摘要:本文主要通過對《量子力學(xué)》教學(xué)過程中使用傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)各自的優(yōu)缺點進行比較，為如何更好地進行板書和多媒體相結(jié)合教學(xué)提供新的思路。

關(guān)鍵詞:多媒體;量子力學(xué);教學(xué)效率

一、前言

《量子力學(xué)》課程是物理學(xué)科的一門重要的基礎(chǔ)課。量子力學(xué)是研究微觀粒子的運動規(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，還在化學(xué)等相關(guān)學(xué)科和許多近代技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

由于《量子力學(xué)》課程的重要性，其相關(guān)的教學(xué)得到了相當(dāng)?shù)闹匾暎ǔＣ恐苁?個學(xué)時的課程量。眾所周知，《量子力學(xué)》是一門既難學(xué)又難教的課程，一是因為其中涉及的概念和我們?nèi)粘Ｉ?或者說常識)相距甚遠，二是所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)課程比較多，主要有高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、線性代數(shù)等，幾乎包括了物理專業(yè)學(xué)生所學(xué)過的全部數(shù)學(xué)課程。概念抽象，遠離日常經(jīng)驗，計算復(fù)雜，使《量子力學(xué)》成為一門難學(xué)難教的課程。

隨著電氣化教學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)在有越來越多的課程開始使用多媒體教學(xué)，并且取得了一定的成效，當(dāng)然同時也顯露了一些問題。本文擬對《量子力學(xué)》課程中使用多媒體教學(xué)的優(yōu)缺點進行分析，并就如何在傳統(tǒng)板書教學(xué)和多媒體教學(xué)之間達到最好的效果給出一些建議。

二、在《量子力學(xué)》課程中使用多媒體教學(xué)的利弊

眾所周知，多媒體教學(xué)是教學(xué)手段創(chuàng)新的重要內(nèi)容之一。多媒體教學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在教育工作中的運用，即應(yīng)用先進的技術(shù)手段，把錄音機、電視機、錄像機、視頻展示臺、投影機、多媒體計算機等引進課堂，將通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子郵件、衛(wèi)星遠程通訊、傳真通訊、虛擬現(xiàn)實等新的教育媒體逐步運用于教學(xué)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，增加教學(xué)的密度，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其主要的優(yōu)點有:

(1)有利于提高課堂教學(xué)效率。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師展示知識的空間只是一塊容量有限的黑板，教學(xué)時間有限，教師不得不將很大一部分精力放在板演文字、繪畫等低效的勞動上。這樣的課堂教學(xué)往往呆板、僵化，缺乏生機與活力，效率不高。運用多媒體教學(xué)，可以將大量的教學(xué)信息預(yù)置在計算機內(nèi)，隨時調(diào)用，任意切換，將相關(guān)的圖形、圖像，生動、直觀地投影到屏幕上，學(xué)生可從視覺、聽覺等多方面感受知識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。

在《量子力學(xué)》課程中，如對于氫原子各級波函數(shù)，就可以直接使用圖像形象地表示出來，可以給學(xué)生以強烈的印象，使物理結(jié)果更易于理解，同時也容易激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。若使用傳統(tǒng)板書手工繪制電子云圖，一則手工畫圖速度慢，二則不很準(zhǔn)確，直接影響教學(xué)效率。有的Flash格式的課件，可以通過輸入和調(diào)整主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)，即時把原子軌道輪廓圖和徑向分布圖表示出來，用色鮮艷，對比強烈，給人以深刻的印象，這樣效果是很明顯的。

(2)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。多媒體技術(shù)因其圖文并茂、聲像俱佳的表現(xiàn)形式和跨越時空的非凡表現(xiàn)力，大大增強了學(xué)生對事物與過程的理解與感受，體現(xiàn)了極強的直觀性，能夠全方位、多角度、多層次地調(diào)動學(xué)生的情緒、注意力和興趣，使學(xué)生能夠主動地學(xué)習(xí)。

在《量子力學(xué)》課程中，比如在緒論部分，可適當(dāng)?shù)亟榻B一下在量子力學(xué)發(fā)展史上一些著名科學(xué)家的簡歷，如普朗克、愛因斯坦、玻爾、泡利、海森堡、費曼等，使用多媒體可通過文字、音像資料充分表現(xiàn)，這可以活躍課堂氣氛，有助于促進學(xué)生對科學(xué)的熱愛，包括對《量子力學(xué)》課程的興趣。

(3)多媒體教學(xué)可以拓展教學(xué)時空。學(xué)生也可以通過拷貝電子教案和網(wǎng)上閱讀電子教案進行課后復(fù)習(xí)，逐漸改變學(xué)生過于依賴課堂、過于依賴教師的傳統(tǒng)教學(xué)模式，加強學(xué)生獲取知識的能力，有助于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)和學(xué)生個性的發(fā)展。事實上，我們可從網(wǎng)絡(luò)上看到許多名師的教學(xué)課件，通過對課件的學(xué)習(xí)，無論對于學(xué)生還是教師都是有益的。這不論對《量子力學(xué)》課程還是其他課程都是一樣的。 (4)動態(tài)交互性強。人機交互、立即反饋是多媒體技術(shù)的顯著特點，也是任何其他媒體所沒有的。在這種交互式學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師通過創(chuàng)設(shè)形象直觀、生動活潑的交互式教學(xué)情境，為學(xué)生提供更多的參與機會。教師與學(xué)生的交流、學(xué)生與學(xué)生交流、人機交流的良性互動，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及參與意識，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)習(xí)更為主動，從而有利于學(xué)生形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

