導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇量子力學(xué)基本原理的內(nèi)容，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 量子物理；現(xiàn)代信息技術(shù)；關(guān)系；原理應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）15-0001-02

量子物理是人們認(rèn)識(shí)微觀世界結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，它的建立帶來(lái)了一系列重大的技術(shù)應(yīng)用，使社會(huì)生產(chǎn)和生活發(fā)生了巨大的變革。量子世界的奇妙特性在提高運(yùn)算速度、確保信息安全、增大信息容量等方面發(fā)揮重要的作用，基于量子物理基本原理的量子信息技術(shù)已成為當(dāng)前各國(guó)研究與發(fā)展的重要科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

隨著世界電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)即將達(dá)到物理極限，同時(shí)信息安全、隱私問(wèn)題等越來(lái)越突出。2013年5月美國(guó)“棱鏡門(mén)”事件的爆發(fā)，引發(fā)了對(duì)保護(hù)信息安全的高度重視，將成為推動(dòng)量子物理科學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的交融和相互促進(jìn)發(fā)展的契機(jī)。因此，充分認(rèn)識(shí)量子物理學(xué)的基本原理在現(xiàn)代信息技術(shù)中發(fā)展的基礎(chǔ)地位與作用，是促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的前提，也是豐富和發(fā)展量子物理學(xué)的需要。

1 量子物理基本原理

1）海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理。在量子力學(xué)中，任何兩組不可同時(shí)測(cè)量的物理量是共扼的，滿足互補(bǔ)性。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)其中一組量的精確測(cè)量必然導(dǎo)致另一組量的完全不確定，只能精確測(cè)定兩者之一。

2）量子不可克隆定理。在量子力學(xué)中，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)各未知量子態(tài)的精確復(fù)制，因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子就只能先作測(cè)量，而測(cè)量必然改變量子的狀態(tài)，無(wú)法獲得與初始量子態(tài)完全相同的復(fù)制態(tài)。

3）態(tài)疊加原理。若量子力學(xué)系統(tǒng)可能處于和描述的態(tài)中，那么態(tài)中的線性疊加態(tài)也是系統(tǒng)的一個(gè)可能態(tài)。如果一個(gè)量子事件能夠用兩個(gè)或更多可分離的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么系統(tǒng)的態(tài)就是每一可能方式的同時(shí)迭加。

4）量子糾纏原理。是指微觀世界里，有共同來(lái)源的兩個(gè)微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，不管它們距離多遠(yuǎn)，只要一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)粒子狀態(tài)隨即發(fā)生相應(yīng)變化。換言之，存在糾纏關(guān)系的粒子無(wú)論何時(shí)何地，都能“感應(yīng)”對(duì)方狀態(tài)的變化。

2 量子物理與現(xiàn)代信息技術(shù)的關(guān)系

2.1 量子物理是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)與先導(dǎo)

物理學(xué)一直是整個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的帶頭學(xué)科并成為整個(gè)自然科學(xué)的基礎(chǔ)，成為推動(dòng)整個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最主要的動(dòng)力和源泉。量子力學(xué)是20世紀(jì)初期為了解決物理上的一些疑難問(wèn)題而建立起來(lái)的一種理論，它不僅解釋了微觀世界里的許多現(xiàn)象、經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而且還開(kāi)拓了一系列新的技術(shù)領(lǐng)域，直接導(dǎo)致了原子能、半導(dǎo)體、超導(dǎo)、激光、計(jì)算機(jī)、光通訊等一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展?？梢哉f(shuō)，從電話的發(fā)明到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)通信，從晶體管的發(fā)明到高速計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，量子物理開(kāi)辟了一種全新的信息技術(shù)，使人類進(jìn)人信息化的新時(shí)代，因此，量子物理學(xué)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的主要源泉，而且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，量子物理學(xué)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)作用將更加顯著和重要。

2.2 量子物理為現(xiàn)代信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供新的原理和方法

現(xiàn)代信息技術(shù)本質(zhì)上是應(yīng)用了量子力學(xué)基本原理的經(jīng)典調(diào)控技術(shù)，隨著世界科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以經(jīng)典物理學(xué)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)即將達(dá)到物理極限。因此，現(xiàn)代信息技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須借助于新的原理和新的方法。量子力學(xué)作為原子層次的動(dòng)力學(xué)理論，經(jīng)過(guò)飛速發(fā)展，已向其他自然科學(xué)的各學(xué)科領(lǐng)域以及高新技術(shù)全面地延伸，量子信息技術(shù)就是量子物理學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的新興學(xué)科，它為信息科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了新的原理和方法，使信息技術(shù)獲得了活力與新特性，量子信息技術(shù)也成為當(dāng)今世界各國(guó)研究發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。因此，未來(lái)的信息技術(shù)將是應(yīng)用到諸如量子態(tài)、相位、強(qiáng)關(guān)聯(lián)等深層次量子特性的量子調(diào)控技術(shù)，充分利用量子物理的新性質(zhì)開(kāi)發(fā)新的信息功能，突破現(xiàn)代信息技術(shù)的物理極限。

2.3 現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)量子物理學(xué)發(fā)展的影響

量子信息技術(shù)應(yīng)用量子力學(xué)原理和方法來(lái)研究信息科學(xué)，從而開(kāi)發(fā)出現(xiàn)經(jīng)典信息無(wú)法做到的新信息功能，反過(guò)來(lái)，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展大大地豐富了量子物理學(xué)的研究內(nèi)容，也將不斷地影響量子物理學(xué)的研究方法，有力地將量子理論推向更深層次的發(fā)展階段，使人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更深刻、更本質(zhì)。近年來(lái)，隨著量子信息技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷深入，量子信息技術(shù)的發(fā)展也使量子物理學(xué)研究取得了不少成果，如量子關(guān)聯(lián)、基于熵的不確定關(guān)系、量子開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境的控制等問(wèn)題研究取得了巨大進(jìn)展。

3 基于量子物理學(xué)原理的量子信息技術(shù)

基于量子物理原理和方法的量子信息技術(shù)成為21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)展的方向，也是引領(lǐng)未來(lái)科技發(fā)展的重要領(lǐng)域。當(dāng)前量子物理學(xué)的基本原理已經(jīng)在量子密碼術(shù)、量子通信、量子計(jì)算機(jī)等方面得到充分的理論論證和一定的實(shí)踐應(yīng)用。

3.1 量子計(jì)算機(jī)——量子疊加原理

經(jīng)典計(jì)算機(jī)建立在經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)上，遵循普通物理學(xué)電學(xué)原理的邏輯計(jì)算方式，即用電位高低表示0和1以進(jìn)行運(yùn)算，因此，經(jīng)典計(jì)算機(jī)只能靠以縮小芯片布線間距，加大其單位面積上的數(shù)據(jù)處理量來(lái)提高運(yùn)算速度。而量子計(jì)算遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息。計(jì)算方式是建立在微觀量子物理學(xué)關(guān)于量子具有波粒兩重性和雙位雙旋特性的基礎(chǔ)上，量子算法的中心思想是利用量子態(tài)的疊加態(tài)與糾纏態(tài)。在量子效應(yīng)的作用下，量子比特可以同時(shí)處于0和1兩種相反的狀態(tài)（量子疊加），這使量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行大量運(yùn)算，因此，量子計(jì)算的并行處理，使量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了最快的計(jì)算速度。未來(lái)，基于量子物理原理的量子計(jì)算機(jī)，不僅運(yùn)算速度快，存儲(chǔ)量大、功耗低，而且體積會(huì)大大縮小。

3.2 量子通信——量子糾纏原理

量子通信是一種利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。從信息學(xué)上理解，量子通信是利用量子力學(xué)的量子態(tài)隱形傳輸或者其他基本原理，以量子系統(tǒng)特有屬性及量子測(cè)量方法，完成兩地之間的信息傳遞；從物理學(xué)上講，量子通信是采用量子通道來(lái)傳送量子信息，利用量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的高性能通信方式，突破現(xiàn)代通信物理極限。量子力學(xué)中的糾纏性與非定域性可以保障量子通信中的絕對(duì)安全的量子通信，保證量子信息的隱形傳態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息轉(zhuǎn)輸。所以，與現(xiàn)代通信技術(shù)相比，量子通信具有巨大的優(yōu)越性，具有保密性強(qiáng)、大容量、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，量子通信創(chuàng)建了新的通信原理和方法。

3.3 量子密碼——不可克隆定理

經(jīng)典密碼是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)經(jīng)典信號(hào)實(shí)現(xiàn)，在密鑰傳送過(guò)程中有可能被竊聽(tīng)且不被覺(jué)察，故經(jīng)典密碼的密鑰不安全。量子密碼是一種以現(xiàn)代密碼學(xué)和量子力學(xué)為基礎(chǔ)，利用量子物理學(xué)方法實(shí)現(xiàn)密碼思想和操作的新型密碼體制，通過(guò)量子信號(hào)實(shí)現(xiàn)。量子密碼主要基于量子物理中的測(cè)不準(zhǔn)原理、量子不可克隆定理等，通信雙方在進(jìn)行保密通信之前，首先使用量子光源，依照量子密鑰分配協(xié)議在通信雙方之間建立對(duì)稱密鑰，再使用建立起來(lái)的密鑰對(duì)明文進(jìn)行加密，通過(guò)公開(kāi)的量子信道，完成安全密鑰分發(fā)。因此量子密碼技術(shù)能夠保證：

1）絕對(duì)的安全性。對(duì)輸運(yùn)光子線路的竊聽(tīng)會(huì)破壞原通訊線路之間的相互關(guān)系，通訊會(huì)被中斷，且合法的通信雙方可覺(jué)察潛在的竊聽(tīng)者并采取相應(yīng)的措施。

2）不可檢測(cè)性。無(wú)論破譯者有多么強(qiáng)大的計(jì)算能力，都會(huì)在對(duì)量子的測(cè)量過(guò)程中改變量子的狀態(tài)而使得破譯者只能得到一些毫無(wú)意義的數(shù)據(jù)。因此，量子不可克隆定理既是量子密碼安全性的依靠，也給量子信息的提取設(shè)置了不可逾越的界限，即無(wú)條件安全性和對(duì)竊聽(tīng)者的可檢測(cè)性成為量子密碼的兩個(gè)基本特征。

4 結(jié)論

量子物理是現(xiàn)代信息技術(shù)誕生的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代信息技術(shù)突破物理極限，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力與源泉。基于量子物理學(xué)的原理、特性，如量子疊加原理、量子糾纏原理、海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和不可克隆定理等，使得量子計(jì)算機(jī)具有巨大的并行計(jì)算能力，提供功能更強(qiáng)的新型運(yùn)算模式；量子通信可以突破現(xiàn)代信息技術(shù)的物理極限，開(kāi)拓出新的信息功能；量子密碼絕對(duì)的安全性和不可檢測(cè)性，實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)的保密通信。隨著量子物理學(xué)理論在信息技術(shù)中的深入應(yīng)用，量子信息技術(shù)將開(kāi)拓出后莫爾時(shí)代的新一代的信息技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳楓.量子通信：劃時(shí)代的嶄新技術(shù)[N].報(bào)，2011.

[2]曾謹(jǐn)言.量子物理學(xué)百年回顧[J].北京大學(xué)物理學(xué)科90年專題特約專稿，2003（10）.

[3]李應(yīng)真，吳斌.物理學(xué)是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉[J].學(xué)術(shù)論壇，2012.

[4]董新平，楊綱.量子信息原理及其進(jìn)展[J].許昌學(xué)院學(xué)報(bào)，2007.

[5]周正威，陳巍，孫方穩(wěn)，項(xiàng)國(guó)勇，李傳鋒.量子信息技術(shù)縱覽[J].中國(guó)科學(xué)，2012（17）.

[6]郭光燦.量子信息技術(shù)[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2002（5）.

[7]朱煥東、黃春暉.量子密碼技術(shù)及其應(yīng)用[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2006（12）.

篇2

當(dāng)作者攻讀博士學(xué)位時(shí)，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型剛剛建立，量子場(chǎng)論得到迅速發(fā)展，特別是重正化群以及格點(diǎn)規(guī)范理論，很快在相對(duì)論量子場(chǎng)論與統(tǒng)計(jì)物理之間搭建了橋梁。而很多物理學(xué)家都覺(jué)得神秘的代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)，不僅對(duì)量子場(chǎng)論中的真空有獨(dú)特的應(yīng)用，而且解釋了量子霍爾效應(yīng)和凝聚態(tài)中的集團(tuán)激發(fā)。

上世紀(jì)60年代開(kāi)始出現(xiàn)了第一批旨在克服高能物理、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和凝聚態(tài)物理之間文化差異的書(shū)，為重正化群對(duì)理論物理學(xué)的應(yīng)用帶來(lái)的革命做出了很大貢獻(xiàn)。90年代一些作者力圖揭示量子場(chǎng)論機(jī)制如何用于凝聚態(tài)物理。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，從凝聚態(tài)到弦理論，許多概念和技術(shù)做到了共享，以致在單獨(dú)一本書(shū)中已經(jīng)不可能涵蓋量子場(chǎng)論在凝聚態(tài)中應(yīng)用的所有論題。相關(guān)的書(shū)籍?dāng)?shù)目大量增加，學(xué)生面臨如何挑選最合適的書(shū)籍的問(wèn)題。正是在這樣的背景下，作者在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZ）講授“凝聚態(tài)物理中的量子場(chǎng)論”的基礎(chǔ)上寫(xiě)成了這本書(shū)。作者的目的是給物理類碩士水平的研究生介紹凝聚態(tài)物理中挑選出的非常適合應(yīng)用場(chǎng)論語(yǔ)言的一些概念。

很多量子場(chǎng)論的書(shū)致力于讓學(xué)生掌握了量子場(chǎng)論機(jī)制之后，用它解一些習(xí)題。而作者反其道而行之，在每一章第一時(shí)間發(fā)展解決一些問(wèn)題的方法學(xué)，不想讓量子場(chǎng)論成為主要興趣，而是讓其保持成為盡可能經(jīng)濟(jì)地解釋凝聚態(tài)物理基本原理的工具。作者相信，達(dá)到此目的最有效的技術(shù)是系統(tǒng)地利用量子力學(xué)的路徑積分。在本書(shū)中它被到處用到。然而，作者并不要求讀者熟悉比量子力學(xué)基礎(chǔ)更多的知識(shí)。

全書(shū)內(nèi)容共兩大部分，分成9章。第1部分為玻色子，包括第1-4章：1. 諧波晶體；2. 稀薄玻色氣體的Bogoliubov理論；3. 非線性σ模型；4. KosterlitzThouless相變。第2部分 為費(fèi)米子，包括第5-9章：5. 無(wú)相互作用費(fèi)米子； 6.固體中電子Jellium模型；7. 平均場(chǎng)和隨機(jī)相位近似中的超導(dǎo)電性； 8. 單耗散Josephson結(jié)；9.二維時(shí)空中的阿貝爾玻色子化。

書(shū)末有9個(gè)附錄，篇幅幾乎為全書(shū)的三分之一，詳細(xì)地介紹了書(shū)中所涉及的量子力學(xué)、量子場(chǎng)論、和一些數(shù)學(xué)知識(shí)。對(duì)于本書(shū)的使用十分重要。

本書(shū)是一部高水平的凝聚態(tài)物理中的量子場(chǎng)論專著，它不僅對(duì)于凝聚態(tài)、高能物理等物理學(xué)家而且對(duì)于數(shù)學(xué)家都是極有興趣的。作者選擇的內(nèi)容盡可能全面和廣泛，概念準(zhǔn)確，推導(dǎo)簡(jiǎn)潔，闡述足夠細(xì)致。而且把豐富的習(xí)題及其解答作為每一章內(nèi)容的有機(jī)組成部分，很有特色。對(duì)于從事與現(xiàn)代物理各領(lǐng)域相關(guān)的教學(xué)及研究人員特別是研究生，本書(shū)是一本高水平的參考書(shū)。

篇3

[關(guān)鍵詞] 地方院校；量子力學(xué)；精品課程建設(shè)

