量子力學的基本知識精選(九篇)

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第1篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞 量子力學 教學改革 創新能力 研究性教學

中圖分類號：G643.0 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.07.017

Graduate Education Course Advanced Quantum Mechanics Teaching Reform

HU Ping， PENG Zhihua， GUO Ping， HU Jiwen

（College of Mathematics and Science， University of South China， Hengyang， Hu'nan 451001）

Abstract Postgraduate both the learning process to deepen the knowledge of the process is scientific ability， knowledge of scientific basis. From Graduate Teaching Mode existing problems， discusses the necessity of quantum mechanics graduate students in higher education， research teaching model introduced in the teaching process， improve the quality of teaching so that students master the basic principles of quantum mechanics， based on general ability， innovation ability has been greatly improved.

Key words Quantum Mechanics; teaching reform; innovative ability; research teaching

自上個世紀80年初期恢復研究生教育，我國的研究生教育進入了蓬勃發展的時期。①隨著我國高等教育的發展，研究生教育規模的也迅速擴大，研究生教育質量已成為一個全社會關注的焦點問題。我國研究生的素質關系到國家的未來發展，研究生教育是為國家培養現代化建設、發展科技培養高水平、高層次人才;研究生教育是我國站上世界知識經濟高點的重要支持;同時也是高校實現由教學型向研究型轉變的重要基礎。研究生教育不同于本科生教育，研究生教育不僅包含課程教學，同時包含了社會實踐、學位論文等諸多環節。②然而作為科研能力、自主創新能力發展的基礎――課程教學不僅要傳授知識，更重要的是要指導研究生思考，是提高研究生培養質量的根本。

研究生教學質量是整個研究生教育的一個重要部分，如何合理利用現有教學資源條件，使得研究生教學質量能夠穩步提高，則成為研究生管理的首要解決問題之一。自上個世紀80年代以來，高等教育改革逐漸興起，其主要目標就是培養創新型人才，教育界越來越多地關注教學方法創新研究。首先，研究性教學，是一種能有效引導學生主動探究、培養學生創新能力的教學方式，引起全世界各地的教育及其相關部門的關注。目前，教育部實施研究生科研創新項目研究計劃， 現在全國已有100多所大學參加這項計劃。其次，在過去的幾十年中，國內外在總結以前高等教育成果與不足的基礎上，以培養創新型人才為教育主要目標，對原有的傳統高等教育模式進行了改革。

自從20世紀50年代美國施瓦布教授首先提出學生的學習過程和科學家的研究過程是一致的以來，研究性學習引起了人們的廣泛關注，提出了各種相關的理論。③④⑤ 然而，現在國內的高校課堂教學大部分都是基于傳統教學模式：教師教學――課堂講授為主的教學模式。而研究性學習，則主要是以研究問題為基礎、由學生主動提出問題、并設計解決方案、解決問題，并在這一過程中獲得知識、培養相應的能力，基于此中方式來展開教學與研究的教學模式在國內現有的教學理念與教學資源條件下，應用并不廣泛。尤其是在相對較為抽象難懂的理工類課程如量子力學課程教學中應用更是甚少。⑥研究生教育主要是培養學生的科研能力與素養，首先要在“研究”的培養上下功夫，而研究生課程教學正好提供了這一平臺。在本文中主要以高等量子力學課程教學為主要研究內容，探討如何進行課堂教學改革。

自1978年國內恢復研究生招生制度以來，高等量子力學就被列為物理系各專業研究生必修的學位課程之一，同時高等量子力學也是報考博士研究生的考試科目之一，在原來本科階段“量子力學”的基礎上進行深化和拓展，主要是提供學生在后學研究工作中要用的一些知識和方法。量子理論已經成為解決物理學、生命科學、信息科學和材料科學等理論問題的關鍵。

量子力學作為一門微觀物理課程，與經典物理學相比，有一個很明顯的差異：其中很多理論很難與日常生活和經驗對應，涉及的理論、概念非常抽象，同時涉及非常多的數學知識，如（線性代數、Hilbert 空間、群論、數學物理方法和復變函數等），內容繁多，知識結構廣泛，使得學生理解起來有非常大的困難，同時容易誘使學生陷入復雜繁瑣的計算，而失去對量子力學學習的興趣。目前，從我校物理系碩士研究生的實際情況來看，學生的量子力學知識水平參差不齊，有的學生以前沒有學習過量子力學，有的學生學量子力學學時非常短，同時每個研究方向對量子力學的需求也不盡相同。 因此，量子力學成為教師公認難教的課程、學生公認難學的課程。 高等量子力學的教學效果將直接影響學生以后的科學研究創新能力與論文水平。為了培養研究生日后的科研能力，我們主要從教學內容和教學方法上進行了改革探討。

在教學內容上，結合本校教學時限（48學時）和本校學生的特點、學生的研究方向，主要目標是將量子力學的知識應用到其它領域，避免冗長的理論計算，激發學生的創新熱情。重點學習量子力學的形式理論、微擾理論、對稱性和守恒定律、量子散射理論等。

在教學方法上，根據學生的知識基礎和教學內容的特點，改變傳統的教學方式，采用學生為主的教學方式。傳統的教學方式主要是以教師講授為主的灌輸式、填充式，由于量子力學本身的特點，這些教學方法對量子力學的教學實效非常有限。一方面，一個主角的表演使得本身比較枯燥的量子力學課堂毫無生氣，學生面對復雜繁瑣的數學推導，思維跟不上教師的節奏，學生的學習熱情下降。另一方面，學生本身的角色沒有改變，自主學習、自主思考沒有可鍛煉的平臺。教師考慮到自然科學的特點，一定要從知識的傳承角度出發，這樣教師要去貫徹啟發式的教學方式。學生學一門課，學的是前人從實踐中總結出來的間接知識。一個好的教師，應當引導學生設身處地去思考，自己是否也能根據一定的實驗現象，通過分析和推理去得出前人已認識到的規律？自然科學中任何一個新的概念和原理，總是在舊概念和原理與新的實驗現象的矛盾中誕生的。⑦作為教師，要充分利用新舊理論的矛盾提出問題，讓學生思考問題，并設計一套完成的解決方案。在量子力學的課堂教學中，筆者結合實際情況，主要采取的是學生講授為主、教師輔導的方式。盡管學生對量子力學知識的理解有限，但是一方面可以促使學生在課前預習;另一方面學生為了準備一堂課，要查閱相關資料，這樣就可以極大地提高學生查找資料的能力，拓展學生知識面。作為教師，從學生講授中也可以得到一些啟發，諸如學生對一個問題理解的切入點與教師理解的不同，從而教師可以調整日后的課堂教學，使得課堂教學的內容從抽象化為通俗。

將科學研究融入到課堂教學，也是實現課堂教學改革的有效方式之一。研究生不僅要學習知識，更要的是做科學研究，寓教于研同樣可以提高教學效果。在課題教學中，針對一個主題，在講授基本知識的同時，更多的引入與之相關的前沿知識，并要求學生設計相關的問題，展開調查研究，以論文、學術報告的方式提交研究成果。通過此種方式，研究生的科學研究能力得到鍛煉，創新思維能力得到培養，符合我們培養創新型人才的目標。

本文結合本校研究生的實際情況以及量子力學學科特色，我們主要從從教學內容、教學方法兩方面探討高等量子力學課程的教學改革。隨著我國高等教育的發展，研究生課程教學改革還有待進一步地深化，這樣才能提升我國研究生教育的整體水平，為祖國的發展培養更多的人才，日益增強國家的綜合國力。

本文得到南華大學教學改革研究課題，2014XJG49;南華大學研究生教學改革研究項目 資助

注釋

① 周萍.量子力學研究性教學[J]. 中國科教創新導， 2011（17）： 89-90

② 高芬.美國高校研究生教學中的“教”與“學”――以美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校教育學院為例[J].學位與研究生教育，2011（3）：73-77.

③ 沈元華.設計性、研究性物理實驗介紹[J].物理實驗，2004（2）：33-37.

④ 顧沛.把握研究性教學、推進課堂教學方法改革[J].中國高等教育研究，2009， （7） ：3 1-33 .

⑤ 陳興文，白日霞，李敏.開展研究性教學培養大學生創新能力[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2009（1）：123-125.

