摘要：量子力學是自然科學史上被實驗證明最精確的一個理論，但是量子力學的概念及原理，甚至連量子力學的創始人都不能理解。著名物理學家理查德•費曼曾經在康奈爾大學的一個講座上說道：“我想我可以有把握地說，沒有人真正理解量子力學。”因此，必須轉變傳統的教學模式，探索出符合本校學生的教學模式。

關鍵詞：五大基本假設；概念及原理；數學模型；興趣培養

一、目前“量子力學”教學的現狀和主要問題

我校《量子力學》這門課程是安排在第四學期（即大二下學期），學生已經修完大學物理、高等數學、數理方法以及其他一些課程基礎上，以教師的講授為主的教學模式。然而，不同于其他學科，量子力學需要很深的數學功底，尤其是數學物理方法方面的知識[11-13]，例如，求解一維諧振子的波函數和能級，需要學生會用冪級數的思想來求解，需要知道厄米函數的特性；學習氫原子的波函數和能級，需要學生會用Legendre函數等，此外，進行空間轉換時，需要靈活運用傅里葉變換，平面波歸一化時要用到δ函數以及其特性等，這些內容即使放在數學里面都屬于重點、難點的方面，如果要進一步靈活運用到《量子力學》這門課程的學習中，這就加深了學生對這門課的恐懼，以及學好這門課的困難。另一方面，不同于一般本科院校的物理類以及電科類專業，我校電子科學與技術專業的學生需要學習的課程較多，學生的基礎，尤其是大學物理基礎以及數學基礎相對較為薄弱。這樣就導致我校學生學習這門課程的困難劇增，積極性也不高。即使有部分學生非常想學好這門課程，也是心有余而力不足。此外，智能手機的普及已經完全深入我們的校園生活，宿舍、自習室、甚至課堂，隨處可見“低頭族”。學生上課不帶課本，但是卻必帶充電寶，每隔幾分鐘就刷微信、朋友圈已成為大學生的常規動作。由于上課聽不懂，又缺乏興趣，大學課堂的“低頭族”數量激增。本次課堂教學模式改革是為了探究適合我校學生學習《量子力學》的教學模式和學習模式。調動學生學習《量子力學》的積極性、主動性，為我校培養綜合應用型人才出力。對我校《量子力學》課程的教學總體目標的實現具有重要的意義。

二、“量子力學”教學改革內容與具體方法

針對上述存在的問題，結合自己的教學體會主要從以下幾個方面談談“量子力學”有效教學的可行方法：（一）精簡教學內容，圍繞量子力學的理論框架、五大基本假設開展教學，即：①微觀體系的運動狀態由相應的歸一化波函數描述；②微觀體系的運動狀態波函數隨時間變化的規律遵從薛定諤方程；③力學量由相應的線性厄米算符表示；④力學量算符之間有確定的對易關系，稱為量子條件；⑤全同的多粒子體系的波函數對于任意一對粒子交換而言具有對稱性（全同性原理）。同時，與五大基本假設相對應，授課過程分成五個相應的專題來進行教學。這樣即便學生真有不懂的地方，也不會造成后面的學習完全聽不懂。（二）強化概念，淡化數學推導，注重思維的培養。《量子力學》是一門很抽象，并且很依賴數學的學科。因此，很多初學者為了學好這門課程往往陷入題海戰術。教師在授課過程一定要強調概念的重要性，跳出會做題就學會了《量子力學》，這種錯誤的思想。每節都給學生一個重點概念，定理。一定要學生牢記公式的推導以及習題練習只是深化概念的理解，拓展思維。（三）注重興趣的培養。能量是量子化的，這個概念的出現雖然才一百多年，但它的基本的原理和思想已經用到量子通信、量子計算機的研發之中，成了炙手可熱的一個研究方向。學生原本對新奇的事物都有很強的好奇心，教師要進一步加強和引導，使學生產生強大的學習興趣。（四）督促學生記筆記。隨著科技的飛速發展，多媒體教學模式廣泛應用于教學之中，傳統的教學方式漸漸淡出人們的視野。但是經過幾年的教學發現，要使學生能夠跟上教師的思維，只有興趣和毅力是不夠的，還需要掌握方法，其中，督促學生記筆記，及時將自己的難點記下來起到了意想不到的效果。（五）課堂總結、討論與課后復習。不同于其他學科，《量子力學》這門課一節課的時間大概講述一兩個知識點，比如力學量是厄米算符這個知識點的講述，首先給出厄米算符的定義，然后舉一些例子證明力學量確實是厄米算符。及時總結有助于學生掌握本節課的重點，難點，以及有目的有機會的進行課后復習。（六）多樣化的考核方式。將學生的輸出成果納入課程總評，避免以前評判學生能力的單一考試標準，更全面、更科學、更合理地評價學生學習和應用《量子力學》原理解決問題的能力。

