1、中美著名大學(xué)量子力學(xué)課程比較與分析張立彬(教育部南開大學(xué)外國(guó)教材中心，天津300071)徐皓、劉學(xué)文(南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院，天津300071)內(nèi)容摘要：根據(jù)中美高校物理學(xué)排名，筆者搜集了美國(guó)12所頂尖高校與中國(guó)10所著名大學(xué)的量子力 學(xué)課程及其教材等信息，在此基礎(chǔ)上，比較了中美著名大學(xué)量子力學(xué)課程的內(nèi)容、教材與參考書使用情況、 培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)方式、師資力量等。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)了美國(guó)量子力學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)教學(xué)的不足，本文可 為國(guó)內(nèi)量子力學(xué)課程教學(xué)的改善提供一定的啟示與借鑒。關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；美國(guó)大學(xué)；中國(guó)高校；課程特點(diǎn)；課程比較；物理教材量子力學(xué)是“四大力學(xué)”的物理課程之一。對(duì)于各高校物理教學(xué)是必

2、不可少的基礎(chǔ)課 程。它是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物 質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué) 的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等有關(guān)學(xué)科和許多 近代技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用。1為了深入了解量子力學(xué)的教學(xué)情況，我們調(diào)研收集了美國(guó)物理學(xué)排名前十二的高校的 課程情況、教材使用等信息，通過(guò)分析美國(guó)高校的培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)、教學(xué)方式 等來(lái)了解他們的量子力學(xué)課程的特點(diǎn)，并與國(guó)內(nèi)進(jìn)行了比較分析。研究的結(jié)果可為國(guó)內(nèi)量 子力學(xué)的教學(xué)給予啟示。文章收集了美國(guó)十二所頂尖大學(xué)(位列全美物理學(xué)排名前十二

3、名)的量子力學(xué)課程信 息，包括了課程主講內(nèi)容、使用教材及參考書等。這些學(xué)校有：麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology)、斯坦福大學(xué)(Stanford University)、加州理工學(xué)院(California Institute of Technology)、哈佛大學(xué)(Harvard University)、普林斯頓大學(xué)(Princeton University)、加州大學(xué)伯克利分校(University of California Berkley)康奈爾大學(xué) (Cornell University)、芝加哥大學(xué)(The University

4、of Chicago)、伊利諾伊大學(xué)香 檳分校(University of Illinois Urbana-Champaign)、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校 (University of California Santa Barbara)、哥倫比亞大學(xué)(Columbia University)、 耶魯大學(xué)(Yale University)。一、中美著名大學(xué)量子力學(xué)課程的比較課程內(nèi)容方面國(guó)內(nèi)的量子力學(xué)課程教學(xué)，首先，從課程內(nèi)容上看。量子力學(xué)是描寫微觀物質(zhì)的一 種物理學(xué)理論，與相對(duì)論一起被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱，許多物理學(xué)理論 和科學(xué)如原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)以及其它相關(guān)的

5、學(xué)科都是 以量子力學(xué)為基礎(chǔ)。19世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)在描述微觀系統(tǒng)時(shí)的不足 越來(lái)越明顯。量子力學(xué)是在 20世紀(jì)初由普朗克、尼爾斯玻爾、沃納海森堡、薛定 諤、沃爾夫?qū)堇?、德布羅意、馬克斯玻恩、恩里科費(fèi)米、保羅狄拉克、阿爾伯 特愛(ài)因斯坦等一大批物理學(xué)家共同創(chuàng)立的。通過(guò)量子力學(xué)的發(fā)展人們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 以及其相互作用的見解被革命化地改變。通過(guò)量子力學(xué)許多現(xiàn)象才得以真正地被解 釋，新的、無(wú)法直覺(jué)想象出來(lái)的現(xiàn)象被預(yù)言，但是這些現(xiàn)象可以通過(guò)量子力學(xué)被精確 地計(jì)算出來(lái)，而且后來(lái)也獲得了非常精確的實(shí)驗(yàn)證明。 除通過(guò)廣義相對(duì)論描寫的引力 外，至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內(nèi)描寫（量

