《固体物理导论》课程教学大纲课程概况课程名称课程号固体物理学导论1412064课程英文名称学时/学分72/4IntroductiontoSolidStatePhysics材料物理、功能材料、新课程性质必修适用专业能源材料与器件黄娟娟课程负责人教学团队倪侠、徐奇教材：《固体物理导论》CHARLESKITTEL著项金钟吴兴惠译选用教材及参考书目：《固体物理学》胡安、章维益：《固体物理学》黄昆、韩汝琪参考书目课程简介：固体物理导论是材料科学相关专业的专业核心课程，是学习材料科学理论的基础。它着重阐述固体的结构、组成粒子间的相互作用以及粒子的运动规律，并在此基础上阐明固体的基本性质及其应用的原理。本课程主要介绍固体物理的一些基础概念，如晶体的周期结构、晶格振动，自由电子气和能带等：着重培养学生对基本物理概念、物理模型和物理过程的理解，使学生了解固体物理的一些基本处理方法并能应用所学的知识解释材料的物理性质和材料结构的关系，构建完整的专业基础知识。课程目标（CourseObjectives,CO)熟悉固体物理的基本知识知识目标（CO1)理解固体物理的研究方法学会运用物理模型分析问题能力目标（CO2)素质、情感价值观目标（CO3)学时团PM1讲授法教学68学时94%PM2研讨式学习%oloPM3案例教学学时PM4翻转课堂学时%教学方式(PedagogicalMethods,PM)%口PM5混合式教学学时口PM6体验式学习学时%团PM7讨论教学4学时6%
1 《固体物理导论》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 固体物理学导论 课程号 1412064 课程英文名称 Introduction to Solid State Physics 学时/学分 72/4 课程性质 必修 适用专业 材料物理、功能材料、新 能源材料与器件 课程负责人 黄娟娟 教学团队 倪侠、徐奇 选用教材及 参考书目 教材：《固体物理导论》CHARLES KITTEL 著 项金钟 吴兴惠译 参考书目：《固体物理学》胡安、章维益；《固体物理学》黄昆、韩汝琪 课程简介： 固体物理导论是材料科学相关专业的专业核心课程，是学习材料科学理论的基础。它着重阐述固体 的结构、组成粒子间的相互作用以及粒子的运动规律，并在此基础上阐明固体的基本性质及其应用的原 理。本课程主要介绍固体物理的一些基础概念，如晶体的周期结构、晶格振动，自由电子气和能带等； 着重培养学生对基本物理概念、物理模型和物理过程的理解，使学生了解固体物理的一些基本处理方法 并能应用所学的知识解释材料的物理性质和材料结构的关系，构建完整的专业基础知识。 课程目标（Course Objectives, CO) 知识目标（CO1) 熟悉固体物理的基本知识 理解固体物理的研究方法 能力目标（CO2) 学会运用物理模型分析问题 素质、情感价值观目标（CO3) 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教学 68 学时 94% □PM2 研讨式学习 学时 % □PM3 案例教学 学时 % □PM4 翻转课堂 学时 % □PM5 混合式教学 学时 % □PM6 体验式学习 学时 % □√PM7 讨论教学 4 学时 6%
考%团EMI课程作业30%团EM2单元测试10%DEM3课堂辩论试课必EM6撰写论文/%%团EM5期末考试口EM4期中考试50%选实验报告考DEMI课程作业%口EM2单元测试%%口EM3课堂辩论查课考核方式DEM5撰写论文/实必DEM4期末考试%%(Evaluation选验报告Methods,EM)口EM11实验0%团EM10课堂互动10%%口EM12实训自口EM13实践%口EM14期末考试%选........+..2
2 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 必 选 □√EM1 课程作业 30% □√EM 2 单元测试 10% □EM3 课堂辩论 % □EM4 期中考试 % □√EM5 期末考试 50% □EM6 撰写论文/ 实验报告 % 考 查 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期末考试 % □EM5 撰写论文/实 验报告 % 自 选 □√EM10 课堂互动 10% □EM11 实验 % □EM12 实训 % □EM13 实践 % □EM14 期末考试 %
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务（1）能够认识与描述晶体的周期性结构与特征；（2）能够描述具有周期性结构的晶体中微观粒子（原子、电子）的运动规律；（3）能够从微观的角度去理解材料的宏观性质，建立材料的物理性质和材料结构的关系：（4）培养运用物理模型去解决材料中的物理问题的研究思路。（二）课程教学目标与培养自标的关系教学目标（1）（2）（3）对应知识目标培养，教学目标（4）对应能力目标培养；强支撑毕业要求1.2和2.2，中等支撑毕业要求1.3。（三）支撑课程目标的教学内容与方法教师讲授（结合多媒体演示等手段讲授重点、难点等核心内容；梳理课程思维逻辑；总结与强调关键知识点等）；课堂提问与讨论（教师发布讨论主题引导学生展开讨论）；教师发布课后章节作业帮助学生巩固知识，促进知识应用与理解；单元测验检测基础知识掌握情况；线上线下答疑释疑解惑；教师提供拓展阅读资料开拓视野，培养思维能力和创新意识。（四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接先修课程为普通物理、理论物理导论、材料科学基础。后续课程包括X射线衍射、电子显微学、半导体物理与器件、3
