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量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創立的。
量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一，而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。許多物理學理論和科學如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科都是以量子力學為基礎所進行的。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：問題式教學法；量子力學；教學
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0102-02
隨著高校教學改革的不斷深入，多媒體技術的普及和任課教師專業水平的提高，使得教學內容和教學手段更加豐富多樣。量子力學課程是核類專業的基礎課，它對于學習和理解核類專業主干課程，如原子核物理學、原子核物理實驗方法等具有十分重要的作用和意義。但由于其理論性強，思維方式與經典力學差異較大，量子力學現象在日常生活中比較少見。這樣就使得核類專業特別是核類工科專業的學生在學習和理解該門課程時遇到了很大的困難，也使得學生對該門課程的學習沒有積極性。因而在課堂上就經常出現這樣的一幕：只有老師在講，學生思考的少，氣氛壓抑。如何改變這一現狀呢？怎么樣來調動學生的學習積極性呢？這些都是急需解決的問題?；诖?，在分析量子力學與經典力學相互聯系的基礎上，探究并實踐了由經典物理學的問題來引入量子力學學科的問題。將問題式教學法應用于量子力學的實踐教學當中。這樣既可以活躍課堂氣氛，提高學生積極性，又可以培養學生發散性思維，同時還可以鞏固學生以前學過的經典物理學的相關知識，進而能提升教學質量。
一、問題式教學法概念
問題式教學（Problem-Based Teaching）是問題式學習（Problem-Based-Learning）的發展，它鼓勵學生主動思考問題、自主尋找答案，是以問題為基礎來展開學習和教學過程的一種教學模式，通過學生合作解決真實問題來學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，并形成自主學習的能力。PBL最早起源于20世紀50年代的醫學教育，并且已經被廣泛應用于數學、會計、英語等眾多學科。
二、量子力學與經典物理的聯系及問題式教學法在量子力學課程中的應用
經典物理可以解釋天體間的相互作用、電磁波的傳播以及系統的熱力學平衡等自然現象。20世紀初，當人們發現了放射性現象后，在解釋分子原子尺度的物理現象時，經典力學往往無能為力。因此需要建立一個全新的理論，這就是量子力學。它是闡明原子核、固體等性質的基礎理論，且在化學、生物學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。在經典力學，做機械運動的物體簡化為質點，位置可以用坐標系上的坐標表示。將坐標對時間求導、再求導，得到物體運動的速度■和加速度■?！?■（t） ■=■ ■=■ ①
經典物理中，描述物體運動的規律是牛頓三大定律。描述物體t時刻的狀態用t時刻的位置矢量■，動量■。初始位置矢量、動量及所受到的力■知道，由牛頓運動定律就可以知道物體的運動狀態。量子力學是用來描述微觀粒子運動規律的一門學科。由于微觀粒子運動的隨機性，使得粒子的動量和位置不能同時確定。在實際的教學中就可以引入這樣的問題：量子力學中是怎么樣來描述粒子的狀態及運動規律呢？這就要找到與經典對應的關系。這樣就可以引入量子力學的波函數概念及其物理含義。波函數是描述微觀粒子的狀態，可以表示為如下的形式：
Ψ（x，y，z，t）=Ψ（p，r，t） ②
