量子力学基本概念的发展范文

导语：如何才能写好一篇量子力学基本概念的发展，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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【关键词】量子力学；教学方法；物理思想

“量子力学”是20世纪物理学对人类科学研究两大标志性贡献之一，已经成为理工科专业最重要的基础课程之一，学生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。对提高学生科学素，养培养学生的探索精神和创新意识及亦具有十分重要的意义。但是，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。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。针对这些教学中的问题，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，已经成为摆在教师面前的重要课题。对“量子力学”课程的教学内容应作一些合理的调整。

1 合理安排教学内容

1.1 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。

1.2 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。

2 改进教学方法

“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，一味采取传统的灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。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，在教学方法上应进行积极的探索。

2.1 发挥学生主体作用

在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。

2.2 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。

3 教学手段和考核方式改革

3.1 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，有的学生会认为是全部粒子组成波函数，有的学生会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。

3.2 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。

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。量子力学的诞生，开启了人类科学发展的新思维。开展好量子力学的教学活动，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，有利于极大的提高学生的科学素养，从精神上熏陶他们的创新精神。

【参考文献】

[1]周世勋.量子力学教程[m].高教出版社，1979.

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这是一部对于量子力学教科书很有价值的补充教材。它对当代物理学的一般理论框架给出了独特的介绍。这种介绍的焦点集中于概念性的、认识论的和本体论的各个方面的问题。通过追求如下一些问题的答案来发展理论：什么使物质实体一旦形成则既不会坍缩也不会急剧膨胀？什么使得由不“占据空间”的客体（例如粒子物理标准模型中的夸克和胶子）组成的“占据空间”的客体成为稳定的？如此表现出的物质的稳定性成为为什么物理学定律具有它们现有的特殊形式的理由。这些问题是本书关注的中心问题，作者认为这个问题的部分答案是：量子力学。

全书共分3部分23章。第1部分，概述，主要介绍通向薛定谔方程的两种途径：历史的途径和费曼的路径积分方法。为理解相关的理论概念，简略地介绍了一些必要的数学，包括狭义相对论等，力求让读者熟悉基础。含第1-7章：1.概率：基本概念和定理；2. “旧”量子论的简略历史；3. 数学的一些插叙；4，“新”量子论的简略历史；5. 通向薛定谔的费曼途径（第一阶段）；6. 狭义相对论简介；7. 通向薛定谔的费曼途径（第二阶段）。第2部分：深度探讨，从稳定客体的存在导出量子力学的数学形式。含第8-15章：8. 为什么要量子力学； 9. 经典的力：效果； 10. 经典的力：原因；11. 再谈量子力学；12. 自旋；13. 复合系统； 14. 量子统计； 15. 相对论粒子。第三部分：含义，含第16-23章：16. 缺陷； 17. 评价策略；18. 量子世界空间的方方面面； 19. 微观世界； 20. 物质问题； 21. 表现形式；22. 为什么物理定律恰是如此；23. 量子（quanta）和吠檀多（vedanta）（古代印度哲学中一直发展至今的唯心主义理论）。书末尾有一个附录，给出了挑选的一些习题的解答。

本书是作者多年来在印度给大学生讲授侧重于哲学的当代物理学课程的基础上形成的。本书包括某些概念上新的陈述，尽量做到使这种陈述自成完整的体系，而且尽可能的简单，以适合广泛的读者使用。

这是一部从哲学观点讨论现代物理学诸方面问题的专著，作者叙述的内容范围非常广泛，但已经尽可能地简略。对于从事理论物理的教学及相关方面的研究人员是一本很好的参考书。

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关键词：量子力学；经典科学世界图景；非机械决定论；整体论；复杂性；主客体互动

Abstract: As one of three revolutions of physics in 20th century， quantum mechanics has greatly transformed the world view of classical science in many aspects. Quantum mechanics breaks though the mechanical determinism in classical science， transforming it into nonmechanical determinism; it changes scientific cognitive process from the theory of reductionism to the theory of wholism; it shifts the way of thinking from pursuing simplicity to exploring the complexity; it also establishes the interaction between subject and object in scientific researches.

Key words: quantum mechanics; world view of classical science; nonmechanical determinism; wholism; complexity; interaction between subject and object

经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的，近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论，片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲：统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是：微观粒子的各种力学量（位置、动量、能量等）的出现都是几率性的；量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的，对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释；决定论不适用于量子力学领域；仪器的作用同观察对象具有不可分割性，确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界

图景。

一、量子力学突破了经典科学的机械决定论，遵循因果加统计的非机械决定论

经典力学是关于机械运动的科学，机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单，因为机械运动比较容易认识，牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学，获得了空前成功；说它最普遍，因为机械力学有广泛的用途，容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上，解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性，无论从因到果的轨迹多么复杂，沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果；机械决定论的核心在于只要初始状态一定，则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实，机械决定论仅仅适用于宏观物体，而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4]

量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解，同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论，微观粒子运动遵守统计规律，我们不能说某个电子一定在什么地方出现，而只能说它在某处出现的几率有多大。

玻恩的统计解释指出，因果性是表示事件关系之中一种必然性观念，而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性，自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中，几率性是基本概念，统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变：统计描述代替了严格的因果描述，非机械决定论代替了机械决定论的统治。

经典统计力学虽然也提出了几率的概念，但未能从根本上动摇严格决定论，量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性，它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定，不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量，只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此，量子力学必须是几率的、统计的。而且，随着认识的发展，人们发现量子统计的随机性，不是由于我们知识和手段的不完备性造成的，而是由微观世界本身的必然性（主客体相互作用）所注定。

二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论

还原论作为一种认识方法，是指把高级运动形式归结为低级运动形式，用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质，以及完全还原是不可能的，决定了还原论不能揭示世界的全貌。

量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义，整体的特征绝非部分的叠加，而是部分包含着整体。部分作为一个单元，具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系，同时还要表现出“主体性”，可将自身的内在联系传递到周边，并直接参与整体的变化。因而，部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态，部分的少许变化将引起整体的突变。[6]