[中圖分類號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634（2014）01-0057-04

0 引言

我國(guó)本科高校按隸屬對(duì)象不同，分為部委屬和省屬兩大類別，省屬高校又分為省屬國(guó)家“211”重點(diǎn)高校、省部共建高校、地方性直屬高校三類，本文“地方院?！敝甘俑咝Ｖ械牡胤叫灾睂俦究聘咝＃@些院校大多采取省市共建、以市為主的管理體制，多數(shù)建校時(shí)間短或由?？粕瘛?/p>

隨著我國(guó)高等教育大眾化進(jìn)程的不斷深入，生源質(zhì)量降低，教學(xué)資源日趨緊張，高等院校的教學(xué)壓力逐漸加大，引發(fā)了社會(huì)對(duì)高等教育質(zhì)量的擔(dān)憂。2003年4月《教育部關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知》（教高[2003]1號(hào)），引起了全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)國(guó)家、省、校三級(jí)精品課程的熱潮。量子力學(xué)精品課程也同其他課程一樣，經(jīng)歷了精品課程建設(shè)的熱潮，截至2013年9月，共有四校建成國(guó)家精品課程，分別是蘭州大學(xué)（2004年）、復(fù)旦大學(xué)（2004年）、清華大學(xué)（2007年）、北京大學(xué)（2008年）；兩校建成湖北省精品課程，分別是華中師范大學(xué)（2003年）和湖北大學(xué)（2003年）；兩校建成湖北省地方院校校級(jí)精品課程，分別是黃岡師范學(xué)院（2007年）、湖北師范學(xué)院（2011年）?？梢?jiàn)，量子力學(xué)國(guó)家精品課程全部由985重點(diǎn)大學(xué)建設(shè)，湖北省精品課程也由211重點(diǎn)大學(xué)和省屬重點(diǎn)大學(xué)建設(shè)，地方院校只有兩校建成校級(jí)精品課程，只占湖北省27所地方院校的7.4%，大多數(shù)地方院校并未開(kāi)展量子力學(xué)精品課程建設(shè)，這與量子力學(xué)課程的重要地位極不相稱。量子力學(xué)是近代物理學(xué)的兩大支柱之一，也是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，其教學(xué)質(zhì)量的重要性不言而喻，但量子力學(xué)又是一門(mén)高度抽象的理論物理課程，遠(yuǎn)離日常經(jīng)驗(yàn)，教與學(xué)都有一定的難度。地方院校由于師資力量薄弱，學(xué)術(shù)資源匱乏，生源素質(zhì)不理想，教學(xué)與科研脫節(jié)，導(dǎo)致這些院校的量子力學(xué)精品課程大多處于有心無(wú)力、舉步維艱的狀態(tài)。

地方院校占我國(guó)高?？倲?shù)的90%左右，擔(dān)負(fù)著服務(wù)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、培養(yǎng)千百萬(wàn)專門(mén)人才的重任。地方院校是我國(guó)高等教育金字塔的塔基，塔基不穩(wěn)，必然影響我國(guó)高等教育的健康發(fā)展，因此研究地方院校量子力學(xué)精品課程建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是迫在眉睫的重要問(wèn)題，令人惋惜的是這方面的研究成果太少，難以指導(dǎo)地方院校量子力學(xué)精品課程的建設(shè)。

1 地方院校視角下量子力學(xué)精品課程建設(shè) 的內(nèi)涵

精品課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是“五個(gè)一流”，即一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理。精品課程建設(shè)研究大多圍繞“五個(gè)一流”展開(kāi)，但精品課程建設(shè)應(yīng)該是分層次的，不同類型的高校應(yīng)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)學(xué)校都是在自己的層次上、自己的類型上來(lái)辦出最高水平的課程，各個(gè)學(xué)校是不一樣的，精品課定位不一樣，尋找精品課群體也不一樣[1]。地方高校應(yīng)從自己的辦學(xué)定位、培養(yǎng)規(guī)格和生源情況來(lái)考慮量子力學(xué)精品課程建設(shè)，基于地方院校視角來(lái)理解“五個(gè)一流”，揚(yáng)長(zhǎng)避短，不盲目攀比，也不妄自菲薄。

1.1 一流教師隊(duì)伍

地方院校普遍存在教師整體水平不高的問(wèn)題，教師的學(xué)歷、職稱、學(xué)術(shù)水平和重點(diǎn)大學(xué)相比有較大差距，教學(xué)任務(wù)重，技術(shù)應(yīng)用能力不強(qiáng)。重點(diǎn)大學(xué)承擔(dān)培養(yǎng)拔尖人才的任務(wù)，必然要求教師具有較高的學(xué)術(shù)水平和科研能力，地方院校承擔(dān)培養(yǎng)千百萬(wàn)專門(mén)人才，即應(yīng)用型技能型人才的任務(wù)，對(duì)教師的學(xué)術(shù)水平要求不是太高，但要求教師具有較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用能力。地方院校教師不宜與重點(diǎn)大學(xué)的教師比學(xué)術(shù)水平，但要關(guān)注學(xué)科前沿，盡快掌握與本學(xué)科相關(guān)的最新技術(shù)，提高重點(diǎn)大學(xué)教師并不擅長(zhǎng)的技術(shù)應(yīng)用能力，體現(xiàn)地方院?！半p師”型師資的鮮明特色。

地方院校量子力學(xué)精品課程的一流教師隊(duì)伍，就是要建設(shè)一支與應(yīng)用型人才培養(yǎng)相適應(yīng)的，具有一定的學(xué)術(shù)水平、較高的教學(xué)水平、較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用能力的“雙師型”教師隊(duì)伍。

1.2 一流教學(xué)內(nèi)容

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位，決定了量子力學(xué)精品課程的教學(xué)內(nèi)容有別于重點(diǎn)大學(xué)，教學(xué)內(nèi)容的核心是量子力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能，不求教學(xué)內(nèi)容的高度完整性，適當(dāng)降低內(nèi)容的深度和應(yīng)用數(shù)學(xué)解題的難度，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和時(shí)代性，滿足學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿及其技術(shù)應(yīng)用的強(qiáng)烈愿望。前沿知識(shí)不僅可以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，而且能夠潛移默化地影響學(xué)生未來(lái)的發(fā)展。

地方院校量子力學(xué)精品課程的一流教學(xué)內(nèi)容可以理解為，量子力學(xué)基本理論、基本知識(shí)、基本技能等學(xué)科有效知識(shí)與專業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的前沿知識(shí)及其技術(shù)應(yīng)用的有機(jī)整合。有效知識(shí)，就是今后能對(duì)在該領(lǐng)域繼續(xù)學(xué)習(xí)、繼續(xù)研究、開(kāi)辟新的領(lǐng)域、學(xué)習(xí)新的知識(shí)發(fā)揮作用的、最關(guān)鍵、最基礎(chǔ)性的東西[1]。

1.3 一流教學(xué)方法

重點(diǎn)大學(xué)普遍重視討論式、研究式教學(xué)方法，基于量子力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和地方院校學(xué)生水平，討論式和研究式的教學(xué)方法要慎重使用，如果準(zhǔn)備不充分，極有可能出現(xiàn)學(xué)生討論時(shí)言之無(wú)物和研究時(shí)無(wú)從著手的難堪局面，反而挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用討論式和研究式教學(xué)方法，一要內(nèi)容難度適宜，二要前期準(zhǔn)備充分，三要教師循循善誘。量子力學(xué)內(nèi)容高度抽象，學(xué)生自學(xué)困難較大，因此對(duì)教學(xué)方法和手段的要求較高。無(wú)論選擇什么樣的教學(xué)方法，采用什么樣的教學(xué)手段，都是為了學(xué)生能夠更好地理解和掌握知識(shí)，都要適合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平，不能為了討論而討論，為了研究而研究，應(yīng)以實(shí)際教學(xué)效果來(lái)評(píng)價(jià)教學(xué)方法的優(yōu)劣。

地方院校量子力學(xué)精品課程的一流教學(xué)方法，即以啟發(fā)式講授為主，結(jié)合課程內(nèi)容適當(dāng)采取討論式和研究式教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體技術(shù)手段有機(jī)結(jié)合，集多種方法與手段于一體的教學(xué)方法體系。

1.4 一流教材

量子力學(xué)教材的選用，國(guó)內(nèi)一般主要選用曾謹(jǐn)言版（重點(diǎn)大學(xué)）和周世勛版（地方院校），另有蘇汝鏗版、張永德版、錢(qián)伯初版、關(guān)洪版等多種教材，也有多種國(guó)外優(yōu)秀教材。鑒于量子力學(xué)的某些基本問(wèn)題至今仍有爭(zhēng)議，甚至國(guó)內(nèi)權(quán)威教材中的部分內(nèi)容仍受質(zhì)疑，地方院校不宜盲目自編教材，避免對(duì)某些問(wèn)題的不當(dāng)闡述誤導(dǎo)學(xué)生，宜選用國(guó)內(nèi)經(jīng)典的簡(jiǎn)明教材，輔以優(yōu)秀教材作為參考書(shū)，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，通過(guò)立體化、一體化教材建設(shè)，補(bǔ)充量子力學(xué)的最新進(jìn)展和實(shí)際應(yīng)用，更好地為地方院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才服務(wù)。

地方院校量子力學(xué)精品課程的一流教材，即在選用國(guó)內(nèi)經(jīng)典簡(jiǎn)明教材的基礎(chǔ)上，選擇國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材作參考書(shū)，著力打造包括電子教案、PPT、習(xí)題答案、試題庫(kù)、仿真實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)課堂等資源在內(nèi)的立體化、一體化教材。

1.5 一流教學(xué)管理

精品課程需要通過(guò)科學(xué)的管理為其提供制度保證?？茖W(xué)的教學(xué)管理和規(guī)范的管理機(jī)制，是精品課程的重要條件。精品課程的教學(xué)管理既包括對(duì)課堂教學(xué)的組織、實(shí)踐教學(xué)的安排、學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)定等教學(xué)環(huán)節(jié)的管理，還包括師資隊(duì)伍的配備、課程建設(shè)過(guò)程的管理、教學(xué)保證條件的建設(shè)等[2]。

地方院校作為教學(xué)型大學(xué)，科研上處于劣勢(shì)，教學(xué)管理上更應(yīng)加強(qiáng)，應(yīng)將一流教學(xué)管理作為量子力學(xué)精品課程的重要特色來(lái)建設(shè)。

地方院校量子力學(xué)精品課程的一流教學(xué)管理，即建立健全與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的教學(xué)管理制度，包括編、備、教、輔、改、考各教學(xué)環(huán)節(jié)的管理制度，以及經(jīng)費(fèi)投入、師資配備、用人機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制、課程評(píng)價(jià)等教學(xué)質(zhì)量保障制度，認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)教學(xué)管理制度并切實(shí)做好教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控，保證課程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 地方院校視角下量子力學(xué)精品課程建設(shè) 的對(duì)策

2.1 建設(shè)一支與應(yīng)用型人才培養(yǎng)適應(yīng)的師資隊(duì)伍

地方院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位，客觀上要求教師應(yīng)具有教師和工程師（或技能師）的雙重身份。量子力學(xué)精品課程的師資隊(duì)伍建設(shè)，除引進(jìn)高層次人才、抓好現(xiàn)有教師的轉(zhuǎn)型提升、開(kāi)展與課程相關(guān)的教研和科研等常規(guī)措施之外，尤其要重視師資隊(duì)伍的技術(shù)水平和能力的培養(yǎng)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合切實(shí)提高教師的技術(shù)操作能力、應(yīng)用能力和轉(zhuǎn)化能力。加強(qiáng)學(xué)校與科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的合作，聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的科研人員和工程師作為兼職教師，提高教師隊(duì)伍整體的科研水平和技術(shù)實(shí)力。

2.2 精選課程有效知識(shí)構(gòu)建學(xué)科基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)理論 與應(yīng)用、基礎(chǔ)與前沿的完美結(jié)合

夯實(shí)基礎(chǔ)、關(guān)注前沿、了解應(yīng)用、激發(fā)興趣是一流教學(xué)內(nèi)容的必然要求。在教學(xué)內(nèi)容的選擇和安排上，要注意與知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，找準(zhǔn)最佳結(jié)合點(diǎn)，融入學(xué)科前沿的理論知識(shí)和學(xué)科發(fā)展的最新成果。

量子力學(xué)的有效知識(shí)包括量子力學(xué)的發(fā)展歷史、量子力學(xué)的五大公設(shè)、定態(tài)問(wèn)題求解、表象變換理論、微擾理論、電子自旋等，有效知識(shí)構(gòu)成課程的核心知識(shí)；學(xué)科前沿知識(shí)、量子力學(xué)在現(xiàn)代科技和其它學(xué)科中的應(yīng)用等內(nèi)容構(gòu)成課程的補(bǔ)充知識(shí)；散射等相對(duì)困難的內(nèi)容構(gòu)成課程的知識(shí)。核心知識(shí)具有相對(duì)穩(wěn)定性，要求熟練掌握；補(bǔ)充知識(shí)具有時(shí)代性，要求學(xué)生了解而不求掌握；知識(shí)具有可選性，建議有能力的學(xué)生選學(xué)。核心知識(shí)和補(bǔ)充知識(shí)屬于第一層次的教學(xué)內(nèi)容，面向全體學(xué)生；知識(shí)屬第二層次的教學(xué)內(nèi)容，面向部分學(xué)生。教學(xué)內(nèi)容的分類既有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)的層次化，又有利于實(shí)現(xiàn)理論與應(yīng)用、基礎(chǔ)與前沿的有機(jī)結(jié)合。

2.3 構(gòu)建教學(xué)理念先進(jìn)、與學(xué)生水平相適應(yīng)的教 學(xué)方法體系

以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體。變單一教學(xué)方式為多樣化教學(xué)方式構(gòu)成的有機(jī)體系，變以教為主為以學(xué)為主或?qū)W教并重，變傳統(tǒng)課堂教學(xué)為傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)相結(jié)合。基于量子力學(xué)的抽象性，講授仍是主要的教學(xué)方法，但應(yīng)注重啟發(fā)學(xué)生積極思考，采取課內(nèi)、課外、網(wǎng)絡(luò)等多種形式增強(qiáng)師生互動(dòng)，結(jié)合適當(dāng)?shù)膬?nèi)容開(kāi)展討論和研究。

可以組織學(xué)生討論如量子力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的解釋、量子力學(xué)基本原理的各種理解、一維定態(tài)問(wèn)題的求解方法等；也可討論量子力學(xué)的某些新進(jìn)展和新的技術(shù)應(yīng)用，要求學(xué)生就“量子糾纏”、“EPR佯謬”、“量子計(jì)算機(jī)原理”等內(nèi)容展開(kāi)調(diào)研，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述報(bào)告，將討論和初步的研究結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的基本素質(zhì)；也可建議能力較強(qiáng)的學(xué)生對(duì)“密度矩陣表示量子態(tài)”、“路徑積分量子化”、“自由粒子的狄拉克方程”等較新的內(nèi)容進(jìn)行一些初級(jí)的理論探討，通過(guò)寫(xiě)小論文的方式總結(jié)研究結(jié)果等。

討論和探究的關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)、問(wèn)題意識(shí)和批判意識(shí)，不奢望畢其功于一役，長(zhǎng)期堅(jiān)持一定會(huì)有收獲。

2.4 選擇適宜的教材和教學(xué)參考書(shū)，建設(shè)立體化、 一體化教材

選擇周世勛版《量子力學(xué)教程》作為教材，因?yàn)樗容^簡(jiǎn)明，適合初學(xué)者和地方院校生源的實(shí)際水平；選擇曾謹(jǐn)言版《量子力學(xué)教程》作為主要參考書(shū)，因?yàn)樗侨珖?guó)大多數(shù)高校指定的考研參考用書(shū)，要照顧部分考研學(xué)生的需要；還可選擇其他國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材作為參考書(shū)，以兼收并蓄、博采眾長(zhǎng)。