此時又引入一個新的問題：波函數遵循什么樣的規律呢？與經典牛頓運動定律對于的定理或者定律又是什么呢？這個時候就可以用問題式的方法來引入薛定諤方程問題。
i？攸=■=-■？犖2Ψ+U（r）Ψ ③
上式子表示粒子在相互作用勢為U（r）的勢場中運動時，描述粒子運動狀態波函數隨時間的演化所滿足的規律。同樣，像以上這樣利用問題式引入的方式來講授量子力學課程的相關內容還有很多，如態疊加原理，表象變換等。對于態疊加原理，問題的引入：經典物理有波函數的概念，有波的疊加，那量子力學中描述物體狀態的波函數是否也有疊加性，他們之間有什么異動呢？這樣就可以將學生引入到量子力學中的態疊加原理的相關內容。
三、需要重視的問題
針對目前核類專業特別是核類工科專業量子力學課程的現狀，我們除了將問題式教學法應用到教學實踐中，還要從以下的幾個方面來激起學生的興趣，提高學生學習該門課程的積極性。
首先，需要激起學生的好奇心。其次，在解答習題中將問題式教學融入其中，要做到課堂知識和課后習題的問題式教學雙覆蓋。最后，需要學生知道處理量子力學問題的一般方法，同時適當鼓勵學生。為了充分調動學生參與課程教學的積極性和主動性，必須在教學過程中把握學生對知識的掌握程度，對表現優異的學生進行表揚并登記，從心理層面激勵其更加積極參與到教學互動中。本科階段的量子力學是一門入門課程，是繼續學習物理學的基礎。只有讓學生認識到了量子力學課程的重要性，才能達到預期的教學目標。
通過經典物理與量子力學的類比對應關系，在量子力學講授相關知識時，用問題式的方式引入知識點。激發學生對該門課程的學習積極性。使用該教學方式以來，學生的學習積極性和教學質量都得到了提高，達到了教學改革的目的。
參考文獻：
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場論是關于場的性質、相互作用和運動規律的理論，而量子場論則是把量子力學原理應用于場，把場看作無窮維自由度的力學系統實現其量子化而建立的理論。它是粒子物理學的基礎理論并被廣泛應用于統計物理、核理論和凝聚態理論等近代物理學的許多分支，是理解和描述固體物理與相變、高能物理、天體粒子物理以及核物理中多體問題基本現象的基礎，因此是每所大學物理類研究生入學必修的一門基礎理論課。
在美國大學里，量子場論通常在三到四個學期中提供三個系列課程，可以稱為量子場論I、II、III。場論I處理相對論量子力學，引入量子場論的哈密頓形式、正則量子化和微擾論的樹圖計算，重點介紹量子電動力學（QED，Quantum Electronic Dynamics）。場論II從量子場論的路徑積分開始，將微擾論擴展到圈圖，深入討論重整化和重整化群、非-Abel規范場及其在量子色動力學（QCD，Quantum Colour Dynamics）和標準模型（SM，Standard Model）的應用。場論III沒有統一的內容，通常講授各種高等專題。場論I和II都有一些很好的教材可以選用，而場論III沒有合適的參考書能夠滿足要求。專題的選擇依賴于課程主講人的風格和課程學時的多少以及授課的對象。我國對于物理類研究生量子場論課程的安排，與上述情形基本類似。
本書內容分成兩大部分，共包括11章。第1部分 超對稱之前，含第1-9章：1. 規范理論的方方面面； 2. 扭結和疇壁；3. 渦旋與流管（弦） ；4.磁單極子，Skyrme子（Skyrmion）；5. 瞬子；6.各向同性鐵磁體：O（3）σ模型及其擴展；7.偽真空衰變和相關主題；8. 手征反常；9. 4維規范理論中的禁閉和低維模型。第2部分 介紹超對稱，含第10-11章： 10. 強調了規范理論的超對稱基礎； 11. 超對稱孤子。
本書作者M.Shifman，生于1949年，早年為莫斯科理論與實驗物理研究所的理論物理學家，現在是明尼蘇達大學理論物理研究所的物理學教授。他以對量子色動力學和超對稱性規范動力學的許多重要貢獻而聞名于世。特別是他與Vainshtein 和 Zakharov合作的SVZ求和規則的文章是高能物理中引用率最高的文章之一。從1990年起他在明尼蘇達大學開設場論講座，最偏愛的是場論III。多數材料取自他自己的研究成果，對于哪些內容對從事量子場論相關的前沿研究最為重要，他有自己的判斷標準。講座的聽眾主要是粒子物理和凝聚態專業的研究生。因此作者通常選擇的內容是固體的量子場論、超對稱、非微擾現象等。
