认知世界 成就未来 | 山西大学国家级一流课程“量子力学Ⅱ”

当大家抬头凝视浩瀚的宇宙海洋时，是否会产生对世间万物运动规律的思考？当大家感叹现代科技发展速度如此之快时，是否会对它们背后蕴藏的知识宝藏产生无限好奇？当大家遨游在互联网世界享受它带来的便利舒畅时，是否会引发关于其构成与运用的联想？在日复一日、平淡充实的社会生活中，量子力学已在不断地发展与运用中悄悄改变着大千世界，它是近代人类重新认识世界和感受世界的知识结晶，从根本上建构着人类对物质结构及其相互作用的理解。那么，量子力学在当代是如何发展并被运用到日常教学之中的？一同走进山西大学国家级一流本科课程“量子力学Ⅱ”的课堂，跟随梁九卿教授一同探索量子世界的妙趣。

“量子力学Ⅱ”是山西大学物理基地班的专业选修课，由梁九卿教授主讲，李志坚教授和梁军军副教授协助梁九卿教授进行教学工作的开展。该课程在山大拥有二十余年的发展历史，最早可以追溯至1999年。彼时，物理电子工程学院梁九卿教授为山西大学物理国家基地班本科四年级讲授“量子物理新进展”和“凝聚态场论方法”这两门课程。“当时的目的主要就是提高学生运用知识和研究工作的能力，使课堂学习与实际研究之间的鸿沟得到弥补”，谈到课程开设目的时，梁九卿教授如是讲道。从教科书学习到阅读文献进入研究课题，是一个提升与锻炼的过程，学生在此过程中可能会出现能力“断档”的问题，因此，弥合这部分鸿沟就成为了该课程的主要建设目标，它为学生提供了一个良好的过渡平台，解决了学生在掌握量子力学基本原理基础之上，如何尽快了解量子理论发展过程中出现的新奇量子效应、快速进入科学研究最前沿的问题。

与时俱进之于理论研究有着十分深刻的意义。该课程所用教材是由梁九卿教授负责撰写的《量子物理新进展》，其中包含的内容是作者多年的研究成果，是根据日常的授课讲义整理而成、具有丰富的实践与应用经验的“理论精华”。此外，“量子力学Ⅱ”课程所用教材十分重视学界的热点研究问题并对教材进行及时、有益的补充。例如，由于冷原子实验的迅速发展，量子化光场中的冷原子Dicke模型超辐射相变受到了广泛关注。基于此，课程教学团队就在2020年出版的升级版的新教材中补充了与之相关的研究内容并对旧有章节做了进一步的完善，使得课程内容能够紧跟物理学前沿，使得课堂学习与实际研究之间的屏障得以被打破，更使学生能够在量子力学课堂上体悟到现代物理思想的魅力。

理论为实际研究提供指南针，实践又成为理论创立发展的试金石。如何将基本概念延伸到实际的物理研究工作之中，如何在教学中引入研究性的理念，如何将课堂教学与学术前沿相连接……这些问题都能从“量子力学Ⅱ”课程中寻找到答案。它勤于探索、优化教法、立足基础、关注前沿，在培养学生基础素质的基础上不断提升其实际研究的素质和水平，推动学生完成的个性化创新发展。

聚焦前沿，开拓视野。近年来，随着科学技术的不断进步，量子物理学不断取得了新的突破和进展，使得与物理类相关的交叉学科异军突起，和量子力学密切相关的量子通信、量子计算、量子调控等前沿研究深刻影响着人们的日常生活，成为未来物理学应用的重要走向。但对于致力于量子物理研究的本科生来说，他们虽在本科阶段完成了量子力学理论的学习任务，但是对于当前量子物理的最前沿课题仍缺乏了解，对该领域的理论或实验进展仍然没有较全面的认识。“量子力学Ⅱ”针对这一现象展开教学工作，力求向高年级本科生或在读研究生等系统介绍相关量子理论的最新进展、最新概念、新方法的应用等。