教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，一流教材必然要展現(xiàn)一流教學(xué)內(nèi)容。立體化、一體化教材不是簡(jiǎn)單的教材和教參搬家，應(yīng)將學(xué)科最新的研究成果、成功的教改經(jīng)驗(yàn)和教師自己的教科研成果及時(shí)地反映出來(lái)。一流教材除電子教案、PPT、全程教學(xué)錄像、習(xí)題解答、試題庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)答疑、在線測(cè)試等內(nèi)容外，還要自編學(xué)習(xí)輔導(dǎo)用書(shū)，內(nèi)容大致可包括學(xué)習(xí)內(nèi)容輔導(dǎo)、考研輔導(dǎo)、閱讀材料三大部分。學(xué)習(xí)內(nèi)容輔導(dǎo)應(yīng)梳理各章知識(shí)點(diǎn)及聯(lián)系、重點(diǎn)難點(diǎn)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，補(bǔ)充典型習(xí)題；考研輔導(dǎo)可提供各類院校近年來(lái)的量子力學(xué)考研試卷，分析考試內(nèi)容涵蓋的知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)的考核要求；閱讀材料可介紹量子力學(xué)的最新進(jìn)展、與量子力學(xué)有關(guān)的各交叉學(xué)科、量子力學(xué)的發(fā)展歷史以及逸聞趣事等。

2.5 抓緊抓實(shí)全方位全過(guò)程的教學(xué)管理

精品課程建設(shè)是一個(gè)綜合系統(tǒng)工程，只有扎扎實(shí)實(shí)、認(rèn)認(rèn)真真、持之以恒地努力工作，才能把事情做好[3]。一流教學(xué)管理是精品課程建設(shè)的重要方面，建章立制是基礎(chǔ)，教學(xué)各環(huán)節(jié)的過(guò)程管理是縱線，教學(xué)保障條件建設(shè)管理是橫線，教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控、反饋和改進(jìn)是保障。教學(xué)管理不必標(biāo)新立異，抓緊、抓實(shí)、抓細(xì)、抓出成效，就是教學(xué)管理的最大特色。

教學(xué)各環(huán)節(jié)的管理制度中，重點(diǎn)要改變學(xué)業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，變結(jié)果評(píng)價(jià)為過(guò)程評(píng)價(jià)，正確把握考試導(dǎo)向，降低期末考試比重，加大平時(shí)考核比重，將考勤、作業(yè)、提問(wèn)、小論文、課程設(shè)計(jì)納入平時(shí)考核。

教學(xué)質(zhì)量保障制度的建設(shè)和落實(shí)要抓好以下幾個(gè)方面：學(xué)校要加大對(duì)精品課程建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入；選擇學(xué)術(shù)水平較高、教學(xué)效果得到師生公認(rèn)的優(yōu)秀教師擔(dān)任課程負(fù)責(zé)人，組建由課程負(fù)責(zé)人負(fù)總責(zé)、主講教師分工與合作的教學(xué)隊(duì)伍；對(duì)參與精品課程建設(shè)的教師，在評(píng)優(yōu)評(píng)先、晉升職稱等方面優(yōu)先考慮；抓實(shí)教學(xué)過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控，完善同行評(píng)教、學(xué)生評(píng)教、畢業(yè)生評(píng)教和評(píng)教意見(jiàn)的及時(shí)反饋及改進(jìn)制度；抓住一切校內(nèi)外的交流機(jī)會(huì)，博采眾長(zhǎng)，不斷更新充實(shí)網(wǎng)上資源，確保精品課程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 地方院校視角下量子力學(xué)精品課程建設(shè) 的初步成果

2011年起，荊楚理工學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)量子力學(xué)課程。三年來(lái)，量子力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持以建設(shè)校級(jí)精品課程為目標(biāo)，始終追求精品境界，目前量子力學(xué)精品課程的基本資料已準(zhǔn)備就緒，擬申報(bào)校級(jí)精品課程，并計(jì)劃在校級(jí)精品課程基礎(chǔ)上，力爭(zhēng)申報(bào)省級(jí)及以上精品課程，最終轉(zhuǎn)型升級(jí)成為精品資源共享課。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持教學(xué)和科研相結(jié)合，重視研究解決教學(xué)過(guò)程中存在的突出問(wèn)題，以教科研水平的提高帶動(dòng)教學(xué)水平的提高。三年共主持完成湖北省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題“理工類本科生物理學(xué)習(xí)障礙歸因及對(duì)策研究”一項(xiàng)，此課題于2013年5月被湖北省教科規(guī)劃辦批準(zhǔn)結(jié)題，鑒定結(jié)論為：課題研究整體設(shè)計(jì)規(guī)范，研究路線科學(xué)，課題組成員分工合理，研究成果豐富且有實(shí)效；正主持湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題一項(xiàng)：“地方院校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究”。在學(xué)術(shù)研究方面，教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞量子糾纏態(tài)、量子點(diǎn)、反應(yīng)微分截面等方向進(jìn)行了比較深入地研究，取得了一些成果，近幾年在國(guó)外英文期刊和國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了6篇英文學(xué)術(shù)論文，其中4篇被EI收錄，2篇被INSPECT收錄，并在原子與分子物理學(xué)報(bào)、重慶大學(xué)學(xué)報(bào)、量子光學(xué)學(xué)報(bào)等中文核心期刊上發(fā)表了8篇學(xué)術(shù)論文。

科學(xué)研究提高了教師的學(xué)術(shù)水平，加深了對(duì)量子力學(xué)課程內(nèi)容的深刻理解，促進(jìn)了教學(xué)的深入淺出，實(shí)現(xiàn)了理論與應(yīng)用、基礎(chǔ)與前沿的有機(jī)結(jié)合，量子力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高：三年來(lái)師生評(píng)教均分都在95分以上，教學(xué)效果得到師生認(rèn)可；學(xué)生學(xué)習(xí)量子力學(xué)的積極性明顯提高，學(xué)業(yè)成績(jī)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，大部分學(xué)生較好地掌握了量子力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并對(duì)量子力學(xué)知識(shí)的有關(guān)應(yīng)用和學(xué)科發(fā)展前沿產(chǎn)生了濃厚興趣，越來(lái)越多的學(xué)生開(kāi)始選擇以量子力學(xué)的有關(guān)研究作為畢業(yè)論文選題，其中2009級(jí)兩名學(xué)生的畢業(yè)論文榮獲學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)論文；不少學(xué)生考研時(shí)量子力學(xué)科目也取得了135分以上的較好成績(jī)。荊楚理工學(xué)院量子力學(xué)精品課程建設(shè)取得的初步成效，從理論和實(shí)踐兩方面證明了建設(shè)具有地方院校特色的量子力學(xué)精品課程是可行的。

4 結(jié)束語(yǔ)

精品課程不應(yīng)千課一面，不同類型的院校應(yīng)該有不同類型的精品課程，量子力學(xué)精品課程建設(shè)也不應(yīng)該成為重點(diǎn)大學(xué)的專利，地方院校完全可以根據(jù)自己的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)規(guī)格、生源狀況，正確地理解“一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理”，建設(shè)具有應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色的量子力學(xué)精品課程，在精品課程建設(shè)上實(shí)現(xiàn)與重點(diǎn)大學(xué)的錯(cuò)位發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]袁德寧.精品課建設(shè)及課程支撐理念的轉(zhuǎn)變[J].清華大學(xué)教育研究，2004，25（3）：53-57.

篇4

[關(guān)鍵詞]計(jì)算材料學(xué)；綜合教學(xué)；課程起源

[中圖分類號(hào)] G40-011 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）08-0155-02

一、前言

計(jì)算材料學(xué)是一門(mén)正快速發(fā)展的材料科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉的新興學(xué)科，它能夠利用相應(yīng)計(jì)算方法對(duì)材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬；廣泛涉及材料、物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、化學(xué)等多門(mén)學(xué)科。[1]可以說(shuō)，計(jì)算材料學(xué)是材料學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的橋梁連接。[2]學(xué)習(xí)計(jì)算材料學(xué)能讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生養(yǎng)成在制備材料前從理論上設(shè)計(jì)新材料并預(yù)測(cè)其性質(zhì)的良好思路。

作為材料類專業(yè)的重要課程，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中存在著不少的問(wèn)題：1.具有計(jì)算材料學(xué)研究背景的師資力量欠缺；2.授課方法單一、枯燥，課堂效果不好；3.實(shí)踐條件的欠缺很難保證教學(xué)效果。為了提高計(jì)算材料學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更好地掌握材料設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)的基本能力，我們結(jié)合存在的問(wèn)題和教學(xué)改革的實(shí)踐，對(duì)計(jì)算材料學(xué)的課程教學(xué)提出一些改革方法。

二、了解起源，培養(yǎng)興趣

計(jì)算材料學(xué)是一門(mén)十分抽象、理論性極強(qiáng)的課程，書(shū)中理論眾多并伴隨著數(shù)不清的陌生的符號(hào)、公式和注釋，這往往讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中望而卻步。傳統(tǒng)的計(jì)算材料學(xué)教學(xué)通常是讓學(xué)生在課后反復(fù)操練習(xí)題，以至可以靈活應(yīng)用這些公式定律來(lái)解題。結(jié)果不言而喻，學(xué)生往往知其然，而不知其所以然，很難提起學(xué)習(xí)的興趣。因此，授之以魚(yú)，還得授之以漁，在教學(xué)過(guò)程中追本溯源，將理論的來(lái)龍去脈講述清楚，教給學(xué)生創(chuàng)造的思維和方法顯得更為重要。

計(jì)算材料學(xué)不僅蘊(yùn)含著復(fù)雜的變量、方程和實(shí)驗(yàn)方法等知識(shí)，而且還充滿了疑問(wèn)，這些疑問(wèn)把學(xué)生帶入充滿曲折的探索之旅。所以，在計(jì)算材料教學(xué)中將課程重點(diǎn)和難點(diǎn)融為一體，可以在不知不覺(jué)中起到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的獨(dú)特效果。

計(jì)算材料學(xué)課程教改的目標(biāo)是轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，讓學(xué)生懂得計(jì)算模擬的起源、材料計(jì)算設(shè)計(jì)的基本方法和基本內(nèi)容以及與之相關(guān)的計(jì)算材料的前沿知識(shí)，引入與之相關(guān)的計(jì)算模擬案例介紹，從而使其具有一定的理論素養(yǎng)，培養(yǎng)其科學(xué)的態(tài)度、方法和精神。

三、引入拋錨式教學(xué)模式，提高課堂質(zhì)量

拋錨式教學(xué)也稱實(shí)例式教學(xué)，是由美國(guó)溫特貝爾特大學(xué)匹波迪教育學(xué)院開(kāi)發(fā)的一種教學(xué)模式。其要求學(xué)生在某種類型個(gè)案的實(shí)際環(huán)境中去感受和體驗(yàn)問(wèn)題，而不是聽(tīng)經(jīng)驗(yàn)的間接介紹和講解。真實(shí)的感受案例或情境，可以激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，形成一種探索與研究的習(xí)慣。

根據(jù)課程的特點(diǎn)，適當(dāng)選擇講述一些有關(guān)課程的起源與發(fā)展的案例，使其自然地融入課堂。再結(jié)合教材內(nèi)容“見(jiàn)縫插針”，讓學(xué)生理解重要定理、公式是怎么來(lái)的，為什么要這么命名，相關(guān)定理、公式背后都有哪些有趣、有意義的故事，使學(xué)生產(chǎn)生一種情景記憶，而不是死記硬背，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和挖掘。

以本課程中的量子力學(xué)基礎(chǔ)為例，詳細(xì)介紹量子力學(xué)的發(fā)展歷程可以讓學(xué)生更好地理解量子力學(xué)的基本意義和它對(duì)于學(xué)好計(jì)算材料學(xué)的重要作用。如利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)一個(gè)量子力學(xué)發(fā)展歷程的故事或一段經(jīng)歷，用一根主線將求解量子力學(xué)波函數(shù)問(wèn)題融入情境故事或經(jīng)歷中，使學(xué)生趟著主線求解復(fù)雜的問(wèn)題。見(jiàn)表1：[3] [4]

圍繞相關(guān)原理、公式如不確定性原理、薛定諤方程等，開(kāi)發(fā)可共享的經(jīng)驗(yàn)，展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生掌握態(tài)矢量、波粒二象性和量子測(cè)量等概念知識(shí)，老師在學(xué)生獲得概念知識(shí)的初始階段需要提供較多的指導(dǎo)。創(chuàng)造機(jī)會(huì)使學(xué)生擁有更多的自進(jìn)行獨(dú)立探究或小組探究，圍繞求解薛定諤方程所做的近似求解思想和方法，查找或探究相關(guān)的隱藏或缺失的信息。

運(yùn)用知識(shí)作為問(wèn)題求解的工具。學(xué)生運(yùn)用相關(guān)定理、公式中隱含的信息或線索，積極制訂解決問(wèn)題的計(jì)劃。為此，學(xué)生需要先探究一些問(wèn)題，以確定輔助解決整個(gè)問(wèn)題的補(bǔ)充信息。教師們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，將計(jì)算材料軟件如CASTEP、VASP和Abinit等引入教學(xué)中，使學(xué)生有接觸解決實(shí)際問(wèn)題的工具的機(jī)會(huì)。同時(shí)，教師們更需要了解學(xué)生的理解能力、決策能力和推理能力，從而更好地為學(xué)生的問(wèn)題求解提供“腳手架”。

制訂一套整合相關(guān)原理、公式的教學(xué)方案。引導(dǎo)學(xué)生們閱讀更多學(xué)科知識(shí)的內(nèi)容，共同探究相關(guān)的故事，使學(xué)生們沉浸在相關(guān)的模擬情境中，從而加深對(duì)概念知識(shí)的理解并整合不同學(xué)生的概念知識(shí)，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。

共同分享所學(xué)內(nèi)容。學(xué)生們將他們對(duì)相關(guān)原理、公式問(wèn)題和拓展性問(wèn)題探究結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)，從不同角度探討解決綜合問(wèn)題的策略，深層次地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而為學(xué)習(xí)共同體作出貢獻(xiàn)。[4]

四、以史為鑒，培養(yǎng)科學(xué)精神

科學(xué)精神包括探索精神、求真精神、民主精神、實(shí)踐精神和懷疑批判精神等等。中國(guó)的應(yīng)試教育使得廣大學(xué)生太相信書(shū)本和教師，摧殘了學(xué)生批判性思維能力，因此在教學(xué)中可結(jié)合一些計(jì)算材料學(xué)的歷史，加強(qiáng)學(xué)生批判思維能力的培養(yǎng)。

例如，在計(jì)算材料學(xué)課堂中引入愛(ài)因斯坦對(duì)薛定諤、德布羅意等的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑的案例。[5]

愛(ài)因斯坦在1924年對(duì)泡利反對(duì)連續(xù)區(qū)理論的觀點(diǎn)上發(fā)表示了“完全的因果性”的看法，針對(duì)玻爾關(guān)于輻射的波動(dòng)在本質(zhì)上是幾率波的假設(shè)而評(píng)論：“玻爾關(guān)于輻射的意見(jiàn)是很有趣的。但是，我決不愿意被迫放棄嚴(yán)格的因果性，將對(duì)它進(jìn)行更強(qiáng)有力的保衛(wèi)。我覺(jué)得完全不能容忍這樣的想法，即認(rèn)為電子受到輻射的照射，不僅它的跳躍時(shí)刻，而且它的方向都由它自己的自由意志去選擇?！?/p>

愛(ài)因斯坦對(duì)“量子力學(xué)僅可建立在可觀察量的基礎(chǔ)上”這一觀點(diǎn)也提出異議。1926年春天，他在海森堡的一次談話中，提出了“是理論決定我們能夠觀察到的東西”的觀點(diǎn)。

通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算材科料學(xué)史，可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)公式、方程的產(chǎn)生。如引導(dǎo)學(xué)生思考：從薛定諤方程產(chǎn)生到解決過(guò)程中真正創(chuàng)造了些什么？哪些思想、方法代表著薛定諤方程相對(duì)于以往的實(shí)質(zhì)進(jìn)步？科學(xué)工作者在求解薛定諤方程遇到瓶頸時(shí)，成功創(chuàng)造了近似求解的方法，這種方法可以從微擾理論到變分理論再到密度泛函理論，這不僅體現(xiàn)了量子力學(xué)理論的一大進(jìn)步，更體現(xiàn)科學(xué)工作者對(duì)尋求真理的孜孜不倦的精神。[6]通過(guò)對(duì)計(jì)算材料科學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時(shí)學(xué)習(xí)薛定諤為追求真理，而百折不撓、義無(wú)反顧、獻(xiàn)身科學(xué)的精神，感受薛定諤治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、剛正真誠(chéng)、淡泊名利的風(fēng)范和人格魅力。

五、結(jié)論

計(jì)算材料學(xué)作為一門(mén)新興科學(xué)，是材料類專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要基礎(chǔ)課程。然而在教學(xué)過(guò)程中由于師資力量薄弱、教學(xué)方法單一、研究對(duì)象復(fù)雜、實(shí)踐條件有限等問(wèn)題，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低下、教學(xué)效果不明顯。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)運(yùn)用科學(xué)發(fā)展過(guò)程中蘊(yùn)藏的豐富的教育資源，通過(guò)講授學(xué)科起源、發(fā)展以及應(yīng)用的案例，使學(xué)生了解知識(shí)的形成過(guò)程，同時(shí)引入拋錨式教學(xué)模式將一個(gè)個(gè)真實(shí)生動(dòng)的科學(xué)形象，融入日常課堂教學(xué)之中，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)有意識(shí)地加強(qiáng)計(jì)算材料學(xué)發(fā)展史的講授，使知識(shí)、原理和規(guī)律變得生動(dòng)而鮮活，更使學(xué)生的科學(xué)思想、科研方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng)等得到熏陶和培養(yǎng)。

[ 注 釋 ]

[1] 張躍，谷景華，尚家香.計(jì)算材料學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2007.

