实基础。

直觉的产生不是光靠"偶然"和"机遇"，它必须以扎实的学科知识为基础，若没有深厚的基本功，就不会迸发出思维的火花。在事物发展的过程中，往往偶然之中包含着必然，知识丰富、勤于思考的人更容易产生准确的直觉。比如在电磁学中，当带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中作匀速圆周运动时，重力或电场力会引起速度变化，我们的第一直觉就是粒子所受到的电场力与重力相互抵消，这一直觉的获得基于对物理的力学平衡条件、圆周运动向心力公式和洛仑兹力特性等基础知识的了解。可见，丰富而扎实的学科知识是形成正确直觉的基础。

2.注重与其他思维方式的整合，形成良好的思维品质。

直觉能力的增强也需要其他思维方式的补充。物理教学一要把握好直觉猜测与论证的关系。猜测在物理教学过程中经常出现，只不过教师有时过于重视论证而忽视了猜测的积极作用。既然物理学家能猜，教师也应教会学生猜测，并要处理好猜测与论证的关系，一般是先猜后论或者是边论边猜。比如，一带电粒子沿一绝缘桶壁的半径入射，若沿桶轴线方向加一匀强磁场，粒子与桶壁发生n次弹性碰撞又返回原处，计算粒子在桶中的飞行时间。这一问题若通过力学原理来论证，就显得复杂抽象，如果先引导学生猜测而后再进一步论证，多数学生都能理解和掌握。二要把握好直觉思维与逻辑思维的关系。在直觉过程中结合一些逻辑思维成分，能有效提高认知效果。比如，不带电小球a、带电小球b分别在重力场做小角度摆动，带电小球c垂直于磁场做小角度摆动，通过直觉和逻辑思维过程的多次穿插与交替，学生们可以得出三个小球摆动周期相等的结论。三要把握好直觉思维与迁移能力的关系。在物理教学过程中，相当一部分问题可以通过直觉思维来实现知识的迁移，众多有意义的学习都是在此过程中产生的。比如，对于学生难以理解的电磁场的相关问题，学生一旦将电场力、磁场力视为与重力、弹力和摩擦力具有等同地位的力，就会直觉地感悟到电磁学中的综合问题不过是原有力学问题的变形、延伸和迁移。四要把握好直觉思维与物理学学科特征的关系。美感和美的意识是物理直觉的本质，审美能力越强，则物理直觉能力越强。狄拉克从对称的角度考虑，大胆地提出了反物质的假说并预言正电子的存在，现已得到证实。因此，我们不妨多留意物理规律中的对称与和谐之美。

3.注重习题教学，培养学生利用直觉思维解决问题的能力。

教学中，教师要有针对性地选择适当的题目类型，着手培养学生的直觉思维能力。直觉思维往往要同时对若干个思维方向作出鉴别与选择，所以，物理选择题是培养学生直觉思维快捷性的一个重要方法。实施开放性问题教学，也是培养直觉思维的有效途径。开放性问题的条件或结论不够明确，可以从多个角度捕捉信息，提出想法，由果寻因，由因索果，提出猜想。在这类习题教学中，教师可以通过引导学生进行猜想，帮助学生打开思路，促进他们直觉思维能力的形成。

4.注重物理情境，创设有利于直觉思维发展的环境。

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关键词：化工专业；无机化学；教学改革

无机化学是化工专业的一门主干专业基础课[ 1]。我们的授课对象是刚刚进入大学的朝气蓬勃的大学新生。本课程立足于学生有着深刻印象的中学化学知识基础，教学时间涵盖两学期[ 2] ，64学时涉及广泛的内容，既有基础理论部分，又有涵盖重要化合物组成，结构，代表性规律的元素部分[ 3] 。因此，课程的教学质量和教学效果显得尤为重要，它直接影响大学生对专业的看法及学习兴趣，学习方法和能力的培养，还为后续相关课程打下良好的基础。

近年来，随着高校教育改革的深化，我们结合学生的情况和化工专业的特点在教学理念和教学形式上进行了一系列探索和改进，有效提升了教学质量，建立了和谐的师生关系。现从以下几个方面来简要阐述。