波粒二象性是微观世界的本质特征，也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看，也就是按照还原论的思想，粒子与波毫无共同之处，二者难以形成直观的统一图案，这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法，是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下，只表现波动性；而在另一些实验条件下，只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是，玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾，并试图寻找一种解决矛盾的方法，这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性，即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”，即从整体到部分。同样，海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置，这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出，造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观，而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以，量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。

三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性

从经典科学思维方式来看，世界在本质上是简单的。牛顿就说过，自然界喜欢简单化，而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标，也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动，牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性，这就隐去了自然界的丰富多样性。

量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体，而且把研究对象的条件理想化，使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此，特别是进入微观领域，微观粒子运动的几率性、随机性；观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。

在现代科学中，牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例，成为非线性科学中交互作用近似为零的情况，在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性，而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中，正如莫兰所说的，复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本，可能性比现实性更基本，演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式，不是以现实来限制可能，而是从可能中选择现实；不是以既存的实体来确定演化，而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性，在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通，而不是仅仅限于孤立和分离，它强调的是一种整体的协同。

四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动

经典科学思维方式的一个指导观念就是，认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们，根本不存在所谓的“真实”，除非你首先描述测量物理量的方式，否则谈论任何物理量都是没有意义的！测量，这一不被经典物理学考虑的问题，在面对量子世界如此微小的测量对象时，成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰，使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来，在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时，我们就会遇到一个矛盾：我们的观测仪器是宏观的，可是研究对象却是微观的；宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰，这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰；人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果，可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定，从而建立了科学活动中主客体互动的关系。

例如，关于光到底是粒子还是波，辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排，人们可以看到光的波现象；另一种实验安排，人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言，它却表现出波粒二象性。因此，海森伯就说，我们观测的不是自然本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8]

量子力学的发展表明，不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义，不在于它能够描述出自然“是什么”，而在于它能够明确，关于自然我们能够“说什么”。

参考文献

[1]林德宏. 科学思想史[M].第2版.南京：江苏科学技术出版社，2004：270-271.

[2]郭奕玲，沈慧君. 物理学史[M].第2版.北京：清华大学出版社，1993：1-2.

[3]刘敏，董华. 从经典科学到系统科学[J].科学管理研究，2006，24(2)：44-47.

[4]宋伟.因果性、决定论与科学规律[J].自然辩证法研究，1995，11(9)：25-30.

[5]彭桓武. 量子力学80寿诞[J].大学物理，2006，25(8)：1-2.

[6]疏礼兵，姜巍. 近现代科学观的演进及其启示[J].科学管理研究，2004，22(5)：56-58.

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随着高科技的发展，手机、笔记本、平板电脑等小型电子设备在我们的生活中得到了广泛应用，以晶体管为中心的半导体技术使这些成为可能。固态晶体管的发明已成为人类在过去一个世纪中最重要的科技进步，其影响力遍及我们生活的各个方面。

将电子设备的尺度再降低一个等级，就到了纳米层次，在纳米维度上理解电流的特性越来越重要。本书力求对从宏观尺度到原子层次的传输现象做一个深入浅出的概述。有两种方法可以制造纳米尺度的设备，一种是自上而下的方法，这种方法在半导体工业中已被成功应用，另一种是自下而上的方法，这种方法正是目前纳米科学研究的前沿。自下而上的纳米技术并不能完全取代自上而下的技术，两者往往相辅相成。但无论哪种方法，都需要深刻理解纳米尺度的传输效应。

本书共分为6章：1.量子力学的基本概念及其与材料电特性的关系，并从量子力学角度对电阻和晶体管中的传输效应进行了解释；2.从量子力学角度阐述了电流、电压和电阻之间的量子特征关系；3.量子与宏观区域的边界，并介绍了几何、尺寸和微观结构是如何影响纳米尺度下的阻抗特性的；4.用于在纳米尺度下探测结构电特性的技术――扫描探针显微镜方法；5.电流产生的负面效应――纳米线中的热效应和电子迁移，这些负面效应非常重要，因为微处理器中晶体管的收缩会造成它们之间的连接体也产生收缩，而纳米尺度上小线的回弹性与微米尺度上长线的回弹性不同；6.分子电子学，通过对这一领域的研究有望实现新型的电路功能。

本书可作为量子力学、扫描探针显微镜法和电子传输的入门参考书。

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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。

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关键词： 结构化学；教学效果；探索与实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0256-02

0 引言

结构化学作为普通高校化学专业的重要基础理论专业课，此课程是以量子力学和现代分析测试仪器为理论和技术基础，研究原子、分子以及晶体的微观结构、运动规律和结构与性质之间的关系的一门学科，这门课的核心内容包含两部分内容-电子结构和空间结构，前者研究描述电子运动状态的波函数，后者主要是分子和晶体在空间的排布情况；一条主线为结构决定性质[1-3]。量子化学是结构化学的理论基础，它有固有的不可避免的数学结构，还有很多复杂抽象的哲学概念，因此很多学生感到难学，容易丧失结构化学学习的兴趣。所以，本文针对课程特点，在总结结构化学教学经验基础上，探索教学方法，提高学生积极性，提高课堂教学效果。

1 教学与学科发展史相结合

量子力学虽然是结构化学学习的理论基础，但并不是主要内容，在课程上只是用量子力学引出对结构化学非常重要的新概念，例如原子轨道、分子轨道、能级等，从微观世界解释或预言化学问题，但根本不会把课程深入到量子力学的丛林中。所以在课程开篇时让学生了解量子力学发展史上一些事件，接受量子概念，理解化学问题，从而学到科学方法论。

例如在课程开篇前介绍课程大致框架，介绍结构化学发展史与诺贝尔奖，通过诺贝尔奖获得者的简介让学生了解结构化学发展史，从而吸引学生学习兴趣。在介绍19世纪末经典力学时，引入开尔文在新年献词中的话-物理学上空飘着两朵乌云：Michelson-Morley实验和黑体辐射，吸引学生们的学习兴趣。在后期教学中，向学生介绍德布罗意：他大学学习历史毕业后受哥哥影响对物理发生兴趣，一战后随朗之万攻读博士，在博士论文里面提出的理论揭示了光子和物质粒子之间的对称性，并得到了爱因斯坦的肯定，在1929年获得诺贝尔奖。通过德布罗意的简介告诉学生兴趣是最好的老师，学习结构化学也是如此，从而克服学生畏难情绪。

