课程名称：量子力学

课程类型：国家级线下一流本科课程

课程负责人：卢海舟

卢海舟，教育部长江学者特聘教授和首批国家级一流本科课程负责人，基金委杰出青年基金获得者，广东省物理学会教学指导委员会委员。2002年于兰州大学物理学院获得学士学位、2007年获得清华大学凝聚态物理博士学位，2007- 2012年期间在香港大学物理系从事博士后研究工作，2012-2015年期间任研究助理教授，2015-2018年期间在南方科技大学物理系任副教授，2018-2021年期间任教授，2021年至今任讲席教授。曾获得2021年广东省“南粤优秀教师”称号，2022年南方科技大学“优秀教学奖”，2022年南方科技大学“优秀博士学位论文指导教师奖”，2023年理学院“杰出教学奖”，2023年“最受本科毕业生欢迎任课老师”提名奖等荣誉。主持在研省级教改项目“理论与计算物理教研室”1项。已连续9年主讲本科生专业必修课程《量子力学II》和本研共上课程《量子输运理论》，近五年为本科生教授课程总学时为482学时，选课总人数达601人。主要从事凝聚态物理的研究，特别是量子输运，目前担任科技部重点研发“物态调控”项目负责人。他在物理学和材料学主流国际期刊发表了110余篇论文，被引用7900余次，H指数43，有十余篇ESI高引论文。

课程团队成员：许志芳

授课学期：秋季、春季

考核方式：考试（期中考试+期末考试+平时作业）

学时：48.0+48.0

学分：3.0+3.0

课程简介、目标与任务：

作为物理学专业核心课程，量子力学模块分I和II两部分，共计6学分。完成本课程（量子力学II）修读后，学生应掌握定态微扰、变分法、WKB近似、含时微扰、绝热近似、散射理论、带电粒子在电磁场中运动，并能灵活运用。要求具备后续高阶物理课程的自我学习能力，并能在导师指引下开展初步科研训练，及早进入科研前沿。

教学设计：

1、把量子力学课程分为I和II两个阶段实施，同时鼓励学有余力的同学修读高等量子力学（4学分）课程。其中量子力学I建议在大二下学期完成，量子力学II建议在大三上学期完成。通过为期至少一学年的量子力学类课程学习，使学生有充分的时间消化、吸收课本知识，具备灵活运用的能力；

2、量子力学I（3学分）主要内容是量子力学基本原理和方法、薛定谔方程、中心力场问题、角动量和自旋以及全同粒子等。学生完成这部分内容学习后，应基本能够自主开展后续课程学习，并具备开展物理学及相关学科科研训练的必要基础；

3、量子力学II（3学分）主要包括定态微扰、变分法、WKB近似、含时微扰、绝热近似、散射理论、带电粒子在电磁场中运动。按照物理学人才培养方案，此时学生已经在开展科研训练项目，能够带着问题边学习、边实践，达到学以致用，融会贯通的目标；

4、教学过程中要求教师能够把量子力学课程相关知识内容同其它物理学专业核心合成做好衔接，如分析力学、统计物理、电动力学等，并对后续高阶物理课程学习做好铺垫，让学生对整个现代物理学知识体系有所了解；

5、教学过程中还要求教师结合自己研究领域，把课本知识与前沿研究相衔接，激发学生学习兴趣，引导学生及早进入研究领域。

课程教材：

[1] Introduction to quantum mechanics，9787111182948，D. J. Griffiths, 机械工业出版社，2006-01-01

[2] Modern Quantum Mechanics, 9780321503367, J. J. Sakurai, J. Napolitano, Pearson, 201

课程特色：

量子力学是现代物理学的基础核心理论，在课程内容衔接上起着承前启后的作用，是本科生开展科研实践、进入物理学研究前沿研究的关键课程。我们在做课程设计时，充分考虑到本课程的特色，采取如下的创新方案：

1、在保持数学推导严谨性的同时特别强调对物理概念的理解，帮助学生建立正确物理图像，具有自主学习后续课程的能力；

2、重视研究性学习，强调与实践相结合的学习方法，鼓励学生带着问题学习，达成学以致用、融会贯通的目标；

3、强调与物理学专业其它课程（如分析力学、统计物理、电动力学、高等量子力学、量子场论等）相衔接，让学生在学习量子力学的过程中，对现代物理学的整体框架有所了解；

4、教师在教学过程中必须与自身研究领域相结合，把课本知识与前沿科学进展相结合，有效引导学生尽早进入科研领域。

课程思政建设：

本课程为物理学基础核心课程，通过本课程的学习，学生应掌握量子力学的基本原理以及各种近似方法，了解量子力学的发展历史及其哲学思考，能够将所学量子力学知识应用于实际工作中。本课程的思政实施点主要有：

一、培养学生的科学精神和科学家精神。例如在介绍量子力学的理论体系时，通过对如普朗克、玻尔、海森伯等众多伟大物理学家的了解，学生应认识到科学的传承以及科学共同体的建立对于推进物理学进步的重要作用。

二、掌握科学的思维模式和基本的科研范式。例如通过介绍不同哲学流派对于量子力学的解释，如现实主义、哥本哈根正统解释、不可知论等，以及涉及到的互补原理、隐变量理论、贝尔不等式等概念，可以帮助学生深入理解和思考。这样的学习过程能够激发学生的批判性思维、系统性思维和辩证思维，提高他们的科学思维能力。

三、增强文化自信和家国情怀。例如在讲解塞曼效应时，介绍中国科学院科学家利用大科学装置FAST探测中性氢窄线自吸收（HINSA）塞曼效应，测量了位于金牛座的分子云L1544中间层的磁场强度，分子云的各层磁场相对均匀，强度没有明显改变，而且比较弱，相关的结果发表在自然杂志上。通过相关介绍让学生了解当代中国科学家和科学装置对物理学前沿研究的贡献。

课程发展规划：

1、根据量子力学前沿发展趋势，如拓扑物态、量子信息和量子计算领域的进展情况，结合南科大自身人才培养模式的特点和物理学学科的发展规划，编制一套为期三学期，本研贯通的量子力学系列课程讲义。

2、尝试讲现代信息技术应用到量子力学的教学过程中，把量子力学知识难点、要点碎片化，通过小视频和小笔记的方式在网络上公开，供学生预习、复习和做研究时参考使用。