自從YangMills理論和超對稱性在上世紀70年代問世以來，作為從基礎水平對物理現象給予現代描述的量子場論，產生了革命性的發展。本書是第一部專門針對現代場論進行系統而全面闡述的教材，旨在引領讀者通向當前研究前沿。對于該領域的傳統論題和最新的突破進展相互參照，把標準模型的觀點拓寬到超對稱性和弦論，培養學生的獨立研究能力。本書是一部理論物理研究生和研究人員不可缺少的參考書。
[關鍵詞]量子；特性；意識；應用
中圖分類號：O413.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0298-01
一、量子的基本知識
1、量子
我們在物理學中提到“量子”時，實際上指的是微觀世界的一種行為傾向，也就是可觀測的物理量都在不連續地變化。？比如，我們說一個“光量子”，是因為單個光量子的能量是光能變化的最小單位，光的能量是以單個光量子的能量為單位一份一份地變化的。對于量子的種種特性，連不少科學家都為之迷惑，對于我們普通人來說自然更加高深。今天我就試著走近它，來發現她“幽靈”般的的魅力。
2、量子的特性
量子的奇妙之處首先在于它的奇妙特性――量子疊加和量子糾纏。
量子疊加就是說量子有多個可能狀態的疊加態，只有在被觀測或測量時，才會隨機地呈現出某種確定的狀態，因此，對物質的測量意味著擾動，會改變被測量物質的狀態。好比孫悟空的分身術， 孫悟空可能同時出現在幾個地方，他的各個分身就像是他的疊加態。在日常生活中，我們不可能在不同的地方同時出現，但在量子世界里它卻可以同時出現在多個不同的地方。”
而所謂的量子糾纏，則意味著兩個糾纏在一起的量子就像有心電感應的雙胞胎，不管兩個人的距離有多遠，當哥哥的狀態發生變化時，弟弟的狀態也跟著發生一樣的變化?！叭绻@兩個光量子呈糾纏態的話，哪怕是千公里量級或者更遠的距離，還是會出現遙遠的點之間的詭異互動，愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”?？茖W家就可以利用這種效應將甲地某一粒子的未知量子態，在乙地的另一粒子上還原出來。量子糾纏的廣泛應用將會改變我們的生活，真正地突破時空的局限，交通、物流也就不再會有時間與空間的阻礙了。我國發射的“墨子號”量子衛星昭示著我國在量子通信領域已處于世界領先的地位。
二、意識是量子力學現象
人們的意識一直都沒有搞清楚，用經典物理學的電學、磁學及力學方法去測量意識是測量不出來的，科學家們現在已經開始認識到了意識是種量子力學的現象，意識的念頭像量子力學的測量。為什么這么說呢？比如我們面前出現了一座房子，這時有兩種可能的狀態：一個沒有任何心思的人會看房非房，他的意識處于自由的狀態，沒看到房子是石頭的還是木頭的，他根本就不動念頭。意識也是這樣，如果你看到這座房子，一下子動念頭了，動念頭實質上就是作了測量。
客觀世界是一系列復雜念頭造成的。有一本非常著名的書叫《皇帝新腦》， 就是研究意識，他認為計算機僅僅是邏輯運算，不會產生直覺，直覺只能是量子系統才能夠產生，意識是種量子力學現象，意識的念頭像量子力學的測量。而人的大腦有直覺，也就是說人的意識不僅存在于大腦之中，也存在于宇宙之中，量子糾纏告訴我們，一定有個地方存在著人的意識。
三、量子技術的應用
科學家認為，量子糾纏是一種 “神奇的力量”，可成為具有超級計算能力的量子計算機和量子保密系統的基礎。實際上，量子糾纏還有很多奇妙的應用，可以在許多領域中突破傳統技術的極限。量子技術已經成為一個新興的、快速發展中的技術領域。這其中，量子通信、量子計算、量子成像、量子生物學是目前的方向。
1、量子通信