三、結束語

摘要：高校學生管理隊伍量子力學動力機制以10個核心動力要素作為動力指標體系的依托，逐層分解為40個二級指標，引入層次分析法（AHP）對高校學生管理隊伍進行定量與定性相結合的分析比較并研究構建動力機制指標體系（M），內外動力要素合力構成學生管理隊伍動力機制總體框架結構，包括內部的激勵約束機制、教育提升機制、共情暖心機制，與外部的價值評價機制、服務支持機制等，為新時代學生管理隊伍建設提供一個新的互動的動力模型框架和提升有效性思考范例。

關鍵詞：量子思維；“量子-AHP”分析法；學生管理隊伍；動力指標體系

量子力學作為近代物理學的基礎理論，很多理論和方法與新時代組織變革以及人才發展十分契合，新時代中國大學將量子力學理論運用到學生管理隊伍的人才管理創新符合新時代的發展和環境的變化。目前學界以量子力學理論視角探索組織機制創新和人才管理發展的文獻主要有聶作坤[1]的《基于動力效能理論的基層公安隊伍動力機制研究》、王楚鴻[2]的《群體→團體→集體——高校科研隊伍的“高能級躍遷”》和李鴻燦[3]的《試論中學生能級躍遷的條件》；以量子力學理論視角構建組織發展模型的文獻主要有高錫榮等[4]的《基于能級躍遷的創新轉型激發模型》、張鐵男等[5]的《組織知識創造的能級躍遷模型研究》、李柏洲等[6]的《基于能級躍遷的組織學習—知識創造過程動態模型研究》和杜永杰[7]的《中國建筑業農民工轉化為產業工人的動力機制研究》等。這些對于學生管理隊伍動力機制“能級躍遷”創新研究極具借鑒意義，為學生管理隊伍動力指標建設提供了一個新的互動動力模型和提升有效性的思考范例，學生管理隊伍動力指標體系構建是完善學生管理隊伍管理長效機制的重要內容，更是積極適應新時代、擔負歷史使命的必然要求。

1高校學生管理隊伍動力機制問題的量子思維分析

一切社會經濟活動都是由人參與的活動，而“人是生產力諸因素中最活躍、最積極的生產要素”。因此，要提高社會經濟活動運行效率，就必須認真研究調動人們積極性的動力問題。新時代中國大學的新人才培養要求呼喚一支動力十足并且活力無限的學生管理隊伍，研究學生管理隊伍的動力問題要以現實問題為中心，要緊跟新時代新變化、內化新人才的新要求。前期充分調研了學生管理隊伍中輔導員、班主任以及宿舍管理人員等職責特性和多元化內在需求，運用科學系統開放的量子化思維方法，不斷探索增強學生管理隊伍整體動力效能的動力指標體系。任何一支學生管理隊伍動力機制都擁有向高能級躍遷的潛質，但能級躍遷的幅度較大程度上取決于內外動力的合力產生的能量值E總。經逐步回歸分析確定了10個關鍵內外部動力要素F1，F2，…，F10。合力E總的大小由10種內外部動力要素的值F1，F2，…，F10及其對應的權重a1，a2，…，a10共同決定，即：E總=f（a1F1，a2F2，…，a10F10）（1）式（1）中：F1，F2，…，F10分別表示內在需求的原動力、目標認同的牽引力、工作愿景的驅動力、價值實現的能動力、身心健康的調適力、教育培訓的提升力、優秀典范的帶動力、校園文化的凝聚力、環境保障的助推力和管理監督的約束力；a1，a2，…，a10分別表示10個動力要素在該學生管理隊伍動力系統中所占權重[8]。量子概念作為動力機制的一個新的基礎進行考察，積極調動、科學整合各種動力要素，累積能量推動學生管理隊伍動力效能發生“能級躍遷”（E1→En），而實現這一“量子化躍遷”關鍵就是構建科學的動力機制。為了更科學、客觀、全面地反映某學生管理隊伍動力的現狀，以量子力學動力機制10個核心動力要素作為指標體系為依托，引入層次分析法（AHP）進行定量與定性相結合地分析比較和研究構建學生管理隊伍動力指標體系（M），從而實現了量子力學與AHP的科學嫁接的“量子-AHP”分析法。量子力學動力機制本身是一個極其復雜的系統，將學生管理隊伍動力機制指標體系（M）分解為多個目標元素基于該分析法將上一層目標元素逐層分解為多指標的若干層次，通過定性指標模糊量化方法對此各個層次中每一層中元素的相對重要性進行判斷、綜合，計算出各個層次的單排序和總排序，為學生管理隊伍動力機制構建給出多方案優化決策的系統方法，這便是“量子-AHP”法分析學生管理隊伍動力機制問題的基本思路。