另外，在教学中根据学科发展，适时增加教材中没有的学科前沿热点和动态，学生反馈意见表明，通过教学与学科发展史相结合、课堂与学科前沿相结合的讲授方式，使学生学到基础知识同时，又能知道课程知识与科研之间的联系， 激发了学生们的学习兴趣和从事科研的热情。

2 课堂教学注重准确性和条理性

由于结构化学的课程特点，教师讲授过程中如果稍有疏忽，容易导致学生继续学习的兴趣下降。所以，在授课过程中不能照本宣科，不能照着PPT课件念，必须对于基本概念基本理论要有准确的描述和解释，不能模棱两可。很多的数理推导贯穿于结构化学课程中，但是对于这些推导过程并不要求学生掌握，但是教师也不能避而不谈，必须讲清楚详细的推导过程，让学生知道来龙去脉，从而学生才能更好的掌握和理解这些结论。例如在讲解单电子原子的Schr dinger方程及其解这一节时，先给学生简单介绍氢原子体系薛定谔方程的处理，在变数分离以后得到三个方程，从而根据方程的边界条件引入三个量子数，让学生明白根据三个方程分别得到的是哪些量子数，这样学生对量子数就有了清晰的认识，再结合无机化学课程里面的知识，对下一节量子数的物理意义就有了很好的认识。

3 理论联系实际，注重能力培养

结构和性能的关系是结构化学课程的一条主线，虽然本课程理论性很强，但是还是有实验和技术基础的支撑。在课本第四章分子的对称性理论课结束后增加1-2周的模型实习，给出第四章课本出现的分子的球棍模型，让学生了解其对称性，让后将分子拆开后再组装起来，通过这种练习加深学生对分子对称性的理解。另外，基于学校的科研平台，让学生参与教师的科研课题中来，在仪器的使用实验过程中，将所学知识用到实际操作中，学会处理数据，将所学知识应用到实践中，加深对课程知识的理解，加深学生科研能力。实践表明，化学专业部分学生通过这个过程提高了动手能力，在研究生面试实验环节以及中学教学中都取得了很好的效果，部分研究生总体面试成绩还是名列前茅。

4 充分利用多媒体教学手段辅助教学

随着科学技术的发展，计算机在各个领域得到了广泛的应用，各个学校均使用了多媒体教学。可以把大量知识点列于幻灯片中，通过教师讲解框架结构，让学生充分理解课程知识点之间的联系，加深对知识的掌握。结构化学是在微观层面研究原子、分子以及晶体的结构和性质。传统教学没有直观演示，学生会刚拿到枯燥无味，难以理解结构和性质之间的内在关系。因此在教学中我们用Chemwindow6.0，Origin 7.5，Flash等软件制作原子轨道线性组合成分子轨道动态图、分子的三维空间结构图，晶体结构图，使得抽象变得具体，更直观更清晰地展示出分子的三维空间结构图，让学生在短时间内获得大量知识，从而提高了教学效率。

5 课程教学与练习同步

在课程教学前，教师可以提前制作结构化学题库，题库内容应每章节的知识点，主要题型为选择题、判断题、填空题、问答题和计算题。在每一章教学中和结束后，始终贯穿着练习，随时把握学生掌握情况，及时解决学生出现问题。考核学生掌握情况可以包括课堂提问和发问，课后作业以及每章从题库抽取的练习题测试等多种形式，在教与学中把“过程”和“终结”有机结合起来，例如在讲授完量子数意义后，引入一道化学奥赛题：假如某星球的元素量子数服从下面限制：n为正整数；l=0、1、2……；m=±l；ms=+1/2，那么在这个星球上，前4个惰性元素的原子序数各是多少？在解这样的题中让学生学会活学活用。总之，采用引起学生注意、提供学习的指导、后期反馈等一系列环节，学生的学习兴趣提高，学习效果有很大的改善。

6 小结

在结构化学教学中，通过以上几种方法的有机结合，学生教学评价最多的是学习主动性显著提高，兴趣有很大提高，课堂气氛活跃。学生自己获取和应用知识、解决课程问题能力有了很大的提高，学生也不再感觉“结构学习如登天”、“结构不再是噩梦”。

参考文献：

[1]周公度，段连运.结构化学基础（第四版）[M].北京：北京大学出版社，2008.

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二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

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关键词：智能信息处理技术；量子计算智能导论；教学实践

人类正被数据淹没，却饥渴于知识。面临浩瀚无际而被污染的数据，人们呼唤从数据中来一个去粗取精、去伪存真的技术。而数据挖掘就是从大量数据中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的知识和模式的高级操作过程，所以数据挖掘也可以说是一个模式识别的过程，因此模式识别领域的许多技术经过一定的改进便可以在数据挖掘中起重要的作用。计算智能(Computational Intelligence-CI)方法是传统人工智能(Artificial Intelligence，AI)的扩展，它是模式识别技术发展的新阶段[1]。

科学家预言：“21世纪，人类将从经典信息时代跨越到量子信息时代”。创立了一个世纪的量子力学随着20世纪90年代与信息科学交叉融合诞生的量子信息学，已成为量子信息时代来临的重要标志[2]。量子计算智能导论作为信息科学、计算机科学、智能信息处理、人工智能等相关专业的研究生专业课程，已经在越来越多的高等学校开设。

由于量子计算智能是一门跨越包括物理学、数学、计算机科学、电子机械、通讯、生理学、进化理论和心理学等学科在内的深奥科学，因此量子计算智能导论的教学内容和侧重点的安排目前仍处在探索阶段，尤其作为研究生课程如何使得学生在掌握深奥理论的基础上结合实际应用，将理论转化为技术与工具，从而提高动手能力，这是每个研究生专业课任课老师的核心探索所在，因此就要求老师在授业解惑的同时关注前沿，以该学科的前沿领域为教学指引，进而更好的培养研究生主动探索知识的能力。