第2篇：量子力學的基本知識范文

自從 Thompson 于100多年前發現了作為第一個基本粒子的電子以來，粒子物理逐漸成為現代科學的前沿，受到了普遍的關注，吸引了越來越多的實驗家和理論家投入其中。他們企圖發現物質的最深層結構，探究這些最基本組分之間的作用力，并致力于這些作用力的統一描述的實驗和理論研究。粒子物理實驗家和理論家們當前還面對許多需要進一步努力解決的難題。比如，到底有多少代夸克和輕子存在？費米子質量是怎么來的？“上帝的粒子”Higgs粒子究竟有沒有？CP破壞來源是什么？為什么物質與反物質如此的不平衡？引力怎樣才能與其它相互作用統一起來？

本書不僅涵蓋了幾乎所有重要的基本概念和最新的發展，還詳細地介紹了天體物理學、宇宙學與粒子物理之間的新的交叉學科，即所謂的天體粒子物理學的基本知識。

本書的兩位作者（兄弟二人）都是巴基斯坦著名的理論粒子物理學家、諾獎得主Salam 的學生，從事粒子物理研究幾十年。本書是他們在世界多所大學講授粒子物理的講義發展而成的。第1版出版于1992年，2000年出版了第2版，對于原書做了很多修改和補充。本書是2012年出版的第3版。它對于原書做了大量的更新和擴充。有7章徹底改寫了。添加了許多新的內容和大量習題。

全書內容共分成18章：1. 導論； 2. 散射和粒子的相互作用； 3. 時空對稱性；4. 內部對稱性；5. U-群和SU（3）；6. SU（6）和夸克模型；7. 色、規范原理和量子色動力學；8. 重味； 9. 重夸克等效理論； 10. 弱相互作用；11. 強子弱流的性質和手征對稱性；12. 中微子； 13. 弱電統一； 14. 深度非彈性散射； 15.重味的弱衰變； 16. 粒子的混合與CP-破壞； 17. 大統一、超對稱和弦； 18. 宇宙學和天體粒子物理學。書末有兩個附錄，分別簡要地介紹了量子場論和重整化群與運行耦合常數的基本知識。

本書對于粒子物理的介紹非常豐富，推導很詳細，而且盡量不用形式化的量子場論而更多地依靠量子力學知識。因此適合于廣泛的讀者，諸如高能物理、粒子物理、原子核物理學、天文學和天體粒子物理學等領域的研究生和研究人員，選做粒子物理的教材和重要的參考書。

第3篇：量子力學的基本知識范文

[關鍵詞]固體物理；課程設計；教學方法；科學前沿；新能源

固體物理是研究固體的結構及其組成粒子(分子、原子、離子、電子)之間相互作用與運動規律，以闡明固體性能和用途的學科[1-2]。自上世紀20年代以來，經過近一個世紀的發展固體物理已衍生出金屬物理學、材料物理學、半導體物理學、磁性物理學、電介質物理學、固體光電子學、超導物理學等學科分類。因此，固體物理不僅是物理專業的必修課，也逐漸成為材料科學、電子技術、新能源材料與器件等專業的基礎課程[3-4]。固體物理涉及的知識廣泛且復雜，學生在該門課程的學習中會感到比較吃力。如何在有限的課堂教學中讓學生高效地掌握固體物理的基礎知識，并具備實際應用的能力一直是固體物理教學研究的熱點[5]。本文針對對固體物理學自身的特點，結合新能源材料與器件專業特點和培養目標，分析討論教學內容和教學方法的調整。

1教學問題分析

固體物理學課程建立在普通物理、統計物理、量子力學等知識基礎之上，講述了晶格理論和固體電子理論，包含很多晦澀難懂的專業定義、繁瑣復雜的數學推導和三維空間變化，部分學生在學習的過程中反映比較吃力[6-8]。經調查研究，問題主要體現在三個方面：(1)固體物理本身具有很強的理論性，包含大量的理論和公式，如果按照書本內容從基本定理、定律出發進行數學推導演繹，會使有些學生陷入繁瑣冗長的數學推導過程之中而忽視了本課程所表達的物理模型和思想，從而容易會出現畏難情緒，對本課程失去興趣。(2)固體物理建立在統計物理、量子力學等知識基礎之上，但由于培養計劃的限制，本專業先修課程并不包括這些課程，而所用到的數學知識雖然在高等數學中學習過，但有些學生并不能實際運用，客觀上學生并沒有做好學習固體物理學的知識準備。(3)固體物理是一門介于基礎理論與應用學科之間的課程，與日常生活與生產距離較遠，學生會產生“學習這門課有什么用”的困惑，難以激發學習固體物理的熱情。因此，如何能在有限的學時里讓學生理解和掌握固體物理的基本知識，使學生對所學到知識產生認同感，提高他們的學習積極性，是非物理專業的固體物理課程教學中需要思考的問題。

2分塊教學內容，建立內在聯系

固體物理學知識看似比較零散，但實際有很強的內在聯系。固體由原子(分子)構成，我們首先關注固體中的原子是如何排列的，即第一章晶體的結構；這些原子(分子)之間存在相互作用，這樣才能結合成一個整體，即第二章晶體的結合；但實際上這些原子并不是靜止不動的，它們會圍繞平衡位置做微小的振動，即第三章晶格振動；以上是晶格理論部分。原子再往下分，包含原子核和電子，電子繞原子核快速運動，最簡單的是金屬中外層電子，由于受到原子核作用非常小可以忽略近似成自由電子，即第四章金屬電子論；但更多的晶體中電子受原子核的作用不能忽略，而是在原子和其它電子形成的周期性勢場中運動，即第五章能帶理論；最后講解第六章晶體中的電子在電場和磁場中運動；以上是固體電子論部分。采用的是吳代鳴先生的《固體物理基礎》作為教材，并依據實際情況作了調整。受黃昆先生《固體物理學》的啟發，將晶體的缺陷放在最后一章，一方面是因為晶格理論和固體電子論大多都是基于完美晶體的假設，另一方面因為該部分內容與前面的知識相對獨立。對教學內容的另一個調整是在晶格振動部分不引入絕熱近似。學生此時還沒有開始固體電子論的學習，對于將原子看成一個運動整體并無異議，如果在這里介紹絕熱近似需要同時引入原子和電子的運動，使學生陷入混亂。在授課中幫學生建立好脈絡體系，可以使學生更好地掌握固體物理基本知識。

3加深物理圖像，淡化數學推導

傳統的物理學習往往從基本的定理、定律出發，經過數學推導演繹出相應的結論，這對于固體物理學習(尤其是非物理專業)并不完全適合，繁瑣冗長的數學推導會消耗學生的學習熱情和學習時間，而把握不住關鍵的物理思想。清晰的物理圖像是學好固體物理的關鍵，老師應該把重點放在對基本概念、原理和模型的講解上，復雜的數學推導過程可以放在課下進行，對于一些數學推導復雜但又非常重要的結論，還可以通過圖像方法解釋其物理意義。布洛赫波是能帶理論中非常重要的一個概念，但學生往往不明白它的物理意義。所以在講授該知識點的時候，首先讓學生回憶金屬電子論中自由電子波函數，為平面波形式；再說明由于晶體中周期勢場的存在，自由電子平面波將受到調制，具體表現為在平面波的波函數前添加一個調幅因子；最后在近自由電子近似模型中將電子的波函數寫成布洛赫波函數的形式，加深前后知識的聯系，讓學生直觀理解為什么布洛赫波函數由這樣的兩部分構成。固體物理研究對象是原子、電子等微觀粒子，摸不到也看不到，學生難以形成直觀的感受。因此有時可以將抽象的物理概念和日常生活中的形象物體聯系起來，讓學生易于理解和接受。在講到格波時，通過與一根波動的繩子比較說明晶格的振動可以用波動理論來描述。格波的群速度可以用沙丘的移動打比方，格波的相速度和群速度類似于沙粒和沙丘的移動速度。又例如，講到自由電子氣的量子理論時，將電子態比喻成電影院里的座位，將觀眾比喻成電子，一個座位只能坐一個觀眾。電子如何填充這些狀態取決于系統的溫度，從而可以計算出系統的總能量。

4引入科技前沿，激發學習興趣

興趣是最好的老師，激發學生的學習興趣讓學生主動參與到學習中可提高教學質量。固體物理學是新材料、新器件和新技術的基礎學科，是新材料和新器件的增長點，換而言之，固體物理知識雖然較少直接轉換成現代應用技術但它已經滲透到現代技術的方方面面。如果將這些科學技術前沿引入到課堂中，不僅可引發學生對固體物理知識的興趣，還可以幫助學生更好地理解和掌握固體物理基本知識。緒論的安排尤為重要，所引發的學習興趣可大大提高后續課程的教學質量。表一列舉了近十年中與固體物理有關的國內外物理大獎，在緒論中介紹這些獎項，可以讓學生認識到固體物理在高新科學技術領域無可替代的作用，從而對本門課產生濃厚的興趣和學習的熱情。在教學中，將現代科技前沿知識引入進來，建立其與固體物理基本知識的內在聯系，不僅可幫助學生加深對基本概念、基本理論的理解，而且可以培養學生科學思維能力和創新能力。石墨材料家族是固體物理教學中一個非常好的范例，它幾乎與與固體物理中每一章知識相關，對石墨家族材料的講解可使這些知識具體化。石墨烯是2004年曼徹斯特大學的Geim和Novoselov等人采用機械剝離法獲得的二維單層材料，展現出了無質量的狄拉克費米子、彈道輸運、室溫量子霍爾效應等一系列獨特的物理性質，Geim和Novoselov等人也因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯作為一種二維材料，碳原子呈現正六邊形排列，看似簡單卻是復式晶格結構。通過平移晶格，向學生說明存在兩種不等價的碳原子，引入復式晶格概念；通過讓學生分析該結構的原胞、晶胞、基元、基矢、倒格矢等，考察他們對晶體結構這一章基本知識的理解和掌握。晶體結合存在五種主要的結合方式，但是即使是同一種原子組成的晶體其結合方式也不是唯一的，通過對石墨體材料結構的講解，引導學生找出共價鍵、金屬鍵和范德華結合，從而加深對晶體結合基本知識的理解。講解能帶理論時，用緊束縛近似方法計算石墨烯電子能量和波函數，由于石墨烯中有兩種不等價電子，波函數寫為BAaa???21??。通過求解本子方程，給出能量公式和能帶圖，導帶與價帶剛好交于第一布里淵區的六個頂點，且頂點附近能量與波矢呈線性關系。能帶理論的引入解釋了導體、半導體、絕緣體現象，而石墨烯是一種特殊的零帶隙半導體材料，通過吸附、摻雜其它元素，或破壞雙層石墨烯的對稱性可打開能帶。