[2] （德）D?羅伯，項(xiàng)金鐘，吳興惠.計(jì)算材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3] 許良英.愛(ài)因斯坦文集[M].北京：商務(wù)印書(shū)館，1977（1）.

[4] （美）J?梅拉H?雷琴堡.量子理論的歷史發(fā)展[M].北京：科學(xué)出版社，1990.

篇5

一直以來(lái)，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系有著重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的優(yōu)良傳統(tǒng)。20世紀(jì)70年代末，由復(fù)旦大學(xué)等14所學(xué)校合作編寫(xiě)的《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材在國(guó)內(nèi)廣受好評(píng)，影響深遠(yuǎn)。20世紀(jì)90年代，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系對(duì)大學(xué)本科的化學(xué)課程體系進(jìn)行了改革，逐步形成以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心、以技術(shù)要素為主線的新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及相應(yīng)管理機(jī)制[1，2]。2000年前后，復(fù)旦化學(xué)系根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，本著“統(tǒng)籌管理、優(yōu)化資源、避免重復(fù)和遺漏”的原則，將涉及儀器操作類的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程“儀器分析實(shí)驗(yàn)”和“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”融合為“儀器分析和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”，那時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在世行貸款和學(xué)校配套資金支持下，購(gòu)置了一批在當(dāng)時(shí)屬于先進(jìn)的儀器用于教學(xué)，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件得到大幅度改善，教學(xué)質(zhì)量和水平因此得到保障和提高。

隨著時(shí)代和學(xué)科的發(fā)展，我系的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸暴露出一些不足。一方面大部分實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備相對(duì)落后，如電化學(xué)分析工作站、氣相色譜儀、原子發(fā)射光譜儀等設(shè)備都已使用了10～15年。這些儀器性能不夠穩(wěn)定，測(cè)量出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，得不到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣直接削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的積極性。另一方面是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新速度慢，滯后于科學(xué)研究發(fā)展的步伐。物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展也使得一些原本屬于專門(mén)化或綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的高級(jí)技術(shù)和儀器成為基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的常規(guī)技術(shù)和設(shè)備，在當(dāng)前科研中發(fā)揮重要作用的常規(guī)表征手段至今沒(méi)有相應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，而且復(fù)旦大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)早在1999年就開(kāi)設(shè)了以結(jié)構(gòu)分析和表征為主線，集原理、儀器使用和解譜為一體的“譜學(xué)導(dǎo)論”理論課，導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有較大的脫節(jié)。同時(shí)本系科研實(shí)力的快速提高、學(xué)科建設(shè)、師資優(yōu)化和研究生生源的增長(zhǎng)需求對(duì)本科學(xué)生的科研素質(zhì)提出了新要求，一些操作簡(jiǎn)單、內(nèi)容單薄的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)顯然不能滿足這些要求。在這樣的形勢(shì)下，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容如何設(shè)置，成為我們面臨的又一重要課題。經(jīng)過(guò)多次調(diào)研和討論，我們對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置有了一些初步實(shí)踐與設(shè)想，希望能與國(guó)內(nèi)同行共同探討。

二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

本課程內(nèi)容的設(shè)置將充分依托本系學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在“銜接前沿、兼顧基礎(chǔ)”的原則下，更新、升級(jí)、完善和補(bǔ)充大型儀器類實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在完成經(jīng)典傳承的基礎(chǔ)上，加大綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)的比例，以求拓寬學(xué)生專業(yè)面、增強(qiáng)適應(yīng)性。更希望通過(guò)本課程教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施和開(kāi)展，讓學(xué)生了解和掌握一定的前沿技術(shù)、技能以及思考、解決問(wèn)題的方法，促進(jìn)學(xué)生探索能力、科研創(chuàng)新能力的發(fā)展，提高學(xué)生的綜合能力。

在上述思想的指導(dǎo)下，我們經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)部分高校的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)研和對(duì)比，并結(jié)合本系的實(shí)際情況，進(jìn)行如下改革。

1.更新儀器設(shè)備，推動(dòng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新優(yōu)化

對(duì)目前開(kāi)設(shè)的多個(gè)實(shí)驗(yàn)的老舊設(shè)備進(jìn)行更新，取得了明顯的效果。

比如，差熱分析實(shí)驗(yàn)是一個(gè)經(jīng)典的研究物質(zhì)在受熱或冷卻時(shí)產(chǎn)生的物理和化學(xué)的變遷速率和溫度以及所涉及的能量和質(zhì)量變化的熱分析實(shí)驗(yàn)。本系原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是20世紀(jì)70年代老師們自己動(dòng)手搭建的，從冰水浴、自制熱偶、加熱爐到記錄筆、溫控儀的連接，都需要學(xué)生動(dòng)手完成，由于各配件年代久遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性、分辨率都不理想，而且經(jīng)常出現(xiàn)某一部件“罷工”的尷尬局面，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法順利進(jìn)行。近年來(lái)，熱分析技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，使得熱分析的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，研究對(duì)象不斷增加，在無(wú)機(jī)、有機(jī)、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、塑料、橡膠、能源、建筑、生物及空間技術(shù)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[3]。開(kāi)展熱分析類的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅具有課堂理論意義，也具有非常強(qiáng)的應(yīng)用背景，國(guó)內(nèi)許多高校開(kāi)設(shè)熱分析教學(xué)實(shí)驗(yàn)，但具體實(shí)施的方案各不相同。經(jīng)過(guò)考察，我們購(gòu)置了性能較好的熱重天平，此儀器采用較先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)和精密的機(jī)械制造工藝，將機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)電控制和氣氛控制集于一體，一定程度上改善了傳統(tǒng)熱分析儀器笨重外形。性能優(yōu)良的溫度控制軟件和界面，全面的熱動(dòng)力參數(shù)分析功能，將熱重分析TG、微商熱重法DTG與差熱分析DTA結(jié)合為一體，在同一次測(cè)量中利用同一樣品可同步得到熱重、微商熱重與差熱數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便快捷，而且數(shù)據(jù)可靠直觀。為克服實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)單薄的問(wèn)題，我們重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生除了驗(yàn)證已知樣品受熱過(guò)程中的吸放熱情況，還可以觀測(cè)不同升溫速率下吸放熱情況的變化，進(jìn)而研究樣品受熱過(guò)程中相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，例如根據(jù)不同升溫速率下五水硫酸銅失水峰的峰頂溫度與升溫速率進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，便可以計(jì)算熱分解的活化能。在問(wèn)題與思考環(huán)節(jié)中，啟發(fā)學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱，對(duì)熱分析方法進(jìn)行更全面的了解，有了這樣的技術(shù)和知識(shí)儲(chǔ)備，將來(lái)需要分析其他樣品受熱過(guò)程中物相變化、吸放熱等問(wèn)題時(shí)，很容易找到解決方案。

此外，對(duì)氣液色譜法測(cè)定非電解質(zhì)溶液熱力學(xué)函數(shù)的實(shí)驗(yàn)也更換了最新型號(hào)的氣相色譜儀。所有的溫度、壓力、流量以及其他參數(shù)的設(shè)定和顯示均可以在電腦軟件界面上進(jìn)行，大大方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，而且對(duì)了解目前的主流色譜有了感官認(rèn)識(shí)。最為關(guān)鍵的是，數(shù)據(jù)重復(fù)性得到了極大的提高，以前需要重復(fù)進(jìn)樣近10次才能得到3次相對(duì)誤差較小的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在只需進(jìn)樣3次就可滿足要求，對(duì)操作難度的要求大大降低，數(shù)據(jù)也與文獻(xiàn)值吻合較好，得到了同學(xué)們的認(rèn)可。

涉及電化學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，目前全部采用電化學(xué)工作站進(jìn)行。由于是軟件界面控制，重現(xiàn)性較好，出現(xiàn)故障也很容易判斷。這些改進(jìn)與以前的電壓、電流表顯示相比，優(yōu)勢(shì)明顯，而且對(duì)本科生繼續(xù)從事電化學(xué)相關(guān)研究起到了較好的鋪墊作用。

2.增開(kāi)研究性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生技術(shù)技能的培養(yǎng)

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容最欠缺的是科學(xué)研究領(lǐng)域中的前沿成果在教學(xué)中的體現(xiàn)，而學(xué)生能力培養(yǎng)上較欠缺的是現(xiàn)代表征儀器的操作技術(shù)。因此，與前沿研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置，是我們此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新的重點(diǎn)。

我們引入負(fù)載型催化劑的多相催化實(shí)驗(yàn)。隨著催化技術(shù)的發(fā)展，由于多相催化劑具有易回收利用、產(chǎn)物易分離等特點(diǎn)，在石油化工等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因此，讓學(xué)生了解和掌握一定的多相催化技術(shù)和知識(shí)顯得尤為重要，國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)和南京大學(xué)化學(xué)系的本科生物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都涉及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。我們開(kāi)設(shè)了負(fù)載貴金屬催化劑液相催化苯甲醇氧化的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，希望學(xué)生理解多相催化操作中的基本要求、評(píng)價(jià)活性優(yōu)劣的基本方法、影響催化活性的外界因素、完成活性測(cè)試的定量分析手段等內(nèi)容，再通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析，了解更多的與催化相關(guān)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)知識(shí)與技術(shù)。

3.引入物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

現(xiàn)在科學(xué)研究中，物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的揭示，離不開(kāi)大型儀器。自19世紀(jì)倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線以來(lái)，X射線衍射被迅速地應(yīng)用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征，它可以用在研究體積很大的對(duì)象，譬如人體骨骼，還可以表征很小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，譬如蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)[4]。由于波長(zhǎng)短，X射線有很強(qiáng)的穿透性，在分子及原子級(jí)的材料結(jié)構(gòu)研究當(dāng)中應(yīng)用尤為廣泛?，F(xiàn)代X射線技術(shù)在研究未知結(jié)構(gòu)和新材料中已經(jīng)成為一個(gè)有力的工具，比如本系多個(gè)課題組制備的各種單晶新材料，其結(jié)構(gòu)解析就離不開(kāi)X射線單晶衍射儀。作為重要的物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征手段，理論課堂上也做了深入的介紹，但由于硬件條件的限制，本系本科生一直沒(méi)有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作X射線衍射儀。

多孔固體材料最早發(fā)現(xiàn)于19世紀(jì)90年代，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性而在催化、吸附、分離和儲(chǔ)能等領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，表面狀態(tài)和孔結(jié)構(gòu)直接影響其性能，所以多孔固體材料的比表面積和孔徑分布是研究固體材料的必要數(shù)據(jù)。本系多個(gè)課題組在介孔、微孔材料的制備研究中，一直離不開(kāi)比表面積測(cè)試儀對(duì)樣品基本性質(zhì)的測(cè)定，也正因如此，本系多套比表面積測(cè)試儀均難以勻出機(jī)時(shí)用于本科教學(xué)。

通過(guò)努力，現(xiàn)在我們購(gòu)置了4臺(tái)比表面積測(cè)試儀，并借用本系X射線粉末衍射儀科研機(jī)時(shí)，用于本科生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。先讓學(xué)生通過(guò)不同方法制備銅鋯復(fù)合氧化物材料，并對(duì)這些樣品進(jìn)行X射線粉末衍射和比表面積測(cè)定，最后通過(guò)數(shù)據(jù)處理，分析了解不同的制備因素對(duì)材料基本性質(zhì)的影響，了解BET多分子層吸附理論的基本假設(shè)和BET法測(cè)量固體比表面的基本原理，掌握X射線粉末衍射方法的基本原理、技術(shù)和物理吸附儀的工作原理、使用方法，并借此掌握一定的材料常規(guī)表征實(shí)驗(yàn)技能技巧。

三、未來(lái)設(shè)想

近年來(lái)，隨著世界環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，光催化在環(huán)境污染物降解中已成為研究熱點(diǎn)[5]。最近我們還將開(kāi)設(shè)TiO2光催化廢水降解實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是有效治理環(huán)境污染技術(shù)的典型代表。納米TiO2由于其化學(xué)性能穩(wěn)定、抗菌性能好以及在有機(jī)物降解過(guò)程中無(wú)二次污染等優(yōu)良性質(zhì)，成為環(huán)境污染治理領(lǐng)域中的重要光催化劑，在光催化領(lǐng)域得到了廣泛研究。TiO2的結(jié)構(gòu)形貌對(duì)其光催化活性有很大的影響，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，希望學(xué)生了解環(huán)境污染與防治的相關(guān)知識(shí)，并能從結(jié)構(gòu)形貌與光量子效率間的關(guān)系理解影響光催化活性的因素，同時(shí)理解光催化降解效率的衡量指標(biāo)等知識(shí)和技能。

從培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)技能的角度看，現(xiàn)代物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)表征方面涉及的內(nèi)容還遠(yuǎn)不夠，將來(lái)還計(jì)劃開(kāi)設(shè)銅鋯復(fù)合氧化物或者負(fù)載貴金屬樣品表面的CO吸附紅外光譜測(cè)定、核磁共振測(cè)定液相反應(yīng)速率常數(shù)等相關(guān)內(nèi)容。希望通過(guò)系列動(dòng)力學(xué)活性測(cè)試以及相應(yīng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征方面實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，讓學(xué)生對(duì)功能材料樣品制備技術(shù)、物質(zhì)基本性質(zhì)表征以及樣品性質(zhì)與性能之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián)有所了解。更希望學(xué)生通過(guò)這一系列的訓(xùn)練，對(duì)科學(xué)研究過(guò)程有所了解，為他們開(kāi)展系列校內(nèi)科技創(chuàng)新項(xiàng)目打下基礎(chǔ)，有利于他們今后的繼續(xù)深造或工作。

篇6

二十世紀(jì)即將結(jié)，二十一世紀(jì)即將來(lái)臨，二十世紀(jì)是光輝燦爛的一個(gè)世紀(jì)，是個(gè)類社會(huì)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，也是物理學(xué)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)。在這一百年中發(fā)生了物理學(xué)革命，建立了相對(duì)信紙和量子力學(xué)，完成了從經(jīng)典物理學(xué)到現(xiàn)代物理學(xué)的轉(zhuǎn)變。在二十世紀(jì)二、三十年代以后，現(xiàn)代物理學(xué)在深度和廣度上有了進(jìn)一步的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了一系列的新學(xué)科的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科，人類對(duì)物質(zhì)世界的規(guī)律有了更深刻的認(rèn)識(shí)，物理學(xué)理論達(dá)到了一個(gè)新高度，現(xiàn)代物理學(xué)達(dá)到了成熟的階段。