创新形式，系统教学。粱九卿教授谈道：“教学的同时也得搞研究。没有创新，当然也搞不好教学，两者之间是一种相辅相成的关系，否则就算是上课，也只是照本宣科而已。但是即便是做研究，每个教授也应该把教学作为自己最大的一种职责。”梁九卿教授将授课内容用七个专题的形式整理划分出来，专题之间彼此独立又相互联系。来自2020级物理学专业的冯瑞丽说道：“梁老师的课使我印象最深刻的便是他针对书上的每一个公式，每一个理解，都会进行详细的推导。”粱九卿老教授从一般原理出发，围绕量子化、对称性、相位因子等主旋律对量子物理问题展开阐述，帮助同学们建立起清晰的知识结构，带领了同学们重新系统地认识了量子物理这一研究领域。

鼓励交流，激发兴趣。除课堂教学外，粱九卿教授还鼓励学生们通过多渠道、多媒体等各种方式拓宽视野，开阔眼界，提升个人的知识储备。“在讲解过程中，梁老师注重与学生的互动，鼓励我们思考并进行讨论。我深感梁老师对于科学的热忱和对于教学的认真负责，他的讲解方式不仅使得复杂的量子物理理论变得平易近人，同时引发了我们对于量子世界的好奇心。”2020级电子信息科学与技术专业的韩文菲补充道。

“量子力学Ⅱ”从基础知识和基础规律出发，着眼于科技最前沿，为学生们搭建起一座连接课堂学习和研究工作的桥梁。内容新、形式新、方法新，崭新的课堂体验不仅更好地培养了学生们探索科学的兴趣和好奇心，也激发起他们独立思考、勇于实践、勇于创新的科学精神，逐步形成科学的学习态度和科学价值观，达到提高学生们科学素养的最终目的。

作为山西大学一张厚重而雅致的名片，粱九卿教授虽已有八十四岁高龄，但仍以矍铄的精神面貌站在物理的讲台上，指引着那些有志于此的学生们。粱九卿教授治学严谨、学贯中西的大家风范和深邃高妙的识见也深深地影响着他的每一位学生。来自2020级物理学专业的李雨阳同学感叹道：“以前听闻梁老师是一位德高望重的学者，而当真正上课才发现老师更是那个保持着对物理最纯真朴素的态度、比我们很多学生更有活力的求知者。”

用语言播种，用彩笔耕耘，用汗水浇灌，用心血滋润，粱九卿教授为同学们打开一扇独特的窗户，让他们看到了一个更加斑斓的新世界。来自2020级光电信息科学与工程专业的梅硕同学补充道：“在梁老师的‘量子力学Ⅱ’课程中不仅让我学习到了书本中的知识，也让我学习到书本以外作为科研工作者应该具有的精神和品质。”粱九卿教授用科研之光点燃了人类文明的火炬，鞠躬尽瘁，又将火炬传递向新一代青年学者们，为人类的未来开辟了更多无限的可能性。

“量子力学Ⅱ”将继续从教学内容、教学模式、教学方法等方面精心设计。更要不断吸收量子力学理论新成果来进一步充实教学内容。目前在原有教材的基础上对已有部分内容做更深层次的修改，对量子物理的最新进展则仍在整理补充中。同时要加强量子物理教师团队建设，在团队中传承老教师的丰富的教学经验，培养青年教师提高自己的专业知识和教学能力，实现教学质量平稳过渡，逐步形成以主讲教师负责的、结构合理、教学水平高、教学效果好的教学梯队。制定先进的教学方法与手段，相关的教学大纲、教案、习题，参考文献要进一步丰富，重视教学课件的开发、完善习题库与考题库等。

量子力学为进一步探索和认知世界提供指南与动力。山西大学“量子力学Ⅱ”课程在发展建设过程中不断吸收量子力学理论新成果，进一步充实教学内容并推动教学与实际研究完成链接。其从教学内容、教学模式、教学方法等方面精心设计，力求“教学效果最大化”与“学科发展最大化”，为社会整体科技发展提供前进的支持、为地方人才培养贡献出山大力量。

（网易山西 黄晶 助编 刘静文）