5結束語

第4篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞：大學物理；教學；建議；微積分

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0213-02

大學物理課程是整個物理學的基礎，大學物理包括力學、電磁學、熱學、光學、原子物理學，為以后電動力學、量子力學、量子統計、流體力學、半導體物理學等物理學課程的學習樹立好的物理概念十分重要。大學物理的學習效果直接影響到學生學習物理學的興趣以及未來的知識結構。因此，學好大學物理課程，讓學生從本質上理解大學物理的精髓顯得特別重要。而學好大學物理課程中比較關鍵的一點就是學會在大學物理課程的學習中熟練運用微積分。

一、大學物理教學的弊端

大學物理是物理學專業的一門基礎專業課，學生在學習這門課程時由于一開始講解的內容對從高中上來的學生來說比較熟悉，所以學生會放松警惕，一旦講到運用微積分時，學生反應過來要認真學習時發現學不懂了。自主能力差的學生慢慢就會放棄學習新知識。再加上這門課程相對比較抽象，學生的學習興趣較低。再加上課堂教學法單一，學生被動接受知識的能力較差，就會導致大學物理的教學效果下降，從而降低學習整個從物理學的興趣。

1.課程內容較為抽象。大學物理課程主要介紹了力學、電磁學、光學、熱學、原子物理學等分支的基本原理以及經典思想。涉及的知識面較廣，公式較多，學生較難理解。需要有物理思維，高等數學作為基礎。單靠教師的講解無法滿足學生對知識的要求。學生由于感覺內容抽象，對學學物理課程沒有興趣。

2.教學方式單一。受傳統教學模式的影響，大學物理的教學過程主要采取傳統的教師講解加多媒體課件的教學方式。這種單一的教學方式讓學生讓學生對知識的理解不夠透徹，知識和實踐相脫離，學生對基本知識的學習感到吃力，教學效果不明顯。因此單一的教學方式，使學生對改課程知識的接受程度減小。

二、微積分在大學物理教學課程中的應用

1.微積分。微積分最重要的思想就是用“微元”與“無限逼近”，就是把一個一直在變化的量通過微分分成很小，這樣我們就認為這個很小的量是不變的，然后我們對這個很小的量進行研究，最后把所有的和加起來就是我們要求的那個變量。這就是微積分在各個領域中應用的優點。這種分析連續過程累積的方法已經成為解決問題的基本方法，也是微積分最重要的優點。物理學更是接近于生活，因此微積分也經常應用于物理學當中。

2.微積分在大學物理應用中的舉例。

（2）微積分在做功方面的應用。用微積分的方法解決變力做功的問題。變力作功的問題是熱學和力學中的常見問題。例如，質點在恒力F的作用下，沿直線產生位移r過程中的功A=F*r。但對一般情況，質點沿曲線從a運動到b，且質點運動過程中，作用于質點上力的大小和方向都可能不斷改變，要計算F力對質點所做的功，可將運動曲線分成許多微小的線段dr，計算出F在每一小段上所做的元功，再對整個軌道上所有元功求和。由于dr極小，所以每一小曲段都可看成直線段，而質點所受力可視為恒力。這樣質點所做的功為dA=F*dr變力所做的功就是全部元功的和，寫成積分的形式就是：A=∫F*dr因此通過微積分的方法可以把物理問題中變化的量轉化為不變的量，先求微元再求和的方法，從而求出變力在整個物理過程中做的總功，使看似復雜的問題簡單化。

三、結語

微積分是大學課程的重要的基礎學科之一，并是物理學中解決問題必不可少的工具之一，學習微積分不但要學習它的應用，更重要的是理解它的思想，熟練掌握微積分，在面對物理學的具體問題時采用適當的單元，用微積分進行分割解決，即將復雜的問題簡單分割，逐個擊破，如此在使枯燥的物理學看起來更生動具體的同時，也減輕了學生對于物理學產生的畏難情緒。微積分作為物理解題的關鍵和基礎，其重要性可見一斑，因此熟練掌握微積分，是大學物理課程必要的教學要求，這不僅能夠讓學生掌握大學物理的基本方法，也在無形中降低了物理學的難度，從而很好地提高了學生學學物理的興趣，改善了教學效果。

參考文獻：

[1]張禮.近代物理學進展[M].北京：清A大學出版社，1997：170-205.

[2]朱榮華.基礎物理學[M].高等教育出版社，2000.

[3]陳麗佳.“半導體物理學”課程教學中的幾點建議[J].教育教學論壇，2016，（5）：82-83.

第5篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞：盧瑟福散射；庫侖散射；原子物理；散射截面

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0113-02

原子物理課程為大學物理專業學生必修的一門專業基礎課程。本課程通過實驗現象的分析，應用若干量子力學的結論，揭示原子結構、運動規律和相互作用的特點，與物理學的全部領域和其他學科有著密切的關系。教學的關鍵是傳授知識的過程中盡最大可能讓學生掌握接受知識點的同時，能夠最大程度地激發學生的學習積極性。如何能深入淺出地傳授較為枯燥的理論知識點，也成為對教師的一種挑戰。在教學的過程中，教學方法的選擇具有顯著的效果。在原子物理這個課程上，人們也做了大量的教學改革思考。[1-4]現在在各個大學中廣為采用的原子物理教材，如楊福家，褚圣麟版的原子物理教材[5，6]，均采用在第一章介紹原子的位形。該章節作為整個課程的第一部分。在原子物理教學中，具有重要的地位。這一章教學效果的好壞，嚴重影響后續知識的展開。那么這一章的教學的難點在哪里呢？筆者發現主要還是集中在對盧瑟福散射公式的推導，即盧瑟福散射截面的理解及應用。在歷年的教學經驗中發現，該知識點的教學問題主要在于：部分學生在該章的學習中普遍遇到的問題是，上課聽講解，對定性的知識點理解還比較順利。但一旦要進行定量計算，面對具體問題，就遇到了困難。那么從教學方法上如何改善這一現狀呢？

原子物理課程的特點是從微觀結構的考慮入手揭示與之相關的宏觀現象與規律的本質。而微觀體系遵從它特有的規律，不能直接觀測，所以不像宏觀物體的運動一樣，具有直觀性。因此微觀結構的認識，必須借助實驗手段。密立根在1923年在Nobel領獎臺上講到：科學靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗。有時一條腿走在前面，有時另一條腿走在前面。但只有使用兩條腿，才能前進。在實驗過程中尋找新的關系，上升為理論，然后再在實踐中加以檢驗。物理學是一門實驗性科學，原子物理學更是如此。一切理論的建立都必須以實驗為基礎，并遵從“實驗―理論―實驗”的發展原則。因此在原子物理的教學上，一直以來側重于通過實驗現象的分析，揭示其微觀結構，及本質運動規律。[7]第一章的教學內容也是如此。通過介紹盧瑟福α粒子大角度散射實驗與當時普遍認同的湯姆遜“葡萄干面包”的原子模型有沖突，引出新的盧瑟福核式模型，并應用盧瑟福散射公式再次通過實驗驗證其核式模型的正確性。從課程講解的邏輯線索來說，應該是非常明確的“實驗―理論―實驗”過程。即對α粒子大角度散射實驗的實驗現象進行描述后，定性否定原來的“湯姆遜”模型，并逐步推導盧瑟福散射公式，應用盧瑟福散射截面和實驗數據比較，以驗證核式模型的正確性。但是在我校實際講課的效果來看，這樣的授課方式下，學生對核式模型的定性的認識，是容易接受的。但事實上對盧瑟福散射公式的推導過程，尤其是最后盧瑟福散射截面的物理意義的理解是缺乏深度的。以至于一旦面對具體的問題，部分學生完全不知從何處下手。而這一章的教學難點也在于此處。對這個問題一定要具體問題具體分析。以往的教學的方法，一般采取在知識點講授完成后，學生完成習題。根據習題完成情況，在習題的講解過程中，做知識點的再次展開，以期達到知識點的鞏固與理解。對部分理解力較強，并且主動學習的積極性較高的同學而言，這樣的教學方法可以達到較好的效果。而事實是，由于部分相對學習較為被動的學生，課堂教學內容理解還有困難。面對習題根本無從下手，產生畏難情緒，容易出現抄襲現象。作業不能反映其實際學習效果。而后的課堂習題講解，對這部分同學而言，效果也形同虛設。如何能夠降低學習理解的難度，提高這部分學生學習的積極性，成為課堂教學中一個不可回避的問題。另外，由于課時有限，也很難在課后進行大量的習題講解。針對這一現狀，可以采取的方法可以是。在盧瑟福散射公式的教學中，放棄或掠去整個推導過程，直接給出定性結論。以避免在較為繁復的推導過程，使得學生分散了學習注意力。其優點是學習過程中，思路清晰、結論突出，易于接受。但缺點也顯而易見。知識點的理解是不深入的。物理從古至今，講究格物致知。知其然，且要知其所以然。對物理專業的學生，省略推導，而直接給出結論的方式，顯然是不夠的。既然盧瑟福散射公式的推導是不可避免的。如何才能讓學生容易理解，是解決問題的關鍵。