量子通信就是通過把量子物理與信息技術相結合，利用量子調控技術，確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度。 廣義地說，量子通信是指把量子態從一個地方傳送到另一個地方，它的內容包含量子隱形傳態，量子糾纏交換和量子密鑰分配。狹義地說，實際上只是指量子密鑰分配或者基于量子密鑰分配的密碼通信，解決了以往用微電子技術為基礎的計算機信息技術極易遭遇泄密的問題。
2、量子計算
量子計算是量子物理學向我們展示的又一種強大的能力，源自于對真實物理系統的模擬。模擬多粒子系統的行為時，當需要模擬的粒子數目很多時，一個足夠精確的模擬所需的運算時間則變得相當漫長。而如果用量子系統所構成的量子計算機來模擬量子現象則運算時間可大幅度減少，從此量子計算機的概念誕生。
3、量子成像
量子成像是從利用量子糾纏原理開始發展起來的一種新的成像技術，有一種比較奇妙的現象稱之為“鬼成像”。比如將糾纏的雙光子分別輸入兩個不同的光學系統中，在其中一個系統里放入待成像的物體，通過雙光子關聯測量，在另一個光學系統中能再現物體的空間分布信息。即與經典光學成像只能在同一光路中得到物體的像不同，鬼成像可以在另一條并未放置物體的光路上再現該物體的成像。
4、量子生物學
量子生物學是利用量子力學的概念、原理及方法來研究生命物質和生命過程的學科。薛定諤在《生命是什么》一書中對這一觀點進行了詳盡的闡述，提出遺傳物質是一種有機分子，遺傳性狀以“密碼”形式通過染色體而傳遞等設想。這些設想由脫氧核糖核酸雙螺旋結構模型而得到極大的發展，從而奠定了分子生物學的基礎。分子的相互作用必然涉及其電子的行為，而能夠精確描述電子行為的手段就是量子力學。因此量子生物學是分子生物學深入發展的必然趨勢，是量子力學與分子生物學發展到一定階段之后相互結合的產物。
愛因斯坦相對論指出：相互作用的傳播速度不會大于光速，可是對于分開很遠距離的兩個處于糾纏態中的粒子，當對一個粒子進行測量時，另一個粒子的狀態受到關聯關系已經發生了變化，這種傳輸的理論速度可以遠遠超過光速。這一現象被愛因斯坦稱為“詭異的互動性”。量子糾纏是量子物理學里最稀奇古怪的東西，即使腦洞大開我們還是很難領會它，另外從常識角度來看，量子理論描述的自然界很荒謬，許多解釋還涉及到哲學問題。但另一方面，量子物理學有很廣泛的應用，它的發展可能帶來行業面貌的改變，所涉及的范圍從量子計算機到人工智能，無所不含，這也正是我們深入學習、研究量子物理的動力所在??！
參考文獻
[1] 薛定諤，生命是什么.
[2] 舒娜，量子糾纏技術與量子通信.
[3] 尼古拉.吉桑著，周榮庭譯，跨越時空的骰子.
[4] 中國科普博覽.
[5] 科普中國.
關鍵詞：工程教育；“材料計算與模擬”；實踐教學工程教育教學方法。
一、課程目標及對畢業要求的支撐
（1）理解并恰當研究、分析材料科學與工程領域實際問題的基礎理論與方法。“材料計算與模擬”專業課程主要內容為原子分子尺度的理論計算模擬，涉及的理論方法主要為量子力學和分子動力學方法。其中，量子力學方法較為深奧，分子動力學方法因與經典牛頓力學聯系緊密，相比量子力學較為簡單?？紤]工程教育理念側重工程實踐能力的培養，故在基礎理論方法部分將課程目標設置為了解基本理論方法的概念和基本計算流程。（2）針對復雜工程問題，能夠有效地運用工程圖學語言、計算機輔助設計工具，提出改進或解決方案。如何將工程實際中的復雜工程問題通過理論計算模擬提出改進或指導意見是本課程期望的終極目標。其中，如何培養學生通過思考和分析，將工程實際問題分解為理論計算問題并選擇合適的計算方法、計算參數和條件，將是本課程最重要的課程目標。（3）能夠正確運用現代工程工具、技術與資源對材料科學與復雜工程問題進行預測與模擬。工程教育背景下的課程側重實踐能力的培養，本課程的實踐內容主要是利用計算服務器或集群進行材料科學領域的計算模擬。其中，如何使用國家超級計算中心集群（如上海超算、深圳超算）進行高性能計算，并利用科學計算軟件進行結果分析，是本課程的重要課程目標之一。
二、教學方式的改進