6、子場(chǎng)論）。1量子力學(xué)的表述形式通常有三種：矩陣力學(xué)、波動(dòng)力學(xué)、路徑積分。國(guó)內(nèi)在本科生的教 學(xué)過(guò)程中主要講的是矩陣力學(xué)部分和波動(dòng)力學(xué)部分，而路徑積分形式的量子力學(xué)，則通常 在研究生階段高等量子力學(xué)的部分講述。課程教學(xué)從介紹經(jīng)典物理在十九世紀(jì)末期所遇到 不可逾越的障礙講起，介紹了量子力學(xué)的誕生背景，提出了普朗克和愛(ài)因斯坦的光量子學(xué) 說(shuō)、玻爾的量子論以及德布羅意的物質(zhì)波假說(shuō)，奠定了量子論的基礎(chǔ)。然后，通過(guò)介紹波 函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋和量子力學(xué)中的基本原理：態(tài)疊加原理，引出了量子力學(xué)基本方程：薛定 諤方程，并通過(guò)求解一維定態(tài)問(wèn)題，展示了波動(dòng)力學(xué)中利用薛定諤方程求解問(wèn)題的基本方 法。然后，從量子力學(xué)的另一條線

7、索出發(fā)，介紹力學(xué)量用算符表達(dá)與表象變換以及力學(xué)量 與時(shí)間的演化與對(duì)稱性，建立矩陣力學(xué)的基本形式。然后求解了一些簡(jiǎn)單的物理模型，比 如中心力場(chǎng)、粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等等。同時(shí)介紹了自旋、力學(xué)量本征值代數(shù)解法、定 態(tài)與非定態(tài)微擾論等內(nèi)容。最后介紹量子躍遷、多粒子體系和散射理論。通過(guò)比較美國(guó)各大高校的課程內(nèi)容發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外的量子力學(xué)教學(xué)內(nèi)容大同小異，見表1。表1：美國(guó)部分高校量子力學(xué)的課程信息及教材、參考書（星號(hào)標(biāo)記）信息美國(guó)大課程名課程代教材及參考書課程描述學(xué)稱碼麻省理工學(xué)院2量子力學(xué)IEisberg, Robert M.; Resnick, Robert E. QuantumPhysics of A

8、toms, Mole- cules, Solids, Nuclei,andParticles.JohnWiley & Sons, IncorporatedISBN-13: 73730French, A. P.; Taylor, Edwin F. An Introduction toQuantum Physics. W.W. Norton & Company, Incorporated ISBN-13: 91069內(nèi)容包含：量子物理實(shí) 驗(yàn)（光電效應(yīng)，康普頓散射， 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)）；波爾原 子模型，電子衍射，德布羅 意波，波粒二象性。波動(dòng)力 學(xué)的簡(jiǎn)介：薛定諤方程，波 包，幾率振幅，海森堡不確 定

9、性原理，零點(diǎn)能；薛定諤 方程的解，一維勢(shì)井，簡(jiǎn)諧 振動(dòng)，三維中心勢(shì)場(chǎng)的薛定 諤方程的解，氫原子系統(tǒng)。量子力學(xué)II1Griffiths,DavidJ.IntroductiontoQuantum Mechanics.Benjamin- CummingsPublishing CompanyISBN-13: 18928內(nèi)容包含：量子力學(xué)的 一般形式化：態(tài)、算符、狄 拉克符號(hào)、表象、測(cè)量理論； 簡(jiǎn)諧振動(dòng)：算符代數(shù)，量子 態(tài)等；三維中的量子力學(xué)： 中心力場(chǎng)，束縛態(tài)，散射態(tài)， 波函數(shù)的定性分析。角動(dòng)量 理論：算符，交換代數(shù)，本征值，球諧函數(shù)。自旋：斯 特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)，核磁共 振，自旋和統(tǒng)計(jì)。角動(dòng)量耦 合：

10、克萊布什-高登系數(shù)，自 旋系統(tǒng)，氫元素的同素異形 結(jié)構(gòu)。量子力學(xué)IIIGriffiths, David J. Introduction to Quantum Mechanics. Benjamin- Cummings Publishing Company ISBN- 13 : 18928Cohen-Tannou dji, Claude; Diu, Bernard ; Laloe, Frank Quantum Mechanics. John Wiley & Sons, Incorporated ISBN-13: 69527 3Feynman, Richard Phillips; Leighton