1教材选择

一本好的教材为教学起到了画龙点睛的作用，因此教材的选择即是老师对教学内容，教学目标和教学方法的选择。我们选择教材，期望该教材由浅入深、深入浅出、可读性好，具有系统性、交叉性、前沿性等特点。由于量子计算智能导论为全校研究生的专业课程，而量子计算智能是一门多学科交叉的综合型学科，因此我们要考虑到来自学校不同专业背景，以及在物理，数学，工程优化和进化理论基础有限的两难困境，所以首先选择了一本关于量子计算的英文原版书作为教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，该书全面介绍了量子计算与量子信息学领域的主要思想与技术。到目前为止，该领域的高速进展与学科交叉的特性使得初学者感到困惑而不易对其主要技术与结论有综合性的认识，而该书特色在于对量子机制和计算机科学给予了指导性介绍，使得那些没有物理学或计算机科学背景的学生对此也易于接受，为学生提供了详实的关于量子计算的物理原理和基本概念；另外考虑到这门课程面向研究生，无论将来他们是直接就业还是继续深造，都要注重实践动手能力的培养，要能够将自己所学的书本知识转化为技术和工具，去解决实际的工程和科研问题，因此我们还选择了另外一门书，由李士勇教授所著的《量子计算与量子优化算法》[4]，哈尔滨工业大学出版社于2009年出版，该书着重讲解了量子优化算法，为实际工程应用提供了新的思路，并启发大家在量子计算机没有走出实验室的今天，如何利用现有的数字式计算机构造具有量子特性的快速算法。当然考虑到全校研究生的专业知识背景不同，我们也推荐了中南大学蔡自兴教授等编著，2004年由清华大学出版社出版的《人工智能及其应用：研究生用书(第三版)》[5]，该书是蔡自兴为主讲教授的国家精品课程人工智能的配套教材，该本书中系统全面的讲解了高级知识推理、分布式人工智能与艾真体、计算智能、进化计算、群智能优化、自然计算、免疫计算以及知识发现和数据挖掘等近年的热点智能方法，从而辅助学生了解人工智能，以及人工智能如何发展到计算智能，使得学生全面认识学科的发展和传承性，为今后学习量子计算智能打下坚实的理论基础。

2教学内容

本课程从量子计算的基本概念和原理出发，重点讲解量子计算基础和基本的量子算法；并从量子优化算法拓展开来。该门课程我们安排了46学时，具体安排如下：第1章，量子力学基础(2学时)；第2章，量子计算基础(4学时)；第3章，基本量子算法(4学时)；第4章，Grover量子搜索算法的改进(4学时)；第5章，量子遗传算法(8学时)；第6章，量子群智能优化算法(8学时)；第7章，量子神经网络模型与算法(8学时)；第8章，量子遗传算法在模糊神经控制中的应用(8学时)。

3教学方法

3.1理论与实践相结合的教学方法

量子计算智能导论是一门多学科交叉的综合型学科。选课的同学来自全校，各个的专业背景不同，但是大家的共同需求是一样的，就是从课程中掌握一种用于解决实际问题的工程技术，但是工程技术的掌握也需要理论的支撑，因此我们在教学实践中总结出了一套方法，具体做法是将教学内容划分为：理论型和实践型。

理论型教学指的是发展完善的量子计算基本原理和方法。其内容包括：量子位、量子线路、量子Fourier 变换、量子搜索算法和量子计算机的物理实现等。而其中量子位、量子线路以及量子算法都是以量子相对论为基础的，这也是量子计算的本质原理，而较之我们熟悉的数字式计算机和计算方式有着本质的区别。我们在教学中由浅入深，通过PPT授课，采取理论与实例相结合的讲授方式。下面给出了一个我们在教学中的实例：将量子计算问题形象化。具体内容如下。

让我们想象一下下面这个问题。我们要找一条穿过复杂迷宫的路。每次我们沿着一条路走，很快就会碰到新的岔路。即使知道出去的路，还是容易迷路。换句话说，有一个著名的走迷宫算法就是右手法则――顺着右手边的墙走，直到出去(包括绕过绝路)。这条路也许并不很短，但是至少您不会反复走相同的过道。以计算机术语表述，这条规则也可以称作递归树下行。现在让我们想象另外一种解决方案。站在迷宫入口，释放足够数量的着色气体，以同时充满迷宫的每条过道。让一位合作者站在出口处。当她看到一缕着色气体出来时，就向那些气体粒子询问它们走过的路径。她询问的第一个粒子走过的路径最有可能是穿过迷宫的所有可能路径中最短的一条。当然，气体颗粒绝不会给我们讲述它们的旅行。但是 量子算法以一种同我们的方案非常类似的方式运作。即，量子算法先把整个问题空间填满，然后只需费心去问问正确的解决方案(把所有的绝路排除在答案空间以外)。这样以来，一个枯燥晦涩的量子算法就被很形象的解释，因此增强了学生的记忆也加深了理解，从而提高了学生的学习兴趣。

实践型教学指的是正在发展中的量子计算智能方法的热点问题。其内容包括：量子遗传算法，混沌量子免疫算法，量子蚁群算法，量子粒子群算法，量子神经网络模型与算法，和这些算法在实际工程优化中的应用。这部分内容属于本学科的前沿，但也是热点问题，因此这部分我们在教学中忽略理论推导，重点强调实际操作，在PPT课件中增加仿真实例的讲解；并在课下布置相应的上机操作习题，配合上机实践课程，锻炼学生的动手能力，同时也引导学生去关注这些前沿，从而培养他们的科研素养。

为了体现该门课的教学特点，我们在考核方式上，采取考试与报告相结合的方式，其中理论部分我们采取闭卷考试，占总考评分数的40%；实践部分采取上机技术报告考核，内容为上机实践课程布置的大作业，给出详实的算法流程图和仿真结果与分析，占总考评分数的40%；出勤率占总考评分数的20%。

3.2科研素养的培养与实践能力的提高

科研素养的最核心部分，就是一个人对待科研情感态度和价值观，科研素养的培养不仅使学生获得知识和技能，更重要的是使其获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养。正如温总理说的那样：“教是为了不教，学是为了会学”，当学生将课本内容遗忘后，遗留下来的东西即是他们所具备的科研素养。因此，在教学中，我们的宗旨也是提高学生的科研素养，量子计算智能导论是一门理论和实践紧密结合的学科，该学科的发展日新月异，在信息处理领域的关注度也越来越高。在教学实践中，我们采用了上机实践和技术报告相结合的教学方式。掌握各种量子计算智能方法的原理和流程是这门课程教学的首要任务，因此学生结合各自研究方向实现量子智能算法在实际科研任务中的优化问题求解。在上机实践中，学生不仅要掌握该智能算法的流程而且重点关注学生对