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 （1）能够认识与描述晶体的周期性结构与特征； （2）能够描述具有周期性结构的晶体中微观粒子（原子、 电子）的运动规律； （3）能够从微观的角度去理解材料的宏观性质，建立材 料的物理性质和材料结构的关系； （4）培养运用物理模型去解决材料中的物理问题的研究 思路。 （二）课程教学目标与培养目标的关系 教学目标（1）（2）（3）对应知识目标培养，教学目标 （4）对应能力目标培养；强支撑毕业要求 1.2 和 2.2，中等支 撑毕业要求 1.3。 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 教师讲授（结合多媒体演示等手段讲授重点、难点等核 心内容；梳理课程思维逻辑；总结与强调关键知识点等）； 课堂提问与讨论（教师发布讨论主题引导学生展开讨论）； 教师发布课后章节作业帮助学生巩固知识，促进知识应用与 理解；单元测验检测基础知识掌握情况；线上线下答疑释疑 解惑；教师提供拓展阅读资料开拓视野，培养思维能力和创 新意识。 （四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻 辑关系和内容衔接 先修课程为普通物理、理论物理导论、材料科学基础。 后续课程包括 X 射线衍射、电子显微学、半导体物理与器件
半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学等。（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准考核方式：期末闭卷考试50%；章节作业30%；单元检测10%；课堂互动10%。三、课程内容与安排第一章晶体结构（10学时）学习目标：通过本章的教学，使学生能够认识与描述晶体结构周期性排列的特征；能够阐述与运用晶体周期性结构的描述方法；能够描述与运用晶体结构对称性特征及其描述方法；熟悉常见晶体结构的分析与描述。教学重点：晶体结构的周期性特征及描述方法，晶体的宏观对称性与晶系。（晶体点阵、基元、点阵平移矢量、原胞、惯用晶胞、晶向指数、晶面指数、密堆积和配位数等）教学难点：晶体结构的对称性特征及描述方法（宏观对称性、对称操作、点群）教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后阅读材料第一节绪论及晶体结构一般性介绍（2学时）第二节原子的周期性阵列（2学时）第三节点阵的基本类型（2学时）第四节晶向、晶面指数系统（2学时）第五节简单晶体结构（2学时）第二章晶体衍射和倒易点阵（10学时）学习目标：通过本章的教学，使学生能够认识与建立倒易点阵的概念，确立与归纳晶体点阵与倒易点阵之间的对应4
4 半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学等。 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 考核方式：期末闭卷考试 50%；章节作业 30%；单元检 测 10%；课堂互动 10%。 三、课程内容与安排 第一章 晶体结构（10 学时） 学习目标：通过本章的教学，使学生能够认识与描述晶 体结构周期性排列的特征；能够阐述与运用晶体周期性结构 的描述方法；能够描述与运用晶体结构对称性特征及其描述 方法；熟悉常见晶体结构的分析与描述。 教学重点：晶体结构的周期性特征及描述方法，晶体的 宏观对称性与晶系。（晶体点阵、基元、点阵平移矢量、原 胞、惯用晶胞、晶向指数、晶面指数、密堆积和配位数等） 教学难点：晶体结构的对称性特征及描述方法（宏观对 称性、对称操作、点群） 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后 阅读材料 第一节 绪论及晶体结构一般性介绍（2 学时） 第二节 原子的周期性阵列（2 学时） 第三节 点阵的基本类型（2 学时） 第四节 晶向、晶面指数系统（2 学时） 第五节 简单晶体结构（2 学时） 第二章 晶体衍射和倒易点阵（10 学时） 学习目标：通过本章的教学，使学生能够认识与建立倒 易点阵的概念，确立与归纳晶体点阵与倒易点阵之间的对应
关系，晶体衍射与倒易点阵的关联，能够理解与运用实验衍射分析晶体结构的原理与方法，结合第一章晶体点阵的概念建立起晶体结构特征的系统图像。教学重点：倒易点阵及其与晶体点阵的对应关系；倒易点阵矢量；劳厄衍射；布里渊区；结构因子教学难点：倒易点阵；晶体点阵与倒易点阵的对应关系教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后阅读材料第一节晶体衍射一般性介绍（2学时）第二节散射波振幅（4学时）第三节布里渊区（1学时）第四节实验衍射方法（1学时）第五节结构基元的傅立叶分析（2学时）第三章晶体结合（7学时）学习目标：通过本章的教学，使学生认识晶体中原子的结构及原子间结合力与结合能的一般特征：掌握晶体结合的基本形式与基本特征；重点掌握情性气体晶体与离子晶体的结合能和体弹性模量的分析与计算。教学重点：晶体结合的一般规律、晶体结合的基本形式与特征、内聚能（结合能）、平衡点阵常数、体弹性模量教学难点：共价结合、情性气体晶体的结合能教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后阅读材料第一节原子的壳层结构（1学时）第二节原子的负电性（1学时）5
5 关系，晶体衍射与倒易点阵的关联，能够理解与运用实验衍 射分析晶体结构的原理与方法，结合第一章晶体点阵的概念 建立起晶体结构特征的系统图像。 教学重点：倒易点阵及其与晶体点阵的对应关系；倒易 点阵矢量；劳厄衍射；布里渊区；结构因子 教学难点：倒易点阵；晶体点阵与倒易点阵的对应关系 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后 阅读材料 第一节 晶体衍射一般性介绍（2 学时） 第二节 散射波振幅（4 学时） 第三节 布里渊区（1 学时） 第四节 实验衍射方法（1 学时） 第五节 结构基元的傅立叶分析（2 学时） 第三章 晶体结合（7 学时） 学习目标：通过本章的教学，使学生认识晶体中原子的 结构及原子间结合力与结合能的一般特征；掌握晶体结合的 基本形式与基本特征；重点掌握惰性气体晶体与离子晶体的 结合能和体弹性模量的分析与计算。 教学重点：晶体结合的一般规律、晶体结合的基本形式 与特征、内聚能（结合能）、平衡点阵常数、体弹性模量 教学难点：共价结合、惰性气体晶体的结合能 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、课后 阅读材料 第一节 原子的壳层结构（1 学时） 第二节 原子的负电性（1 学时）