11、, Robert B.; Sands,內(nèi)容包含：自然單位制， （不含時(shí)）近似方法：微擾 理論，變法方法，波恩-奧本 海默近似。原子、分子系統(tǒng) 的中的應(yīng)用。單電子、二電 子原子結(jié)構(gòu)：自旋軌道耦合， 相對(duì)論修正，精細(xì)結(jié)構(gòu)，變 分法近似，塞曼效應(yīng)，斯塔 克效應(yīng)。帶電粒子在磁場(chǎng)中 的運(yùn)動(dòng)。散射理論，低能近 似，含時(shí)微擾理論等。Matthew Lectures onPhysics:CommemorativeIssue. Benjamin-Cummings PublishingCompany ISBN-13:211894Ohanian,Hans C. PrinciplesofQuantumMechanic

12、s. ISBN-13: 27955斯坦福大學(xué)量子力學(xué)IPHYSICS 130內(nèi)容包含：量子力學(xué)起 源，波動(dòng)力學(xué)，薛定諤方程， 一維系統(tǒng)的解，不確定性原 理，時(shí)間-能量不確定性關(guān) 系，三維問(wèn)題與分離變量法， 氫原子，球?qū)ΨQ勢(shì)，角動(dòng)量 本征值，自旋等。量子力學(xué)IIPHYSICS 131角動(dòng)量耦合，全同粒子， 費(fèi)米波色統(tǒng)計(jì)。微擾理論。 精細(xì)結(jié)構(gòu)，塞曼效應(yīng)，超精 細(xì)分離，氫原子。變分原理 等。加州理工學(xué)院4量子力學(xué)Physics125abc哈佛大學(xué)5量子力學(xué)IPhysics143a內(nèi)容為非相對(duì)論量子力 學(xué)介紹：不確定性原理，薛 定諤方程，狄拉克符號(hào)；矩 陣力學(xué)，一維問(wèn)題（一維方 勢(shì)井，隧道，簡(jiǎn)諧振動(dòng)）

13、，角 動(dòng)量，氫原子，自旋，泡利 不相容原理，微擾理論，散 射。量子力學(xué)IIPhysics143bIntroduction toQuantumMechanics,secondedition, by David J. GriffithsIntroductiontoQuantumMechanics,thirdedition, by Richard L. LiboffQuantummechanics,byJean-Louis Basdevant and Jean Dalibard 4Quantum mechanics, by B. H. Bransden and C. J. Joachain內(nèi)容包含：

14、含時(shí)微擾， 自旋-1/2系統(tǒng)，全同粒子， 輻射的發(fā)射和吸收，散射， 分波分析，波恩近似，密度 矩陣，張量算符等。5Principles ofquantum mechanics, by Hans C. Ohanian普林斯頓大學(xué)6量子力學(xué)原理PHY 208內(nèi)容包含：態(tài)方程， 概率解釋，薛定諤方程， 不確定性原理，本征值問(wèn) 題，角動(dòng)量理論，微擾理 論，氫原子問(wèn)題等。加州大學(xué)伯克利分校7量子力學(xué)137A-137BBransdenQUANTUM MECHANICS,2nd Ed., 2000,Prentice HallGriffithsINTRODUCTIONTOQUANTUMMECHANICS,2n

15、dEd.,2005, PrenticeHallCohenQUANTUM MECHANICS,Vol. 1 & Vol. 2.內(nèi)容包含：量子力學(xué)方法的介紹；量子力學(xué)在原子、分子、固體物理、原子核、 粒子物理中的應(yīng)用?？的螤柫孔恿HYS包含了量子力學(xué)基本原大學(xué)8學(xué)6572理，狄拉克形式化，傳播子， 路徑積分，氫原子系統(tǒng)，精 細(xì)與超精細(xì)結(jié)構(gòu)，角動(dòng)量理 論，對(duì)稱性，微擾論，碰撞 物理等。芝加哥量子力PHYS大學(xué)9學(xué) I-II19700伊利諾量子力PHYS1Feynman內(nèi)容包含：量子力學(xué)基伊大學(xué)香檳學(xué)I486Lectures on Physics,本原理，薛定諤方程，一維分校10Volumes 1-