結合課堂教學的經驗，筆者認為以下方法還是切實可行的。第一步，理清思路，貫徹“實驗―理論―實驗”的基本邏輯線索。在介紹瞄準距離，庫侖散射公式，盧瑟福散射公式等難點內容前，首先定性給出為什么要學習介紹這些內容。如庫侖散射公式是描述核式散射的基本公式，但瞄準距離，實驗上不可測。而盧瑟福散射公式則是基于庫侖散射的基礎上，推出了可以實驗測量的散射截面這個物理量。而且盧瑟福散射截面其物理意義為散射粒子在不同散射角的散射幾率。在此基礎上給出庫侖散射公式，盧瑟福散射公式的詳細推導。這一步，在學習的過程中，起到一個明確學習目的，理清學習思路的作用。第二步，在公式推導后，布置作業前，先直接挑選典型課后習題，即具體物理題型，進行解題思路的提示。既深化知識點的理解，又能夠幫助學生降低解題的難度，減少學習中的畏難情緒。促使學生可以自主地思考完成習題。從而在之后課后習題的講解階段，又可以大大縮短時間，提高效率，做到事半功倍。相對來說，學習能力較強的學生，可以對知識點掌握較為深入；而部分學習較為被動的學生，也可以較容易接受和掌握基本知識點的應用，從而能夠兼顧不同程度的學生。

參考文獻：

[1]馮景華.談談原子物理教學中思維能力的培養[J].遵義師范學院學報，2004，（3）：65-67.

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[5]楊福家.原子物理學[M].北京：高等教育出版社，2000.

第6篇：量子力學的基本知識范文

該學會的主要目標是推廣、普及在學校教育和社會生產實踐中所需要的物理教育，現在大概有會員1200余名．日本物理教育學會有定期發行的附屬刊物《物理教育》．該刊物創刊于1953年，主要刊發各種新的教育演示實驗以及探討物理教育的論文．到1990年為止，該刊物每年大約發行3卷，1991年開始增為每年4卷．截止到筆者發稿時，《物理教育》從創刊號到2011年共計59卷在網上免費開放［3］．從1984年開始，日本物理教育學會每年會在暑假期間召開物理教育研討會，討論物理教育所面臨的種種問題，以及最新科技成果的普及等．中國和日本的物理教育交流活動開始于1989年夏．首次中－日－美物理教育討論會在夏威夷舉行［4］，中方共有大、中學教師9人參加．第二次中－日－美物理教育討論會由日本物理教育學會主辦，1991年在日本富士舉行，中方有17人參加．以此類會議為契機，日、美雙方得以了解中國物理教育研究中的長處，同時中國代表也及時了解了對方的教學改革動態．近年來，日本國內對高中物理教育質量的下降有了一些批判的聲音［5］，怎樣提高學生的學習興趣就成為解決問題的關鍵所在．日本教育界對新的演示實驗的開發以及教學時平行科目的相互影響的研究很活躍，在物理教育學會刊物《物理教育》以及物理教育研討會中有很多討論．另外，長期以來日本的教育體制對于物理類競賽并不熱衷，日本全國范圍的物理競賽僅僅始于世界物理年2005年，并于同年才開始派隊參加國際奧林匹克競賽．

2日本高等物理教育的指導方針及模式

自2004年開始實施國立大學法人化以后，日本國立大學雖然由政府出資運營，但是幾乎每所國立大學都擁有相應的自治權，因此各個國立大學的教學重點以及方法風格有很大的差別，每個學校都擁有自己的教育體系與理念．以名古屋大學為例，名古屋大學的物理教育方針和核心主要由理學院的物理學教室（即物理系）會議決定．一般來講研究生和教員都可以申請成為物理學教室的研究員并列席會議（留學生和外國教員亦可參加）．會議一般每季度舉辦一次，每次會議的討論內容主要包括實驗科目內容的增減，科目課時與學分的分配，科目構成的比例，畢業條件的變更，新教員的聘用，新研究室的設立以及經費的預算及使用等．每次會議一般會按需討論多個議題，每個議題以不記名投票方式表決．物理學教室有議長和下屬各個分支的負責人，議長及主要負責人每年輪換，以投票選舉產生．由于有大量的碩士及博士研究生參與討論，不僅對于物理學教育的創新與改良起到了積極而有效的作用而且使物理系全員參與到物理專業的建設和改良議程中，充分體現了大學法人化法案提出的學術自治所需要達到的要求．

3日本物理本科教育近況

由于國立大學的教學重點以及方法風格有很大的差異，很難對各所大學的教育狀況作一全面的論述．以下僅以筆者學習、工作的名古屋大學為例來介紹日本本科教育的一些近況．在名古屋大學，物理類本科教育主要由基礎科目、專業科目、實驗科目、選修科目、畢業設計等組成．其中選修科目和畢業設計一般相互關聯，有高能物理、宇宙物理、凝聚態物理、生物物理4個大的方向．由于大一新生為理學院的數學、物理、化學、生物4個系共同招收，在大一階段理學院新生需參加公共基礎課的學習，教育形態以大班教學為主．大學一年級的教育目標是在培養學生興趣的同時鞏固基礎知識，主要進行的是通識教育．教學時一般會配合演示實驗以增加課堂活躍度并增進學生對物理現象的觀察和理解．學校配有相應的金屬器具加工車間，大四以上學生參加安全使用培訓后皆可申請使用．課堂演示實驗所需教具一般以教員自己制作為主．二年級開始進入物理專業課學習．教學科目主要由數學物理方法、分析力學、電磁學、熱學、統計物理學、量子力學等組成．與專業課程相對應的設置有配套的習題課．習題課由教授等教員負責，有相應的學分，屬于必修科目．配套習題課的教學以討論式教學為主，每個班級大約由15～20人組成，分成3～4個討論小組．除第一節習題課以外，在每節習題課后一般由教員布置一些問題作業．習題課作業一般由研究生組成的學生助理批改、評分，標準答案和評分標準會由負責教員分發到研究生助理手中，并由研究生助理作匯總統計后呈報給習題課的負責教員．每次上習題課時，負責教員把作業發還學生，每個小組先進行內部討論，再由各個小組派學生輪流講解，遇到講解不恰當不全面的時候教員會參與討論，教員起監督指導輔助作用．習題課成績評價主要由學生討論活躍度、出勤率、課題作業完成情況決定．每學期期末考試后會舉辦教育反思會，參會人包括本科學生代表、研究生助教和專業課教員，對教學中的難點和不足之處進行反饋和探討．大三階段增加高級熱力學、高級統計物理、高級量子力學、近代物理實驗等，并出現多個專業課分支選擇，比如高能物理學、宇宙學、固體物理、生物物理等．物理實驗以近代物理實驗為主，共有14個左右的實驗可以選擇，每兩人一組，一個實驗每周一次大約持續一個月，每個學生平均需做3～4個實驗才可以獲得學分．為了使學生擴大知識面并且使他們對各個研究室的研究情況有初步了解以便他們進入大四時選擇教研室進行畢業研究，從2012年起，大三新增了前沿科學講座這一環節．講座由20個左右的研究室進行分擔，每周進行一次，每次由一個研究室的主要負責人進行講解介紹，每次講座結束后會要求學生提交一個簡單的小報告．各個研究室的主要負責人親自負責本科的課堂教學工作，這對于學生的培養十分有利．大學的教學目標不僅是知識本身的教與學，更重要的是研究方法與經驗的傳承．將最新的科技前沿信息傳遞到教室，才能不斷保持科技創新的活力．在三年級結束進入大四以前學生會自主選報教研室進行畢業設計研究、設計．隨著本科生進入各個教研室，大四的教育方式主要以各個教研室的研討會形式為主．學生在黑板上講解課本或者文獻或者匯報實驗進展，教員和其他同學在下面聽講并共同探討相關的問題要點．每次研討會大概持續2～3小時，每周1～2次，每次由1～2個學生進行報告．這種研討會形式的教學很好地激發了學生學習的主動性，培養學生的自學能力以及發現問題和解決問題的能力．