自己科研任务的建模，学会系统分析问题，建立合理的数学模型，并给出理论分析。上机实践验收中，我们不但考察其结果展示，更增加了上机实践的技术报告，用来分析模型建立的合理性，从而培养学生对待科研问题的分析素养和建模素养。在技术报告中，我们要求学生给出几种可供参考的建模模型，并分析各自的优势，和选择这一解决方案的依据。由于量子计算智能导论是面向研究生开设的课程，在教学中，我们更佳关注其分析问题的能力，和解决问题的合理性的思考能力，从而培养学生的科研素养。

4结语

把教学当做一门艺术，是我们作为高校老师毕生追求的目标，如何做到重点讲透，难点讲通，要点讲清，这也是我们多年教学中一直关注的关键点。我们在教学中反对“灌输式”，强调“启发式”，以实际应用先导教学是非常可取的，也收到了良好的效果。量子计算智能导论是一门综合型交叉学科，且面向研究生开设，因此在教学实践中，我们十分重视学生科研素养的培养。通过上机实践和技术报告的形式引导学生积极动手，积极思考。希望这些教学中的点滴供同行们交流探讨。

参考文献：

[1] 焦李成,刘芳,缑水平,等. 智能数据挖掘与知识发现[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2006.

[2] 田新华. 跟踪国际学术前沿迎接量子信息时代:《量子计算与量子优化算法》评介[J]. 科技导报,2010,28(6):122.

[3]Michael A. Nielsen ,Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information [M]. 北京:高等教育出版社,2003.

[4] 李士勇,李盼池. 量子计算与量子优化算法[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009.

[5] 蔡自兴,徐光v. 人工智能及其应用:研究生用书[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2004.

Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)

篇9

【关键词】工程化学；教学改革；兴趣教学

针对非化学化工专业的工科大学本科生开设的《工程化学》课程，具有课时较少(我校限制在26～40学时内)，而涵盖内容却很丰富的特点。目前所用教材[1]不但涵盖了无机化学和物理化学的一般化学原理，还适当介绍了当今科技前沿和热点的一些内容，涉及到材料、能源和生命科学等诸多领域。因此在教学中面临的首要问题，是如何处理好学时少与内容多这一矛盾。另外在教学过程中还会遇到的一个问题就是，部分学生对于这一课程的学习热情不高，甚至提出“我们非化学化工专业的学生为什么要学化学”这样的问题。

因此在讲课过程中照本宣科、面面俱到显然是行不通的。课程内容多课时少，什么都讲等于什么都没有讲，而学生们对化学的认知程度本来就比化学化工专业的学生薄弱得多，造成了学生听不懂而不想听，不想听更听不懂的恶性循环。

实际上《工程化学》的设置是有其必要性的，这体现了中学“数理化”三大课程在大学中的延续深化。在大学中“高等数学”和“大学物理”是必修的重要课程，而《工科化学》可以看成是“大学化学”（在部分院校的课程设置中确实有这样的名称），是理工科学生构筑自然科学知识体系的重要基石。因此现在可以回答学生在前面提出的问题了：缺少了化学基本知识和基本理论学习环节的理工科大学生，是知识不扎实、思维不全面的“跛子”人才。

明白了这一点，不妨将本课程的教学目标设定为：培养学生用化学的思维方法去认识世界。根据这一出发点，在教学过程中内容应当有所取舍，侧重于基本知识的掌握和基本方法的训练，内容不宜过深过难，切忌枯燥无味的课堂气氛，逐步培养学生对化学的兴趣。根据多年的教学经验和教学效果，我认为课程中有三个部分的内容可以适当阐发，作为兴趣教学开展的突破口。

一、原子结构

原子作为化学研究中的最小单位，其结构知识是基础中的基础，但由于涉及的内容比较艰深，在具体的介绍中要深入浅出，即避免相对复杂的数学推导，但在思考问题方面却要引学生往深处去想。可以将量子力学的发展史话作为介绍的切入点，因为上个世纪初期对于原子结构的突破性研究成果是量子力学建立和发展的重要阶段[2]，诸多科学巨擘得以一展他们天才的光芒，这里面包含的曲折与成就、趣闻和佳话，对学生来说是一个难得的启发教育机会。另外在学习这一章节始终要对学生强调的是，原子内部的结构属于微观世界，与我们一般接触的宏观世界，其尺度差距当在1010以上，可用天壤之别来形容。所以在微观世界中很多方面，比如“波粒二象性”、“测不准关系”等量子力学的基本概念，是很难被一般人理解的，因为它们在宏观世界里没有对应的参照物，学习在一个完全不同的世界里去认识问题、思考问题，是一个挑战。听了这样的介绍后，学生既感觉有挑战性而提高了学习热情，也不会死钻牛角尖非用宏观的情景来联系微观而不能理解、难以自拔。

比如说“物质波”这一微观粒子的存在方式，实际上是“波粒二象性”的另外一种表达，介绍的时候往往以宏观世界的“机械波”举例来帮助学生对于诸如“波长”、“干涉”等概念的理解，但同时一定要强调，此“（物质）波”非彼“（机械）波”，从本质上它们是不同的，比如前者不但传递能量而且也输送物质本身，即不需要介质就可以传播，而后者仅仅是传递能量（暂不考虑能量本身也是抽象意义上的物质）。通过这个例子，同学们可以体会到类比这一方法的长处和局限性，再进一步举例说明玻尔的原子模型为什么较先被提出，而最后却不能自圆其说，就是因为这一模型实际上是带着“先入为主”的想法，比拟了宏观世界中恒星行星体系，而最终为微观世界所不相容。这样带有实例的启发，会使得学生们在思维方法上的眼界有所拓宽。

