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摘要:随着科学技术的不断发展，人类对于量子力学的相关理论及实践研究不断深入，其被广泛应用于现代的各个领域中。同时量子力学与高中物理微观知识有着紧密的联系，能够促进当前的高中课堂教学效果并培养学生的科学探究精神。基于此，本文从量子力学引入高中课堂的原因出发，分析引入量子力学的效果及相关对策，并对未来高中课堂教学进行展望，以期能够为我国的高中课堂教学提供相关参考和建议。
关键词:量子力学；高中；原因；对策；前景
中图分类号：G633.7 文献标识码：A
引言
量子力学作为一种能够有效分析解释微观粒子运动规律的学科手段，是对经典物理学的引申发展，并在化学等学科中得到广泛应用。因此在高中课堂引入量子力学相关知识，有助于高中生对物理学科的整体理解和认知，提高教学质量并帮助其培养科学意识和探索精神，进而促进学生的全面发展。因此本文着重对量子力学引入高中课堂的原因及效果进行研究探讨，并提出相关对策和展望，以期落实新课标改革的教育目标和促进学生的科学全面发展。
一、量子力学引入高中课堂的原因
1.当前高中物理教学效果较差
一方面，学生学习微观世界的知识比较吃力，究其原因，是物理教学自初中以来便是经典物理学，而微观世界违背直觉，颠覆常识，因而在从经典物理直接过渡至微观粒子的学习中，学生难以接受与理解。于是在课堂上容易出现懵懂现象，老师一问三不知，课后对物理产生恐惧与厌学心理，最终形成一个恶性循环。
另一方面，老师传授知识不够系统化、条理化。由于顾及学生没有量子力学基础知识，老师通常会避免提及有关知识，只是片面地要求学生“记”与“背”某种现象、某种规律、某种结论，自己枯燥地讲解物理理论，可这对于学生而言却比较无趣，从而在某种程度上极大地降低了物理教学效果。例如，在人教版物理选修3-5中光电效应一节，老师可能就只单单要求学生记住“饱和电流与光照强度有关”，或是“遏止电压与光照频率有关”等结论，而并没有解释与这些因素有关的原因，从而造成学生“课堂记住，课后又忘”的现象。
2.落实新课标课改要求
新课标课改强调学生需形成积极主动的学习态度，掌握正确的学习方法，这是为适应社会进步和教育发展实行的教育改革，但却给传统物理教学带来了一定的冲击。传统物理教学过于生硬，内容繁，难，偏，旧，过于注重知识现状，学生机械化接受学习却并不能知其根本，明其原理。新课标改革的提出给广大教育事业者及学生们带来了巨大的挑战与莫大的机遇，而量子力学的引入在某种程度上有助于落实其要求。
3.高中生科学素质与探究精神缺乏
学习物理是一种认识现象变化的过程，是外界事物变化在人脑思维中规律化、具体化的过程，在这个过程中学生是主体，而教师仅仅起到一种辅助作用。然而在当前物理课堂上，学生却始终跟着老师“走”，依赖老师全面讲解，实践少，动手能力不强，思维固定化、模式化，探究精神极其缺乏。因而当无老师时学生自己难于正确看待问题，独立思考问题，甚至有的学生质疑自己的答案，渴望得到老师验证。
除此之外，有的学生由于缺乏科学素质，对社会上出现的“量子波动速读”“量子鞋垫”“量子水杯”等产品深信不疑。骗子的手法看起来愚蠢可笑，但遗憾的是量子力学并没有得到很大程度的普及，一部分学生还是踏上了传销的贼船。综上，学生的科学素质与探究精神急需进一步提升。
二、量子力学引入高中课堂的对策
1.革新高中物理教学方式
在进行微观粒子学习之前，老师应及时普及有关量子知识，从而使学生明白微观现象的本质原因，实现理解记忆。例如，在黑体辐射授课之前，老师需告诉学生微观世界与宏观世界并不相同，在微观世界中能量是间断的，是不连续的；能量有一个基本单位，即能量子，而物体吸收能量正是以能量子为单位一份一份地吸收。或者以相应的趣味故事结束本节授课内容。量子力学的形成是一个曲折又有趣的过程，教师适当在教学过程中穿插可加深学生对该知识的印象，如在光电效应一节中可用爱因斯坦探究“光的粒子性”的过程作总结，这既开拓了学生视野，又加强了学生理解记忆。
2.制定全面的高中物理培养方案