本課程堅持理論與實踐相結合的教學方式，不斷提高實踐教學的比重，目前理論教學與實踐教學部分各占一半。承接自過去以教為主的教學理念，本課程目前的主要教學方式還是先講授相關理論內容，然后進行上機實踐操作和練習。在工程教育理念的背景下，實踐能力的培養和提升成為課程教學的重點，同時還要兼顧實踐練習與相關理論知識的銜接，本課程提出基礎理論內容先行傳授，其他內容采用先實踐后理論的教學方式。首先，對于必需的相關課程基礎理論采用課堂講授的教學方式，在講授期間有意識地向學生傳遞工程教育的理念。其次，以較為簡單的實踐案例先進行實踐練習，使得學生簡單上手并且產生對本課程的新鮮感和好奇感，結合基礎理論講解讓學生對基本理論和操作流程有一定的了解。最后，從簡單案例出發，不斷深入，并向實際工程問題靠攏，引導學生不斷深入思考，著重于引導學生了解和練習如何將實際工程問題分解為計算模擬可以解決的問題，并通過理論計算與模擬為指導和解決問題提供依據。作為持續改進、教研相輔的體現，“材料計算與模擬”課程所有實踐案例定期根據最新文獻報道進行更新，保持實踐教學案例的時效性，同時不斷開發新的實踐案例及相應計算流程?？紤]到實踐練習與課程課時可能的矛盾或不足，本課程還將所有實踐教學案例進行視頻錄像，同時將與實踐案例相關的理論內容關鍵詞以字幕的形式添加到錄像中，便于學生隨時翻看和熟悉。
原因：霍金是續愛因斯坦之后最偉大的宇宙理論家和黑洞研究者，證明黑洞奇性定理和面積定理，成功預言了“霍金輻射”，并提出“量子宇宙論”最后建立M理論。最值得敬佩的是霍金在身殘志堅的情況下，思維卻可以馳騁整個宇宙甚至宇宙之外的空間。
霍金，1942年1月8日出生于英國牛津，英國劍橋大學著名物理學家，現代最偉大的物理學家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一?；艚?1歲時患上肌肉萎縮性側索硬化癥，全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動。1979至2009年任盧卡斯數學教授，主要研究領域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論，愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：微電子；半導體物理；教學質量；教學方法
作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學院計算機與信息工程學院，副教授。（上海200090）
基金項目：本文系上海自然科學基金（編號：B10ZR1412400）、上海市科技創新行動計劃地方院校能力建設項目（編號：10110502200）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）13-0059-02
隨著半導體和集成電路的迅猛發展，微電子技術已經滲透到電子信息學科的各個領域，電子、通信、控制等諸多學科都融合了微電子科學的基礎知識。[1]作為微電子技術的理論基礎，半導體物理研究、半導體材料和器件的基本性能和內在機理是研究集成電路工藝、設計及應用的重要理論基礎；作為微電子學相關專業的特色課程及后續課程的理論基礎，“半導體物理”的教學直接影響了后續專業理論及實踐的教學。目前，對以工程能力培養為目標的微電子類相關專業，如電子科學與技術、微電子、集成電路設計等，均強調培養學生的電路設計能力，注重學生的工程實踐能力的培養，在課程設置及教學上輕視基礎理論課程。由于“半導體物理”的理論較為深奧，知識點多，涉及范圍廣，理論推導復雜，學科性很強，對于學生的數學物理的基礎要求較高。對于沒有固體物理、量子力學、統計物理等基礎知識背景的微電子學專業的學生來說，在半導體物理的學習和理解上都存在一定的難度。因此需要針對目前教學過程中存在的問題與不足，優化和整合教學內容，探索形象化教學手段，結合科技發展熱點問題，激發學生的學習興趣，提高半導體物理課程的教學質量。
一、循序漸進，有增有減，構建合理的教學內容