16、3.單粒子薛定諤方程的解，氫2Fundaments原子，微擾理論，外場(chǎng)，原of Physics (2008 ed.子光譜等。量子力PHYSof Halliday and內(nèi)容：全同粒子，超精學(xué)II487Resnick)細(xì)結(jié)構(gòu)，物質(zhì)的磁學(xué)性質(zhì)，3Shankars原子內(nèi)部電子的光譜，高能Principlesof光子效應(yīng)，分子結(jié)合與其光Quantum Mechanics.譜，光的吸收和發(fā)射，對(duì)稱性加州大量子力PHYS內(nèi)容有量子力學(xué)的基本學(xué)圣芭芭拉學(xué)115A假設(shè)；薛定諤方程，測(cè)量，分校11PHYS算符，觀測(cè)量，角動(dòng)量，自115B旋，不相容原理，微擾理論，PHYS散射理論，原子、分子、原115C子核物理中

17、的應(yīng)用。哥倫比量子力Physic亞大學(xué)12學(xué) I,IIs G4021Physics G4022耶魯大學(xué)13PHYS439aPHYS420a包含內(nèi)容：固體物理中 的基本量子力學(xué)概念等。簡(jiǎn) 諧振動(dòng)的薛定諤方程處理方 法。原子和分子，矩陣方法， 微擾理論。PHYS440bPHYS441a內(nèi)容包含：由原子物理 引入量子力學(xué)基本原理。束 縛態(tài)的解，本征值問(wèn)題，自 由散射態(tài)，勢(shì)壘遂穿，氫原 子問(wèn)題，微擾理論，傳播振 幅，近似技術(shù)。教材與參考書的使用情況表1、表2分別列出了美國(guó)以及國(guó)內(nèi)部分名校所使用的教材和參考書情況?？梢郧宄?看出，國(guó)內(nèi)教材主要采用的是由科學(xué)出版社出版的曾謹(jǐn)言所寫的量子力學(xué)第四版。而 對(duì)

18、于美國(guó)名校，在教材的選取方面，則更加的多樣化，所使用的教材包括費(fèi)恩曼所著的費(fèi) 恩曼物理學(xué)講義、Cohen所著的量子力學(xué)、Griffiths所著的量子力學(xué)導(dǎo)論等等一 批優(yōu)秀教材，也有使用大學(xué)自己所編的各種講義。相比較而言，國(guó)內(nèi)的教材還不夠豐富， 年代比較久遠(yuǎn)，內(nèi)容也不夠新穎。因此，組織優(yōu)秀教師編寫優(yōu)秀教科書變得十分必要。另 外，國(guó)外的優(yōu)秀教科書種類很多，也可組織人員翻譯，使用國(guó)外名校的優(yōu)秀教材作為參考 資料。表2：中國(guó)著名大學(xué)量子力學(xué)課程使用的教材與參考書情況學(xué)校教材參考書南京大學(xué)量子力學(xué)（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社（第四版）中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子力學(xué)（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社（第四版）量子力學(xué)教程（曾謹(jǐn)言）科

19、學(xué)出版社（第二版）量子力學(xué)教程（周世勛） 高等教育出版社（第二版）量子力學(xué)（張永德）科學(xué)出版社（第二版）量子力學(xué)和原子物理（朱 棟培）科學(xué)出版社量子力學(xué)教程（阮圖南） 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社Introduction to QuantumMechanics （J Griffiths）ModernQuantumMechanics （J J Sakurai）QuantumMechanics（Tannoudiji）北京大學(xué)量子力學(xué)（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社（第四版）清華大學(xué)量子力學(xué)（張永德）科學(xué)出版社（第二版）量子力學(xué)教程（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社（第二版）量子力學(xué)第四版（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社量子力學(xué)（Griffi

20、ths）高等教育出版社第三版ModernQuantumMechanics （Sakurai）世界圖書出版公司（第一版）復(fù)旦大學(xué)量子力學(xué)（Griffiths）高等教育出版社第三版浙江大學(xué)李有泉自編教材中山大學(xué)只有課件南開大學(xué)量子力學(xué)（蘇汝鏗）高等教育出版社第二版量子力學(xué)（曾謹(jǐn)言）科學(xué)出版社（第四版量子力學(xué)教程（周世勛）量子力學(xué)（朗道）高等教 育出版社（第六版）QuantumMechanics（Greiner） springerModernQuantumMechanics （Sakurai）世界圖書 出版公司（第一版）上海交通大學(xué)量子力學(xué)（蘇汝鏗）高等 教育出版社第二版量子力學(xué)（曾謹(jǐn)言）科學(xué) 出版