二、熵

作为热力学重要函数的熵，在课堂学习中若是光介绍其计算公式，未免过于枯燥。而作为对当代科学有所了解的教师，都会知道这一概念在化学、物理、生命科学以至于社会、经济等非理工学科中的重要性[3]。熵就是混乱度的量衡，熵值越高，系统越趋向于混乱和无秩序化，这是熵这一概念的核心。为何在万物变化中总有不可逆过程，什么过程又是自发的？孤立体系的熵值不会减少这一判据的重要性，揭示了万事万物错综复杂变化表象下一条内在的本质规律。为什么“水往低处流，人往高处走”，因为人不是一个孤立体系，不但每天摄入营养、排弃废物，而且还通过接受教育，不断提高自身文化素养，这是一个大学生不但应该懂得而且应该努力做得更好的事情。

转贴于 再比如现在为什么要提倡“节约型社会”？用热力学的观点来看，社会的发展是一个熵减少的有序化过程，所以人类社会也一定是个开发性的社会，在发展的同时一定伴随着能源的利用、对自然的开发这样一个破坏性的过程。因此不能幻想一种对生态没有影响没有破坏的社会发展模式，科学的发展观当然不是“杀鸡取蛋”式的破坏性开发，也不是说要“不吃不喝不发展”这样不现实的极端做法，而是尽可能减少环境破坏的“节约型社会”发展模式。

通过这些介绍，学生们会发现化学中蕴藏的知识实践在化学之外，不但觉得听课不枯燥，更完善了自身的知识体系，开阔了思维空间，对于一个大学生的综合素质培养是有益处的。

三、手性现象

在有机化学中，具有不少手性的化合物，其不同对应异构体生化活性往往迥异，因此对手性物质的合成和分离是生化和制药学科的热点研究方向。而人体内存在的天然氨基酸都是L型的这一迷题，目前尚未得到合理的解释，由此引发的研究自然界中某一对应异构体占优的外在诱因更是基础科学研究的重大课题[4]。在课堂上向学生们介绍这些科学研究中的难题谜团，不但学生感觉不枯燥，而且激发了他们对未知事物的好奇心，而这正是科学研究前进的最大动力所在。

在紧接着的教学过程中，还应当向学生们指出，不但有机物质有手性，而且无机物质也存在手性，比如[Cr(C2O4)3]3－这样的配位化合物离子，存在Δ型和Λ型的对应异构体，它们之间存在镜像关系。进一步阐明判断一个化合物是否具有手性的依据是其镜像和原物是否能够重合，不能重合则说明它们是手性的对应异构体关系。随后借助这一判据，将手性的概念扩展到宏观物体中去，比如左手和右手，鞋子的左脚和右脚，最后将手性归纳为一种现象，即不但有手性物质，还有手性规则，比如左手直角坐标系和右手直角坐标系，左手螺旋法则和右手螺旋法则。课堂上最后可以当场进行小测验，让学生们列出所能想到的手性现象，不限于化学物质。最后的效果是出乎意料的，学生们充分拓展了自己的想象力，举出的例子丰富多彩，有的是教师也没有想到过的，这说明兴趣能够引起多么大的学习动力。试举一些精彩答案如下：人与水中的倒影，印章上的字与其印在纸上的字，左旋的DNA和右旋的DNA，环形跑道上顺时针与逆时针跑步……

总结

从实际情况出发，制订以激发学生学习热情的兴趣教学法在实践中收到了良好的效果。当然根据不同教师对教材的理解不同，自身的知识面层次不同，在开展教学中能够有所阐发的具体内容也可能是有所不同而相互补充的。当然在这里也还是应当说明，活跃课堂气氛，提高学习兴趣还是要首先和课程内容紧密相联系，不是一味追求现场气氛，而是做到有所联系有所侧重，把目的牢牢地收在前面说过的“培养学生用化学的思维方法去认识世界”这一核心上来。应该说，其实任何的课程都存在一个将枯燥的课本内容转化为生动的课堂教学这样的问题，这一问题的解决首先要求老师有扎实的基本功，将课本内容吃透才能做到教学方法上的升华，才能更好地组织教学素材；其次要求学生对课程有兴趣，一定要做到老师自己对课程有钻研的兴趣，这样平时才能更多地搜集相关信息，多看“闲书”，多发“闲想”，点点滴滴累积下来，才能在讲课过程中左右逢源，有话可说，有例可举，切合课本内容，贴近现实，起到良好的教学效果。

参考文献

[1] 陈林根等编. 工程化学基础(第二版). 北京：高等教育出版社， 2005.

[2] 曹天元. 上帝掷骰子吗——量子物理史话. 沈阳：辽宁教育出版社，2006.

篇10

因此，了解中考议论文阅读的命题特点，掌握一些必要的答题要领是非常必要的。本文以2010年中考试题为例，就议论文阅读的答题技巧略作探讨，以抛砖引玉。

一、论点的提取与归纳

题型透视考查对文章论点的提取和归纳，是议论文阅读中常见的一个考点。考生必须要把握准原文要义，找出凝聚文意的核心段，找准蕴涵文旨的关键句，然后筛对筛全所给的信息，作出正确的解答。

真题片段1.（2010年北京燕山卷）《不以人蔽己，不以己蔽人》“‘①不以人蔽己，不以己蔽人’，这句话的意思就是主张以存疑的态度来对待他人的意见和学术观点，同时又主张客观看待自己的意见和学术观点，反对独断专行。这种态度对于从事科学研究的人来说尤为重要。……”

问题19. 选文要阐明的中心论点是什么？（答案：不以人蔽己，不以己蔽人。）

2.（2010年浙江东阳卷）《重建奇迹彰显中国奋进的力量》“① 位于汶川县映秀镇的汶川特大地震震中纪念馆封顶；汶川地震异地安置区首批“农家乐”开业；四川及甘肃陇南地震灾区农房基本完成重建，学生提前搬入新校园……汶川特大地震发生两周年前夕，纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。……”