2高校學生管理隊伍動力指標體系分解

新時代高校學生管理隊伍想要在更高層次上激發活力，推動學生管理事業創新發展等方面仍顯乏力。沒有給力的動力機制的良好運行，整個組織也因此不能實現預期目標。“量子-AHP”分析法運用分解、比較判斷和綜合思維方式進行決策，將定性分析和定量分析結合起來。該方法所需定量信息較少，更講求定性的分析和判斷，這些適合于學生管理隊伍動力機制一些目標元素難于定量描述卻適合分層交錯評價的特點，特別適合這類目標層下定性因素起主導作用的決策問題。運用該方法將判斷要素重要性的過程化為簡單的權重進行計算，一方面用實際數據說話，另一方面也考慮到了管理決策中的主觀判斷特性，適合用來對高校學生管理隊伍動力機制系統進行量子化測評。學生管理隊伍動力機制指標體系（M）細分了10個核心內外部動力要素，這一總目標層是一個十分復雜的系統的能量增強過程，更是內外部10種動力要素相互配合協調的結果。學生管理隊伍內部動力機制的10個為核心內部動力元素，即一級指標F1，F2，…，F10，將其簡化表述為：A，B，…，J，逐層分解的40個二級指標簡化表述為L1，L2，…，L40，如表1所示。

1結構化學的重要性

只有讓學生深刻認識結構化學的重要性，才能使他們產生學習興趣，激發起學習的動力，充分發揮其主觀能動性，使教學達到事半功倍的效果。

(1)結構化學是化學各學科的理論基礎。

結構化學為化學各學科提供理論指導，是聯系基礎化學與高等化學的階梯。結構化學已經滲透到現代化學的各個領域。以學生學習過的課程為例，無機化學中涉及了原子結構、分子結構、晶體結構和配合物結構等方面的內容;有機化學中運用雜化軌道理論和分子軌道理論說明有機物的結構，使用分子對稱性理論描述分子空間結構，利用前線軌道理論解釋化學反應機理等;儀器分析中紫外光譜中的電子躍遷、紅外光譜中的簡正振動、X射線衍射等，都與結構化學知識緊密相關。從這些學生熟悉的課程入手，可使他們很快體會到結構化學的重要基礎地位。