在此世紀(jì)之交的時(shí)候，人們自然想展望一下二十一世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展前景，探索今后物理學(xué)發(fā)展的方向。我想談一談我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一些看法和觀點(diǎn)。首先，我們來(lái)回顧一下上一個(gè)世紀(jì)之交物理學(xué)發(fā)展的情況，把當(dāng)前的情況與一百年前的情況作比較對(duì)于探索二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向是很有幫助的。

一、歷史的回顧

十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時(shí)人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫(huà)，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學(xué)的巨大成就，當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對(duì)物理世界的解釋已經(jīng)達(dá)到了終點(diǎn)。物理學(xué)的一些基本的、原則的問(wèn)題都已經(jīng)解決，剩下來(lái)的只是進(jìn)一步精確化的問(wèn)題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補(bǔ)充和修正，使已知公式中的各個(gè)常數(shù)測(cè)得更精確一些。

然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬(wàn)里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。[1]這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”。由此引起了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大的革命。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)。現(xiàn)代物理學(xué)誕生了！

把物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。

在相對(duì)論和量子力學(xué)建立起來(lái)以后，現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了成熟的階段。人類對(duì)物質(zhì)世界規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到了空前的高度，用現(xiàn)有的理論幾乎能夠很好地解釋現(xiàn)在已知的一切物理現(xiàn)象?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成。在這一點(diǎn)上，目前有情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為今后物理學(xué)不會(huì)有革命性的進(jìn)展了，物理學(xué)的根本性的問(wèn)題、原則問(wèn)題都已經(jīng)解決了，今后能做到的只是在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學(xué)，對(duì)現(xiàn)有的理論作一些補(bǔ)充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)物理學(xué)家并不贊成這種觀點(diǎn)，他們相信物理學(xué)遲早會(huì)有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。

雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟?？陀^物質(zhì)世界是分層次的。一般說(shuō)來(lái)，每個(gè)層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個(gè)層次）構(gòu)成。從一定意義上說(shuō)，宏觀與微觀是相對(duì)的，宏觀體系由大量的微觀系統(tǒng)構(gòu)成。物質(zhì)世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學(xué)研究的目的包括：探索各層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和探索各層次間的聯(lián)系。

回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個(gè)方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展。

1）在微觀方向上深入下去。在這個(gè)方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運(yùn)規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會(huì)有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強(qiáng)大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個(gè)方向上難以有突破性的進(jìn)展。

2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去。1948年美國(guó)的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1965年美國(guó)的彭齊亞斯和威爾遜觀測(cè)到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測(cè)結(jié)果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝?gòu)┖兔绹?guó)的古斯同時(shí)提出暴脹理論。八十年代以后，英國(guó)的霍金[2,3]等人開(kāi)始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無(wú)”誕生，今后在這個(gè)方向上將會(huì)繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代宇宙學(xué)的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠(yuǎn)處觀測(cè)的新結(jié)果，這需要人類制造出比哈勃望遠(yuǎn)鏡性能更優(yōu)越得多的、各個(gè)波段的太空天文望遠(yuǎn)鏡，這是很艱巨的任務(wù)。

我個(gè)人對(duì)于近年來(lái)提出的宇宙創(chuàng)生學(xué)說(shuō)是不太信的，并且認(rèn)為“大爆炸”理論只是對(duì)宇宙的一個(gè)近似的描述。因?yàn)楝F(xiàn)在的宇宙學(xué)研究的只是我們能觀測(cè)到的范圍以內(nèi)的“宇宙”，而我相信宇宙是無(wú)限的，在我們這個(gè)“宇宙”以外還有無(wú)數(shù)個(gè)“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的?，F(xiàn)代宇宙學(xué)只研究我們這個(gè)“宇宙”，當(dāng)然只能得到近似的結(jié)果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠(yuǎn)的未來(lái)，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯(lián)系。

這正是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究的主要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來(lái)了。近年來(lái)把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。

上述的物理學(xué)的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)有的基本理論的框架內(nèi)。在下個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)的基本理論應(yīng)該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學(xué)家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛(ài)因斯坦、海森堡等天才科學(xué)家努力探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”；直到1967、1968年，美國(guó)的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統(tǒng)一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學(xué)家正在探索加上強(qiáng)力的“大統(tǒng)一理論”以及再加上引力把四種力都統(tǒng)一起來(lái)的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛(ài)因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒(méi)有成功。我對(duì)此有不同的觀點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學(xué)發(fā)展的終點(diǎn)。因?yàn)椤霸诮^對(duì)的總的宇宙發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)具體過(guò)程的發(fā)展都是相對(duì)的，因而在絕對(duì)真理的長(zhǎng)河中，人們對(duì)于在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體過(guò)程的認(rèn)識(shí)只具有相對(duì)的真理性。無(wú)數(shù)相對(duì)的真理之總和，就是絕對(duì)的真理?！薄叭藗?cè)趯?shí)踐中對(duì)于真理的認(rèn)識(shí)也就永遠(yuǎn)沒(méi)有完結(jié)。”[5]

現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個(gè)方面值得考試：

1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺(jué)是：將來(lái)最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運(yùn)動(dòng)和變化實(shí)在太奧妙了，我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)的問(wèn)題實(shí)在太多了，我們今天對(duì)于生命科學(xué)的認(rèn)識(shí)猶如亞里斯多德時(shí)代的人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，因此在這方面取得突破性的進(jìn)展是很可能的。我認(rèn)為，物理學(xué)業(yè)與生命科學(xué)的交叉點(diǎn)是二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向之一，與此有關(guān)的最關(guān)于復(fù)雜性研究的非線性科學(xué)的發(fā)展。

2）現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對(duì)真理，而不是絕對(duì)真理。應(yīng)該通過(guò)審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來(lái)探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點(diǎn)。

三、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎？

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎(chǔ)是否十全十美的

呢？我們來(lái)審思一下這個(gè)問(wèn)題。

1）對(duì)相對(duì)論的審思

當(dāng)年愛(ài)因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時(shí)間要領(lǐng)的思考開(kāi)始，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時(shí)空的概念入手。愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論是從講座慣性系中不同地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的同時(shí)性開(kāi)始的[4]，他規(guī)定用光信號(hào)校正不同地點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)鐘來(lái)定義“同時(shí)”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個(gè)四維時(shí)空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)擔(dān)提出用光信號(hào)來(lái)校正時(shí)鐘，而不用別的信號(hào)呢？在他的論文中沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)這是有深刻含意的。

時(shí)間、空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質(zhì)運(yùn)動(dòng)談?wù)摃r(shí)間、空間，在定義時(shí)空時(shí)應(yīng)該說(shuō)明是關(guān)于什么運(yùn)動(dòng)的時(shí)空?，F(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為超距作用是不存在的，A處發(fā)生的“事件”影響B(tài)處的“事件”必須通過(guò)一定的場(chǎng)傳遞過(guò)去，傳遞需要一定的時(shí)間，時(shí)間、空間的定義與這個(gè)傳遞速度是密切相關(guān)的。如果這種場(chǎng)是電磁場(chǎng)，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛(ài)因斯坦定義的時(shí)空實(shí)際上是關(guān)于由電磁相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，適用于描述這種運(yùn)動(dòng)。

愛(ài)因斯坦把他定義的時(shí)間應(yīng)用于所有的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上就暗含了這樣的假設(shè)：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無(wú)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明c＇等于c。愛(ài)因斯坦因他的“物質(zhì)世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實(shí)際上假定了c=c＇。我持有“物質(zhì)世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點(diǎn)，再加之電磁力和引力的強(qiáng)度在數(shù)量級(jí)上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關(guān)于由電磁力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的四維時(shí)空（x，y，z，ict）和關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問(wèn)題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程的形式不變。例如，愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問(wèn)題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過(guò)，首要的事情是由實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導(dǎo)出c＇的數(shù)值。

我在二十多年前開(kāi)始形成上述觀點(diǎn)，當(dāng)時(shí)測(cè)量引力波是眾所矚目的一個(gè)熱點(diǎn)，我曾對(duì)那些實(shí)驗(yàn)寄予厚望，希望能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)斯的努力引引力波實(shí)驗(yàn)沒(méi)有獲得肯定的結(jié)果，隨后這項(xiàng)工作冷下去了。根據(jù)愛(ài)國(guó)斯坦理論預(yù)言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠達(dá)到的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確度之下，這樣弱的引力波應(yīng)該能夠探測(cè)到的話，長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)得不到肯定的結(jié)果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點(diǎn)。應(yīng)該從c＇可能不等于c這個(gè)角度來(lái)考慮問(wèn)題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導(dǎo)出引力波的強(qiáng)度比根據(jù)愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦理論預(yù)言的強(qiáng)度弱得多的結(jié)果。

弱力、強(qiáng)力與引力、電磁力有本質(zhì)的不同，前兩者是短程力，后兩者是長(zhǎng)程力。不同的相互作用是通過(guò)傳遞不同的媒介粒子而實(shí)現(xiàn)的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規(guī)范粒子（光子除外）；強(qiáng)相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質(zhì)量為零，按照愛(ài)因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質(zhì)量和能量有關(guān)，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強(qiáng)相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定義慣性系中不同的地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的“同時(shí)”，是否應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)呢？我對(duì)核物理學(xué)和粒子物理學(xué)是外行，不想貿(mào)然回答這個(gè)問(wèn)題。如果應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)，那么關(guān)于由弱力或強(qiáng)力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x，y，z，ict）及關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設(shè)弱或強(qiáng)相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關(guān)于由弱或強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時(shí)間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應(yīng)該這樣來(lái)考慮問(wèn)題：關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以規(guī)范粒子的靜質(zhì)量取作零時(shí)的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統(tǒng)一起來(lái)了，因此有可能c1=c，則關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以介子的靜質(zhì)量取作零（在理論上取作零，在實(shí)際上沒(méi)有靜質(zhì)量為零的介子）時(shí)的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無(wú)論上述兩種考慮中哪一種是對(duì)的，整個(gè)物質(zhì)世界的時(shí)空將是高于四維的多維時(shí)空。對(duì)于由短程力（或只是強(qiáng)力）引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，如果時(shí)空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說(shuō)需要建立新的量子場(chǎng)論、新的核物理學(xué)和新的粒子物理學(xué)等。如果研究的問(wèn)題既清及長(zhǎng)程力，又涉及短程力（尤其是強(qiáng)力），則更需要建立新的理論。

1）對(duì)量子力學(xué)的審思

從量子力學(xué)發(fā)展到量子場(chǎng)論的時(shí)候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國(guó)的費(fèi)曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發(fā)散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒(méi)有徹底克服這一困難?！鞍l(fā)散困難”的一個(gè)基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運(yùn)動(dòng)能量、相互作用能量合在一起計(jì)算[6]，這與德布羅意波在υ=0時(shí)的異性。

現(xiàn)在我陷入一個(gè)兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關(guān)系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關(guān)系，就必須面對(duì)使新的理論滿足相對(duì)論協(xié)變性的難題。是否有解決問(wèn)題的其他途徑呢？我認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題或許還與時(shí)間、空間的定義有關(guān)?，F(xiàn)在的量子力學(xué)理論中時(shí)寬人的定義實(shí)質(zhì)上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規(guī)律，所以時(shí)間、空間都不是嚴(yán)格確定的，決定論的時(shí)空要領(lǐng)不再適用。在時(shí)間或空間的間隔非常小的時(shí)候，描寫(xiě)事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時(shí)空時(shí)還應(yīng)考慮相關(guān)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的類別。模糊數(shù)學(xué)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，把這個(gè)數(shù)學(xué)工具用到微觀世界時(shí)空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀(jì)物理學(xué)將在三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進(jìn)一步發(fā)展非線性科學(xué)。

2）可能應(yīng)該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口。（1）發(fā)現(xiàn)客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過(guò)審思相對(duì)論和量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，重新定義時(shí)間、空間，建立新的理論

篇7

十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時(shí)人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫(huà)，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學(xué)的巨大成就，當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對(duì)物理世界的解釋已經(jīng)達(dá)到了終點(diǎn)。物理學(xué)的一些基本的、原則的問(wèn)題都已經(jīng)解決，剩下來(lái)的只是進(jìn)一步精確化的問(wèn)題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補(bǔ)充和修正，使已知公式中的各個(gè)常數(shù)測(cè)得更精確一些。

然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬(wàn)里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。[1]這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”。由此引起了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大的革命。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)?，F(xiàn)代物理學(xué)誕生了！

把物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。

在相對(duì)論和量子力學(xué)建立起來(lái)以后，現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了成熟的階段。人類對(duì)物質(zhì)世界規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到了空前的高度，用現(xiàn)有的理論幾乎能夠很好地解釋現(xiàn)在已知的一切物理現(xiàn)象?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成。在這一點(diǎn)上，目前有情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為今后物理學(xué)不會(huì)有革命性的進(jìn)展了，物理學(xué)的根本性的問(wèn)題、原則問(wèn)題都已經(jīng)解決了，今后能做到的只是在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學(xué)，對(duì)現(xiàn)有的理論作一些補(bǔ)充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)物理學(xué)家并不贊成這種觀點(diǎn)，他們相信物理學(xué)遲早會(huì)有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。

雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。客觀物質(zhì)世界是分層次的。一般說(shuō)來(lái)，每個(gè)層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個(gè)層次）構(gòu)成。從一定意義上說(shuō)，宏觀與微觀是相對(duì)的，宏觀體系由大量的微觀系統(tǒng)構(gòu)成。物質(zhì)世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學(xué)研究的目的包括：探索各層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和探索各層次間的聯(lián)系。

回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個(gè)方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展。

1）在微觀方向上深入下去。在這個(gè)方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運(yùn)規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會(huì)有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強(qiáng)大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個(gè)方向上難以有突破性的進(jìn)展。

2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去。1948年美國(guó)的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1965年美國(guó)的彭齊亞斯和威爾遜觀測(cè)到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測(cè)結(jié)果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝?gòu)┖兔绹?guó)的古斯同時(shí)提出暴脹理論。八十年代以后，英國(guó)的霍金[2,3]等人開(kāi)始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無(wú)”誕生，今后在這個(gè)方向上將會(huì)繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代宇宙學(xué)的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠(yuǎn)處觀測(cè)的新結(jié)果，這需要人類制造出比哈勃望遠(yuǎn)鏡性能更優(yōu)越得多的、各個(gè)波段的太空天文望遠(yuǎn)鏡，這是很艱巨的任務(wù)。

我個(gè)人對(duì)于近年來(lái)提出的宇宙創(chuàng)生學(xué)說(shuō)是不太信的，并且認(rèn)為“大爆炸”理論只是對(duì)宇宙的一個(gè)近似的描述。因?yàn)楝F(xiàn)在的宇宙學(xué)研究的只是我們能觀測(cè)到的范圍以內(nèi)的“宇宙”，而我相信宇宙是無(wú)限的，在我們這個(gè)“宇宙”以外還有無(wú)數(shù)個(gè)“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的。現(xiàn)代宇宙學(xué)只研究我們這個(gè)“宇宙”，當(dāng)然只能得到近似的結(jié)果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠(yuǎn)的未來(lái)，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯(lián)系。

這正是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究的主

要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來(lái)了。近年來(lái)把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。

上述的物理學(xué)的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)有的基本理論的框架內(nèi)。在下個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)的基本理論應(yīng)該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學(xué)家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛(ài)因斯坦、海森堡等天才科學(xué)家努力探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”；直到1967、1968年，美國(guó)的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統(tǒng)一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學(xué)家正在探索加上強(qiáng)力的“大統(tǒng)一理論”以及再加上引力把四種力都統(tǒng)一起來(lái)的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛(ài)因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒(méi)有成功。我對(duì)此有不同的觀點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學(xué)發(fā)展的終點(diǎn)。因?yàn)椤霸诮^對(duì)的總的宇宙發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)具體過(guò)程的發(fā)展都是相對(duì)的，因而在絕對(duì)真理的長(zhǎng)河中，人們對(duì)于在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體過(guò)程的認(rèn)識(shí)只具有相對(duì)的真理性。無(wú)數(shù)相對(duì)的真理之總和，就是絕對(duì)的真理?！薄叭藗?cè)趯?shí)踐中對(duì)于真理的認(rèn)識(shí)也就永遠(yuǎn)沒(méi)有完結(jié)?！盵5]