4日本高能物理研究生教育近況

長時間以來，日本物理教育體系發展了一套自己的研究人才培養及傳承方法．其研究生的培養主要采用2年碩士＋3年博士的方案，類似于我國的碩－博連讀．由于一些研究小組對某些課題，研究方法和手段會幾十年持之以恒地進行研究，他們在很多問題的研究上積累了豐富的研究經驗．這樣的物理教育體系為其研究思想的傳承提供了很好的保障．例如，名古屋大學的高能物理理論研究長期以來一直受其創立者坂田昌一的影響，其主要研究風格與研究思想與坂田昌一一脈相承．在日本的研究生培養中，教學任務主要集中在碩士一年級，主要有大課教學和討論課教學兩種模式．大課模式主要以出勤率和報告決定成績．專業課的教學基本上以討論式教學為主．由指導教員指定教科書以后，由學生每次在黑板上講解．另外，學生也會針對自己感興趣的參考書或者研究論文，自己組成討論小組，視情況會有高年級學生或教員參與討論，每個小組由3～8人組成．討論小組每周討論一至兩次，具體時間與長度由學生自己決定，是一種自組織形式的自學自助團體．碩士二年級以及博士生的教育基本上以討論式教學為主，討論內容可以是教科書、論文等，在互相探討中學習研究．對于研究材料的理解每個人會有不同之處，這一思考、討論的過程就是取長補短，去粗取精的過程．討論式教學對于深化對物理現象、概念的理解有很大提高和幫助作用．在研究生的論文選題中，除了第一個選題由導師進行稍微具體的指點外，其他的基本是以學生為主．從論文的選題，中間的計算，到結果的分析，論文的書寫主要都是由學生完成的．在這一過程中，導師主要是作一些點撥性的指導，以及論文的潤色．另外，日本研究生的教育過程中十分注重對團隊合作能力的培養．在合作中相互學習，取長補短，從而使工作效率大為提高．除了以上提到的學校內部的學生培養活動外，日本國內還有一些有特色的校際間的研究生教育交流活動，下面列舉兩個活動項目．（1）集中講義：由于日本的各個大學研究室的研究內容和方向比較獨立，為了深化各個大學之間的交流，使學生對不同大學的研究室的研究內容有所了解，每年各大學會舉辦2～4次以碩士生或博士生為聽講對象的集中講義．集中講義一般持續2～4天，一般在講義中間會穿插1個面向低年級研究生水平的2小時左右的報告．集中講義的選題一般都與近期的研究重點、熱點相關．研究生通過參加集中講義既可以了解相關專題的研究進展并較為系統地學習相關專題的研究方法，又可以獲得相應的選修學分．（2）暑期－冬季學校：每年長假期間，依據由日本文部省的預算所開展項目的情況而定，會舉辦一些暑期－冬季學校進行一些專題講座．其中傳統最悠久的當屬從1955年夏天開始，到2013年為止共成功舉辦59次的YONUPA［6］暑期學校．YONUPA是YOungNUclearandPArticlephys－icistgroupofJapan的縮寫，每年暑假期間由與高能物理、原子核物理、高能物理實驗相關的各個大學研究生院的學生輪流自發組織、策劃、主辦并參與．為了降低每個籌備學校的勞動量，籌備學校由管理財務報銷的學校、管理事務聯絡的學校、管理各個所屬成員郵件的學校、選取會場并維持秩序的學校4部分組成．另外，與這4個籌備學校相獨立的，高能物理、原子核物理以及高能物理實驗3個方面由另外的3個學校進行管理，負責邀請講師、組織學生報告等活動．YONUPA的財政預算主要由日本幾個大的研究所出資贊助，另外每個大學的研究室也會按一定比例支付學生交通費用等．YONUPA每次持續4～6天，每年大概有200～300人參加．暑期學校期間，高能物理、原子核物理以及高能物理實驗3個研究方向會設置一個共同的集中講義以及針對每個研究方向的2～3個平行的集中講義，剩下大約一半的時間是學生相互之間的研究報告．每年從碩士1年級到博士3年級的學生都有一定比例學生參加暑期學校，YONUPA為日本從事高能物理研究的青年學生提供了互相學習與交流的良好平臺．除了YONUPA，日本文部省的許多大的研究項目也有專門的學生培養方面的預算．例如在2009—2014年的重大項目“ElucidationofNewHadronswithaVarietyofFlavors”中，每年都會組織與該項目相關的研究生暑期學校．暑期學校采用教員授課與學生習題課并重的形式．通過教員授課與習題課的方式，學生可以系統地學習到某一領域的基本知識并掌握該領域研究的相關方法．

5結語

第7篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞：學習模式；專與博；原理

作者簡介：王蓁蓁（1975-），女，江蘇南京人，金陵科技學院信息技術學院，講師。（江蘇 南京 211169）

基金項目：本文系2012年金陵科技學院科研基金項目（項目編號：jit-b-201207）的研究成果。

中圖分類號：G645 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0214-02

在中學和小學教育階段，教師傳授基礎知識，學生則通過反復訓練來掌握它。但是到了大學教育階段，教育工作者則應該注重對學生的學習方法的訓練。[5]為了更好地指導大學生的學習，增強他們的創新能力，本文從精度和瀏覽、專與博、細節和原理三個層次對大學的學習方法模式展開了討論，給出了一些相應的建議。

一、精讀和瀏覽

決定攻讀一門學科時，首先應該選定一本基本教材進行精讀。所謂基本是指其應是這門學科的一本全面、深刻、經典的著作，也就是說精讀了它，就會基本上掌握了該學科的全貌。所謂精讀是指要反復地閱讀它，不僅要通曉它，還要做到對其其本內容“倒背如流”，這樣學生就可以掌握這門學科的骨架。然而僅僅如此還遠遠不夠，因為對于該學科，其知識可能還不夠“豐滿”，因此學生必須瀏覽大批有關文獻和其他書籍。所謂瀏覽是指對于有些材料，學生不必全部通讀，可以選擇有關部分閱讀；同樣對于有些材料，學生也不必逐字逐句閱讀，可以“一目十行”掃過。不過值得注意的是，雖然瀏覽并不要求學生完全掌握所看的內容，但是學生必須對其所看材料的基本知識要有較透徹的了解，對深奧的部分至少要做到有一模糊印象。只有通過上述“實效”性瀏覽，學生對該學科的知識才會豐富起來。

如果是在校學生，學科基本教材多由授課教師選定，學生基本不用操心。如果不是在校學生，或者是在校學生，但教師選定的教材不夠精深，此時人們選定較深教材和鉆研它就有一定的難度。在現今提倡“終生學習”的年代，應建議人們在不違背循序漸進的原則下，選擇經典著作作為基本教本。一般來說，不管多么深奧的書，反復閱讀十幾遍，總是能夠看得懂的。同樣，對于瀏覽的材料，自學者也應該類似處理。

精讀使人能夠站立，瀏覽使人能夠豐滿，兩者結合起來，人們就可以在該專業上進行創造性工作了。

二、專與博

梁啟超說：“無專則不能成，無博則不能通。”短短兩句話，深刻地說明了專與博的關系。把主要精力放在自己的業務上，鉆研自己的專業，這是一個人的立身之本。然而要想有所成就，僅僅只有專業知識是不夠的。時至今日，人類的科學知識早已超出了經驗范疇，為了表達其深邃思想必須使用數學。愛因斯坦在創立廣義相對論時，就曾經向數學家詢問數學的最新進展，最終其使用黎曼幾何表述了他的理論。自然科學也從人文學科中獲得了營養，如符號學、哲學都為一些學科奠定了研究基調。最明顯的例子就是實證論是一些西方自然科學賴以生存的哲理基石。[1]類似地，在社會科學和人文學科中也出現了不同程度的數學化傾向，甚至是藝術也在追求理性表達力。可以說人類各類知識在基本原理上都是相通的。美國哈佛大學規定每個專業學生都至少要“精修”本專業以外六、七門功課，這是擴大學生眼界，讓知識貫通起來，從而達到上乘境界的絕妙手段。

現今的科學和技術越來越專門化，任何一種專業耗盡人的一生精力也未必能夠全部精通，因此“專”是我們所處的專家時代的一個特征。同樣，現今的科學和技術也出現了交融、溝通的現象，因此“博”也是學者在現今時代獲得成功不可或缺的一個因素。只有“專”深、“博”學的人，才有可能取得最偉大的成就。

三、細節和原理

英國哲學家、數學家懷海特說：“大學的理想與其說是知識，不如說是能力。它的責任就在于使青年人的知識變成成年人的能力。”[2]而能力的形成很大程度上取決于人們的思想深度和洞察力。所以他又說：“在中小學階段，學生在精神上是埋頭在書桌上的；在大學里，他就應當站起來環顧四周……大學的職能就在于使你能夠為原理而擺脫細節。”[2]

細節指的是一門學科的“具體”知識和技能，按照學生所獲得的訓練經驗，它能以一種類似“程序”的固定方式進行學習和操作；而原理卻是根本性的，它是一門學科的“抽象”思想，它以一種“潤物細無聲”的方式滋潤人的理智和創造力。人類的科技史告訴我們，所有民族無一例外地都重視知識和技能，但是在重視原理的程度上卻存在很大差異。凡是很重視原理的民族，他們的科學知識往往是系統性的，且具有很強的理論性和普適性。我們知道，具有很強理性的系統知識是很容易深化的，并且隨著人類知識的積累和深化，它又以很大的概率保證人類的思想觀念遲早會發生革命性轉變，即導致人類在思想認識上不斷地突破和更新。

事實上，人類許多進步都直接來自于人類思想觀念的巨大轉變，因此重視原理的民族往往在科學技術上居于領先地位。康德在談到幾何學時，說到：有的人死盯著圖形研究，而有的人卻站起來，從原理上立法，于是我們就有了幾何學公理體系。我們知道第一個純粹從原理出發的學科是歐幾里德幾何體系。關于它，愛因斯坦這樣評價道：“世界第一次目睹了一個邏輯體系的奇跡，這個邏輯體系如此精密地一步一步推進，以致它每一個命題都是絕對不容置疑的——我這里說的是歐幾里德幾何。推理的這種可贊嘆的勝利，使人類的理智獲得了為取得以后成就所必需的信心”。[3]哥白尼的太陽中心學說是對地心學說的突破，它導致牛頓力學和近代科學的誕生，隨后又出現了相對論和量子力學革命性理論。類似的，麥克斯韋爾的電磁理論促使電磁波的應用。圖靈關于計算本質的論述和圖靈機模型的構造，直接導致現代電子計算機的出現。