首先，注重实验教学。研究表明，学生在独立思考与自主探究获得的知识相比于外来被迫输入印象更深，且量子力学复杂抽象，烦琐难懂，因此更需要老师引导学生进行微观实验，使学生亲身在现实中观察现象，得出结论，而不再仅仅是被迫地接受固有的理论。这有助于学生形成积极主动学习态度，掌握正确的学习方式。其次，开展量子力学兴趣班有利于培养对微观粒子感兴趣的学生。俗话说，兴趣是最好的老师，在兴趣的基础上易于培养学生自主学习能力。再次，渗透物理学史。例如，在物理选修3-5第二章末时以简短的量子力学简史贯穿整个章节内容，这有利于学生回顾知识：“量子”这一概念是普朗克为解释黑体辐射现象的规律而提出的。在此基础上，爱因斯坦根据能量量子化创立了光电效应方程。进而，玻尔运用量子力学完美地解释了氢原子能级……各种理论不断提出，量子力学这栋大厦被一砖一瓦地构筑与完善。
3.实现学生全面培养
其一，培养学生独立探究能力。老师在教学中不应全盘托出，而应留有悬念。例如，适当在课堂留下问题，课后让学生自主探索问题，得出结论，以防其产生依赖性。其二，培养学生科学素养。科学素养是指日常生活、社会事务以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解。因此，在量子教学中应使学生了解相关概念，如对于电子，学生只需了解它有自旋这个自由度；在氢原子中如何标记不同电子态等。因为量子力学需要高超的数学知识与理解能力，这已超出高中生能力范畴，自然无需深入探讨。其三，培养学生团队合作能力。个人的能力是有限的，而往往重要的科学理论是多个团队共同努力的结果。老师应当引导学生进行合作实验，促进学生形成合作意识。例如，在光的单缝干涉衍射实验中，老师可将学生分为三组，其中一组进行实验组装，另外一组进行实验现象统计并做分析，最后一组进行实验操作，最后在学生相互合作下得知“光既有波动性又有粒子性”这一结论。事实表明，相较于传统教学，这能有效培养学生团结协作意识，提高学生合作能力。
三、量子力学引入高中课堂的发展前景
1.将量子力学与高中物理知识相结合
由于有关量子力学知识仅在物理选修3-5中提到，且是断断续续、零零散散的，没有系统化，因此学生学习时比较困难。革新物理教材，将量子力学融入其中，这将有效解决该问题。除此之外，老师在教学过程中应将量子力学与有关物理知识有机结合，从而加深学生对微观世界理解程度，同时提高其对量子力学掌握的能力。例如，在“粒子不确定性”这一节中，可将其延伸至波尔发现的叠加态原理。因为二者本质相似，均是粒子的一种不确定性性质，当二者联系之后，学生能以此类比二者同异之处，易于学生理解微观世界，灵活运用量子力学。
2.推进教育考试体制改革
量子力学引入高中前所未有，因而引入量子力学应当异于其他物理知识教学方式，从而催生教育考试体制改革趋势。因量子力学烦琐难懂，老师传授量子力学知识时自然无法运用传统教学方式，如理论分析教学。这就需要老师改变教学方式，如通过实验或是其他方式教学，才能使学生理解透彻。同样，因量子力学比较特殊，以往纸质考察的考试制度无法适合量子力学考察，而更多应是实验操作、现象分析等。总而言之，种种异于传统的教学方式与考试制度都将推进教育考试体制改革。
3.进一步推动社会发展与促进国家科学事业进步
就社会层次而言，量子力学的引入能有效普及高中生知识，从而提高国民素质。量子力学的引入能起到推波助澜的作用，将社会公民素质提升一个档次。更重要的是，能避免某些诈骗团伙利用量子力学幌子进行诈骗。而当社会公民素质有了质的提升，那么就可以推动社会的发展，促进科学的进步，形成“人人知科学，人人懂科学”的一种良好氛围。
就国家层面而言，一方面，量子力学的引入能为国家招揽人才。中学阶段正是培养学生兴趣的重要阶段，量子力学的引入能使学生了解。接触这门学科，若有兴趣者会选择有关方面进修，从而为国家物理事业发展作出贡献。诚然，量子力学的研究非常人所能，但如果提前引入量子力学，凭着中国高中生的基数之大，加之学生对此的兴趣，可能会出现如同潘院士的量子物理学家。另一方面，量子力学的引入能在一定程度上提高国家的科技能力。试想，如果从事量子力学研究的学生人数变多，研究成果出现的概率就会变大，那么这将有益于量子科技的发展，将之应用于各种领域，或者完善已应用的领域，从而增强国家的综合实力。譬如，通过量子纠缠原理对机密信息的传输就起到显著的保护作用，即量子通信。然而量子力学的价值远不如此，仍需物理学家不断探索与发现，当然这就得基于人才的庞大，而引入量子力学进入高中正是为此提供源泉。
结语：