目前，國內微電子專業大部分選用了電子工業出版社劉恩科等編寫的《半導體物理學》，[2]教材知識內容體系完善，涉及內容范圍廣、知識點多、理論推導復雜、學科交叉性強。該教材的學習需要學生有扎實的固體物理、量子力學、統計物理以及數學物理方法等多門前置學科的基礎知識。但是在以培養工程技術人員為目標的微電子學類專業中，國內大部分高校均未開設量子力學、統計物理學及固體物理學等相應的前置課程。學生缺少相應固體物理、統計物理與量子力學等背景知識，沒有掌握相關理論基礎，對半導體物理的學習感到頭緒繁多，難以理解，容易產生畏學和厭學情緒。
在課程教學中教師必須根據學生的數理基礎，把握好課程的內容安排，抓住重點和難點，對原有的教材進行補充更新，注意將部分量子力學、統計物理學、固體物理學等相關知識融合貫穿在教學中，避免學生在認識上產生跳躍。例如在講解導體晶格結構內容前，可以增加2-3個學時的量子力學和固體物理學中基礎知識，讓學生在課程開展前熟悉晶體的結構，了解晶格、晶胞、晶向、晶面、晶格常數等基本概念，掌握晶向指數、晶面指數的求法，了解微觀粒子的基本運動規律。在講解半導體能帶結構前，增加兩個學時量子力學知識，使學生了解粒子的波粒二象性，掌握晶體中薛定諤方程及其求解的基本方法。在進行一些復雜的公式推導時，隨時復習或補充一些重要的高等數學定理及公式，如泰勒級數展開等。這些都是學習“半導體物理學”必備的知識，只有在透徹理解這些基本概念的前提下，才能對半導體課程知識進行深入地學習和掌握。
另一方面，對于微電子學專業來講，側重培養學生的工程意識，“半導體物理”課程中的部分教學內容對于工科本科學生來說過于艱深，因此在滿足本學科知識的連貫性、系統性與后續專業課需要的前提下，大量刪減了涉及艱深物理理論及復雜數學公式推導的內容，如在講述載流子在電場中的加速以及散射時，可忽略載流子熱運動速度的區別及各向異性散射效應，即玻耳茲曼方程的引入，推導及應用可省略不講。
二、豐富教學手段，施行多樣化教學方法，使教學形象化
半導體物理的特點是概念多、理論多、物理模型抽象，不易理解，如非平衡載流子的一維飄移和擴散，載流子的各種復合機理，金屬和半導體接觸的能帶圖等。這些物理概念和理論模型單一從課本上學習，學生會感覺內容枯燥，缺少直觀性和形象性，學習起來比較困難。為了讓學生能較好地掌握這些模型和理論，需要采用多樣化的教學方法，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件、實物模型、生產錄像等多種信息化教學手段，模擬微觀過程，使教學信息具體化，邏輯思維形象化，增強教學的直觀性和主動性。同時，教師除開展啟發式、討論式等教學方法調動學生學習的主動性、積極性外，[3，4]還可以應用類比方法幫助他們理解物理概念或模型。如講半導體材料中的缺陷及躍遷機制時，為了幫助學生理解，可以做一個類比：將階梯教師里單位面積的座位數比做晶格各能級上的電子能態密度，把學生當作電子，一個學生坐在某一排的某個座位上，即認為這個電子被晶格束縛。當有外來學生進入教室，在教室過道上走動時，可類比為間隙式缺陷；而當外來學生取代現有學生的座位時，可類比為填隙式缺陷等等。通過類比，學生對半導體內部的點缺陷的概念的理解就清楚形象多了。
三、結合微電子行業領域的迅速發展，以市場為導向，培養學生興趣
微電子技術的發展歷史，實際上就是固體物理與半導體物理不斷發展和創新的過程，[5]1947年發明點接觸型晶體管、1948年發明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術、半導體隨機存儲器、CPU、非揮發存儲器等微電子領域的重大發明，都與一系列的固體物理、[6]半導體物理及材料科學的重大突破有關?？v觀微電子工業的發展，究竟是哪些半導體理論推動了微電子技術的發展，哪些科學家推導并得出了這些理論？他們在理論推導的同時遇到了哪些困難？這些理論規律又起源于哪些實驗？到了21世紀，也就是今后50年微電子技術的發展趨勢和主要的創新領域，[5，6]即以硅基CMOS電路為主流工藝，系統芯片SOC（System On A Chip）為發展重點，量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；[7]與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如MEMS，DNA Chip等，也都于半導體科學相關。這些新的微電子發展趨勢主要涉及半導體物理中的哪些知識？涉及哪些領域等？