可惜的是，很多人至今仍不重視或者很少重視原理和思想，他們認為原理和思想虛無飄渺，沒有實際意義。這種現象可能影響重大創造性的工作。我們知道，出現劃時代的理論和技術，一方面它是歷史上罕見現象，另一方面它又在短短的幾千年人類文明史中不時地出現。它們之所以罕見，是因為發現它們需要非凡的洞察力。而它們之所以能不時地出現，是因為創造它們時并不需要很多“東西”，有時僅僅需要幾條原理就夠了，甚至憑借人類的靈感也能構造出它的雛形。[3，4]只有當豐富它們或者論證它們時，才需要人們花費巨大精力。牛頓創立他的理論，只用了三大運動定律和萬有引力。愛因斯坦的廣義相對論也只用了（如重力和加速度等效等）幾個等效原理。雖然牛頓和愛因斯坦為他們的理論付出了很多心血，但是那些勞動卻是“細節”性的（盡管許多細節也需要高度技巧和創造性智慧），也就是說每個受過嚴格訓練且不怕艱苦的人或許也可以完成，但是他們的真知灼見并不為一般人所擁有。由此可見，重視原理和思想的學習是多么的重要。今后在重視細節的同時，也應讓學生們聽從懷德海的教導，站起來環顧四周，勤于思辨，尋找原理，只有這樣才有可能突破舊有觀念，做出創造性工作。

四、結論

在大學學習的學生都處在一個新的起點，大學教育可能也是他們接受學校教育的最后一個階段。因此應研究大學生的思維特征、學習方法，給予學生有效的指導和引導，鼓勵學生“向前進，你就會產生信念”（達朗貝爾語），勝利就在那里，從而讓他們攀登科學的頂峰，努力書寫他們的人生。

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第8篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞：思維類型；思維方法；原則

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0113-02

“思維類型”是一個通用概念，大量學者都對其進行了研究。事實上，明確區分思維的類型對教育來說具有重要的實際意義。為了更好地指導大學生的學習，增強他們的創新能力，本文從新的角度對思維類型進行分類，從四種思維類型出發給出學生的學習方法，特別對數學思維方法展開討論，最后再給出創造性思維的徹底性原則。

一、思維類型及其對教育方法的啟發

一般來說人們思維分為下述四種類型：接受快且深刻，接受快但膚淺，接受慢但深刻，接受慢且膚淺。當然最好的是接受快且深刻這種類型，這種類型的人往往自小就表現出天才模樣，他們大都被稱為是神童。可惜的是，他們在贊揚聲中成長，很容易養成驕傲情緒，久而久之他們就不習慣于“艱苦研究”，最后變成平庸之人。王安石的《傷仲永》寫的就是這種情況。所以對第一種類型的學生，我們對他們的愛護首先就是不要多表揚他們（例如各地過分吹捧高考狀元是不明智的做法），其次對他們要多加督促，讓他們養成艱苦學習習慣。列寧小時候聰明異常，他往往很快就完成作業，然后就嬉鬧不止。他的父母很擔心，怕他今后不會踏實學習，除了教育他以外，還時刻注意他。有一次列寧看到他的妹妹坐在鋼琴邊，不停地彈奏一首樂曲，花了許多小時，才把它彈得正確。為此列寧感悟道：做任何事情，沒有堅毅品質是不行的。列寧的父母知道這件事后才放心，他們知道列寧已經懂得養成勤勞習慣的重要性。第二種類型（接受快但膚淺）的人，他們平常的表現最容易使人迷惑：許多復雜的問題他們一聽就懂，可是他們自己做起來卻經常出錯。他們的家長和老師都誤認為這是由于“粗心”造成的，除了告誡他們要細心以外，家長、老師（甚至他們自己）對這種現象都不在意。舉一個例子，初中學生剛學習有理數時，寫負數時往往會遺漏負號，當你向他指出時，他立刻就知道是自己錯了。人們大都認為這是粗心的原因，殊不知是他在他的意識里還沒有真正接受負數這個概念，也就是說他雖然接受了負數概念（也許很快就接受了）但是卻很“膚淺”，他的潛意識里并沒有它的“真正”位置。因為引導學生思想深化是一件困難的工作，所以對于接受快但膚淺的學生，我們也許更應該留心。除了教育他們不要驕傲（這是由于他們接受快而造成的錯誤）以外，還要訓練他們的思維，讓他們養成深思的習慣。（順便提一下，怎樣培養學生養成深思習慣，如同怎樣提高學生的寫作能力一樣，至今都尚未找到特別行之有效的辦法）第三種類型，即接受慢而深刻，在某種意義上它才是最好的一種類型。領會深本是探索一切知識的必要因素，可是他具有這種優越品質而不覺，有時他還為自己接受慢而苦惱，這樣他對學業從不掉以輕心，為了克服自己接受慢的缺點，他總是“笨鳥先飛”，這樣在漫長的學習生涯中，他養成一種堅忍不拔的品質，這又是一個獲得成功的必要條件。第三種類型的人“天然”地具備了成功的兩個最重要的因素，所以大部分在學術上有成就的人都來自于他們。據說牛頓、愛因斯坦小時候都很“笨”，倘若真是這樣，這便是上面論述最好佐證。另外的例子是真人真事，20世紀偉大的數學家吉伯特（1862—1943），他接受新的思想很慢，但一經接受，在運用和進一步發展這些思想上，就沒有人能和他比擬了。至于第四種類型的人，雖然他們在學業上很費力，但他們的成功機率并不比第一、二種類型的人要少，甚至還要大于第二種類型的人。這種人只要不放棄努力，那么在他艱難的學習過程中，自然會養成一種深刻鉆研的稟性，此是“勤能補拙”之謂也，這正是一切在學術上獲得成就的人所要必備的主要品質。明末清初的一位歷史學家談遷，小時候很愚笨，記性差、反應慢，他對自己所讀的書籍很難弄懂，他很苦惱，不過他鍥而不舍，經常讀書到深夜，由于長期的努力，他終于大徹大悟，從此他便突飛猛進，成為那個時代最有學問的人之一。金庸小說《射雕英雄傳》里的郭靖大概就是這種類型人的最好寫照。總之，無論是哪種類型都有成功希望，只不過有的開始要多費點力氣而已。“聰明”并不是人成功的不可缺少的條件，最重要的是人的刻苦和堅忍，而且隨著人們的成長，差的類型在不斷刻苦努力下，也會迅速朝著最好類型轉化，李白說“天生我材必有用”，是千真萬確的。

二、數學思維方法和數學學習方法

在一切學科中，數學是一門最重要而且最奇怪的學科。它研究的問題似乎虛無飄渺，并不接觸現實世界，但卻有莫名其妙的大功效。麥克斯韋爾認為，研究問題時首先要引入數學概念，以他的名字命名的著名方程就是以這種方法推導出來的。狄拉克也認為，應該遵循數學方向前進，因為“正電子”也滿足以他的名字命名的方程，所以他預言“反物質”正電子的存在，幾十年后人們果然在宇宙射線里發現了它。也許最值得一提的是，陳省身的“纖維叢”幾何學理論，竟然可以平行移動到楊振林的“規范場”物理理論里，對此楊振林感嘆地說：數學家研究數學問題時，根本沒有考慮到物理世界，而卻能深刻地闡述世界，這真令人驚嘆。如今關于物質粒子最新研究的“弦理論”也和數學家丘成桐的微分幾何成就有密切關聯。計算機科學和數學理論的關系同樣也非常密切。就連過去一向被認為是最難找到實際用途的數論也在計算機科學里發揮著重要作用，例如大整數質因數分解定理豐富了密碼學方法：RSA公鑰系統，根據大整數的分解，它采用“公鑰”和“私鑰”技術。[1]由此可見，在數學上花費時間是值得的。一般人并不喜歡數學，他們或者認為數學枯燥無味，或者認為數學深奧難懂。在人們心目中，數學里只有推理，沒有猜測；只有邏輯，沒有藝術；只有抽象，沒有直觀；只有理性，沒有想象。人們感到數學的結果是一步一步推出來的，沒有過人的聰慧是不行的。然而，幸虧事實并非如此，否則我們的數學就不會興旺到如它目前所示，它早就不會吸引任何一個有智慧的人。其實數學是一門融合了人類一切認識世界方法的學科，只是在它整理自己的知識時，才采取了“定義”、“定理”和“證明”嚴格方式，這是為了保證它的結論準確無誤所致。但是這并未妨礙人們用其他方式獲得數學知識，其實最偉大的數學家在他們思考問題時，都是憑借直觀（甚至是最粗糙的直觀）前進的，特別是當他們在做劃時代事業時，更依賴直覺，甚至有時連邏輯也不顧。這在牛頓和萊布尼茲創立微積分時特別明顯。本段敘述直接來自于文獻[2]。明白了上面道理，我們建議：要在感性上下功夫，要理解數學精神實質，即要有數學質感。對數學的學習要運用人類一切認知手段，即實驗、猜測、直觀推理、試錯法、合情推理和正統的邏輯推理；對于基本知識要有透徹了解，基本技能要熟練掌握。對于較難或者很難的題目，應該努力解決它，真正解決不了，也不要氣餒，可以暫時放下，“歷史總是帶著問題前進的”；對一門數學學科，如果你感到對它的任何一個習題，只要有時間你就可能會做出，即使不會做，但對別人做出的看一眼就會，那么這門學科你就基本過關了，沒有必要搞題海戰術，這是我國著名物理學家嚴濟慈的觀點。