現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個(gè)方面值得考試：

1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺(jué)是：將來(lái)最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運(yùn)動(dòng)和變化實(shí)在太奧妙了，我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)的問(wèn)題實(shí)在太多了，我們今天對(duì)于生命科學(xué)的認(rèn)識(shí)猶如亞里斯多德時(shí)代的人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，因此在這方面取得突破性的進(jìn)展是很可能的。我認(rèn)為，物理學(xué)業(yè)與生命科學(xué)的交叉點(diǎn)是二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向之一，與此有關(guān)的最關(guān)于復(fù)雜性研究的非線性科學(xué)的發(fā)展。

2）現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對(duì)真理，而不是絕對(duì)真理。應(yīng)該通過(guò)審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來(lái)探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點(diǎn)。

三、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎？

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎(chǔ)是否十全十美的

呢？我們來(lái)審思一下這個(gè)問(wèn)題。

1）對(duì)相對(duì)論的審思

當(dāng)年愛(ài)因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時(shí)間要領(lǐng)的思考開(kāi)始，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時(shí)空的概念入手。愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論是從講座慣性系中不同地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的同時(shí)性開(kāi)始的[4]，他規(guī)定用光信號(hào)校正不同地點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)鐘來(lái)定義“同時(shí)”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個(gè)四維時(shí)空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)擔(dān)提出用光信號(hào)來(lái)校正時(shí)鐘，而不用別的信號(hào)呢？在他的論文中沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)這是有深刻含意的。

時(shí)間、空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質(zhì)運(yùn)動(dòng)談?wù)摃r(shí)間、空間，在定義時(shí)空時(shí)應(yīng)該說(shuō)明是關(guān)于什么運(yùn)動(dòng)的時(shí)空?，F(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為超距作用是不存在的，A處發(fā)生的“事件”影響B(tài)處的“事件”必須通過(guò)一定的場(chǎng)傳遞過(guò)去，傳遞需要一定的時(shí)間，時(shí)間、空間的定義與這個(gè)傳遞速度是密切相關(guān)的。如果這種場(chǎng)是電磁場(chǎng)，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛(ài)因斯坦定義的時(shí)空實(shí)際上是關(guān)于由電磁相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，適用于描述這種運(yùn)動(dòng)。

愛(ài)因斯坦把他定義的時(shí)間應(yīng)用于所有的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上就暗含了這樣的假設(shè)：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無(wú)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明c＇等于c。愛(ài)因斯坦因他的“物質(zhì)世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實(shí)際上假定了c=c＇。我持有“物質(zhì)世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點(diǎn)，再加之電磁力和引力的強(qiáng)度在數(shù)量級(jí)上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關(guān)于由電磁力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的四維時(shí)空（x，y，z，ict）和關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問(wèn)題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程的形式不變。例如，愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問(wèn)題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過(guò)，首要的事情是由實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導(dǎo)出c＇的數(shù)值。

我在二十多年前開(kāi)始形成上述觀點(diǎn)，當(dāng)時(shí)測(cè)量引力波是眾所矚目的一個(gè)熱點(diǎn)，我曾對(duì)那些實(shí)驗(yàn)寄予厚望，希望能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)斯的努力引引力波實(shí)驗(yàn)沒(méi)有獲得肯定的結(jié)果，隨后這項(xiàng)工作冷下去了。根據(jù)愛(ài)國(guó)斯坦理論預(yù)言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠達(dá)到的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確度之下，這樣弱的引力波應(yīng)該能夠探測(cè)到的話，長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)得不到肯定的結(jié)果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點(diǎn)。應(yīng)該從c＇可能不等于c這個(gè)角度來(lái)考慮問(wèn)題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導(dǎo)出引力波的強(qiáng)度比根據(jù)愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦理論預(yù)言的強(qiáng)度弱得多的結(jié)果。

弱力、強(qiáng)力與引力、電磁力有本質(zhì)的不同，前兩者是短程力，后兩者是長(zhǎng)程力。不同的相互作用是通過(guò)傳遞不同的媒介粒子而實(shí)現(xiàn)的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規(guī)范粒子（光子除外）；強(qiáng)相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質(zhì)量為零，按照愛(ài)因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質(zhì)量和能量有關(guān)，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強(qiáng)相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定義慣性系中不同的地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的“同時(shí)”，是否應(yīng)該用

弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)呢？我對(duì)核物理學(xué)和粒子物理學(xué)是外行，不想貿(mào)然回答這個(gè)問(wèn)題。如果應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)，那么關(guān)于由弱力或強(qiáng)力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x，y，z，ict）及關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設(shè)弱或強(qiáng)相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關(guān)于由弱或強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時(shí)間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應(yīng)該這樣來(lái)考慮問(wèn)題：關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以規(guī)范粒子的靜質(zhì)量取作零時(shí)的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統(tǒng)一起來(lái)了，因此有可能c1=c，則關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以介子的靜質(zhì)量取作零（在理論上取作零，在實(shí)際上沒(méi)有靜質(zhì)量為零的介子）時(shí)的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無(wú)論上述兩種考慮中哪一種是對(duì)的，整個(gè)物質(zhì)世界的時(shí)空將是高于四維的多維時(shí)空。對(duì)于由短程力（或只是強(qiáng)力）引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，如果時(shí)空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說(shuō)需要建立新的量子場(chǎng)論、新的核物理學(xué)和新的粒子物理學(xué)等。如果研究的問(wèn)題既清及長(zhǎng)程力，又涉及短程力（尤其是強(qiáng)力），則更需要建立新的理論。

1）對(duì)量子力學(xué)的審思

從量子力學(xué)發(fā)展到量子場(chǎng)論的時(shí)候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國(guó)的費(fèi)曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發(fā)散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒(méi)有徹底克服這一困難?！鞍l(fā)散困難”的一個(gè)基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運(yùn)動(dòng)能量、相互作用能量合在一起計(jì)算[6]，這與德布羅意波在υ=0時(shí)的異性。

現(xiàn)在我陷入一個(gè)兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關(guān)系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關(guān)系，就必須面對(duì)使新的理論滿足相對(duì)論協(xié)變性的難題。是否有解決問(wèn)題的其他途徑呢？我認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題或許還與時(shí)間、空間的定義有關(guān)。現(xiàn)在的量子力學(xué)理論中時(shí)寬人的定義實(shí)質(zhì)上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規(guī)律，所以時(shí)間、空間都不是嚴(yán)格確定的，決定論的時(shí)空要領(lǐng)不再適用。在時(shí)間或空間的間隔非常小的時(shí)候，描寫(xiě)事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時(shí)空時(shí)還應(yīng)考慮相關(guān)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的類別。模糊數(shù)學(xué)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，把這個(gè)數(shù)學(xué)工具用到微觀世界時(shí)空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀(jì)物理學(xué)將在三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進(jìn)一步發(fā)展非線性科學(xué)。

2）可能應(yīng)該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口。（1）發(fā)現(xiàn)客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過(guò)審思相對(duì)論和量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，重新定義時(shí)間、空間，建立新的理論

3）由于現(xiàn)代物理學(xué)尚未發(fā)生“危機(jī)”，因此目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件也許還不成熟，物理學(xué)的發(fā)展和物理學(xué)革命都有賴于在物理實(shí)驗(yàn)和對(duì)客觀物質(zhì)世界的觀測(cè)中獲得新的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)是發(fā)展物理學(xué)的量重要手段，這是我們要關(guān)注的首要問(wèn)題。然而，科學(xué)的發(fā)展和物理學(xué)的發(fā)展有本身的邏輯，符合客觀規(guī)律的、有真知灼見(jiàn)的思維也是一個(gè)關(guān)鍵。

篇8

關(guān)鍵詞：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式 材料物理專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（c）-0170-02

材料物理專業(yè)是材料科學(xué)與物理學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科，專業(yè)特點(diǎn)要求在課程設(shè)置上既有材料科學(xué)方面的課程又要有物理類課程。安徽工業(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)于2003年開(kāi)始進(jìn)行籌劃建設(shè)，2005年實(shí)現(xiàn)了首次招生。經(jīng)過(guò)幾年的探索、規(guī)劃和實(shí)踐，基本完成了專業(yè)定位和課程體系設(shè)置[1]，正逐步完善專業(yè)建設(shè)?，F(xiàn)階段，保留了量子力學(xué)，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理（以下簡(jiǎn)稱熱統(tǒng)）和固體物理學(xué)作為本專業(yè)的物理類必修課程。其中，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，無(wú)論對(duì)后續(xù)的物理類還是材料類課程的學(xué)習(xí)都起到承上啟下的知識(shí)連接作用。本課程的設(shè)置目的使學(xué)生能夠熟練掌握熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本原理和研究方法，逐步建立分析微觀世界的思路和方法，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)格的邏輯思維能力，培養(yǎng)演繹推理能力，提高解決具體問(wèn)題的能力。

1 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

熱統(tǒng)課程內(nèi)容由熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理兩部分組成。其中，熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論，它從若干經(jīng)驗(yàn)定律出發(fā)，通過(guò)嚴(yán)密的邏輯演繹方法，最終給出系統(tǒng)的宏觀熱性質(zhì)；而統(tǒng)計(jì)物理則是研究熱現(xiàn)象的微觀理論，它從微觀粒子的力學(xué)規(guī)律出發(fā)，加上統(tǒng)計(jì)假設(shè)，獲得系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。從內(nèi)容上來(lái)看，熱統(tǒng)課程的理論性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容繁雜。尤其，在當(dāng)前高校推行素質(zhì)教育和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的指導(dǎo)下，基礎(chǔ)理論課課程教學(xué)學(xué)時(shí)均有不同程度的壓縮。我校熱統(tǒng)課程安排為40個(gè)學(xué)時(shí)，由此帶來(lái)了教學(xué)學(xué)識(shí)少和教學(xué)內(nèi)容多的嚴(yán)重矛盾。我們根據(jù)我校材料物理專業(yè)特色方向和后續(xù)課程，在熱統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容上做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

現(xiàn)行的熱統(tǒng)教材理論性強(qiáng)，較適合理科生使用，缺乏較合適的工科材料類學(xué)生使用的熱統(tǒng)教材。在組織教學(xué)中，我們以汪志誠(chéng)編寫(xiě)的《熱力學(xué)?統(tǒng)計(jì)物理（第四版）》作為主要參考教材[2]，同時(shí)綜合了多本經(jīng)典教材，如：胡承正編著的《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》，包景東編著的《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理簡(jiǎn)明教程》等[3～4]。根據(jù)我校材料物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色方向，本著“先進(jìn)、有效、有用”的原則，對(duì)熱統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真清理與重構(gòu)，形成適合本校實(shí)際的課程講義。

在教學(xué)方法和考核方式上也應(yīng)根據(jù)我校實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)的改革。熱統(tǒng)課程是一個(gè)理論性強(qiáng)的課程，其中的物理概念抽象，物理公式繁雜。安徽工業(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)是在工科背景下成立并發(fā)展起來(lái)的，學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中會(huì)有些吃力。長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐告訴我們，如果采取傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，只能使熱統(tǒng)課堂教學(xué)枯燥無(wú)味，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，失去了學(xué)習(xí)興趣，甚至對(duì)后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒。另外，傳統(tǒng)的閉卷考試常造成學(xué)生不重視平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，期末復(fù)習(xí)只看教學(xué)課件，期待老師劃重點(diǎn)，搞突擊記憶。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，我們嘗試著進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式的改革和實(shí)踐。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

熱統(tǒng)課程的熱力學(xué)部分與先修課程，如大學(xué)物理、物理化學(xué)和工程化學(xué)基礎(chǔ)的部分內(nèi)容重復(fù)率較高。我們?cè)诔浞至私獗緦I(yè)學(xué)生的先修課程和后續(xù)課程的教學(xué)內(nèi)容后，對(duì)與其他課程有交叉重疊的部分進(jìn)行了壓縮和刪減。比如：熱力學(xué)部分的熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)，化學(xué)平衡條件，理想氣體的化學(xué)平衡等都在先修課程里面作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授的。在實(shí)際教學(xué)時(shí)，只作復(fù)習(xí)性的簡(jiǎn)述或以學(xué)生自學(xué)的方式完成。但為保證熱力學(xué)基本概念與規(guī)律的嚴(yán)格性與系統(tǒng)性，對(duì)重要的基本概念和定律還是進(jìn)行重點(diǎn)講解。通過(guò)這樣的調(diào)整，節(jié)省了熱力學(xué)部分的教學(xué)學(xué)時(shí)，加大了統(tǒng)計(jì)物理部分的學(xué)時(shí)講授。統(tǒng)計(jì)物理是從宏觀系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，從內(nèi)容上與量子力學(xué)和固體物理課程聯(lián)系緊密，也為后續(xù)的計(jì)算材料學(xué)課程，甚至可為本科畢業(yè)論文工作提供前期的知識(shí)準(zhǔn)備。在統(tǒng)計(jì)物理教學(xué)部分，將在先修課程中學(xué)習(xí)過(guò)的麥克斯韋速度分布率和能均分定理略講；固體的熱容量的德拜理論是固體物理課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，在熱統(tǒng)教學(xué)中，這部分只簡(jiǎn)單提及。經(jīng)過(guò)這樣的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化后，節(jié)省了課時(shí)，加強(qiáng)了課程之間的聯(lián)系，提高了教學(xué)效率。

2.2 適當(dāng)引入材料學(xué)科前沿內(nèi)容

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求課程內(nèi)容要體現(xiàn)先進(jìn)性和現(xiàn)代化。通過(guò)合理的補(bǔ)充與熱統(tǒng)課程相關(guān)的材料學(xué)和物理學(xué)最新的學(xué)術(shù)成就與進(jìn)展，有意識(shí)的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內(nèi)容。增加學(xué)科前沿內(nèi)容，我們從兩個(gè)方面進(jìn)行。一方面是在講授基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，引入與該知識(shí)密切相關(guān)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的介紹。例如：在對(duì)溫度和溫標(biāo)作復(fù)習(xí)簡(jiǎn)述的時(shí)候，介紹測(cè)溫儀表和測(cè)溫技術(shù)。電阻溫度計(jì)，熱電偶測(cè)溫技術(shù)，紅外測(cè)溫技術(shù)等在后續(xù)的材料類課程學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節(jié)流和膨脹過(guò)程一節(jié)時(shí)，介紹了獲得低溫的技術(shù)，以及與低溫有關(guān)的材料性能的變化，超導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)展歷史及科研現(xiàn)狀等；在講授單元系的相變時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)二級(jí)相變和臨界現(xiàn)象的講授，介紹了磁性材料，超導(dǎo)材料，超流體等方面的最新研究進(jìn)展；在統(tǒng)計(jì)物理部分，介紹玻色-愛(ài)因斯坦凝聚的新進(jìn)展，講授統(tǒng)計(jì)物理部分的金屬中的自由電子時(shí)，適當(dāng)介紹計(jì)算材料學(xué)和計(jì)算物理方面的研究現(xiàn)狀等。另一方面是通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)取相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，或者觀看相關(guān)報(bào)告的視頻。通過(guò)前沿知識(shí)的適當(dāng)引進(jìn)，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣，獲得了較好的教學(xué)效果。

2.3 注重理論聯(lián)系實(shí)際

材料類專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)，要求熱統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)實(shí)用性，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。我們鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃的方式參與相關(guān)教師的課題研究，或者開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。如在講授相變的章節(jié)時(shí)，為了讓學(xué)生加深對(duì)二級(jí)相變的理解，開(kāi)設(shè)了高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)，巨磁電阻材料的相變實(shí)驗(yàn)等。組織學(xué)生參觀學(xué)校相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，如參觀計(jì)算材料實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生了解相圖的理論計(jì)算方法，第一性原理計(jì)算及材料設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過(guò)這樣的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)物理概念有了深入的理解，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，研究能力和創(chuàng)新能力。