21、社（第四版）ModernQuantumMechanics (Sakurai)世界圖書 出版公司(第一版)Principles of quantum mechanics( RamamurtiShankar)世界圖書出版公司(第二版)Introductory quantum mechanics( Richard L.Liboff.)武漢大學(xué)1Eugen Merzbacher,Quantum Mechanics, ThirdEdition. John Wiley & Sons.Inc., 1998.K. T. Hecht, QuantumMechanics, Springer-Verlag, 200

22、0.J. J. Sakurai, ModernQuantum Mechanics, The Benjamin/CummingPublishing Company, Inc., 1985.3L. D. Landau & E. M.Lifshitz, Quantum Mechanics (Non-Relativistic Theory), Third Revised Edition, BiddlesLtd., 1977.,培養(yǎng)目標(biāo)方面量子力學(xué)是本科教學(xué)的四大力學(xué)之一，更是當(dāng)今物理學(xué)的基石。不僅如此，它還在化 學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域中形成許多交叉學(xué)科，特別是近年來(lái)，量子力學(xué)的概念與原理在現(xiàn)代高 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)

23、中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此，量子力學(xué)是物理類各專業(yè)學(xué)生重要的基礎(chǔ)課。通 過(guò)對(duì)量子力學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要從量子的角度來(lái)理解微觀世界，加深對(duì)普通物理部分，尤 其是原子物理課程內(nèi)容的理解。很多原子物理課程部分未能解答的問(wèn)題都可以在量子力學(xué) 中找到答案。另外，學(xué)生還需要掌握量子力學(xué)的基本概念和原理，建立起新的科學(xué)的理解 世界的方法和結(jié)構(gòu)。最后，需要學(xué)生會(huì)使用量子力學(xué)的基本原理處理簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題，為 今后進(jìn)一步的深造打好良好的基礎(chǔ)。在培養(yǎng)目標(biāo)上面，中美高校實(shí)際上大同小異。量子力學(xué)是任何一所高校物理系的必修 課，既是四大力學(xué)其中之一，也是現(xiàn)代物理學(xué)的重要分支。任何一個(gè)合格的物理學(xué)工作者， 都必須要掌握量子力學(xué)

24、相關(guān)知識(shí)。這是解決一般物理問(wèn)題的必要手段，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)高 等量子力學(xué)和量子場(chǎng)論以及規(guī)范場(chǎng)論做準(zhǔn)備。而真正的不同點(diǎn)則體現(xiàn)在于，美國(guó)名校在本 科生的培養(yǎng)方面，以創(chuàng)新為重，而課程是構(gòu)建創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基石。以創(chuàng)新人 才為本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是美國(guó)各大高校的教育理念。在美國(guó)高校中，本科生的培養(yǎng)是重中 之重。而對(duì)于中國(guó)高校，從現(xiàn)在的教育體制、以及每年的擴(kuò)大招生來(lái)分析，我們所實(shí)行的 是一種通才教育，在這種情況下很難培養(yǎng)出真正的創(chuàng)新人才。教學(xué)方式方面在具體的教學(xué)過(guò)程中，國(guó)內(nèi)的教學(xué)面臨幾個(gè)較大的難題。首先是授課學(xué)時(shí)的不斷減少 和教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高校所實(shí)行的“通才教育”使得傳統(tǒng)專業(yè)課的學(xué)時(shí)不

25、 斷減少，量子力學(xué)自然也在其中。雖然教學(xué)課時(shí)下降了，而課程體系卻仍舊未變。在這樣學(xué)時(shí)不斷減少而內(nèi)容基本不變的情況下，授課的進(jìn)度，對(duì)課程內(nèi)容的講解方法等等方面都 會(huì)遇到很大的困難。量子力學(xué)是本科物理學(xué)教育中最難教，學(xué)生們也最難學(xué)的功課。它的 基本假設(shè)、理論框架和解決問(wèn)題的方法都與經(jīng)典物理有很大的不同，老師需要更多的時(shí)間 去教，學(xué)生需要更多的時(shí)間去學(xué)、去悟。學(xué)習(xí)量子力學(xué)，時(shí)間少了是肯定不行的。其次，在具體的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生主動(dòng)參與的機(jī)會(huì)很少，大多數(shù)情況下都是被動(dòng)的接 受。傳統(tǒng)的課堂上還是以老師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，效果并不好。量子力學(xué)的知識(shí)體 系與其他課程有很大的不同。波動(dòng)部分主要采取求解微分方