三、徹底性原則

創造性思維最顯著的特征就是徹底性。歐氏幾何里有一條平行公理：“在平面內過直線外一點，能且只能引一條直線和它平行”。但在歐幾里德的《幾何原本》里，很遲才引入平行公設，且敘述很啰唆，并不像上述的那樣簡練。后人懷疑歐幾里德并不想把它作為公理，只是“證不了它”，才不得不把它作為一條公設采用。后來的數學家們躍躍欲試，用各種方法試圖證明它，就這樣證明了一千多年。不少人采用“反證法”，得出許多奇特結果，可惜他們認為“荒謬”，就匆忙下結論說，他們發現了矛盾從而證實了平行公設。只有高斯、鮑利埃、羅巴切夫斯基和舊觀念，即認為“歐氏公理體系是唯一正確的”，徹底決裂，他們發現了非歐幾何。高斯懼怕舊觀念勢力，鮑利埃患得患失，他們都沒有發表他們的工作，只有羅巴切夫斯基勇敢地發表了他的成果。[3]同樣，愛因斯坦相對論和量子力學也都是徹底摒棄舊有觀念的好例子。舊有觀念根植于人的潛意識里，人們很難發現它，更難突破它。誠如一位物理學家說，他花了好幾年工夫才真正弄懂相對論，不是由于他知識的缺陷，而是由于他頭腦里的固有觀念妨礙了他的理解。他的話有助于我們理解突破舊觀念時，堅持徹底性原則的重要性。只要是創造性工作，哪怕是很小的創新，實質上都是在突破我們潛意識里某個舊有觀念。希望有所創造的人，對此不可不察。

對思維類型做深入的反思和研究，可以及早發現學生的思維特點，進而就可以給予學生有效的指導和引導，并且我們還要鼓勵學生創造性思維，努力攀登科學的頂峰。

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第9篇：量子力學的基本知識范文

關鍵詞：教師；教學；改革；評價機制

大學辦學的根本目的是培養人才，只有始終將培育一流人才放在首位才是大學的立校之本。隨著國家中長期教育改革與發展規劃綱要的實施，現代大學治理和教學管理體制創新的深化，回歸大學的育人本源已越來越被高校所重視。要培育一流的人才，就要有一流的教學，而要有一流教學則先要有一流教學水平的教師。因此，高校花大氣力提升教師，尤其是提升青年教師的教學水平，重構教師教學管理創新體制是提高人才培養質量、建設為國育人文化、營造良好育人環境的關鍵和抓手所在。

如何提高和評價教師的教學質量與教學水平，已有不少論述。針對目前高校面臨的教育教學改革的新形勢新情況和新要求，我們認為，高校教師的科研工作水平的確關系著教師的發展，但要成為一名勝任本職崗位要求的教師，其評價的主要指標是要能夠開展一流的教學工作，能夠培養一流的人才，能夠成為推動高等教育健康穩步發展的教學大師。高校辦學中如果處理不好教學與科研的關系，如果不能使教書育人、為人師表成為高校教師的道德規范，如果不能持續提升教師的教學水平，不僅教師會喪失其安身立命的平臺，創建一流的高等教育和培養一流人才都將成為空洞的口號，需要引起在改革發展中的高校的高度關注。

一、更新教學觀念、提升自身素養是教師做好教學的重要基礎

教師肩負著為中華民族的偉大復興、培養大批人才的光榮使命。這就要求教師要始終把培養一流人才放在心上，要自覺提升教書育人的素質、能力和水平，要夙夜在公、勤勉工作，不負重托，不辱使命。教師從事教學工作的表觀作用在于傳遞知識，其目的在于使學生最大程度地掌握教學內容的知識點、思維方法和學習訓練，這是教學過程要實現的基礎層次。而教師從事教學工作的高層次，則是通過教學活動引領學生建立科學的思維模式、研究方法和拓展視野，培養學生服務國家、服務人民的社會責任感，培養學生勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力，繼而達到開發學生的創新意識、創新潛質和創新能力。所以，教師的教學工作不能僅僅傳授知識，更重要的是激發學生的學習興趣和探索科學奧秘的求索精神。

教學實踐證明，要不斷激發學生的學習興趣，就要求教師與學生之間建立密切的交互溝通關系，這是教師成功組織教學的基本點。也就是說，教師只有將教與學兩個方面協調配合，教學工作才能取得良好效果。孔子曰：“臨之以莊，則敬。孝慈，則忠。舉善而教不能，則勸”。要做到這一點，教師首先應自覺提升自身的綜合素質，要培養自身的人格魅力，包括提升自身品行和藝術修養等。例如，高校普遍開設的大學物理課程是高校學生必修的一門重要基礎課程，其內容涉及力學、熱學、光學、電磁學、振動與波動學等諸多自然科學中的基本現象、基礎理論和基本實驗內容，還包括狹義相對論、量子力學等現代物理學的基本內容。這門基礎課程的學習，不僅使學生系統地了解掌握物質世界運動和演化的基本知識、基本規律、基本理論和研究方法，也為學生的后續專業學習和未來從事科技工作奠定了重要基礎。然而，教師在教授這門基礎課程過程中，如果僅僅傳授知識，很難激發學生的學習活力。這就要求教師要通過組織教學，讓學生從教師自身對物理現象、問題、方法以及應用的孜孜不倦探究中，從教師對物理思想和歷史精髓的挖掘中，感受到物理世界的奇妙和博大精深。進而激發學生掌握物理知識、研究方法、實際應用和發展趨勢的興趣，使學生在學習基礎課程中體會其廣泛的應用價值，從而培養學生的創新意識、創新思維和創新能力。因此，教師要實現一流的教學首先需要不斷增強自身的綜合素養，爭取做到以下幾方面：（1）不斷了解現代高等教育教學理論，在教學中處理好科學性與思想性相結合、知識積累與智能發展相結合、教師主導與學生主體作用相結合、基礎理論與應用實踐相結合、知識的系統性與認知的循序漸進相結合等方面的關系，不斷更新教育教學觀念，不斷豐富自身的教學品質。（2）建立教師自身的教學哲學，形成有特色的教學風格。也就是說，教師在教學工作中要十分明確其扮演的角色，正如常說的，教師最好的教學是教師智慧的創造，也是教師的表演藝術，教師要通過教學活動成為學生的知識庫、傳授者、指導者和合作者，才能使得學生從教師那里學到知識、掌握方法和接受訓練。（3）要為學生的學習創造積極向上的環境氛圍，教師要使用多種評估策略琢磨學生的學習心理活動，診斷和滿足學生的各種學習需求，使他們在課堂內持續集中學習的注意力，在課堂外保持學習的主動性。也就是說，教師在學生面前不是一個簡單的信息人，不是教書匠，而是學生面前的鮮活獨立的思想者和行動者。

二、花氣力的教學投入是提高教師教學水平的關鍵

一位教授曾經說過：我想要學生理解我們認為自己在這個領域所知道的一切，但我也希望他們弄懂我們是如何得出這些結論的，正在進行的探究是怎樣影響這些發現的。我要他們問這樣的問題：為什么我們認為這是事實？我們做了怎樣的假設？我們擁有什么樣的證據？我們進行了怎樣的推理才形成這樣的觀點？同時，我要他們問一問自己，我們的結論可能具有什么樣的意義？這段話為我們開展一流的教學很有啟發。因為，每位教師在教學中都會不斷地遇到各種問題，例如，什么知識最有教育價值？怎樣傳授這些知識才有價值？傳授知識的目的究竟是為了什么？應該培養學生什么樣的對待知識的態度與能力？應該使學生有一個怎樣的知識結構？哪些知識最能促進學生的發展？等等。要不斷提高教師的教學水平，就需要經常反思和回答這些問題。

著名教育家阿莫納什維利曾經說過，一般教師是帶著一門學科走向學生；優秀教師是帶著學生走向一門科學，并使學生融入科學。教師在開始教學活動前，熟練掌握教學內容、準備教案、安排授課時序、對內容的重點做預先強調的安排等都是上好每節課的基本要求。一般來說，高校教師已經掌握了相關學科的基本理論，特別對現在的青年教師來說，都經歷了一定時間的專業學習和科研訓練，一些人在某些研究領域或研究方向上都已卓有建樹。但這并不意味著這些教師就能上好課，就能做出一流的教學成績。教學實踐證明，教學工作作為一門科學與藝術，有其自身的發展規律，需要教師有足夠的力氣投入其中，需要長期的積累才能做好。這就要求每一位教師在教學過程中投入足夠精力，熟悉教學基本要求，匯聚更多更豐富的知識背景，設計每一節課、能夠照顧到每一個細節的教案，準備深入淺出、易于讓大多數學生接受和理解的授課內容、授課版面和講授語言，并以飽滿的精神狀態走入課堂、走向學生。