3 教學(xué)方法和考核方式的改革

3.1 學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)

在組織課堂教學(xué)時(shí)，認(rèn)真貫徹以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想，加強(qiáng)師生互動(dòng)，爭(zhēng)取使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索知識(shí)。在課前，給學(xué)生預(yù)留思考題進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去聽(tīng)課，做到有的放矢。在組織教學(xué)時(shí)，對(duì)重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行精講，適時(shí)開(kāi)展物理基本概念和基本問(wèn)題的討論，啟發(fā)學(xué)生思考和推理。對(duì)相對(duì)容易理解的章節(jié)組織學(xué)生自學(xué)，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結(jié)式講授。課后，要求學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)和習(xí)題，以期加深對(duì)基本概念的理解和應(yīng)用。

3.2 重物理思想 簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)推導(dǎo)

在組織教學(xué)的過(guò)程中，重點(diǎn)講解基本概念，突出物理思想。借助于多媒體教學(xué)，對(duì)于較抽象、難理解的概念和原理，可通過(guò)制作圖文并茂的課件，或者觀看相關(guān)視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。適當(dāng)補(bǔ)充基本概念辨析題和思考題以促進(jìn)學(xué)生對(duì)基本概念的深入理解和掌握。對(duì)于必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，使用板書(shū)的方式進(jìn)行詳解和推導(dǎo)，留給學(xué)生足夠的時(shí)間思考并跟上教師的思路。

3.3 考核方式的改革

考核是教學(xué)過(guò)程的主要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)具有實(shí)用性和針對(duì)性，并能體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)。我們?cè)诳己朔矫妫哟罅似綍r(shí)成績(jī)的比例，增加了課堂回答問(wèn)題，課堂討論，撰寫(xiě)科研小論文等環(huán)節(jié)的考核。在期末的閉卷考試中，減少死記硬背的概念題和公式，把考核重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)基本物理概念的理解和基本理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用上。

4 實(shí)踐效果

在教學(xué)實(shí)踐中逐步形成了適合我校材料物理專業(yè)實(shí)際的熱統(tǒng)課程講義。實(shí)踐證明，改革措施在緩解授課學(xué)時(shí)與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，拓寬學(xué)生知識(shí)面等方面效果顯著。尤其，熱統(tǒng)課程作為材料物理專業(yè)的前期先修基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)的課程學(xué)習(xí)起著承上啟下的重要作用。通過(guò)上述的教學(xué)改革后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高，熱愛(ài)本專業(yè)的學(xué)習(xí)，踴躍參加SRTP和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的計(jì)劃，甚至部分同學(xué)提前加入教師團(tuán)隊(duì)的課題組，對(duì)未來(lái)的工作或者繼續(xù)深造充滿信心。

參考文獻(xiàn)

[1] 方道來(lái)，童六牛，夏愛(ài)林，等.材料物理專業(yè)定位及課程體系設(shè)置的探索[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2011（23）：104-105.

[2] 汪志誠(chéng).熱力學(xué)?統(tǒng)計(jì)物理[M].北京：高等教育出版社，2010.

篇9

“理為工之本，工為理之用”[2]，物理學(xué)是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有重要的作用。以培養(yǎng)大學(xué)生的工程創(chuàng)新能力為目標(biāo)，提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量是“卓越計(jì)劃”對(duì)當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)改革提出的新要求。在大學(xué)物理教學(xué)中融入“工程教育”是適應(yīng)這一要求的重要基礎(chǔ)。在大學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)工程教育，激發(fā)學(xué)生的興趣、培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，以期在工程技術(shù)人員理解新原理，掌握新技術(shù)方面發(fā)揮重要的作用。

二、工程實(shí)例與物理教學(xué)的融合

作為高等院校工科各專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的大學(xué)物理學(xué)較為重視知識(shí)體系的完整性、嚴(yán)密性和原理的邏輯推理，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力有很大幫助，但這種偏重理論化推理的物理教學(xué)，啟發(fā)有余而創(chuàng)新不足，忽略了工科專業(yè)學(xué)生對(duì)物理原理在實(shí)際工程技術(shù)中的應(yīng)用這一求知需求。為了實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)的工程教育目的，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)?shù)匾牍こ虒?shí)例是一種有效途徑。工程實(shí)例的引入可以在大學(xué)物理教學(xué)中無(wú)所不在，比如物理原理的講解，例題演示，以及課后習(xí)題等。工程實(shí)例的引入一方面要與物理知識(shí)點(diǎn)緊密相關(guān)，另一方面也要具有真實(shí)性，能激發(fā)學(xué)生的興趣。當(dāng)前國(guó)內(nèi)物理教材中往往只列舉幾個(gè)典型的工程應(yīng)用例子，難以激發(fā)學(xué)生的興趣，甚至對(duì)物理原理在其中的具體應(yīng)用過(guò)程也是一語(yǔ)帶過(guò)，不提取模型也不解釋原理，學(xué)生難以理解理論原理到工程技術(shù)的應(yīng)用。相比國(guó)內(nèi)教材，國(guó)外大學(xué)物理教材中物理知識(shí)與生活、體育、工程技術(shù)的工程實(shí)例聯(lián)系就緊密得多。比如《哈里德大學(xué)物理學(xué)》中一道習(xí)題：“一架?chē)姎馐綉?zhàn)機(jī)重達(dá)231kN，需要達(dá)到85m/s的空速才能起飛。戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最大可提供107kN的推力，但并不足以讓?xiě)?zhàn)機(jī)在短短90m的航母甲板跑道上達(dá)到起飛速率?！币粋€(gè)簡(jiǎn)單的力學(xué)物理題，穿上一件漂亮的工程“外衣”，未給教學(xué)添加負(fù)擔(dān)，反而趣味倍增。工程實(shí)例的引入要注意全面，不能以偏概全。生活和工程中的物理構(gòu)成有些對(duì)人類有利，有些對(duì)人類不利，但背后都有物理規(guī)律的支配。比如振動(dòng)學(xué)中，許多教材都列舉了共振引起橋梁坍塌的事故，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)振動(dòng)的威力。如果教學(xué)進(jìn)程到此為止，學(xué)生對(duì)共振的的理解可能會(huì)產(chǎn)生誤會(huì)，認(rèn)為振動(dòng)現(xiàn)象在建筑中只有“弊”而無(wú)“利”。實(shí)際上，許多現(xiàn)代橋梁和建筑物的防振減振工程項(xiàng)目都是“以其人之道，還治其人之身”，比如安裝于臺(tái)北101大廈的全球最大的“調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器”，利用共振來(lái)消除大廈的振動(dòng)以保障安全。只有客觀而周到地對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行討論，才能讓學(xué)生對(duì)物理原理的理解及其應(yīng)用有更全面的認(rèn)識(shí)。由于沒(méi)有現(xiàn)成的工程實(shí)例，需要教師收集和撰寫(xiě)相關(guān)的材料。工程實(shí)例的收集可從文獻(xiàn)、國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材中，甚至是時(shí)事新聞中篩選、汲取適當(dāng)?shù)念}目。比如讓國(guó)人振奮和驕傲的我國(guó)第一艘航母“遼寧號(hào)”及其成功起降的殲15艦載機(jī)，其中就有物理中力熱光電各方面基本原理的大量應(yīng)用。積少成多，集腋成裘，當(dāng)前的通訊信息十分發(fā)達(dá)，可以多渠道、多途徑地獲取工程實(shí)例。

三、專業(yè)課程與大學(xué)物理的對(duì)接

大學(xué)物理學(xué)作為理工各專業(yè)的基礎(chǔ)課，在夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新意識(shí)上有共同的作用，但不同專業(yè)對(duì)具體物理知識(shí)的學(xué)習(xí)也有不同的要求。目前大學(xué)物理的內(nèi)容體系主要包括牛頓力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)，以及相對(duì)論和量子力學(xué)等，內(nèi)容較多，且物理學(xué)也在不斷取得新進(jìn)展。但在實(shí)際教學(xué)中，大學(xué)物理的學(xué)時(shí)卻在不斷縮減。針對(duì)這樣的局面，如何實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理的工程教育？首先要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)對(duì)物理教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重。大學(xué)物理教學(xué)可根據(jù)工科各專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，集合相關(guān)專業(yè)的特點(diǎn)和后期專業(yè)課學(xué)習(xí)的延續(xù)性，在保持物理內(nèi)容體系完整的情況下，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)一步拓展優(yōu)化。比如，對(duì)機(jī)械類專業(yè)側(cè)重于力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等；對(duì)電類專業(yè)側(cè)重于電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等。機(jī)械類專業(yè)都有理論力學(xué)和材料力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課，如何在牛頓力學(xué)的教學(xué)中對(duì)相應(yīng)概念和規(guī)律進(jìn)行拓展，為相關(guān)課程做好鋪墊，是物理課堂上一個(gè)值得探討和嘗試的課題。當(dāng)前許多高校大學(xué)物理授課根據(jù)專業(yè)分班，也為這一設(shè)想提供了有利條件。