问题13． 本文的中心论点是什么？（答案：纷至沓来的重建喜讯报告着灾区的新生，彰显着中国人民团结奋进的伟大力量。）

3.（2010年浙江义乌卷）《将兴趣进行到底》“……有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。英国人塞缪尔・斯迈尔斯说过：‘一个人对某一方面的兴趣越强烈，就越有可能学习这方面的知识，从而在与其兴趣有关的领域里采取惊人的举措，取得巨大的成功！’我国教育家说：‘教育是帮助被教育的人给他能发展自己的能力，完成他的人格。’教育的要义就是要探寻孩子的兴趣，培养孩子的兴趣，给孩子的兴趣发展提供广袤的空间和强有力的支持，让兴趣引领孩子前行，让兴趣引领孩子成功。”

问题11. 本文的中心论点是什么？（答案：有兴趣，才会有动力，持久的兴趣，才会产生持久的动力。）

思路点拨有不少议论文采用“开门见山”式写作方法，即作者在文中就直接把观点给亮了出来。阅读时首先要注意文章的标题，因为有些议论文的标题本身就是论点。有些则是先列举一些现象，进行分析、阐述之后才在第一自然段的末尾或是第二、三自然段中提出中心论点，然后再围绕中心论点展开论证。浙江义乌中考卷《将兴趣进行到底》的论点则是出现在文章的末尾。作者先列举大量论据，然后进行分析论证，最后得出结论，这个结论就是文章的中心论点。

真题片段（2010年四川泸州卷）“…… ② 世博会究竟将给中国带来什么影响呢？③笔者曾有幸当面向连任两届国际展览局主席、现任国际展览局名誉主席的著名外交家吴建民讨教，他说：“世博会对中国的影响将超过奥运会。因为上海世博会的主题口号是‘城市，让生活更美好’，而世博会确实能够做到让城市的生活更加美好。”不难明白的是，中国的城市化进程正在加速推进，世界城市发展经验的集中展示，将给中国不少城市带来改变陈旧面貌、提升自身素养的大好契机。中国的城市人口现已占总人口的近半数，直接能对如此数量的中国人产生直接影响，其影响不可谓不大。……”

问题7. 本文的中心论点是什么？试用一句话概括。（答案：上海世博会将给中国带来深刻广泛的影响。“深刻”“广泛”有一即可）

思路点拨有的议论文不明确提出论点，需要考生在整体感知的基础上概括、归纳。概括要全面，文字要简洁。归纳论点有三个步骤:归纳段意――归纳层意――概括论点。要注意，论点是在文章中体现出来的作者的观点和看法，其表现形式应该是完整而简洁的句子。

二、 论据的概括与补充

题型透视针对论据设题，一般要求找出所用论据，这类题只要将论据找出来并扼要概述即可。常见的题型有两种:一是要求针对某一个论点，找到事实或道理论据后，用简洁的语言进行概括;二是要求针对某一个论点，为它补充相应的事实论据或道理论据。

真题片段（2010年安徽芜湖卷）《科学不怕挑战》“……③ 量子力学理论刚提出时，由于它的基本概念与传统观念根本不同，有些科学家一时难以接受。爱因斯坦反对量子力学的几率解释，说:‘我不相信上帝在掷骰（tóu）子。’他还多次提出‘理想实验’进行挑战。玻尔是量子力学的创始人之一，他奋起应战，据理反驳。爱因斯坦屡败屡战，苦思冥想出一个特别刁钻的‘理想实验’。玻尔彻夜未眠，苦思不得其解，直到清晨才豁然开朗，利用相对论以其人之道还治其人之身。但爱因斯坦仍然固执己见，以至另一位科学家厄伦费斯特都忍不住说:‘爱因斯坦，你真不像话!你简直在批判你自己的相对论了。’爱因斯坦挑战量子力学，虽败犹荣，他提出的‘理想实验’，促进了量子力学的发展，还对量子密码、量子计算机等新技术起到了催生作用。④ 进化论从诞生之日起就被挑战，从未停止过。创世说从信仰出发频频发难，甚至采用行政手段禁止进化论的传播。结果怎样呢？进化论身经百战，越战越勇，而创世说却破绽百出，只好以百万元大奖向科学家频送秋波求援。……”

问题6． 第③④段运用了事例来论证，请分别概括这两个事例的内容。（答案：第③段：量子力学曾受到爱因斯坦理想实验的挑战；第④段：进化论曾受到创世说者的频频发难。）

思路点拨论据是用来证明论点的材料，论据必须和论点一致。分析论据作用一定要和论点联系起来，答题时要答出直接证明的那个观点。如果是事实论据，必须运用概述的方法，将笔墨集中在能够证明观点的主要情节上。概述事实论据，可采用“人物+概括性事例+简短评价”的形式。要答好这类题，需要平时留心生活，多读书，做一些专题积累。要注意，议论文的论据只有事实论据和道理论据两种。

真题片段1.（2010年湖南长沙卷）《谈尊严》“……② 自古以来，就有孟子的‘富贵不能，贫贱不能移，威武不能屈’；有李白的‘安能摧眉折腰事帆责，使我不得开心颜’；有李清照的‘生当作人杰，死亦为鬼雄’：有于谦的‘粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间’……他们都是活得有尊严的人。……”

问题20.仿照第②段画线句子补充一个论据。（答案示例：有文天祥的“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”。）

2.（2010年湖北宜昌卷）《中国人的山水观》“……②过去中国人谈游山，从未见有人说他‘征服’了某个冰封雪冻的高山而引以为傲。中国人游山是欣赏它的深邃幽缈、高不可攀、深不可测的含蓄之美，所以说是‘寻幽探胜’。‘寻’与‘探’，都意味着一种小心翼翼的赞叹激赏之情。唐朝诗人常用山林来造境，以表达他们的禅思和对大自然的喜爱。因此，他们笔下的山是‘只在此山中，云深不知处’的幽谧，是‘落叶满空山，何处寻行迹’的隐逸，是

，所以，中国人游山是纯然精神上的快乐与解脱，绝无一丝欲‘征服’而后快的敌意。……”

问题30． 积累链接：请顺其思路，在第②段中加横线的句子后仿写一句。（答案：如：“千山鸟飞绝，万径人踪灭”的空寂。“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适。）

思路点拨补充论据时要明确:无论是补充事实论据还是道理论据，都是用来证明论点的，都要围绕直接证明的那个观点来补充。补写的论据要典型，有代表性，这样说服力才强。如果是补充道理论据，我们一般要选择名人名言。 要注意，杜撰的名言或不为人所熟知的警句往往不能得分。

