《固體物理》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名固體物理課程英文名Solidstatephysics雙語授課□是R否課程代碼21112021課程學(xué)分4總學(xué)時數(shù)64（不含實踐）課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程R專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)R必修□選修□其他課程形態(tài)□線上R線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式R閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告R課堂表現(xiàn)R階段性測試R平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)新能源材料與器件專業(yè)系面向?qū)I(yè)新能源材料與器件開課學(xué)期第4學(xué)期先修課程高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理后續(xù)課程材料物理性能、半導(dǎo)體物理與器件、材料現(xiàn)代測試方法等選用教材黃昆、韓汝琦.固體物理學(xué)（重排版）[M].北京:北京大學(xué)出版社,2014.參考書目1.C.基泰爾.固體物理導(dǎo)論（第八版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2022.2．李正中，固體理論（第二版）[M].北京:高等教育出版社,2006.課程資源本課程在超星、中國大學(xué)MOOC等智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺相關(guān)課程的網(wǎng)址有課程資源。課程簡介《固體物理》是一門材料類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程。課程主要介紹固體材料的微觀結(jié)構(gòu)、聲子及電子的運動、能帶理論及其應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得從事固體材料研發(fā)等相關(guān)行業(yè)的基礎(chǔ)知識、基本方法，能夠運用所學(xué)基本理論，分析闡釋固體材料性能背后的物理本質(zhì)；具有理論聯(lián)系實際的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神；為后續(xù)《材料現(xiàn)代測試方法》、《材料物理性能》、《半導(dǎo)體物理與器件》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及將來的工作和科研打下較堅實的理論與實踐基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1學(xué)生能夠描繪和闡述固體材料的微觀結(jié)構(gòu)、聲子及電子運動的基本物理規(guī)律及其物理模型，能夠運用固體能帶理論解釋涉及金屬和半導(dǎo)體的諸多性能指標(biāo)。課程目標(biāo)2學(xué)生能夠認(rèn)識固體材料的微觀結(jié)構(gòu)，在學(xué)習(xí)物理規(guī)律的過程中，接受方法論的教育，感悟物理規(guī)律構(gòu)建過程中體現(xiàn)的諸如分析與綜合、演繹與歸納、類比與聯(lián)想、猜測與試探以及理想化、模型化、半定量、實驗、統(tǒng)計等研究方法。課程目標(biāo)3學(xué)生能夠依據(jù)所學(xué)物理基本規(guī)律，針對儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能以及器件的特定需求，從理論角度初步擬定有效、合理的設(shè)計思路；具有高度的社會責(zé)任感、愛國主義情懷、辨證唯物主義的科學(xué)世界觀和正確的人生價值觀。課程目標(biāo)4學(xué)生能夠通過所學(xué)關(guān)鍵科學(xué)知識及文獻(xiàn)調(diào)研，嘗試分析和闡述工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)過程中復(fù)雜工程問題的物理本質(zhì)。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識【H】指標(biāo)點1.3：針對復(fù)雜的新能源材料與器件工程問題，運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行分析和推演，掌握工程問題的主要機理和關(guān)鍵指標(biāo)。1畢業(yè)要求2：問題分析【H】指標(biāo)點2.2：針對儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件的復(fù)雜工程問題，能夠應(yīng)用用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，結(jié)合相關(guān)工具及模型方法簡化和分解復(fù)雜工程問題，并正確的闡釋和表達(dá)。2畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案【M】指標(biāo)點3.2：在新能源材料與器件的工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)過程中，針對儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件的特定需求，提出有效、合理的設(shè)計思路與解決方案。3畢業(yè)要求4：研究【H】指標(biāo)點4.1：在儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設(shè)計和制備等方面，能夠熟練掌握關(guān)鍵科學(xué)知識和儀器使用方法，通過文獻(xiàn)調(diào)研和實驗檢測，分析工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)過程中復(fù)雜工程問題的的解決方案。4三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1晶體結(jié)構(gòu)1.晶體結(jié)構(gòu)1.拓展閱讀：非典型晶體結(jié)構(gòu)2．練習(xí)畫晶面、晶向課程目標(biāo)1、2重點：晶體結(jié)構(gòu)難點：晶向和晶面講授法：基本概念、基本物理規(guī)律講解練習(xí)法：熟悉掌握重點知識82.晶格的周期性晶向和晶面2固體結(jié)合1.