量子力学引入高中是一个长期又艰难的过程，但整体而言，其能够带来的效果不可忽视：无论是对于老师教学的提升，学生自身的发展，还是对落实新课标课改的要求、国家社会的进步等都能产生显著的影响。基于此情况，应尽快在高中引入量子力学，使其成为高中物理学习的一个必备知识。
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关键词:量子力学；高中；原因；对策；前景
中图分类号：G633.7 文献标识码：A
引言
量子力学作为一种能够有效分析解释微观粒子运动规律的学科手段，是对经典物理学的引申发展，并在化学等学科中得到广泛应用。因此在高中课堂引入量子力学相关知识，有助于高中生对物理学科的整体理解和认知，提高教学质量并帮助其培养科学意识和探索精神，进而促进学生的全面发展。因此本文着重对量子力学引入高中课堂的原因及效果进行研究探讨，并提出相关对策和展望，以期落实新课标改革的教育目标和促进学生的科学全面发展。
一、量子力学引入高中课堂的原因
1.当前高中物理教学效果较差
一方面，学生学习微观世界的知识比较吃力，究其原因，是物理教学自初中以来便是经典物理学，而微观世界违背直觉，颠覆常识，因而在从经典物理直接过渡至微观粒子的学习中，学生难以接受与理解。于是在课堂上容易出现懵懂现象，老师一问三不知，课后对物理产生恐惧与厌学心理，最终形成一个恶性循环。
另一方面，老师传授知识不够系统化、条理化。由于顾及学生没有量子力学基础知识，老师通常会避免提及有关知识，只是片面地要求学生“记”与“背”某种现象、某种规律、某种结论，自己枯燥地讲解物理理论，可这对于学生而言却比较无趣，从而在某种程度上极大地降低了物理教学效果。例如，在人教版物理选修3-5中光电效应一节，老师可能就只单单要求学生记住“饱和电流与光照强度有关”，或是“遏止电压与光照频率有关”等结论，而并没有解释与这些因素有关的原因，从而造成学生“课堂记住，课后又忘”的现象。
2.落实新课标课改要求
新课标课改强调学生需形成积极主动的学习态度，掌握正确的学习方法，这是为适应社会进步和教育发展实行的教育改革，但却给传统物理教学带来了一定的冲击。传统物理教学过于生硬，内容繁，难，偏，旧，过于注重知识现状，学生机械化接受学习却并不能知其根本，明其原理。新课标改革的提出给广大教育事业者及学生们带来了巨大的挑战与莫大的机遇，而量子力学的引入在某种程度上有助于落实其要求。
3.高中生科学素质与探究精神缺乏
学习物理是一种认识现象变化的过程，是外界事物变化在人脑思维中规律化、具体化的过程，在这个过程中学生是主体，而教师仅仅起到一种辅助作用。然而在当前物理课堂上，学生却始终跟着老师“走”，依赖老师全面讲解，实践少，动手能力不强，思维固定化、模式化，探究精神极其缺乏。因而当无老师时学生自己难于正确看待问题，独立思考问题，甚至有的学生质疑自己的答案，渴望得到老师验证。
除此之外，有的学生由于缺乏科学素质，对社会上出现的“量子波动速读”“量子鞋垫”“量子水杯”等产品深信不疑。骗子的手法看起来愚蠢可笑，但遗憾的是量子力学并没有得到很大程度的普及，一部分学生还是踏上了传销的贼船。综上，学生的科学素质与探究精神急需进一步提升。
二、量子力学引入高中课堂的对策
1.革新高中物理教学方式
在进行微观粒子学习之前，老师应及时普及有关量子知识，从而使学生明白微观现象的本质原因，实现理解记忆。例如，在黑体辐射授课之前，老师需告诉学生微观世界与宏观世界并不相同，在微观世界中能量是间断的，是不连续的；能量有一个基本单位，即能量子，而物体吸收能量正是以能量子为单位一份一份地吸收。或者以相应的趣味故事结束本节授课内容。量子力学的形成是一个曲折又有趣的过程，教师适当在教学过程中穿插可加深学生对该知识的印象，如在光电效应一节中可用爱因斯坦探究“光的粒子性”的过程作总结，这既开拓了学生视野，又加强了学生理解记忆。
2.制定全面的高中物理培养方案
首先，注重实验教学。研究表明，学生在独立思考与自主探究获得的知识相比于外来被迫输入印象更深，且量子力学复杂抽象，烦琐难懂，因此更需要老师引导学生进行微观实验，使学生亲身在现实中观察现象，得出结论，而不再仅仅是被迫地接受固有的理论。这有助于学生形成积极主动学习态度，掌握正确的学习方式。其次，开展量子力学兴趣班有利于培养对微观粒子感兴趣的学生。俗话说，兴趣是最好的老师，在兴趣的基础上易于培养学生自主学习能力。再次，渗透物理学史。例如，在物理选修3-5第二章末时以简短的量子力学简史贯穿整个章节内容，这有利于学生回顾知识：“量子”这一概念是普朗克为解释黑体辐射现象的规律而提出的。在此基础上，爱因斯坦根据能量量子化创立了光电效应方程。进而，玻尔运用量子力学完美地解释了氢原子能级……各种理论不断提出，量子力学这栋大厦被一砖一瓦地构筑与完善。