26、程，而矩陣部分是將作用量看 作算符求解本征方程。雖然兩種形式具有內(nèi)在統(tǒng)一性，但是表面形式上卻是千差萬(wàn)別。從 歷史角度上來(lái)看矩陣力學(xué)先于波動(dòng)力學(xué)，而在講解過(guò)程中通常先講波動(dòng)力學(xué)，因?yàn)橄啾容^ 而言求解微分方程的辦法分析問(wèn)題對(duì)初學(xué)者而言要比矩陣方法容易接受得多。學(xué)生們?cè)趯W(xué) 習(xí)的過(guò)程中如果過(guò)分被動(dòng)，不去積極參與，經(jīng)常的結(jié)果是完全不明白老師所講內(nèi)容的數(shù)學(xué) 方法和物理結(jié)構(gòu)是什么。甚至一道題目擺在面前連題都讀不懂，不知道題目問(wèn)的是什么。 有的同學(xué)甚至表示若非為應(yīng)付考試早就不想再學(xué)習(xí)下去了。這種情況，很明顯，并非是教 育的初衷。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生缺少主動(dòng)參與的意識(shí)，也缺少學(xué)習(xí)知識(shí)的主動(dòng)權(quán)，學(xué)習(xí)效 果不好。然后

27、，在教師的講解方面，也存在較大的問(wèn)題。大部分的老師在講解的時(shí)候，把 注重點(diǎn)主要放在公式的推導(dǎo)上面，從學(xué)生的角度，就會(huì)認(rèn)為課堂枯燥無(wú)比，而且一旦一步 推導(dǎo)沒(méi)有理解后面就很難跟上，上課易走神，效果自然也就不好。最后，從考核方式上看，國(guó)內(nèi)的考核方式主要還是以每學(xué)期末的期末考試為主，另外 納入總成績(jī)的也就只有期中考試和考勤以及平時(shí)的作業(yè)情況，而且所占比例也不高。總體 來(lái)說(shuō)，還是屬于一張?jiān)嚲矶▌儇?fù)的情況?？荚噷?shí)際上是為學(xué)生的學(xué)習(xí)指明方向的。僅僅只 是一張?jiān)嚲韥?lái)論好壞，最終的情況只能是學(xué)生為了應(yīng)付考試茫然看書做題，考完后就基本 忘記了。不了解學(xué)到的知識(shí)有什么樣的作用，也不知道所學(xué)的在國(guó)際前沿的發(fā)展，以及理

28、 論體系中所需要解決的問(wèn)題在哪里。美國(guó)大學(xué)物理系辦學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)之一是分層次教學(xué)法。在充分考慮學(xué)生的不同以及興 趣愛(ài)好的基礎(chǔ)上，制定了具有針對(duì)性的分層次課程計(jì)劃和靈活多樣的人才培養(yǎng)方案，讓學(xué) 生有更多的選擇空間，有更多的時(shí)間和自由來(lái)涉足他們感興趣的領(lǐng)域，這也充分體現(xiàn)了美 國(guó)大學(xué)“以學(xué)生為中心”的辦學(xué)理念。一13下面簡(jiǎn)要介紹一下麻省理工學(xué)院的物理教學(xué)安排方式oMIT物理系為物理專業(yè)本科生制 定兩個(gè)層面的課程計(jì)劃（集中培養(yǎng)方案以及彈性培養(yǎng)方案），它能夠讓學(xué)生按照個(gè)人未來(lái)的 職業(yè)目標(biāo)來(lái)安排自己的物理學(xué)習(xí)。其中，“集中的培養(yǎng)方案”（The focused option）主要 面向那些將在物理學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域