針對以上問題，教師在講授半導體物理的基礎上，對教材進行補充更新。在保持基礎知識體系完整性的同時，避免面面俱到，刪減課本中一些不必要的內容，大量加入近幾十年來發展成熟的新理論、新知識，突出研究熱點問題，力求做到基礎性和前瞻性的緊密結合，使學生在掌握基礎知識的同時對微電子發展歷史中半導體技術的發展趨勢有一個清晰地認識，讓學生能從中掌握事物的本質，促進思維的發展，形成技能；同時注重與信息化技術相結合，將近幾年半導體技術的最新研究成果，如太陽能電池等半導體光伏發電技術在國家綠色能源戰略上的地位，半導體光電探測器在國家航天戰略上的應用等，使學生能及時掌握半導體技術前沿發展趨勢。將這些問題分成若干個相關的專題分派給學生，學生自行查閱和搜集資料，他們在課堂上講述該專題，教師加以引導和幫助。這種方式不僅充分調動課堂氣氛，加深他們對所學知識的理解，同時也讓學生學習了半導體物理課程在微電子專業中課程體系的作用，在科學意識上加深了半導體物理課程的重要性，激發學習興趣和欲望。
同時，為幫助學生了解學術前沿，培養專業興趣，還可邀請校內外的專家做講座，學生可以利用課余時間，根據自己的興趣選擇聽取，加深對半導體物理課程的了解，培養專業學習興趣。
四、總結
總之，“半導體物理學”是微電子技術專業重要的專業基礎課，為后續專業課程的學習打下理論基礎。在“半導體物理”教學過程中，應積極采用現代化教學手段提高學生積極性，在教學過程中合理安排教學內容，與時俱進引入科技熱點，削弱傳統的課本知識與市場需求的鴻溝，培養適應社會需求的微電子人才。
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1999,(4):4-11.
1目前面臨的形式
大學物理課程是高等職業學院各工科學生的公共基礎課程。物理學是科研和各現代技術工程的基礎。大學物理課程包含了大量的物理學知識和物理學原理，既是非常重要的基礎理論課程也是科學素質教育不可或缺的組成部分。大學物理課程的學習不但有利于培養學生的職業能力和職業素養，更加為學生學習專業的技術能力打下了堅實的基礎。因此對于高職學生來說大學物理課程的學習是非常重要的。然而在目前階段，高等職業的大學物理課程的教學基本類似于普通的高等學校的教學模式，即更加重視基礎的物理學知識和物理學原理的講授，缺乏學生的動手實踐能力的培養。另一方面，高等職業學院的學生普遍存在入學分數較低，物理學基礎知識薄弱，理解接收新知識的能力有限，主動學習能力較差等特點［4］。在進行大學物理教學過程中，傳統教學主要采用基礎知識講授、教師實驗反復演示，一講一練、課后再練的方式鞏固知識。主要注重于傳授知識、偏重于解題技巧和解題方法的訓練。這對于課時充足時是可行的也是有效的，但是隨著社會經濟的發展，知識和信息的不斷豐富，學校開設的課程不斷增多，學生需要學習的知識更加廣泛，同時大學物理和其它的課程一樣，課時大大削減，再加上物理演示實驗儀器的有限性與物理科學技術的瞬息萬變形成了鮮明的對比，繼續沿用原來的教學方法就造成了學生聽不懂，教師教不會，學生聽懂了不會靈活運用的結果。這些在一定程度上影響了大學物理教學質量的進一步提高。近幾年各高職院校在大學物理教學的內容、方法上都有了很大的改進，出了一些比較優秀的教材，也制作了不少教學課件，本文綜合這些成果，從教學的內容和方式方法上，提出了全面提高大學物理課程教學質量的一些措施。
2整合內容體現技術性
