Giảng dạy học phần cơ học lượng tử cho ngành Sư phạm Vật lý trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên

Bài báo này trình bày thực trạng việc dạy và học môn cơ học lượng tử ngành Sư phạm Vật lý tại trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên và một số phương pháp giảng dạy nhằm tích cực hoá nhận thức của người học, giúp người có thể hiểu sâu sắc hơn về kiến thức cơ bản để hiểu sâu sắc hơn về vật lý học, góp phần nâng cao công tác đào tạo cử nhân ngành Vật lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giảng dạy học phần cơ học lượng tử cho ngành Sư phạm Vật lý trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái NguyênChu Việt HàTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ117(03): 39 - 47GIẢNG DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC LƢỢNG TỬCHO NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÝ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM– ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN THEO HỌC CHẾ TÍN CHỈChu Việt Hà*Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTCơ học lượng tử là một trong những lý thuyết cơ bản của vật lý học, là phần mở rộng và bổ sungcủa cơ học Newton (còn gọi là cơ học cổ điển), và cũng chính là cơ sở lý luận để nghiên cứu cáchệ vi mô và cấu trúc của vật chất. Do đó cơ học lượng tử là cơ sở của rất nhiều các chuyên ngànhkhác của vật lý và hóa học như vật lý chất rắn, hóa lượng tử, vật lý hạt… Đây là một môn học rấtquan trọng nhưng tương đối khó do tính chất trừu tượng và được mô tả bởi các phương pháp toánhọc phức tạp. Bài báo này trình bày thực trạng việc dạy và học môn cơ học lượng tử ngành Sưphạm Vật lý tại trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên và một số phương pháp giảngdạy nhằm tích cực hoá nhận thức của người học, giúp người học có thể hiểu sâu sắc hơn về cơ họclượng tử, có được các kiến thức cơ bản để hiểu sâu sắc hơn về vật lý học, góp phần nâng cao côngtác đào tạo cử nhân ngành Vật lý.Từ khóa: cơ học lượng tử, hệ thống đào tạo tín chỉ, phương pháp giảng dạy nhằm tích cực hoángười học, khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái NguyênGIỚI THIỆU*Đổi mới phương pháp dạy và học theo họcchế tín chỉ là chủ đề đã được thảo luận từnhiều năm nay và đã được thực hiện ở hầu hếtcác trường đại học. Việc chuyển từ học tậptheo niên chế sang học chế tín chỉ sẽ tạo ranhững điều kiện thuận lợi và động lực khôngnhỏ trong việc đổi mới phương pháp dạy vàhọc, góp phần đáp ứng nhu cầu chủ động củasinh viên trong học tập.Học phần Cơ học lượng tử được giảng dạycho ngành sư phạm Vật lý của trường Đại họcSư phạm - Đại học Thái Nguyên hiện nay baogồm 5 tín chỉ. Nội dung của môn học baogồm các kiến thức về các khái niệm cơ bảncủa cơ học lượng tử, các kiến thức về toánhọc và vật lý sử dụng trong cơ học lượng tử,về các biến động lực và phương trình độnglực học trong vật lý lượng tử, các nguyên lýtương ứng và nguyên lý bất định, quan điểmthống kê của cơ học lượng tử, … Tất cả cáckiến thức này là điều kiện đầy đủ và cần thiếtđể sinh viên có thể sử dụng trong nghiên cứu*Tel: 0912 132036và ứng dụng vật lý hiện đại vào các lĩnh vựckhoa học công nghệ. Đồng thời, nội dungmôn học cũng cung cấp các kiến thức phục vụcho người học có thể tham gia ở các bậc họcsau đại học như cao học và nghiên cứu sinhngành vật lý.Cơ học lượng tử cung cấp các kiến thức cơbản và là cơ sở lý luận khi nghiên cứu bảnchất vật lý của tất cả các hiện tượng. Nắmchắc cơ học lượng tử giúp người học nắm bắtđược thông tin và giải thích tốt không chỉ cáchiện tượng vật lý lượng tử mà còn giúp giảithích chính xác hơn các hiện tượng vật lý vimô, do đó môn học này được giảng dạy hầuhết ở các trường đại học có ngành vật lý. Tuynhiên, đây là một môn học tương đối khó dotính chất trừu tượng và được mô tả bởi cácphương pháp toán học phức tạp, do đó việcđổi mới phương pháp giảng dạy môn họcnhằm tích cực hoá nhận thức của người học,giúp người học có thể hiểu sâu sắc hơn về cơhọc lượng tử, đạt được kết quả cao hơn trongviệc học tập môn học này, góp phần đạt kết quảcao hơn trong công tác đào tạo cử nhân ngànhVật lý là việc rất quan trọng và cần thiết.39Chu Việt HàTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆVỊ TRÍ MÔN HỌC CƠ HỌC LƢỢNG TỬTRONG CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠOGIÁO VIÊN VẬT LÝSau khi được cung cấp kiến thức của các họcphần Vật lý Đại cương (như Cơ Đại cương,Điện và từ, Nhiệt học, Quang học…), ngườihọc có thể giải thích các hiện tượng Vật lý ởcấp độ vĩ mô, nhưng còn rất nhiều hiện tượngmà vật lý cổ điển không giải thích được. Cáchiện tượng này xảy ra ở quy mô nguyên tửhay nhỏ hơn, như tính bền vững của nguyêntử hay kể cả một số hiện tượng vĩ mô nhưsiêu dẫn, siêu chảy. Cho tới nay, các tiên đoáncủa cơ học lượng tử chưa bao giờ trái vớithực nghiệm. Để hiểu rõ và đầy đủ về cáchiện tượng Vật lý, sinh viên ngành Vật lýkhông thể thiếu được những hiểu biết về Cơhọc lượng tử.Cơ học lượng tử là một lý thuyết cơ học,nghiên cứu về chuyển động và các đại lượngvật lý liên quan đến chuyển động như nănglượng và xung lượng của các vật thể nhỏ bé(các vi hạt) mà ở đó lưỡng tính sóng hạt đượcthể hiện rõ [1- 5]. Lưỡng tính sóng hạt đượccoi là tính chất cơ bản của vật chất, bất kì mộthạt nào cũng tương ứng với một trường vàcác lượng tử của trường này chính là các hạtđó [6]. Chính vì thế cơ học lượng tử được coilà cơ bản hơn cơ học Newton vì nó cho phépmô tả chính xác và đúng đắn các hiện tượng vậtlý mà cơ học Newton không thể giải thích được.Cơ học lượng tử là sự kết hợp chặt chẽ của ítnhất ba loại hiện tượng mà cơ học cổ điểnkhông tính đến, đó là: (i) sự lượng tử hóa (rờirạc hóa) một số đại lượng vật lý, (ii) lưỡngtính sóng hạt, và (iii) các vướng ...