(2)結構化學是分子設計的理論基礎。

“結構決定性能，性能反映結構”。如果找到某類具有特殊性質的物質的規律性，就能設計出性能更好的分子。結構化學及在其基礎上發展起來的計算化學、分子模擬等對分子設計起理論指導作用。為了讓學生了解這方面的內容，可用如下實例進行說明。首先以石墨烯為例。碳元素是自然界中分布廣泛并且與人類社會發展關系密切的重要元素。碳單質有多種存在形式，主要有石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管等，其中石墨烯由于其優良的結構性質而成為材料科學領域的研究熱點。在教學中可先向學生提出問題:石墨烯的結構是怎樣的呢?這就要從石墨的結構談起。石墨為層狀結構，同層的碳原子間以sp2雜化形成平面共價鍵，每個碳原子剩余一個p軌道未參與雜化，上面各有一個電子，這些p軌道互相平行且與sp2雜化軌道所在平面垂直，相互重疊形成離域大π鍵。π電子在整個碳原子平面方向運動，所以石墨可以導電和導熱，可以用來制作電極和坩堝。而石墨的層與層之間以微弱的范德華力相結合，容易斷開而滑動，所以石墨具有潤滑性，可以用來制作潤滑劑。石墨烯可以看做是只有一個原子層厚度的單層石墨片。2004年，石墨烯由英國曼徹斯特大學的海姆和諾沃肖洛夫通過微機械力剝離法制得，二人因在二維空間材料石墨烯方面的開創性實驗而獲得2010年諾貝爾物理學獎。從結構上來看，石墨烯可以看做是構成富勒烯、碳納米管和石墨的基本組成單元。將其包裹成球得到富勒烯，沿著固定軸卷曲得到碳納米管，多層堆疊在一起就形成了石墨。由于石墨烯獨特的結構，決定了其具有多種優異特性，如低密度、高強度、良好的導熱性、室溫下較高的電子遷移率等，這些特性決定了它在半導體工業、材料、力學和光學領域擁有巨大的應用潛力。例如，石墨烯被分割時其基本物理性能并不改變，而硅不能分割成小于10nm的小片，否則將失去其電子性能。因此，石墨烯極有可能成為硅的替代品推動電子信息產業的發展。研究者正在不斷對石墨烯的結構進行修飾和改造，以挖掘和發揮其優良性質，優化使用效果，擴大應用范圍。通過這個例子，可以讓學生深刻感受到結構化學與科技前沿領域的聯系，意識到結構、性能、用途三者間的辯證關系。然后以計算機輔助藥物設計為例進行講解。作為在結構化學基礎上發展起來的新興交叉學科，計算化學正在科學領域內逐漸嶄露頭角。計算化學基于三維分子結構，以量子力學或經典力學原理為指導，確定算法并實現程序，再通過計算機運算來模擬和預測分子體系的性質;計算化學在實際生產中的一個重要應用就是計算機輔助藥物設計。例如研究者通過生物學方面的研究，發現了與某類疾病相關的大分子如蛋白質，將其作為靶標(受體)，并且通過X射線晶體衍射或核磁共振等方法測定了其三維結構，尤其是得到其作用(活性)位點的結構。這時就可以通過計算機模擬的方式，在數據庫里尋找分子形狀和理化性質與受體作用位點相匹配的小分子(配體)，研究受體與配體的詳細相互作用信息(包括結構信息和能量信息)，合成并測試這些分子的生物活性，這樣就有可能發現新的先導化合物，開發出治愈疾病的藥物分子［。這就是基于受體結構的藥物設計方法，可為藥物開發節省大量時間和資金，已在藥物設計方面取得了巨大成功。如HIV-1蛋白酶抑制劑的設計就是一個典型的成功案例，標志著計算機輔助藥物設計從方法研究過渡到實際應用階段。2013年的諾貝爾化學獎授予美國科學家卡普拉斯，萊維特和瓦謝爾，以表彰他們“為復雜化學體系發展多尺度模型”。這個獎項是對計算化學進步的認可，強調了計算化學在科學領域內越來越大的作用。在計算化學領域有兩種主要的計算方法，一種是基于量子力學原理的量子力學計算方法，另一種是基于牛頓力學的分子力學/分子動力學模擬方法。將這兩種方法有機結合、取長補短而建立起來的量子力學/分子力學方法已獲得巨大成功。例如在研究藥物分子與蛋白質結合時，對藥物及與藥物相作用的蛋白部分采取精確的量子力學計算，對蛋白的剩余部分采取快速的分子力學計算，這樣就兼顧了準確性和計算量，取得了很好的結果。計算機作為當今化學家的工具就像試管一樣重要，模擬是如此真實以至于傳統實驗的結果也能被計算機預測出來。萊維特曾經這樣描述他的一個夢想:利用計算機處理復雜化學過程的能力，實現在分子水平上模擬一個完整生物，構建“數字生命”。通過這個例子，使學生認識到結構化學并非只是“紙上談兵”，而是具有重要的實際應用，可以激發他們的學習興趣。最后，向學生介紹結構化學的發展歷史，將其發展史與諾貝爾獎緊密聯系在一起，進一步突出其重要性。在結構化學中的一些重大科學發現和理論突破基本上都獲得了諾貝爾獎。例如在開創量子力學的過程中，普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利、波恩等都獲得了諾貝爾物理學獎。另外，在研究物質結構的實驗方法方面，如在X射線衍射法、核磁技術和應用、質譜技術、電子顯微鏡技術等領域，都有很多科學家獲得諾貝爾獎。而且還有很多科學家因在結構方面的研究而獲獎，如克里克、沃森和威爾金斯發現DNA雙螺旋結構，科爾、克羅托和斯莫利發現富勒烯，謝克特曼發現準晶體等。將結構化學的發展史與化學史尤其是諾貝爾獎聯系起來，能夠培養學生的科學精神和素養，促使他們樹立遠大的科學理想，使他們獲得強大的學習動力。