29、攻讀研究生的學(xué)生，該培養(yǎng)方案為學(xué)生制定了更加深入的 物理學(xué)高級(jí)課程計(jì)劃，還有物理學(xué)領(lǐng)域的研究計(jì)劃和物理學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)論文的要求。總體上 看課程面窄但是深入，目標(biāo)非常明確：培養(yǎng)從事物理學(xué)的精英人才14。從中看出這樣的 教學(xué)安排對(duì)于不同的學(xué)生是有非常有利的。以南開大學(xué)為例說(shuō)明國(guó)內(nèi)物理學(xué)教學(xué)安排，南開大學(xué)物理學(xué)院以低年級(jí)學(xué)習(xí)公共專業(yè) 基礎(chǔ)課，進(jìn)入高年級(jí)后按照雙向選擇，根據(jù)不同的專業(yè)學(xué)習(xí)專業(yè)課程為課程設(shè)置原則。公 共專業(yè)基礎(chǔ)課包括外語(yǔ)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、 近代物理實(shí)驗(yàn)、量子力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理、數(shù)學(xué)物理方法等，計(jì)算機(jī)方面 有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和C語(yǔ)言，計(jì)算軟件和計(jì)

30、算物理等課程，其中普通物理的力學(xué)、熱學(xué)、電磁 學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)五門課程實(shí)行雙語(yǔ)教學(xué)。15與MIT比較發(fā)現(xiàn)，“集中培養(yǎng)方案以及彈性培養(yǎng)方案”與南開大學(xué)的“高年級(jí)按不同專 業(yè)選擇課程”有一定的相似之處，都可以使學(xué)生有一定的自主選擇權(quán)利，但相比較前者自 主選擇空間更大。其次南開物理學(xué)院（國(guó)內(nèi)其他大學(xué)同樣如此）開設(shè)了多門計(jì)算機(jī)課程， 這樣的課程設(shè)置對(duì)學(xué)生發(fā)展有很大的好處，是值得保持的特點(diǎn)。國(guó)外在教育方法上相比較國(guó)內(nèi)有很多優(yōu)勢(shì)。雖然上課也是國(guó)外教學(xué)的重點(diǎn)，然而首先， 國(guó)外課程的學(xué)習(xí)不僅僅局限在課堂上。本科人才的培養(yǎng)向知識(shí)面寬、基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)的方向 努力。每學(xué)期安排的課程比較少，學(xué)生擁有更多的發(fā)展和學(xué)習(xí)

31、空間，可以從不同的渠道學(xué) 習(xí)知識(shí)。另外，國(guó)外高校本科生和研究生的課程都是相互連接相互補(bǔ)充的，形成共享課程。 學(xué)生的眼界更寬，可以與不同年級(jí)不同專業(yè)的學(xué)生相互交流，增加學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效 果。然后，國(guó)外本科生的教育比較側(cè)重專業(yè)意識(shí)的培養(yǎng)，量子力學(xué)的體系重點(diǎn)是為學(xué)生的 未來(lái)發(fā)展而不僅僅是為專業(yè)發(fā)展或研究生教育奠定基礎(chǔ)，研究生階段重點(diǎn)培養(yǎng)精深的專業(yè) 基礎(chǔ)。而且，國(guó)外教學(xué)過(guò)程中還普遍開設(shè)交流與溝通課程，開設(shè)了較多的哲學(xué)和社科類課 程，開設(shè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程，突出選修課程的開設(shè)、設(shè)置專業(yè)核心課程、設(shè)置頂峰體 驗(yàn)課程等等，這些課程的開設(shè)幫助學(xué)生對(duì)科學(xué)有了更深刻的了解，從側(cè)面對(duì)學(xué)生理解量子 力學(xué)起到幫助

32、。另外一個(gè)方面，國(guó)內(nèi)課程在教學(xué)方面，其要求是按照教指委的統(tǒng)一制定，對(duì)教學(xué)內(nèi)容 或知識(shí)點(diǎn)都有全面細(xì)致的制定，是教學(xué)所依據(jù)的重要文獻(xiàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)體系的掌握，突出 “教”的理念。這樣的方式雖然對(duì)規(guī)范教學(xué)有很大的好處，但是從一方面上看，老師成了 教學(xué)的主體，學(xué)生處在專心聽講的角色，參與學(xué)習(xí)的積極度不高。而國(guó)外物理系的課程基 本要求則明確了學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該課程所應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)，而不是掌握的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)的是通 過(guò)多種方法，注重喚起學(xué)習(xí)的興趣，而不是僅僅把學(xué)習(xí)的場(chǎng)合局限在課堂上。通過(guò)所學(xué)習(xí) 的內(nèi)容解釋自然現(xiàn)象，以提高課程的吸引力，鼓勵(lì)學(xué)生選修物理學(xué)課程，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)對(duì)學(xué) 生素質(zhì)的提高和在生活中的廣泛應(yīng)用，開展個(gè)性