一、精选基本教学内容

如上所述，无机化学的内容包含基本原理和元素化学两部分。本课程是新生接触到的第一门专业基础课，要充分考虑到学生对新知识的渴求和已有的基础知识，避免内容庞杂。所以，我们对教材内容进行了归纳和充实，对于中学化学里讲述过的知识，例如化学平衡的特征、溶液的酸碱性的表征、氧化还原反应等基本化学原理的定性部分只做大概回顾，在本课程里着重讨论他们的定量计算；而对于配合物的分步解离平衡、化学热力学和动力学等内容在后续分析化学和物理化学课程中会详述，在无机化学中则以定性讲述为主。我们将教学基本内容概括为以溶液（电解质溶液，缓冲溶液）为基础，结构（原子结构、分子结构、晶体结构）为主线，平衡（酸碱平衡、化学平衡、沉淀―溶解平衡、氧化还原平衡）为重点，分区（s区，p区，d区，ds区）讲述，重点分明，条理清楚。特别是元素无机化学部分，具有“内容丰富、体系繁杂、历史悠久”的特点[ 4] ，讲好和学好元素化学对培养学生分析问题、解决问题和独立创新的能力至关重要。

在备课的过程中，教师也在反复研究教材、查阅资料、精选内容，这样才能做到高屋建瓴，视野开阔。如果讲课过程中始终局限于课本，只会把课上得枯燥乏味，不能激发学生的兴趣，因此，在授课内容中要注意引进补充内容，增加例题，使教学内容以课本为主又高于课本，体现教师的水平和特色。同时，某些知识点也应该根据学生的专业特点和学生实际适当进行调整。例如，在讲述碳族元素的时候可以给化工专业的学生增加煤化工的基本知识为他们的后续课程做铺垫，主族元素的性质递变可以要求学生通过查阅资料自己总结。

二、有针对性地强化教学重难点 无机化学课程内容多，学时少，不可能使学生牢记所有物质的性质和代表性反应。因此，教学中我们尽量突出重点即基本原理的阐述，培养学生分析问题的能力。这样即使到高年级，学生遗忘了本课程的具体内容，解决问题的方法和能力也能受用终身。教学的难点包括抽象难懂的内容和容易出错的地方。

例如，核外电子的运动状态是历届学生公认的难点。我们在教学中从回顾电子的波粒二象性开始引进薛定谔方程，结合传统的轨道含义和学生在高中了解的电子云引进量子力学中电子的运动状态。对相关的4个量子数的取值和应用增加大量示例，并形象地和学生所在寝室结合分析，层层深入，使学生建立核外电子运动状态的正确概念。而配位化合物的计算这样容易出错的地方，我们会预先给出错误的实例，加深学生印象，有助于内容的强化记忆。实践证明：有针对性地攻破难点、突出重点取得了很好的教学效果。

三、因材施教，适当引申，注重激发学生兴趣 不可否认，学生的基础、能力和知识的掌握程度有着很大的差异。所以我们也注重了教学过程中的针对性特点。对优生、学困生、中等生做到心中有数，充分考虑到他们在接受知识和技能时方式和速度的不同，在教学过程中因材施教，激发学生的兴趣和自信心，达到理想的教学效果。

同时，在元素无机化学的教学过程中，要充分考虑到学生对知识的渴求，采取适当变革的态度在教学内容上创新，适当地加入现代化学的重大发现或教师的科研项目，开阔学生的眼界，启迪思维，避免死记硬背。通过改进教学方法，学生对自然界存在的元素及主要化合物的性质及反应规律有了一个总体了解，也了解了一些在当今环境、能源、生命、材料等领域中采用的新技术，新方法和新材料。

例如，在讲配合物的应用时从人体血红蛋白结构入手，衍生出与配合物密切相关的生物无机化学的发展、人造血液、人体微量元素、抗癌药物及机理；在碳族元素中加入温室效应、全球气候变暖及钻石的相关知识；在硼族元素中加入各种宝石的图片及铊元素的中毒示例等。从学生渴望求知的眼神中可以看出他们很接受这些新的“窗口”，通过这些知识与公式原理的相互渗透，使课堂教学变得生机勃勃、面目一新，并为学生在今后专业知识的学习和工作中的“临窗远眺”乃至“破窗而出”打了一个很好的基础。