離子鍵結(jié)合、共價結(jié)合1.個人作業(yè)2.小組討論：二維材料異質(zhì)結(jié)中的原子結(jié)合方式課程目標(biāo)1、2重點：共價結(jié)合、金屬性結(jié)合難點：范德瓦耳斯結(jié)合講授法：基本概念、基本物理規(guī)律講解文獻(xiàn)調(diào)研法：拓展了解基本知識82.金屬鍵結(jié)合、范德瓦耳斯結(jié)合3聲子1.簡諧近似和簡正坐標(biāo)1.拓展閱讀2.查閱：一維原子鏈模型在其他方面的應(yīng)用課程目標(biāo)1、2、4重點：簡諧近似和簡正坐標(biāo)難點：簡諧近似和簡正坐標(biāo)講授法：基本概念、基本物理規(guī)律講解文獻(xiàn)調(diào)研102.一維單原子鏈4能帶理論1.布洛赫定理1.小組作業(yè)2.拓展閱讀課程目標(biāo)1、2、4重點：布洛赫定理難點：布洛赫定理講授法：基本概念、基本物理規(guī)律講解案例教學(xué)：講解近電子近似的實際應(yīng)用102.一維周期場中電子運動的近自由電子近似5晶體中電子在電場和磁場中的運動1.準(zhǔn)經(jīng)典運動個人作業(yè)拓展閱讀課程目標(biāo)1-4重點：恒定電場作用下電子的運動難點：恒定電場作用下電子的運動講授法小組討論文獻(xiàn)調(diào)研102.恒定電場作用下電子的運動6金屬電子論1.費密統(tǒng)計和電子熱容量小組作業(yè)線上學(xué)習(xí)拓展閱讀課程目標(biāo)1-4重點：功函數(shù)和接觸勢差難點：功函數(shù)和接觸勢差講授法：基本概念、基本物理規(guī)律講解小組討論：功函數(shù)影響因素文獻(xiàn)調(diào)研：電偶腐蝕102.功函數(shù)和接觸勢差7半導(dǎo)體電子論1.半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)線上學(xué)習(xí)拓展閱讀課程目標(biāo)1-4重點：費米統(tǒng)計和電子熱容量難點：半導(dǎo)體中電子的費米統(tǒng)計分布講授法：能帶結(jié)構(gòu)的認(rèn)識小組討論：如何調(diào)整能帶結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)調(diào)研：異質(zhì)結(jié)中的能帶結(jié)構(gòu)82.半導(dǎo)體中電子的費米統(tǒng)計分布四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)知識、原子間結(jié)合方式1-754%階段性測驗平時作業(yè)課堂表現(xiàn)期末考試2.簡諧近似、布洛赫定理與能帶理論3.準(zhǔn)經(jīng)典運動、費米統(tǒng)計和電子熱容量4.半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)21.晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)知識、原子間結(jié)合方式1-735%階段性測驗平時作業(yè)課堂表現(xiàn)期末考試2.簡諧近似、布洛赫定理與能帶理論3.準(zhǔn)經(jīng)典運動、費米統(tǒng)計和電子熱容量4.半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)31.恒定電場作用下電子的運動5-73%平時作業(yè)課堂表現(xiàn)2.功函數(shù)和接觸勢差3.半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)41.一維周期場中電子運動的近自由電子近似、一維單原子鏈3-78%平時作業(yè)課堂表現(xiàn)2.恒定電場作用下電子的運動、功函數(shù)和接觸勢差、半導(dǎo)體中電子的費米統(tǒng)計分布表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比課堂表現(xiàn)20%平時作業(yè)10%階段性測驗10%閉卷考試60%課程目標(biāo)140%40%60%60%54%課程目標(biāo)220%30%40%40%35%課程目標(biāo)310%10%0%0%3%課程目標(biāo)430%20%0%0%8%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（50%）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況，特別是發(fā)言與提問、小組討論等情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。根據(jù)上課是否認(rèn)真聽講，是否能夠針對研究問題與師生開展交流討論、是否有睡覺或者玩手機的情況，是否有擾亂課堂秩序的情況，按照百分制進(jìn)行計分。（2）作業(yè)完成情況（25%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計。如課后習(xí)題的作答、對固體物理研究領(lǐng)域前沿知識的綜述，考核學(xué)生對于基本知識的理解掌握情況、運用現(xiàn)代工具的水平、初步制定研究方案的能力。根據(jù)學(xué)生是否正確完成作業(yè)、是否獨立完成作業(yè)按百分制計分。（3）階段性測驗（25%）：學(xué)生在期中測試中掌握課程基本知識的情況；2.期末成績評定該課程對本科生是必修課,閉卷考試。著重對基本概念、基本理論知識和物理規(guī)律應(yīng)用的考核，考試成績占60%。3.總成績評定總成績應(yīng)由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，其構(gòu)成比例應(yīng)科學(xué)合理。書寫格式：總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標(biāo)準(zhǔn)表5課堂表現(xiàn)/平時作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)考核項目評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習(xí)、積極回答問題，且能進(jìn)行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、能夠回答問題。（50%）（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題需引導(dǎo)，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度。（50%）（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