2結構化學的學習方法

[摘要]結構化學是化學專業的核心課程，在各個專業課程中起著承上啟下的作用。在當前深化本科教育教學改革，全面提高人才培養質量的政策背景下，本文針對目前結構化學課程內容和授課方式存在的一些問題，進行了思考和探索并提出了一些針對性的解決辦法。

[關鍵詞]結構化學；教學改革；互動教學

結構化學課程是我國高等學校化學專業的必修課程，內容涉及量子化學，分子對稱性，配位化學和晶體學基礎等部分。該課程內容抽象，知識系統龐雜，數理推導較多，學習曲線陡峭，不少學生因此存在著畏難情緒。然而正如詩詞所言，無限風光在險峰，學好這門課程不僅有助于理解其它化學課程的內容，也是為進一步在本專業深造打下堅實的基礎。[1]在當前深化本科教育教學改革的背景下，如何將結構化學課程上好，真正做到讓老師強起來，學生忙起來，效果實起來，筆者在此對授課以來的問題和解決方法進行總結。

1重視數理，夯實基礎

結構化學課程的一大難點在于數學推導較多，譬如量子化學部分完全使用數學語言描述核心知識，而對于化學專業的同學，數學一直是軟肋，于是極容易產生厭學和畏難情緒。[2-4]針對這個問題，很多老師采取的解決方法是淡化數學推導，重點介紹推導后的結論和意義，但我們在授課過程中，發現這樣的授課方式效果欠佳，因為基礎不牢，課程的學習只能是空中樓閣、風中沙塔，很多同學在課程結束后還是無法對物理圖像有一個正確的認識和把握。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，筆者認為與其淡化數學，不如嚴格要求，把數學學到位。偉大的思想家恩格斯說過：“任何一門科學的真正完善在于數學工具的廣泛應用。”正是因為數學和物理的引入，才讓化學擺脫了煉金術的桎梏而成為一門科學。因此我們在授課時自始至終強調數學的重要性，在涉及數學內容較多的章節，提前講授將要用到的數學工具并布置作業，每章節結束后將重要的公式和結論進行串講并配合習題進行強化訓練，要求所以學生每學完一個章節就做思維導圖及時總結復習，將重要公式進行總結歸納制作公式索引表格。盡管提升了學習的難度，但學生對于推導的結果和物理意義理解的更加準確和深入，記憶也更加牢固，鍛煉了學生的邏輯思維和嚴謹認真的科學態度。