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【关键词】 激光原理与技术课程；教学内容；教学方法；实验教学

【中图分类号】G632.010 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）29-00-01

一、教学现状

“激光原理与技术”是应用物理学本科专业的专业课，是一门理论性很强的专业基础课。通过本课程的学习可以为学生今后从事激光技术、光通信、信息处理、红外探测、环境检测、激光医疗诊断和材料加工等方面的相关光学工程研究打下基础。由于该课程物理概念抽象并且理论性强，基础知识面广，不易理解，感到难学，畏难情绪严重，学习这门课程时的兴趣就不如其它普通物理课程；此外，由于学生对激光应用方面的知识了解较少，往往因缺乏感性认识，不能充分体会到该课程的重要性，导致学生在学习中没有一个积极的态度；再次，“激光原理与技术”需要讲授激光的基本原理、基本技术以及激光的应用三部分内容，知识点多，逻辑关系也不像力学、电磁学等那么明显，再加上该课程总的学时数只有32学时，所以大部分学生在学习中会感觉到有些凌乱，理不清头绪，最终导致不能巩固和深化所有的知识点。基于以上问题，如何在教学中合理的处理教学内容以及采取合理的教学方法，做到重点突、详略得当，既要让学生掌握基本原理和基本技术，又要了解激光的具体应用是目前教学过程中急待解决的主要问题。

二、对教学内容适当删减

《激光原理与技术》是一门理论性很强的专业基础课，该课程涉及的基础知识面广，需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础，公式繁多、推导复杂、理论抽象，具有较大的难度和深度。要在32学时内完成教学任务，就必须选择合适的教材并且合理的安排教学内容。在教学中我们选择的是上海理工大学陈家璧教授编写的《激光原理及应用》（电子工业出版社）作为教材。这本教材的特点在于内容章节安排合理，知识点覆盖面广，理论体系较为完整，避免过多的理论公式推导和计算，而把重点放在阐明物理概念以及激光输出特性与激光器的参数之问的关系，帮助学生了解和掌握最基本的激光原理和技术，学会如何根据不同应用范围选择合适的激光器。因此这本教材的内容很对工科类的学生的胃口，尤其是具有一定物理基础的应用物理系学生来说所讲授的内容比较容易掌握。我们根据教材的安排将教学内容主要分为三个大的部分：激光的基本原理包括激光的产生条件、激光器的工作原理和激光器的输出特性；激光技术部分包括激光的选模技术、稳频技术、激光束的光束变换，调Q、锁模技术以及激光的内调制、外调制等技术；激光的应用部分主要包括各种常见激光器介绍和激光在不同领域内的应用。关于激光的其他方面的知识将不再安排进课堂教学，主要供学生自学。

三、教学手段多样化

激光原理与技术内容繁多并且教材中包含大量图片，只靠“一支粉笔一张嘴”的教学手段很难在有限的课时内完成教学任务。因此在科技发展的今天，我们必须借助现代化的多媒体教学手段。在教学中通过PPT、Flash以及小电影等多中形式，使学生获得对激光更为直观、感性的认识，增强课程的趣味性和直观性。例如在激光的应用方面，我们通过小电影播放激光雕刻、汽车车身的激光焊接以及激光的医学应用等视频，可以很直接引起学生的兴趣和好奇心，充分调动学生的积极性。在此基础上，教师再具体介绍在不同应用背景下激光器的选择、各项技术参数等知识，这样可以在感性认识的基础之上更好的掌握激光器的主要知识点。