大學物理課程的教學內容主要包括力學、電磁學、光學、熱學、量子力學和相對論等內容。在傳統的物理教學中關于經典物理學內容即力學、熱學、光學和電磁學中的理論知識是重要講授的內容，同時對于近代物理學內容即量子力學和相對論也會做非常詳細的講授。但是對于高職教育中“必須夠用”的原則，對于量子力學和相對論這樣的理論知識內容來說，在講授的過程中只需要簡單介紹，使學生知道量子力學解決什么問題，相對論的主要內容是什么即可。應當將大量的課時用來介紹經典物理學的內容。在講授力學、熱學、光學和電磁學的過程中，應當聯系實際的力學問題，向學生傳授力學知識，對于一些理論性非常強而實際技術應用中較少的物理學原理的介紹要適當減少。例如，在力學中關于摩擦力的講授可以分析摩擦力作為阻力時的實例和作為動力時的實例，讓學生切實體會摩擦力的本質。在講授光學中關于光線的波長和光的顏色時給學生分析，人眼對于光的不同顏色的敏感度是不同的，如交警和學生校服上熒光物質的顏色時草綠色，因為人眼對這種波長的光最為敏感，從而激發學生學習的興趣，在學生感興趣的基礎上適當介紹光譜分析等技術。在講授電磁學的過程中，結合電磁技術讓學生明白理論與實踐是如何聯系的。通過這樣的理論與實踐結合的方式講授，就可以避免理論知識的枯燥性，可以提高學生學習物理學的興趣。在學生具有較高學習興趣的基礎上展開教學，教學效果可以顯著提高。
3提高大學物理教學質量的手段
在上述學生具有對物理學較高興趣的基礎上可以從教學方法和教學手段兩方面提高教學質量。在教學方法方面嘗試進行下面的教學探討:①通過教師對一些物理學原理的演示實驗、對一些物理學現象進行多媒體視頻資料播放等直觀的教學，可以充分調動學生的學習積極性，同時加深學生對物理概念的理解。②通過進行讀書指導，教會學生自學。通過給定學生某個知識點的問題，讓學生帶著問題去讀書，去圖書館查閱相關資料，要求學生在自己讀書的調研之后能夠給出自學提綱，同時能整理出知識點;讓學生通過對這些問題的討論及改變問題中初始條件的變化來的結果學會舉一反三，通過知識點間的聯系學會觸類旁通。這個方法的學習過程也是教會學生開展研究性學習的基礎。③通過學生動手進行實驗操作、完成實習作業等教學方法，增加學生主動參與教學活動的意識，促進學生積極思考。這些方法的使用在實際的教學過程中大大提高了學生學習物理學的興趣，同時調動了學生的主動性、積極性和創造性，起到了較好的教學效果。例如機電1班的同學在物理討論課后談到:“為了解決老師在課堂上提出的問題，我不僅看了課本，在網上查閱了相關的文獻資料，還去圖書館看了許多資料，…”在教學手段方面，采取傳統的教學手段，教師課堂演示、網絡教學輔導系統、學生實驗等豐富多彩的立體化教學手段。在課堂講授時大量使用演示實驗、多媒體課件和計算機動畫插播等手段，使學生直觀的了解到相關的實驗現象，以及發生這些現象所要求的條件。隨后通過啟發、課堂討論和學生互動實驗等方式，提高課堂教學效果。課后通過布置學生作業、督促學生使用網絡資源、要求學生完成某一小論文和以寢室為單位的學生自學討論交流，幫助學生進行自主式、互動式、研究式學習。同時積極搭建教師備課平臺，有效支持教師充分恰當利用電子教案、電子講稿、素材庫等現代化教育技術手段進行個性化教學，使得一些不容易用語言描述的物理過程和概念一目了然，有效地提高教學效率，激發學生學習的興趣，擴大信息量。
4結束語
1、史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking，1942年1月8日)，ALS患者，英國著名物理學家和宇宙學家。肌肉萎縮性側索硬化癥患者，全身癱瘓，不能發音。霍金的主要研究領域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發現象和無邊界的霍金宇宙模型，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。
2、霍金是英國皇家學會院士，同時還是繼牛頓和愛因斯坦之后最杰出的物理學家之一，被世人譽為“宇宙之王”。
3、霍金的主要學術思想如下：時光機;時間縫隙;回到過去;飛去未來;四度空間;外星人論;星際移民;高維空間;宇宙理論等等。
（來源：文章屋網 ）