三、 论证方法的分析与理解

题型透视判断文章所运用的论证方法， 辨识、分析和理解其作用，是议论文阅读的重要考点。既考查对论证方法的辨析，也考查使用论证方法的好处。目的在于测试考生提取加工信息、调动运用积累、评述见解的能力。此类题型对考生的检测是多方面的、综合的，契合了新课标的精神。

真题片段1.（2010年黑龙江省鸡西市卷）“……⑤‘浅阅读’这种阅读态度导致了阅读的工具性质，加深了整个社会的浮躁。上海大学社会学教授邓志伟认为，思想使人进步，思考又往往是沉重的。那些读来显得沉重的文字，往往能够使人更好地了解社会，激发起读者的感悟和思考。不能仅仅因为‘浅阅读’的轻松、愉快，而放弃学习积累的机会。……”

问题23.文段⑤中画线句的论证方法是

，作用 。（答案：道理论证，论证“深阅读”的重要性，增强文章说服力。）

2.（2010年湖北襄樊卷）《让优秀成为一种习惯》“…… ⑥优秀作为一种品质，当然离不开客观环境。但真正优秀的人懂得：命运只有把握在自己手里，才是真正的命运。平庸的人总是把别人的成功归结为环境好、条件好、人缘好、运气好，而把自己所有的失败归结为外在原因。优秀的人心里明白成功离不开客观条件，但从不过分依赖客观条件。他们懂得：环境创造人，人也创造环境。他们成功的时候往往以感恩之心面对社会、面对所有帮助过他们的人，把成功的功劳归结于客观条件。他们失败的时候，往往把原因归结为自己努力不够。优秀的人总是说自己不行，认为自己无知；平庸的人总是利用各种机会表白、粉饰自己。在真正优秀的人看来，世界上没有比这更愚蠢的事情了。……”

问题25． 文章第⑥段主要运用了什么论证方法？有什么作用？（答案：对比论证。答道理论证和对比论证也给分；只答道理论证不给分。其作用：把“优秀的人”与“平庸的人”的不同认识加以对比，强调突出了“优秀的人”不过分依赖客观条件的观点。）

思路点拨作答这类试题，要搞清楚论证方法有:举例论证、道理论证、比喻论证、对比论证。不同的论证方法有不同的作用。举例论证也叫例证法，用典型的事例来证明论点，能增强文章的说服力。道理论证又叫引证法，用权威性言论证明观点，具有权威性，论证有力。比喻论证也叫喻证法，是通过形象的比喻来证明论点的方法，可把道理讲得通俗形象，容易被人接受。对比论证是用正反两方面的事实和道理进行对比，从而证明论点的方法，其好处是是非曲直分明，给人印象深刻。答题时，先说某种论证方法的一般作用，再结合具体内容进行解说，分析作用要和论点联系起来。要注意，分析论证方法的作用时要和文章的论点联系起来。

四、 开放性题目的探究与解答

题型透视 要求考生谈对某观点的看法，读某篇文章得到的启示，探究文章的内容及其深刻的现实意义和思想意义；或要求联系生活实际和自己的体验得出相应的启示。开放性试题既有开放的一面，立足于“灵活”，留给考生广阔的思维空间，使考生能够充分张扬个性，显示自己的聪明才智，也有限制的一面，即关于内容、形式等，提出显性或隐性的要求，成为评定答案的重要依据。

真题片段（2010年贵州安顺卷）《人总得藐视点什么》“① 人生在世，你总得藐视点什么东西，或人或物或事，否则，看什么都伟大，啥子都敬畏，处处低眉顺眼，事事谨小慎微，那就会把自已活得唯唯诺诺，可怜巴巴。…… ⑦ 打铁先得本身硬，藐视，也得有点资本才行，要‘目空天下士’，自己就得才高八斗，学富五车；要藐视天下英雄如无物，自己就得是那顶天立地的真英雄；要藐视那些蝇营狗苟之辈，自己就得是冰清玉洁的真君子。而且，要藐视点什么，不论对人还是对物，可能会让自己吃点亏，受点冷落，‘进步’比别人慢点，‘收益’比别人少点，‘名气’比别人小点，但却能使我们抬头挺胸昂然平视，上不愧天，下不愧地，活得堂堂正正，坦坦荡荡。……”

问题28． 结合生活实际，请你谈谈如何做到“打铁先得本身硬”。（答案示例：我们要想在今后的社会上有所作为，大显神通，就必须在学习生活中累积才识，锻炼分析和解决问题能力，贮藏和消化必备知识。）

问题29．举例谈谈你所藐视的人（或物或事），并简要说说你能够藐视的理由。（答案示例：1：我藐视那些弄虚作假、谋取个人利益的人，因为我主张实事求是、不谋私利，尽管没有得到某些利益，但也心安理得。（意思对相近即可）示例2：我藐视那些靠托关系、走门路来谋求私利的人，因为我主张公平、公正、公开，尽管可能失去一些机会，但也无怨无悔。）

思路点拨议论文语言通常具有概括性、逻辑性，准确而严密。议论文观点鲜明，思想深刻，具有很强的针对性和教育作用。就文章的观点谈个人看法、感受时，要紧扣文章论点或内容，联系作者的看法，结合自己的生活实际，语言要简洁凝炼，做到立场鲜明，观点完整，言之有理、有据，条理清晰。要注意，答题时，不能脱离文章，天马行空；或者忽视“结合自身实际”等刚性要求。

随着中考语文改革的不断深入，议论文阅读的考点也将不断更新。这就要求我们平时复习时，注重对文章的整体感悟，用议论文的相关知识点去解读文章，用精读和略读的方法，扩大阅读范围，拓宽自己的视野。建议同学们在复习中应围绕“理、读、练、析”四个字进行。

“理”就是梳理议论文的基本常识，围绕“三要素”(论点、论据、论证)，关注观点和材料间的联系。明确论点的表述形式，辨别论据的种类和分析其作用，熟悉论证方法与论证过程，注意段落间的联系，理清问题的提出、分析和解决。