翻转课堂模式下的量子力学教学探索

本书根据当前一流课程建设理念，以“学生中心”为宗旨，将翻转课堂教学方法应用于量子力学的课程教学中，并讨论在翻转课堂教学中学生与教师应该做的转变和方法实践建议，同时探讨培养学生创造力的“问题式”教学方法，并以量子力学现有教材为基础，给出课前引导式问题。本书可供量子力学课程相关师生参考，也可供高校课程改革相关者参考。

 

第1章 “学生中心”教学模式的转变
1.1 “学生中心”模式下教师的转变
1.2 “学生中心”模式下学生的转变
1.3 “学生中心”模式下教学资料的转变
1.4 “学生中心”模式下教学流程管理的转变
1.5 “学生中心”模式下课程考核方式的转变
第2章 “学生中心”教学模式下教师和学生能力要求的转变
2.1 教师教学模式转变的能力要求
2.2 学生学习模式的转变
第3章 “翻转课堂+同伴学习”的实施策略
3.1 翻转课堂教学的实施策略初探
3.2 小组学习模式
第4章 发现探究问题和课堂交流能力培养方法初探
4.1 学生发现问题能力培养方法初探
4.2 学生参加课堂讨论的方法和技巧
第5章 翻转课堂模式的量子力学课前引导问题
5.1 绪论部分
5.1.1 经典物理学的困难(量子前夜)
5.1.2 光的波粒二象性(论“颗”数的光——光的“双面”本质)
5.1.3 原子结构的玻尔理论(小电子、大迷局)
5.1.4 微粒的波粒二象性(电子原来走“迷踪步”)
5.1.5 本章总结与反思(波粒二象性是微观粒子的本质)
5.2 波函数和薛定谔方程
5.2.1 波函数的统计解释(量子态函数描述的是概率分布)
5.2.2 态叠加原理(用概率方法解释量子态的叠加)
5.2.3 薛定谔方程(与经典力学F=ma地位相当的量子力学基本假设)
5.2.4 粒子流密度和粒子数守恒定律(概率流规律)
5.2.5 定态薛定谔方程(解答即提供定态系统的信息)
5.2.6 一维无限深方势阱(简单又直观的量子问题)
5.2.7 线性谐振子(量子重要模型)
5.2.8 势垒贯穿(量子穿墙术的物理秘密)
5.2.9 例题解释
5.2.10 章节总结与反思
5.3 量子力学中的力学量
5.3.1 表示量子力学量的算符(算符的基本性质)
5.3.2 动量算符和角动量算符(两个重要的力学量算符)
5.3.3 电子在库仑场中的运动(氢原子的理想模型)
5.3.4 氢原子(真实氢原子问题的解决)
5.3.5 厄米算符本征函数的正交性(量子力学算符假设之正交性)
5.3.6 算符与力学量的关系(量子力学算符假设之接近性)
5.3.7 算符的对易性两力学量同时具有确定值的条件不确定关系(量子核心)
5.3.8 力学量期望值随时间的变化守恒定律(守恒律在力学量对易上的体现)
5.3.9 章节总结与反思
5.4 态和力学量的表象
5.4.1 态的表象(态是矩阵，表象是力学量本征矢量构成的空间)
5.4.2 算符的矩阵表示(海森堡的杰出作品)
5.4.3 量子力学公式的矩阵表示(公式运算也是矩阵运算)
5.4.4 么正变换(量子力学的空间变换性质)
5.4.5 狄拉克符号(量子力学的无表象表示方式)
5.4.6 线性谐振子与占有数表象(粒子数既可产生又可湮灭)
5.4.7 章节总结与反思
5.5 微扰理论
5.5.1 非简并态微扰理论(巧妙的近似求解)
5.5.2 简并情况下的微扰理论(打开能级简并)
5.5.3 氢原子的一级斯塔克效应(简并态微扰方法牛刀小试)
5.5.4 变分法(基态近似求解利器)
5.5.5 (选讲)变分法求解氨原子基态问题
5.5.6 (选讲)含时微扰理论
5.5.7 (选讲)跃迁概率
5.5.8 (选讲)光的发射与吸收
5.5.9 (选讲)选择定则
5.5.10 章节总结与反思
5.6 自旋与全同粒子
5.6.1 电子自旋(SG实验揭开自旋自由度)
5.6.2 电子的自旋算符和自旋函数(自旋是动量算符)
5.6.3 简单塞曼效应(简单塞曼效应真简单)
5.6.4 两个角动量的耦合(耦合角动量是为了寻找合适的表象)
5.6.5 光谱的精细结构(耦合表象助力求解)
5.6.6 全同粒子的特性(两类重要全同粒子与两个重要统计规律)
5.6.7 全同粒子体系的波函数泡利原理(全同粒子交换性质)
5.6.8 两个电子的自旋函数(两全同电子体系问题的解决)
5.6.9 章节总结与反思
5.7 结束语
参考文献