此外，在教学中将部分教学内容以专题的形式提供给学生，学生通过自己的探索和实践过程中掌握科学研究的方法，在研究中获得知识。例如可以在讲授谐振腔结构对激光输出特性的影响时，在学习了开放式光腔与高斯光束、激光振荡特性章节内容后，结合具体的激光器He―Ne气体激光器，让学生探索腔型结构对He―Ne气体激光器激光输出性能的影响和高斯光束聚焦特性的研究以及振腔设计和激光输出特性测试等工作。通过专题研究，有效地促进了在教学活动中培养学生具有能从物理学的角度对激光有深入的理解的能力，使学生对“激光原理”的学习有了感性认识，将被动的接受变为主动的获取，并启发他们做一些创新性科学研究，培养本科生敢于开辟激光应用新领域的开拓精神，解决学生对激光物理知识内容的深入理解与创新思维之间的联系。在此基础上，还可以选拔出优秀的学生，让他们参与到教师的科研项目和研究中，开展初步的科学研究和探索，以此提高优秀本科生的创新思维发展、理论学习和实践相结合的能力。

四、注重实验教学

激光原理实验是“激光原理与技术”教学的重要组成部分，让学生接触真正的激光器，并在实验中通过练习掌握调试、测试激光器的各种方法，可以帮助学生真正理解激光理论、认识和应用激光器，在教学过程中必须两者兼顾，不可偏废。可见激光原理实验对于帮助学生真正掌握这门课程无疑是有重要意义。因此在教学中必须开设能够涵盖理论课涉及到的主要原理、技术和应用方面的基础性实验，如激光器谐振腔设计、调整、横模观察、发散角测量、纵模间隔测量（He―Ne）和半导体激光器特性（GaAs）以及半导体激光器在通讯领域内的应用等实验。通过这些实验的教学，提高了学生的学习兴趣，进而增加了学生的学习积极性，培养了学生观察问题、思考问题、解决问题的能力，也促进了理论教学质量的提高。在实验条件允许的条件下，还可以开展一些设计性、研究性实验，如研究激光与原子、分子的相互作用、激光在化学反应动力学的应用等方面的实验。当然，这要根据学校自身条件和教师科研情况自行决定，总的目标是培养学生的创新思维和分析、解决问题的能力以及初步的科研能力。

五、结语

根据对《激光原理与技术》课程教学现状的分析，从教学内容、教学方法和实验教学三个方面探讨了“激光原理与技术”课程改革的一些想法和体会。在教学内容上要合理删减，突出重点，将最基本的原理和技术传授给学生；在教学方法上要结合多媒体教学，利用生动的动画、影视等使课程形象、生动，并且激发学生的学习兴趣和学习的主动性；实验教学是该课程的重要一环，既要加强基础实验教学也要开设一些设计研究型实验，培养学生的探索精神和创新能力。

参考文献

[1]陈家璧，彭润玲主编.激光原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]周炳琨，高以智，陈倜嵘等.激光原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2009

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一 深入研究教材

教材是教师教学的依据，新课程改革给教师在利用教材方面提供了很大的自由发挥的空间。教师应通过深入分析教材内容和研究学生的实际认知水平，准确把握教学内容的深度和广度，减轻学生过重的学习负担。高中物理课程内容应为学生的终身学习及将来参与社会生活奠定必要的基础，使其具备发展的能力。因此，高中课程内容强调让学生学习物理学的基础知识，了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念及规律，掌握终生发展必备的物理基础知识和技能，满足学生终生学习和发展的需求。教师应全面落实课程标准的要求，注重高中物理课程内容的基础性，严格筛选物理学中的核心内容，舍弃旧教材中某些偏难的内容，尤其是《课程标准》已经降低的教学要求、明确不作教学要求的内容及严格界定了教学难度的内容。许多一线物理教师在教学过程中唯恐知识点不全、不精、不细，导致课堂上讲得太多、太难。在有限的课时中，应确保完成学生必须掌握的教学内容，在此基础上，再谈课外内容的援引，处理好“教与不教、教多教少”的问题，这样也能使课时压力有所缓解。