(5)理論聯(lián)系實踐的功能大大增強。運用多媒體技術(shù)可以采用虛擬實驗實現(xiàn)對普通實驗的擴充，甚至現(xiàn)實環(huán)境很難實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的實驗項目，可以用圖形、圖像等多媒體形式，模擬實驗全過程。借助有關(guān)的教學(xué)軟件，通過對真實情景的再現(xiàn)和模擬，學(xué)生可以隨時在電腦上“重溫”實驗過程。

在《量子力學(xué)》課程中涉及的實驗不多，主要有黑體輻射、電子衍射實驗、Stern-Gelach實驗等。在展現(xiàn)實驗過程和結(jié)果時，多媒體可發(fā)揮其優(yōu)越性。如電子衍射實驗，通過減弱電子流強度使粒子一個一個地被衍射，粒子一個個隨機的被打到屏幕各處，顯示粒子性，但經(jīng)過足夠長的時間，所得衍射圖樣和大量電子同時衍射所得圖樣一樣，從而引出波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋。使用多媒體動畫，我們可形象地展現(xiàn)電子一個一個打到屏幕上最后得到衍射圖樣的過程。這是在黑板上自己手工畫圖的效果所不能比擬的。

以上我們討論了使用多媒體教學(xué)體現(xiàn)出的優(yōu)越性。開展多媒體教學(xué)時一定要處理好內(nèi)容與形式的關(guān)系。形式為內(nèi)容服務(wù)，這是教學(xué)的一個基本原則，多媒體教學(xué)也不例外。教學(xué)體現(xiàn)的是教師和學(xué)生之間的一個溝通過程，在此過程中，如何恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w技術(shù)應(yīng)引起我們的注意。如果我們仔細分析，可以發(fā)現(xiàn)在多媒體教學(xué)中，特別是在《量子力學(xué)》教學(xué)中同樣存在著較多的問題，值得引起我們的注意。

(1)忽視雙向交流。在多媒體教學(xué)中，如果不注意的話，教師可能會較多的注意桌面點擊，表演課件，而在一定的程度上忽視和學(xué)生的雙向交流。不過相對來說，這一點只要講課老師適當(dāng)注意，就能夠減小這方面的不利影響。

(2)數(shù)學(xué)推導(dǎo)的欠缺。

在《量子力學(xué)》課程中，由于涉及到的數(shù)學(xué)計算較多，在講課過程中無法避免地會出現(xiàn)較多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。面對整個多媒體中大片的公式，學(xué)生很容易感到疲倦，甚至失去興趣，從而使教學(xué)效果大打折扣。

從某種意義上來說，如果學(xué)了一門理論物理的課，學(xué)生卻不能夠把公式推導(dǎo)出來，就教學(xué)效果而言，是一個很大的遺憾。使用板書可讓學(xué)生真實地看到教師如何把結(jié)論一步一步地推導(dǎo)出來，與使用多媒體相比，學(xué)生更容易掌握板書的推導(dǎo)，且學(xué)生本身的數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力也能較快地提高。甚至教師在推導(dǎo)過程中偶然的失誤也會促進學(xué)生的了解，至少可以讓學(xué)生知道哪些地方如果不注意的話可能會弄錯。

不過，過于復(fù)雜且教學(xué)大綱又不作要求的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以通過多媒體進行，一是讓學(xué)生看到了結(jié)論是如何出來的，二又避免了把過多的時間投入于此，畢竟課堂時間是有限的。比如一維諧振子波函數(shù)，氫原子角向波和徑向波函數(shù)。在教科書上，對氫原子角向波函數(shù)，常常直接說在《數(shù)學(xué)物理方法》課程中已經(jīng)得到解，為球諧函數(shù)，然后就直接給出了結(jié)論，由于課時的原因，不可能對此進行詳細的闡述。事實上學(xué)生有可能已經(jīng)遺忘了相關(guān)內(nèi)容，因此相應(yīng)的復(fù)習(xí)還是必要的。通過多媒體簡略地展示下相關(guān)推導(dǎo)過程可能是一個比較好的選擇。

三、結(jié)論

前面我們分別討論了在《量子力學(xué)》課程中使用多媒體教學(xué)中存在著的優(yōu)缺點。為了有效提高教學(xué)效果，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)綜合的使用傳統(tǒng)板書教學(xué)和多媒體教學(xué)，在講授基本概念和有較多的圖表時，可多使用多媒體教學(xué)，但應(yīng)適當(dāng)使用，而在講數(shù)學(xué)推導(dǎo)時仍應(yīng)使用傳統(tǒng)板書，少用甚至不使用多媒體。

[1]韓芳.多媒體教學(xué)存在問題及對策分析[J].重慶工學(xué)院學(xué)報，2004，(18):143.

[2]唐利軍.多媒體教學(xué)的思考[J].吉林廣播大學(xué)學(xué)報，2005，(69):1.

[3]周世勛.量子力學(xué)教程[M].北京:高等教育出版社，1979.

[4]曾謹(jǐn)言.量子力學(xué)導(dǎo)論[M].北京:北京大學(xué)出版社，1998.