2理清主線，合理增負

結構化學課程內容主要涉及量子化學基礎，分子對稱性，配位化學以及晶體學基礎。盡管這四個部分知識彼此之間較為獨立，但所表達的核心思想是一致的，即結構決定性質，性質也反映著結構。目前授課內容主要存在問題是：量子化學部分各章節之間主線不夠明確；配位化學部分和專業無機化學課程內容有重疊；晶體學基礎部分，結構相關的內容介紹較多而相關的性質介紹較少。針對這些問題，我們對課程的授課內容進行了合理的補充和刪減。首先，對于量子化學部分，我們在授課一開始給出課程的故事主線，即量子力學的誕生背景，量子力學基本假設，簡單模型的量子力學處理方法，氫原子薛定諤方程的求解過程及解的物理意義，以及針對于多電子原子和多原子分子的近似方法。這條主線清晰明確，在每一章節開始時，我們對之前的內容進行簡要回顧，幫助學生理清了各章節的邏輯關系，在學期末復習課時對每一個知識點進行展開復習，進行鞏固。配位化學部分，對于和無機化學有重疊的部分，我們通過翻轉課堂的方式簡要復習，同時突出結構化學的重點，即分子軌道理論在配位化學的應用，著重介紹了配體群軌道這個新概念，以及不同配位幾何構型下配體群軌道和中心原子如何依據對稱性進行線性組合的方式，同時介紹了金屬配合物作為均相催化劑催化反應的常見機理。在此基礎上，我們還將科研中的一些問題引入課堂討論，如金屬氮賓體和金屬氧化物的電子結構，讓學生通過知識解決實際科研問題，真正做到科研反哺教學。晶體學部分除了介紹基本知識以外，補充介紹了能帶理論，態密度等概念，并介紹了導體，半導體，絕緣體在電子結構上的差異，這些基礎知識有利于化學專業的同學在材料化學方向進行科研工作打下基礎。盡管課程在深度和廣度上都有所增加，但不少同學都表示感受到了挑戰性學習所帶來獲得感和高階樂趣。

摘要：大學物理在理工科高校扮演重要角色，是眾多理工科基礎。本文針對新時期理工科專業大學物理教學中的現狀，從教學內容、教學手段、教學形式等方面淺析教學改革舉措，促進大學物理學科發展，同時培養本科生邏輯思維、科學思維能力，更好的促進大學生全面發展。

關鍵詞：大學物理；教學改革；教學手段

引言

《大學物理》是高等院校、理工科專業學生所必修的一門公共基礎課。主要內容包括力學、熱學、光學、電磁學及量子物理部分[1]。涉及內容較多，覆蓋面較廣，同時要求嚴密的邏輯推導能力與數學運算能力。因此理工科專業學生在學習過程中面臨較大困難。同時，很多理工學科的學生往往對大學物理重視程度不夠，視其為一般大學公共課程。此外，隨著互聯網技術發展，大學生往往被形形色色的網絡所吸引，相對枯燥的大學物理往往缺少足夠的趣味性以致不能激發大學生學習物理的興趣。以上種種因素造成大學物理學科發展緩慢。而事實上，大學物理不單單是理工專業公共基礎課，同時是其他學科如材料科學與工程、機械工程、通信工程、熱能與動力工程、土木工程等學科的基礎。此外，面對日益發展的科學技術，物理學科往往承載著重要作用。環顧三次工業革命，無一不一隨著物理學科發展而發生[2]。第四次工業革命也可能隨著量子通信、量子計算機、可控核聚變等物理技術的發展而發生。因此，新時期下《大學物理》教學改革非常必要，不但有利于促進物理學科的發展，同時有利于為社會培養高技能理工科專業人才。本文將從教學內容、教學手段、教學形式等方面淺析教學改革舉措，以此提高大學物理教學水平。

1教學內容改革

新時期下，理工專業對物理學科重視程度越來越低。由于課程較難、不及格學生較多，一些院校將大學物理的課程由通常的140學時，逐步減少至120學時、96學時甚至80學時[3]。因此，在有限授課時間內，對教學內容及時調整尤為重要。

（1）因材施教、依據專業性質調整教學內容：由于大學物理涉及內容廣泛，而理工專業學科眾多。在有限的教學課時內，如若兼顧所有物理學研究內容，一是學而不精，二是容易造成顧此失彼。因此，按照專業相近程度，劃分不同大學物理教學內容，做到合理的取舍。如對材料科學與工程、化學與工程、環境與工程等學科，加重熱學、量子物理部分教學講解；對機械工程、土木工程、建筑環境與設備工程等學科，適當增加牛頓力學部分教學；對通信工程、電子信息與工程等學科，增加電磁學比重。這樣，即使在有限的教學課時內，突出重點，仍然能夠使學生掌握本科學所需的物理專業知識。