3.实现学生全面培养
其一，培养学生独立探究能力。老师在教学中不应全盘托出，而应留有悬念。例如，适当在课堂留下问题，课后让学生自主探索问题，得出结论，以防其产生依赖性。其二，培养学生科学素养。科学素养是指日常生活、社会事务以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解。因此，在量子教学中应使学生了解相关概念，如对于电子，学生只需了解它有自旋这个自由度；在氢原子中如何标记不同电子态等。因为量子力学需要高超的数学知识与理解能力，这已超出高中生能力范畴，自然无需深入探讨。其三，培养学生团队合作能力。个人的能力是有限的，而往往重要的科学理论是多个团队共同努力的结果。老师应当引导学生进行合作实验，促进学生形成合作意识。例如，在光的单缝干涉衍射实验中，老师可将学生分为三组，其中一组进行实验组装，另外一组进行实验现象统计并做分析，最后一组进行实验操作，最后在学生相互合作下得知“光既有波动性又有粒子性”这一结论。事实表明，相较于传统教学，这能有效培养学生团结协作意识，提高学生合作能力。
三、量子力学引入高中课堂的发展前景
1.将量子力学与高中物理知识相结合
由于有关量子力学知识仅在物理选修3-5中提到，且是断断续续、零零散散的，没有系统化，因此学生学习时比较困难。革新物理教材，将量子力学融入其中，这将有效解决该问题。除此之外，老师在教学过程中应将量子力学与有关物理知识有机结合，从而加深学生对微观世界理解程度，同时提高其对量子力学掌握的能力。例如，在“粒子不确定性”这一节中，可将其延伸至波尔发现的叠加态原理。因为二者本质相似，均是粒子的一种不确定性性质，当二者联系之后，学生能以此类比二者同异之处，易于学生理解微观世界，灵活运用量子力学。
2.推进教育考试体制改革
量子力学引入高中前所未有，因而引入量子力学应当异于其他物理知识教学方式，从而催生教育考试体制改革趋势。因量子力学烦琐难懂，老师传授量子力学知识时自然无法运用传统教学方式，如理论分析教学。这就需要老师改变教学方式，如通过实验或是其他方式教学，才能使学生理解透彻。同样，因量子力学比较特殊，以往纸质考察的考试制度无法适合量子力学考察，而更多应是实验操作、现象分析等。总而言之，种种异于传统的教学方式与考试制度都将推进教育考试体制改革。
3.进一步推动社会发展与促进国家科学事业进步
就社会层次而言，量子力学的引入能有效普及高中生知识，从而提高国民素质。量子力学的引入能起到推波助澜的作用，将社会公民素质提升一个档次。更重要的是，能避免某些诈骗团伙利用量子力学幌子进行诈骗。而当社会公民素质有了质的提升，那么就可以推动社会的发展，促进科学的进步，形成“人人知科学，人人懂科学”的一种良好氛围。
就国家层面而言，一方面，量子力学的引入能为国家招揽人才。中学阶段正是培养学生兴趣的重要阶段，量子力学的引入能使学生了解。接触这门学科，若有兴趣者会选择有关方面进修，从而为国家物理事业发展作出贡献。诚然，量子力学的研究非常人所能，但如果提前引入量子力学，凭着中国高中生的基数之大，加之学生对此的兴趣，可能会出现如同潘院士的量子物理学家。另一方面，量子力学的引入能在一定程度上提高国家的科技能力。试想，如果从事量子力学研究的学生人数变多，研究成果出现的概率就会变大，那么这将有益于量子科技的发展，将之应用于各种领域，或者完善已应用的领域，从而增强国家的综合实力。譬如，通过量子纠缠原理对机密信息的传输就起到显著的保护作用，即量子通信。然而量子力学的价值远不如此，仍需物理学家不断探索与发现，当然这就得基于人才的庞大，而引入量子力学进入高中正是为此提供源泉。
结语：
量子力学引入高中是一个长期又艰难的过程，但整体而言，其能够带来的效果不可忽视：无论是对于老师教学的提升，学生自身的发展，还是对落实新课标课改的要求、国家社会的进步等都能产生显著的影响。基于此情况，应尽快在高中引入量子力学，使其成为高中物理学习的一个必备知识。
没有PDF文件供下载