西安交通大學在百余年的人才培養上具有優良的傳統和鮮明特色，在當今全面提高人才培養質量的過程中，學校在提高教師教學水平方面開展了一系列工作，取得良好效果。例如，學校建立的國家級教師教學發展中心本著培訓、研究、評估、咨詢的服務宗旨，為教師更新教學理念、提升教學水平和教學能力提供了一個學習、交流的重要平臺，有效促進了教學質量的提高。學校確定全校每位教師在從教過程中都必須到教師教學發展中心參與教學進修和培訓活動，分學科、分層次、分類別、分專題組織教師開展教學研討活動，定期與基層學術組織一道組織教學沙龍。中心設立了具有特色的“文治講壇”，聘請多位國內外知名學者專家開辦專題講座，交流教學經驗和工作體會。中心還依托學校多名教學名師組建了高水平的教學顧問組，對全校新引進的青年教師開展一對一、一幫一的教學授課點評活動，還積極組織青年教師參加授課競賽，幫助青年教師盡快轉變角色，適應現代教學的要求，受到青年教師的普遍歡迎。又例如，各學院和各學系都采取了多項具體措施引導、督促和檢查教師的授課準備、授課效果情況，構建完善學生學習信息反饋機制；教務部門還牽頭成立了分學科的教學督導組，通過教學名師隨堂聽課、重點跟蹤、個別幫扶等方式幫助教師做好教學工作。還例如，承擔全校大面積基礎課程教學的大學物理部多年來堅持優良的教學傳統和務實作風，堅持教學團隊的教學法研討活動，堅持老教師對青年教師的“傳、幫、帶”功能，堅持做到人人參與教研活動、人人承擔教研任務，穩定了基礎課程教學隊伍，提高了課程整體教學水平，在全國高校中發揮了輻射示范作用，2013年西安交通大學大學物理課程的教學改革成果獲得省級和校級教學成果特等獎。

我們的教學體會是，要提高人才培養質量，就必須花大力氣增強教師的教學投入，使得教師上好每一堂課，抓好每一個教學環節。使教師在教學活動中努力做到：（1）為學生的學習活動創造自然的批判性學習環境，讓學生在其中不斷探索與思考。（2）從學生的需求出發，努力引起學生對教師教學活動的注意并且保持下去，發揮好教師的主導作用。（3）通過教學內容、教學方法、教學環節等方面的改革，不斷增強學生的學習責任感。（4）激勵學生從基礎和專業的角度去思考問題，讓學生從學習中得到多元化的學習體驗，進而激發學生的科學思維和挖掘學習潛質。因此，一流水平的教師應該是一批特殊類型的專家學者和思想家，他們能夠充分引領自己和學生們鉆研學問，共同享受智慧人生，也就實現了一流教學。

三、有效推進研究型教學是提升人才培養質量的發展趨勢

教師開展教學工作的目的在于傳承文明，培養一流人才，開展科研工作的宗旨在于發現和創造新知識，是人類能動改造世界的重要體現，兩者的共同目標在于實現人類文明的可持續發展。做好人才培養和科學研究是高校的重要任務和功能，也都是衡量教師能力和水平的重要標準，兩者都需要花時間投精力才能做好。如何能夠充分利用教師有限的時間精力將兩項工作做好，是需要認真思考的問題。

長期以來，高校教師始終都面對著三個嚴峻考驗，一是教師的大多數學生對他們的教學是否感到滿意？二是教師所教的學生到底都學到了什么？三是教師對他們的學生產生的實質性影響是否持久？也就是說，教師是否將最有價值的東西教給自己的學生、學生是否對自己教師的教學真正滿意、學生從教師那里學到的東西能否在自身成長過程中持續有效？這既是一個教學觀念問題，也是一個教學實踐問題。教師是專業知識的先知，在當前信息溝通渠道豐富、知識被廣泛應用到社會各方面的新時代，如果教師在教學過程中不注意時代特點，不注意精煉和改革教學內容，不能為學生提供自主學習和思考的自由度，只是平鋪直敘地傳授前人已總結的成熟知識，往往不但不能使學生有效地獲得知識，反而還會抑制學生的學習欲望與思維。我們都知道，科研工作的對象一般是學者所關心的科技前沿熱點或者需要探索的未知內容，而開展科研的重要基礎一定程度上是基于已有的知識體系，也可以說是教學知識的應用與拓展。由于教師開展科研活動是創新科技前沿的新知識，成功的科研往往是發現新的、未知的研究對象所涉及的知識點，因此，教師開展科研工作可以為豐富和拓展教學內容提供更好的素材。同時，教師在教學環節中向學生們介紹科研工作，充滿研究和探索氣息的課堂氛圍能夠明顯增強學生學習和探索新知識的興趣，不僅豐富了教學內容，更重要的是豐富學生的頭腦，可以使學生學到最有價值，對他們可以產生長遠影響的東西，而且也會激勵一些優秀學生參與到教師的科研團隊中，成為教師開展科研工作的助手。因此，合理有效地構建教學與科研的協調關系，是教師豐富教學、拓展教學、深化教學改革的重要方面。

從教學實踐體會中，實現教學和科研的有機結合的一個有效方案，是積極推進研究型教學模式。研究性教學是目前備受重視的一種教學改革創新模式，它采取鼓勵學生結合所學的基礎知識和研究方法，進行自主研究型的創新性學習，促進教師的“教”和學生的“學”。盧德鑫教授指出，研究性教學的要點在于極大地引起學生對學科領域的興趣，拓寬學生的視野，提高學生的學習積極性，從而對學科進行比較深入的探究、研究，最終使得學生能夠有所發現、發明和創造。研究性教學模式作為一種教學模式已有大量精彩的討論，我們認為，研究性教學可以真正做到教、學、研的協調統一，從而可以實現教師教學水平的提高和科研工作的順利進行。科研工作本身并不分高低，只是基于當前的高校競爭力評價體制，促使教師要努力在一些具有較高影響力的國際學術期刊上發表科研成果，完成這些工作的最突出的基礎是要求研究內容和方法要位居科技前沿，本科生特別是低年級本科生很難達到這樣要求。但是真正好的科研工作還必須具備好的思想和創新點，這一點本科生完全可以做到，只要教師能夠開放自己的科研課題，并能將其融于教學過程中，參與的學生越多效果就會越好。這是第一。第二，面對繁多的教學內容知識點，研究性教學可以有效地縮短學生的學習時間，實現學以致用的目標。當今，知識爆炸、科技發展使得知識迅速積累和細分，也就意味著學生需要掌握的知識越來越多，如果不能有效縮短學生掌握基礎知識的環節，教學任務就不能很好地完成。研究性教學模式顯然在克服這個困難矛盾方面具有獨到之處。第三，研究性教學不僅可以在具有前瞻性學科的教學范圍內實施，也可以在基礎課程教學中實施，因為基礎課程涉及的知識內容更加廣泛，通過研究型教學可以幫助學生開闊思路，拓展學生的學習視野和激發學習興趣。因此，要培養一流人才，有效實施研究型教學是深化當前教學改革的發展趨勢。從目前情況看，研究性教學的實施范圍還有一定的局限性，這主要是對教師教學水平的要求比較高，教師所付出的工作量比較大，當然，也有教師教學觀念的轉變和教學質量評價的問題，都還有待于進一步的研討和實踐探索。

我們認為，教師需要將自身的教學和科研融為一體，特別是青年教師需要走教學科研并重的發展之路，以科研活躍教學，以教學促進科研，這對于提高教師的科研能力和教學水平、對于培養創新型人才無疑是十分必要的。在今天提高人才培養的競爭進程中，通過有效開展研究型教學，關注學生的智力發展和心理發展，激發學生的學習興趣，幫助學生開展自由有效的交流，幫助學生更加深刻地理解所學知識，誘發反應，深度思考，包容多元視角，一定能夠幫助學生達到最佳的學習效果，從而使我們的教學水平跨上一個新臺階。

四、構建科學的教學管理體制，是提升教師教學水平的重要保障

在教育部最近頒布的“提高人才培養質量三十條”中明確指出，提高高等教育質量是立足我國現代化建設階段性特征和國際發展潮流提出的深刻命題，是當前我國高等教育改革發展最核心最緊迫的任務。要圍繞培養什么人、怎么培養人的問題，確立人才培養的中心地位，抓住一切為了學生成長成才這一關鍵，系統推進，務求實效。

教師的本職崗位要求就是有效地開展教學工作，特別是對于具有高級職稱的教師，無論是國外還是國內的高校，都被要求講授一定數量的本科生課程。目前，一些教授特別是一些知名教授由于忙于科研工作，無暇顧及教學工作，更談不上給本科生上課，這在一定程度上直接影響了本科教育教學的質量，已引起教育主管部門和教師的高度關注。同時，由于教師從事教學工作的管理體制不夠健全，也導致一些教師在教學工作中投入不足，責任心不強，教學效果不佳。特別令人擔憂的是，青年教師的普遍科研壓力較大，加之教學能力和水平還有待提高，尤其從事基礎課程教學的師資隊伍不穩或不足，都使得教學質量受到不同程度的影響。因此，當前高等學校務必要加大力度來培訓教師，鼓勵和支持教師從事教學改革，尤其是制定有效措施和科學的評價機制來保障教師能夠愿意盡心盡力地投身于教學工作。只有一批優秀的教師投身于教學一線，才能使高校培養人才工作真正取得實效。

我們認為，高校要抓好提升人才培養質量，應從三個方面入手來增強教學工作的正能量。

第一，是切實發揮好教授的重要作用。教授作為高等教育事業和科研工作的學術核心和引領者，在教學工作中發揮積極作用至關重要。由于教授無論是對所涉及專業知識的掌握程度、知識和能力教育的領航性，還是對于科學前沿導向的把握程度，都具有較強的能力與水平。對于本科教學而言，教授則是提升教學水平的最佳承擔者，他們具有豐富的教學科研經驗，并且具有較高的學術視野，從而無論是直接面向學生授課，還是負責指導青年教師都具有重要的積極作用。