33、化教學(xué)，樹立推理相對(duì)較少，突出“學(xué)” 的理念。師資力量方面國(guó)外重視教學(xué)支持建設(shè)，為優(yōu)秀教師提升教學(xué)質(zhì)量投入了大量人力、物力、財(cái)力。講 授四大力學(xué)的老師大部分都是各個(gè)高校最出色的教授，其學(xué)術(shù)水平都是世界領(lǐng)先水平，讓 學(xué)生有機(jī)會(huì)與他們直接交流，聽他們講授課程，對(duì)學(xué)生們了解學(xué)術(shù)前沿信息，更深的了解 所學(xué)課程內(nèi)容很有好處。舉例來(lái)說(shuō)，普林斯頓的師生比例達(dá)到了 1:6 （麻省理工學(xué)院達(dá)到了 1:7）；導(dǎo)修制是普林斯頓大學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)特色，學(xué)校大部分基礎(chǔ)課程都是在 100至150 人的內(nèi)上課，但每個(gè)星期學(xué)生們都參加10至15人的小班，由教授或是助教帶領(lǐng)，復(fù)習(xí) 一所學(xué)的課程，這些由助教或教授帶領(lǐng)的討論，給學(xué)生們

34、更大的空間去理解課堂所學(xué)的 理論，相比較國(guó)內(nèi)很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)（例如南開大學(xué)，師生比例：1： 70左右，有一名 研究生輔助教學(xué)）。16二、對(duì)國(guó)內(nèi)高校量子力學(xué)課程建設(shè)的啟示通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)量子力學(xué)課程各方面的分析比較，對(duì)國(guó)內(nèi)高校課程建設(shè)有 一定的啟示及參考價(jià)值。其一、考慮到教學(xué)學(xué)時(shí)的不斷下降和教學(xué)內(nèi)容基本不變之間的矛盾。量子力學(xué)的學(xué)習(xí) 如果時(shí)間不夠使肯定不會(huì)學(xué)好的，這一點(diǎn)無(wú)容置疑。量子力學(xué)體系博大精深，可以說(shuō)無(wú)論 哪一本教材在介紹的時(shí)候都不可能做到面面俱到、完美無(wú)缺。學(xué)習(xí)的過(guò)程中要根據(jù)自身情 況參考不同的教材，多涉獵，既博且精，才能對(duì)知識(shí)內(nèi)容理解的更為透徹。老師在具體的 講解過(guò)程中假若學(xué)時(shí)有限

35、，不少內(nèi)容就得略去不講，這就好比把一座大廈的其中一些結(jié)構(gòu) 一15抽掉，如此這般，大廈又怎么會(huì)建的牢固。反觀美國(guó)一流大學(xué)，量子力學(xué)的教學(xué)通常不僅 僅是用一個(gè)學(xué)期，而是兩個(gè)學(xué)期甚至三個(gè)學(xué)期分層次的講解，以求學(xué)生在每一個(gè)階段對(duì)知 識(shí)的理解到達(dá)一個(gè)新的層次。因此，在量子力學(xué)，乃至其他各門功課的情況中，擴(kuò)充學(xué)時(shí) 變得非常有必要。其二，為了改變學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中僅僅處于被動(dòng)聽講的情況，在具體教學(xué)過(guò)程中，需 要加強(qiáng)討論式的教學(xué)方法，改變學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)該多多開展討論 課，平時(shí)雖然都是大班上課，但是最好應(yīng)在每周分小組由助教主持一次小組討論，探討在 學(xué)習(xí)中遇見的問(wèn)題。這樣便加強(qiáng)了學(xué)生之間的互動(dòng)，有問(wèn)題的話也可以及時(shí)的解決，避免 了一旦沒(méi)有跟上便徹底落后于老師上課進(jìn)度的情況。美國(guó)大部分的名校所采用的均是大班 教學(xué)、課下小組討論的方法，效果很好，我們?cè)谶@方面也可以多多借鑒。另外，在教學(xué)過(guò) 程中，也應(yīng)該舉行階段性的討論?？梢栽诿恳徽聦W(xué)習(xí)完之后舉行一次本