二 渗透物理学思想和方法

物理学思想和方法是人们认识和把握自然规律的结晶，是人们在科学发展的过程中所形成的思维和行为。学习物理学的思想和方法，有助于学生了解自然界的发生发展的基本规律，了解物理学家认识和发现自然规律的基本方法，以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。物理学在发生、发展的过程中蕴含着丰富的科学思想和科学方法，从伽利略斜槽落球的理想实验到牛顿“天地间力学规律”的统一；从力的合成到串并联电路总电阻的等效思想；从奥斯特的“电生磁”到法拉第对电磁感应现象的猜想与探究；从原子结构的发现到量子力学的建立……这就要求教师将物理学的思想和方法渗透在知识的形成过程中，让学生思考和领悟物理学思想方法的精髓。

三 讲究教学中的教授艺术

在教学中，教师努力提高讲授的效果具有重要的现实意义。首先，讲授时突出重点，条理清晰。教师所讲授的内容必须有明确的目的性，重点突出，抓住重点、难点和关键，要能让学生字字听清，句句听懂；在内容理解上不存在克服不了的困难（那些有意留给学生进行思考的问题除外）；其次，讲授时适当点拨，在物理概念和规律教学中，使新知识与学生已有的知识结构建立联系，所以教师在讲授时要心中有数、适当点拨。如在“竖直方向上的抛体运动”的教学中，因为学生已经学过了“匀变速直线运动的规律”，竖直上抛和竖直下抛实际上就是匀变速直线运动的特殊情况，所以学生有了一定的基础，物理教师讲授时不需要从头讲到尾，只需要适当点拨，学生就能轻松地学好这一节课；最后，讲授时富有情感。缺乏情感的讲授是苍白无力的，它难以点燃学生创造性思维的火花，融汇了一定情感的东西给人更多的形象美感，因为情感往往是和具体的人或事相联系的。在学生学习物理概念和规律的过程中，教师讲授要富有情感，使学生在学习知识的同时得到愉快的情感体验。

四 灵活采用多种教学方式

高中物理新课程改革以来，提出了很多新的有效的教学方式，这就要求教师在高中物理教学过程中掌握这些教学方法，并结合传统有效的教学方式，进行灵活的运用，只有这样，才能提高物理课堂教学水平。科学探究是高中物理新课程实施的有效的教学方式，从课程标准及教科书的编写内容中可以认识到，不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究选题。有许多物理知识需要通过教师的系统讲授，学生在学习中才会少走弯路，达到对知识的深刻理解和牢固掌握。对于那些独立而简单、有利于促进学生发展的基础知识技能，对于物理实验仪器的介绍、科学家的生平事迹、物理学史的介绍、物理学科知识的拓展、自然现象等常识性内容，采用讲授式教学都有较好的效果。大部分物理教师使用最多的教学方式是讲授，教学实践中为了达到最佳的教学效果，对于不同的教学内容，教师有将各种教学方式灵活结合运用的必要性，物理教师在讲授的间隙可以适当穿插演示实验和学生实验，引导学生观察或进行师生的讨论。在演示实验的过程中，教师还可以将实验与讲授相结合，以讲授来指导观察，以观察来推动思维的发展，教师的讲授一方面，要体现演示实验的目的、意义和观察要求；另一方面，要揭示现象与本质之间的因果联系，引导学生从演示实验中分析比较，得出实验结论。

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关键词:高中物理;新课程;教学内容

中图分类号:G630文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)10-0080-01

在实际的教学过程中,老师们对教学内容现代化有许多尝试,但是,在实践的过程中仍然出现了有的老师对教学内容现代化理解偏向,有的老师没有处理好知识的基础性与时代性的关系等问题,从而未能完全达到“知识与技能;过程与方法;情感、态度与价值观”这一课程目标。造成这一现象的主要原因有:教师的教学理念陈旧;教师对物理学的现代进展认识不够;教学中对现代物理观念、科学思想、科学方法认识的不足等。以下笔者拟对高中物理教学内容现代化作进一步的探讨。