四、綜合物理課程的開(kāi)設(shè)設(shè)想

篇10

2015年北京工業(yè)大學(xué)碩士研究生擬招生學(xué)科目錄已公布，具體內(nèi)容請(qǐng)各位考生查看如下：

院（所）、學(xué)科代碼、名稱 學(xué)科方向 招生人數(shù) 考試科目 備注 001 機(jī)械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院 223     0801 力學(xué) _ 01動(dòng)力學(xué)與控制 _ 02固體力學(xué) _ 03流體力學(xué) _ 04工程力學(xué) 27 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④811理論力學(xué)或812材料力學(xué)I   080200 機(jī)械工程 _ 01數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) _ 02精密數(shù)控加工與自動(dòng)化裝備 _ 03現(xiàn)代焊接技術(shù)與自動(dòng)化裝備 _ 04機(jī)電系統(tǒng)控制及自動(dòng)化 _ 05機(jī)構(gòu)及機(jī)器人系統(tǒng)分析與控制 _ 06機(jī)械及微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 78 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④811理論力學(xué)或812材料力學(xué)I或813電工學(xué)   0804 儀器科學(xué)與技術(shù) _ 01精密測(cè)試技術(shù)與儀器 _ 02現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)及方法 _ 03計(jì)算機(jī)測(cè)試與控制技術(shù) _ 04智能儀器與虛擬儀器技術(shù) 23 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④803電子技術(shù)I或812材料力學(xué)I或813電工學(xué)   085201 機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位） _01數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造及裝備 _02現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) _03機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)與制造 _04現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)與儀器 _05高端裝備強(qiáng)度與動(dòng)態(tài)分析 95 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④809工程力學(xué)或813電工學(xué)   002 電子信息與控制工程學(xué)院 232     0809 電子科學(xué)與技術(shù) _ 01信號(hào)處理與電路 _ 02數(shù)字多媒體信息技術(shù) _ 03信息光電子學(xué)與光通信 _ 04超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成 _ 05電子器件、射頻和功率集成電路及可靠性 58 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④822信號(hào)與系統(tǒng)或823半導(dǎo)體物理 1、01-02方向選822； 2、03-05方向選823。 0810 信息與通信工程 _ 01語(yǔ)音與音頻信號(hào)處理 _ 02多媒體通信技術(shù) _ 03信號(hào)處理理論與通信技術(shù) _ 04圖像與視頻信號(hào)處理 30 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④822信號(hào)與系統(tǒng)   0811 控制科學(xué)與工程 _ 01自動(dòng)控制理論及其應(yīng)用 _ 02測(cè)控技術(shù)與自動(dòng)化系統(tǒng) _ 03智能系統(tǒng)與智能信息處理 _ 04信息融合與自主導(dǎo)航 _ 05計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其應(yīng)用 63 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④821自動(dòng)控制原理   085208 電子與通信工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01信號(hào)與信息處理及其應(yīng)用技術(shù) _ 02圖像處理與模式識(shí)別技術(shù) _ 03多媒體通信技術(shù) _ 04無(wú)線通信技術(shù) _ 05嵌入式系統(tǒng)技術(shù) 35 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④822信號(hào)與系統(tǒng)   085210 控制工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01工業(yè)過(guò)程的建模、控制與優(yōu)化 _ 02系統(tǒng)工程（系統(tǒng)優(yōu)化與決策） _ 03信息管理系統(tǒng) _04生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化 _ 05智能控制與智能系統(tǒng) 30 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④821自動(dòng)控制原理   085209 集成電路工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01集成電路設(shè)計(jì) _02集成電路制備工藝及相關(guān)技術(shù)研究 _03微電子器件檢測(cè)與可靠性評(píng)價(jià)技術(shù) 16 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④823半導(dǎo)體物理   004 建筑工程學(xué)院 246     0814 土木工程 _01工程抗震減震與城市綜合防災(zāi)減災(zāi)理論、方法和技術(shù) _02結(jié)構(gòu)新體系與高性能材料 _03結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)、健康監(jiān)測(cè)與可持續(xù)發(fā)展 _04巖土與地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)分析、評(píng)價(jià)方法和技術(shù) _05工程施工技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)管理 _06水環(huán)境恢復(fù)工程及水質(zhì)處理保障技術(shù) _07建筑環(huán)境控制及能源利用技術(shù) 119 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③301數(shù)學(xué)一 ④841結(jié)構(gòu)力學(xué) 或833土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 或843鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 或 845水分析化學(xué)與水力學(xué)；或846傳熱學(xué)Ⅰ或867流體力學(xué)Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道橋等）或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選01～05，考試科目可選841或833或843； 2、給排水或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選06，考試科目可選845； 3、暖通或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選07，考試科目應(yīng)選846或867。 0823 交通運(yùn)輸工程 _ 01道路與鐵道工程 _ 02交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848； 2、02-03方向選849或832。 0815 水利工程 _ 01水文學(xué)及水資源 _ 02水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué) _ 03水工結(jié)構(gòu)工程 _ 04水利水電工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③301數(shù)學(xué)一 ④841結(jié)構(gòu)力學(xué)或844水力學(xué)Ⅱ   085213 建筑與土木工程（專業(yè)學(xué)位） _01工程抗震減震與城市綜合防災(zāi)減災(zāi)理論、方法和技術(shù) _02結(jié)構(gòu)新體系與高性能材料 _03結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)、健康監(jiān)測(cè)與可持續(xù)發(fā)展 _04巖土與地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)分析、評(píng)價(jià)方法和技術(shù) _05工程施工技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)管理 _06工程項(xiàng)目管理及信息化 _07水環(huán)境恢復(fù)工程及水質(zhì)處理保障技術(shù) _08建筑環(huán)境與能源利用技術(shù) 100 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④841結(jié)構(gòu)力學(xué)或833土力學(xué)與地基基礎(chǔ)或845水分析化學(xué)與水力學(xué) 或846傳熱學(xué)Ⅰ或867流體力學(xué)Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道橋等）或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選01～06，考試科目可選841或833或843； 2、給排水或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選07，考試科目可選845； 3、暖通或相近專業(yè)考生報(bào)考方向可選08，考試科目應(yīng)選846或867。 085222 交通運(yùn)輸工程（專業(yè)學(xué)位） _01道路交通安全理論與道路工程技術(shù) _02交通規(guī)劃與交通控制理論及方法 _03智能交通、仿真與可持續(xù)發(fā)展整合體系 5 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848； 2、02-03方向選849或832。 1256 工程管理（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 8 ①199管理類聯(lián)考綜合能力 ②204英語(yǔ)二   005 環(huán)境與能源工程學(xué)院 152     070304 物理化學(xué) _01能源材料物理化學(xué) _02催化化學(xué) _03納米材料物理化學(xué) _04界面物理化學(xué)與分離技術(shù) 11 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③684物理化學(xué)I ④887無(wú)機(jī)化學(xué)II · 0807 動(dòng)力工程及工程熱物理 _ 01可再生能源利用及先進(jìn)環(huán)境能源理論與技術(shù) _ 02強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)理論與工程應(yīng)用 _ 03制冷低溫系統(tǒng)及其環(huán)保節(jié)能理論與技術(shù) _ 04車(chē)輛及動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能、凈化與控制 23 · ①101思想政治理論 · ②201英語(yǔ)一 · ③301數(shù)學(xué)一 · ④851傳熱學(xué)Ⅱ或852工程熱力學(xué)   0817 化學(xué)工程與技術(shù) _ 01綠色化學(xué)與精細(xì)有機(jī)化工 _ 02工業(yè)催化與納米科學(xué) _ 03膜科學(xué)與化工分離技術(shù) _ 04材料化學(xué)理論與應(yīng)用 _ 05先進(jìn)材料合成及催化應(yīng)用 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③302數(shù)學(xué)二 ④814物理化學(xué)Ⅲ或820有機(jī)化學(xué)I或878化工原理   0830 環(huán)境科學(xué)與工程 _ 01環(huán)境規(guī)劃與污染防治 _ 02污染控制化學(xué) _ 03環(huán)境分析與監(jiān)測(cè) _ 04環(huán)境規(guī)劃與管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大氣污染控制工程 28 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④856環(huán)境影響評(píng)價(jià)或857微生物基礎(chǔ)I或858環(huán)境工程學(xué) 1、只有05方向招日語(yǔ)考生； 2、01-04方向，選856； 3、05方向選857； 4、06方向選858。 085206 動(dòng)力工程（專業(yè)學(xué)位） _01可再生能源利用與先進(jìn)環(huán)境能源技術(shù) _02能源動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化及工程應(yīng)用 _03制冷低溫系統(tǒng)及其節(jié)能環(huán)保技術(shù) _04動(dòng)力機(jī)械及車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能、凈化與控制 32 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④851傳熱學(xué)Ⅱ或852工程熱力學(xué)   085229 環(huán)境工程（專業(yè)學(xué)位） _01水污染控制工程 _02大氣污染控制工程 _03環(huán)境規(guī)劃與管理 33 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④856環(huán)境影響評(píng)價(jià)或857微生物基礎(chǔ)I或858環(huán)境工程學(xué) 1、01方向選857； 2、02方向選858； 3、03方向選856。 006 應(yīng)用數(shù)理學(xué)院 98     0701 數(shù)學(xué) _ 01基礎(chǔ)數(shù)學(xué) _ 02應(yīng)用數(shù)學(xué) _ 03運(yùn)籌學(xué)與控制論 _ 04科學(xué)計(jì)算 35 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③663數(shù)學(xué)分析 ④865高等代數(shù)   0714 統(tǒng)計(jì)學(xué) _ 01非參數(shù)統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析 _ 02應(yīng)用統(tǒng)計(jì) _ 03生物統(tǒng)計(jì) _ 04金融工程與應(yīng)用概率 _ 05經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì) 14 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③663 數(shù)學(xué)分析 ④865 高等代數(shù)   0702 物理學(xué) _ 01理論物理 _ 02凝聚態(tài)物理 _ 03光學(xué) 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③662普通物理I ④861量子力學(xué)或863光學(xué) 1、01方向選861； 2、02方向選861或863； 3、03方向選863。 0803 光學(xué)工程 _ 01脈沖激光技術(shù)與應(yīng)用 _ 02信息光學(xué)與應(yīng)用 _ 03微納光學(xué) _ 04光電傳感與檢測(cè)技術(shù) 7 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④828激光原理   0252 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（專業(yè)學(xué)位） _01生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì) _02精算統(tǒng)計(jì) _03數(shù)量金融 _04質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì) 17 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③303數(shù)學(xué)三 ④432統(tǒng)計(jì)學(xué)   007 計(jì)算機(jī)學(xué)院 151     0812 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) _ 01 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) _ 02 計(jì)算機(jī)軟件與理論 _ 03計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④895 計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)   085211 計(jì)算機(jī)技術(shù)（專業(yè)學(xué)位） _ 01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) _ 02計(jì)算機(jī)軟件技術(shù) _ 03計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) _ 04信息安全技術(shù) 83 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④896數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)   009材料科學(xué)與工程學(xué)院 140     0805 材料科學(xué)與工程 _ 01生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)技術(shù) _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù) _ 04先進(jìn)材料加工技術(shù) _ 05光電信息與高效能源材料 80 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④875材料科學(xué)基礎(chǔ)   085204 材料工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)技術(shù) _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù) _ 04先進(jìn)材料加工技術(shù) _ 05光電信息與高效能源材料 60 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④875材料科學(xué)基礎(chǔ)   011 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 182     1201 管理科學(xué)與工程 _ 01技術(shù)與項(xiàng)目管理 _ 02戰(zhàn)略管理與社會(huì)網(wǎng)絡(luò) _ 03信息管理與信息系統(tǒng) _ 04城市管理 _ 05運(yùn)作管理與質(zhì)量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③303數(shù)學(xué)三 ④801管理學(xué)或804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理或805數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用   0202 應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué) _01金融學(xué) _02國(guó)際貿(mào)易學(xué) _03產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué) _04區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué) _05數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué) _06統(tǒng)計(jì)學(xué) _07勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué) 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③303數(shù)學(xué)三 ④804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理   1202 工商管理 _ 01會(huì)計(jì)學(xué) _ 02企業(yè)管理 _ 03旅游管理 _ 04技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理 13 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③303數(shù)學(xué)三 ④801管理學(xué)或804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理   1251 工商管理碩士（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 99 ①199管理類聯(lián)考綜合能力 ②204英語(yǔ)二   1252 公共管理碩士（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 20 ①199管理類聯(lián)考綜合能力 ②204英語(yǔ)二   012 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 60     0833 城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué) _ 01城鄉(xiāng)規(guī)劃理論與方法 _ 02居住區(qū)規(guī)劃與設(shè)計(jì) _ 03城市設(shè)計(jì)與景觀規(guī)劃 _ 04歷史城市與街區(qū)保護(hù)規(guī)劃 _ 05城市防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃 15 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③633城市規(guī)劃原理 ④503城市規(guī)劃與設(shè)計(jì) 接收建筑學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)(含園林景觀)專業(yè)的考生報(bào)考。 0851 建筑學(xué)（專業(yè)學(xué)位） _01都市建筑設(shè)計(jì)及理論 _02歷史建筑的保護(hù)與更新 _03建筑與城市綠色環(huán)境技術(shù) _04城市設(shè)計(jì)方法及理論 40 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③355建筑學(xué)基礎(chǔ) ④504建筑快速設(shè)計(jì) 接收建筑學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)專業(yè)的考生報(bào)考。 085237 工業(yè)設(shè)計(jì)工程（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 5 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③337工業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ④502產(chǎn)品設(shè)計(jì) 接收工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)等相關(guān)專業(yè)考生報(bào)考。

085229 環(huán)境工程（專業(yè)學(xué)位） _01水污染控制工程 _02大氣污染控制工程 _03環(huán)境規(guī)劃與管理 33 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④856環(huán)境影響評(píng)價(jià)或857微生物基礎(chǔ)I或858環(huán)境工程學(xué) 1、01方向選857； 2、02方向選858； 3、03方向選856。 006 應(yīng)用數(shù)理學(xué)院 98     0701 數(shù)學(xué) _ 01基礎(chǔ)數(shù)學(xué) _ 02應(yīng)用數(shù)學(xué) _ 03運(yùn)籌學(xué)與控制論 _ 04科學(xué)計(jì)算 35 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③663數(shù)學(xué)分析 ④865高等代數(shù)   0714 統(tǒng)計(jì)學(xué) _ 01非參數(shù)統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析 _ 02應(yīng)用統(tǒng)計(jì) _ 03生物統(tǒng)計(jì) _ 04金融工程與應(yīng)用概率 _ 05經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì) 14 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③663 數(shù)學(xué)分析 ④865 高等代數(shù)   0702 物理學(xué) _ 01理論物理 _ 02凝聚態(tài)物理 _ 03光學(xué) 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③662普通物理I ④861量子力學(xué)或863光學(xué) 1、01方向選861； 2、02方向選861或863； 3、03方向選863。 0803 光學(xué)工程 _ 01脈沖激光技術(shù)與應(yīng)用 _ 02信息光學(xué)與應(yīng)用 _ 03微納光學(xué) _ 04光電傳感與檢測(cè)技術(shù) 7 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④828激光原理   0252 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（專業(yè)學(xué)位） _01生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì) _02精算統(tǒng)計(jì) _03數(shù)量金融 _04質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì) 17 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③303數(shù)學(xué)三 ④432統(tǒng)計(jì)學(xué)   007 計(jì)算機(jī)學(xué)院 151     0812 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) _ 01 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) _ 02 計(jì)算機(jī)軟件與理論 _ 03計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④895 計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)   085211 計(jì)算機(jī)技術(shù)（專業(yè)學(xué)位） _ 01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) _ 02計(jì)算機(jī)軟件技術(shù) _ 03計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) _ 04信息安全技術(shù) 83 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④896數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)   009材料科學(xué)與工程學(xué)院 140     0805 材料科學(xué)與工程 _ 01生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)技術(shù) _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù) _ 04先進(jìn)材料加工技術(shù) _ 05光電信息與高效能源材料 80 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④875材料科學(xué)基礎(chǔ)   085204 材料工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)技術(shù) _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù) _ 04先進(jìn)材料加工技術(shù) _ 05光電信息與高效能源材料 60 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二或203日語(yǔ) ③302數(shù)學(xué)二 ④875材料科學(xué)基礎(chǔ)   011 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 182     1201 管理科學(xué)與工程 _ 01技術(shù)與項(xiàng)目管理 _ 02戰(zhàn)略管理與社會(huì)網(wǎng)絡(luò) _ 03信息管理與信息系統(tǒng) _ 04城市管理 _ 05運(yùn)作管理與質(zhì)量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③303數(shù)學(xué)三 ④801管理學(xué)或804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理或805數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用   0202 應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué) _01金融學(xué) _02國(guó)際貿(mào)易學(xué) _03產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué) _04區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué) _05數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué) _06統(tǒng)計(jì)學(xué) _07勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué) 25 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③303數(shù)學(xué)三 ④804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理   1202 工商管理 _ 01會(huì)計(jì)學(xué) _ 02企業(yè)管理 _ 03旅游管理 _ 04技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理 13 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一或203日語(yǔ) ③303數(shù)學(xué)三 ④801管理學(xué)或804經(jīng)濟(jì)學(xué)原理   1251 工商管理碩士（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 99 ①199管理類聯(lián)考綜合能力 ②204英語(yǔ)二   1252 公共管理碩士（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 20 ①199管理類聯(lián)考綜合能力 ②204英語(yǔ)二   012 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 60     0833 城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué) _ 01城鄉(xiāng)規(guī)劃理論與方法 _ 02居住區(qū)規(guī)劃與設(shè)計(jì) _ 03城市設(shè)計(jì)與景觀規(guī)劃 _ 04歷史城市與街區(qū)保護(hù)規(guī)劃 _ 05城市防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃 15 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③633城市規(guī)劃原理 ④503城市規(guī)劃與設(shè)計(jì) 接收建筑學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)(含園林景觀)專業(yè)的考生報(bào)考。 0851 建筑學(xué)（專業(yè)學(xué)位） _01都市建筑設(shè)計(jì)及理論 _02歷史建筑的保護(hù)與更新 _03建筑與城市綠色環(huán)境技術(shù) _04城市設(shè)計(jì)方法及理論 40 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③355建筑學(xué)基礎(chǔ) ④504建筑快速設(shè)計(jì) 接收建筑學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)專業(yè)的考生報(bào)考。 085237 工業(yè)設(shè)計(jì)工程（專業(yè)學(xué)位） _ 00不區(qū)分研究方向 5 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③337工業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ④502產(chǎn)品設(shè)計(jì) 接收工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)等相關(guān)專業(yè)考生報(bào)考。 036 學(xué)院 10     010108 科學(xué)技術(shù)哲學(xué) _ 01科學(xué)技術(shù)與社會(huì)研究 _ 02工程倫理學(xué) _ 03生態(tài)哲學(xué)與可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題研究 5 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③620科學(xué)技術(shù)史 ④825哲學(xué)   0305 理論 _ 01基本原理 _ 02中國(guó)化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理   035 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 22     1305 設(shè)計(jì)學(xué) _ 01 產(chǎn)品設(shè)計(jì) _ 02 環(huán)境設(shè)計(jì) _ 03 服裝與服飾設(shè)計(jì) _ 04 工藝美術(shù) _ 05 數(shù)字媒體藝術(shù) _ 06 視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì) 7 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③622設(shè)計(jì)史論 ④505快題設(shè)計(jì) 505考試為6小時(shí)。 1351 藝術(shù)（專業(yè)學(xué)位） _ 01 產(chǎn)品設(shè)計(jì) _ 02 環(huán)境設(shè)計(jì) _ 03 服裝與服飾設(shè)計(jì) _ 04 工藝美術(shù) _ 05 數(shù)字媒體藝術(shù) _ 06 視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì) _ 07 動(dòng)畫(huà) _ 08 繪畫(huà) _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③622設(shè)計(jì)史論 或 619美術(shù)史論 ④505快題設(shè)計(jì) 或 506專業(yè)創(chuàng)作 1、01-04方向選622和505。 2、05-09方向選619和506。 3、506和505考試時(shí)間為6小時(shí)。 085237 工業(yè)設(shè)計(jì)工程 _01 工業(yè)設(shè)計(jì) _02 設(shè)計(jì)管理 _03 交互設(shè)計(jì) 7 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③337工業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ④502產(chǎn)品設(shè)計(jì) 報(bào)考02設(shè)計(jì)管理的考生須有兩年以上工作經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)不限。 039 城市交通學(xué)院 87     0823 交通運(yùn)輸工程 _ 01交通規(guī)劃理論與方法 _ 02道路與交通工程設(shè)計(jì)方法 _ 03交通安全理論與技術(shù) _ 04智能交通控制與信息處理 _ 05路基路面結(jié)構(gòu)與材料 _ 06道路養(yǎng)護(hù)與運(yùn)營(yíng)管理 23 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01-04方向選849或832； 2、05-06方向選848。 085222 交通運(yùn)輸工程（專業(yè)學(xué)位） _01交通規(guī)劃技術(shù) _02交通管理與工程設(shè)計(jì) _03交通信息與控制技術(shù) _04道路設(shè)施設(shè)計(jì)與施工技術(shù) _05道路養(yǎng)護(hù)與管理 23 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01-03方向選849或832； 2、04-05方向選848。 0812 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現(xiàn)實(shí)與交通仿真 _ 03物聯(lián)網(wǎng)信息感知與智能處理 _ 04智能人機(jī)交互與多媒體技術(shù) _ 05交通大數(shù)據(jù)智能處理技術(shù) 21 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④895 計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)   085211 計(jì)算機(jī)技術(shù)（專業(yè)學(xué)位） _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現(xiàn)實(shí)與交通仿真 _ 03物聯(lián)網(wǎng)信息感知與智能處理 _ 04智能人機(jī)交互與多媒體技術(shù) _ 05交通大數(shù)據(jù)智能處理技術(shù) 5 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④896數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)   0811 控制科學(xué)與工程 _ 01智能交通系統(tǒng)控制 _ 02自主車(chē)輛與車(chē)路協(xié)同 _ 03交通圖像與視頻信號(hào)處理與分析 _ 04交通信息智能化處理 8 ①101思想政治理論 ②201英語(yǔ)一 ③301數(shù)學(xué)一 ④821自動(dòng)控制原理   085210 控制工程（專業(yè)學(xué)位） _ 01智能交通系統(tǒng)管理與控制技術(shù) _ 02智能車(chē)輛與車(chē)路協(xié)同控制技術(shù) _ 03交通信息處理方法與應(yīng)用 _ 04交通圖像與視頻信號(hào)處理技術(shù) 7 ①101思想政治理論 ②204英語(yǔ)二 ③302數(shù)學(xué)二 ④821自動(dòng)控制原理