一、对物理教学内容现代化的思考

(一)物理教学内容现代化就是指要将现代物理学发展所取得的成果告诉学生。一般认为,现代物理指的是从1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性以来物理学研究所取得的成果。1905年爱因斯坦创立了狭义相对论,先后在普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、玻恩等多人的努力下,创立了量子论和量子力学。经过近半个世纪原子物理、核物理的研究, 20世纪40年代人类掌握了核能的奥秘,人类社会进入了“原子时代”。1916年,爱因斯坦发表了用一种新观点来推导普朗克黑体辐射公式的论文,首次提出了受激辐射的概念。今天,激光技术已广泛应用于尖端科学研究、工业、医学、通讯、军事、艺术、教育、计算和日常生活。

(二)物理教学内容现代化就是要让学生知道基础物理学在高新科技发展中的应用以及它对其他学科的促进作用。物理学的发展对现代科技有很大的促进作用。20世纪物理学发展了原子能、电子、激光、计算机等实业部门。物理学在高技术领域的应用有:基因工程技术的发明,使人类开始全面进入认识和改造以人类自己为代表的生命世界;电子计算机的诞生使人类的劳动方式发生了革命性的变化,开创了人类智力解放的新纪元;商用核电站的建成,开辟了人类开发和利用原子能的新时代;人造地球卫星的上天,标志着人类的活动开始越出地球的限制,跨入向太空进军的新时期。物理学的发展还促进了自然科学中其他学科的发展,如天体物理、地球物理、化学物理、生物物理等众多交叉学科。

二、现代物理知识的教学价值

(一)现代物理教学内容有助于学生开阔视野,提高学习兴趣,激发其内在的学习动机。学习兴趣是学生学习的强大内在动力,现代物理知识能够展现物理的内在美,因为物理规律本身的简单、和谐和统一就是对于自然美的充分展现。例如,万有引力定律的发现实现了天和地的统一,电磁场理论的建立使电、磁、光得以统一,而能量转化与守恒定律的发现则说明自然整个运动的统一。通过对现代物理知识发展及应用的介绍,可使学生意识到物理学是一门处于不断发展中的学科,增强学生学习物理的兴趣。

(二)现代物理教学内容有助于激活学生的思维,增强问题意识,激发探索热情。爱因斯坦说过,“提出一个问题比解决一个问题更难”。在教学中适当讲一些现代物理学的新事物,让学生多听一些,多见一些尚未形成定论、尚未研究清楚的东西,有利于启发学生的思维,激发学生的问题意识和探索热情。在讲“电荷及其守恒定律”及“磁现象和磁场”这两节内容时,老师可以告诉学生,在电学中正负电荷都可以单独存在,但是将磁铁分割多少次都是磁南极和磁北极同时存在。那么教学中老师就可以启发同学们大胆猜测,自然界中有没有磁单极子存在呢?然后老师可以告诉同学们,在1931年,著名物理学家狄拉克就大胆预言,在微观世界里存在着只有一个磁极的粒子―――磁单极子,按照这种理论,电和磁的相似性将会更加完美,目前科学家们正在努力寻找磁单极子。

(三)现代物理教学内容有助于学生建立现代物理思想和观念。科学上每一次重大的变革,总是以科学观念、科学思想的突破为先导,正如爱因斯坦所指出:“在创造一个物理学理论时,基本观念起了主要作用”。中学生由于知识所限,许多现代物理知识无法接受,但可以采取适当的方法让学生理解、接受现代科学思想、观念。但是中学物理教材中经典物理理论过多、现代知识过少,只是体现直观的、经验的科学思想和实验的、逻辑的科学思想。如果学生长期接受这样的熏陶,头脑中就会牢固树立经典物理观,以后很难建立起现代物理的思想和观念。

三、高中物理教学内容现代化的实施

学生在日常生活中接触到的物理世界是丰富多彩的,有自然界的物理现象,有生产技术中的物理问题,日之所见,耳之所闻,都可以成为我们中学物理教材编写和教师感性知识的来源。在实际教学中,丰富多彩的物理学习资源可以使学生对物理产生亲近感,从而喜欢上物理;选择开放的、形式多样的学习内容,可以为学生个性化发展和今后的选择奠定基础;而通过切实可行的探究和体验,则有利于三维课程目标的实现。我相信,随着新课程改革的逐步深入,中学物理教学一定可以跟上时代的发展、物理学的进展,满足当今人才培养的需要。

参考文献