曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院课程名称：固体物理（双语）英文名称：Solid State Physics课程代码：0722440课程性质：专业必修课计划学时：理论：54实践/实验：18学3分：1-18 周授课时间：授课地点：物理楼3阶1物理学适用专业：执笔人：付吉永审核人：李晶批准人：张英杰付吉永课程负责人：授课教师：付吉永修订日期：2023年8月30日
学 院： 物理工程学院 课程名称： 固体物理（双语） 英文名称： Solid State Physics 课程代码： 0722440 课程性质： 专业必修课 计划学时：理论：54 实践/实验：18 学 分： 3 授课时间： 1-18 周 授课地点： 物理楼 3 阶 1 适用专业： 物理学 执笔人： 付吉永 审核人： 李晶 批准人： 张英杰 课程负责人： 付吉永 授课教师： 付吉永 修订日期： 2023 年 8 月 30 日
《固体物理》课程教学大纲一、课程简介本课程为物理学专业的专业必修课，是同四大力学同等地位的一门主干基础课。同时，该课程又以四大力学等其它多门基础课程作为武器，揭示材料的物性及其应用，对物理学专业尤其凝聚态物理专业的学生尤为重要。双语课是适应时代发展的一种新型课程，同时具有专业课与语言课的特点。考虑到英语在物理学中的重要性，在物理教学中采用双语课的形式便尤为重要。通过本双语课程的学习，学生将能够掌握固体结构的形成与描述方法、微观量子效应及其与性能的关系；理解固体电子论和能带理论等基本概念和物理图像；了解固体物理领域的一些新进展，进一步学习和研究固体物理学各种专业问题以及相关领域的内容建立初步的基础，包括新材料、新物性等当前科研领域的热点与难点。进而，学生将能够了解新材料、新物性在当前国际科技竞争中的核心地位，增强爱国情怀，明确多讨论、多合作、多总结在物理学习中的重要性。在保证学生能够充分理解物理内容的前提下，拟采用英语教学，且板书为全英文。以此为基础，学生将能够自主获取英文专业知识和开拓国际视野，跟踪国内外最新的物理发展动态，走在学科的前沿。二、课程目标表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表本课程以突出固体物理在发现新材料、揭示新物性等当前科研领域热点与难点问题的重要性为指导，以学生掌握研究材料物性的基本方法与手段，提升其学习的能力与素质为依据，借助双语教学的模式，系统讲授固体结构的形成与描述方法、内部粒子之间的作用与运动规律、微观量子效应以及固体能带理论等重要概念，学生能够掌握研究固体材料的基本方法，理解金属、半导体、导体以及超导体等材料的物性，了解固体物理领域的一些新进展，自主获取英文专业知识和开拓国际视野。具体的课程目标主要包括以下三点。课程目标课程目标1：学生能够了解固体物理在生活、科研中的重要性，掌握固体物理的基本原理和思想以及运用固体物理学基本概念、基本理论等解决初等物理问题的手段与方法，提升抽象思维能力和逻辑推理能力。课程目标2：学生能够养成科学的思维方法、严谨的科学态度和细致、踏实的工作作风，培养创新精神以及实事求是的人生态度，在学习过程中锻炼与他人沟通合作的技能，初步具有分析和解决实际问题的能力以及基本的教学能力。课程目标3：学生能够养成主动查阅学习资料的习1/14
《固体物理》课程教学大纲 1 / 14 一、课程简介 本课程为物理学专业的专业必修课，是同四大力学同等地位的一门主干基础课。同 时，该课程又以四大力学等其它多门基础课程作为武器，揭示材料的物性及其应用，对 物理学专业尤其凝聚态物理专业的学生尤为重要。双语课是适应时代发展的一种新型课 程，同时具有专业课与语言课的特点。考虑到英语在物理学中的重要性，在物理教学中 采用双语课的形式便尤为重要。通过本双语课程的学习，学生将能够掌握固体结构的形 成与描述方法、微观量子效应及其与性能的关系；理解固体电子论和能带理论等基本概 念和物理图像；了解固体物理领域的一些新进展，进一步学习和研究固体物理学各种专 业问题以及相关领域的内容建立初步的基础，包括新材料、新物性等当前科研领域的热 点与难点。进而，学生将能够了解新材料、新物性在当前国际科技竞争中的核心地位， 增强爱国情怀，明确多讨论、多合作、多总结在物理学习中的重要性。在保证学生能够 充分理解物理内容的前提下，拟采用英语教学，且板书为全英文。以此为基础，学生将 能够自主获取英文专业知识和开拓国际视野，跟踪国内外最新的物理发展动态，走在学 科的前沿。 二、课程目标 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 本课程以突出固体物理在发现新材料、揭示新 物性等当前科研领域热点与难点问题的重要性为 指导，以学生掌握研究材料物性的基本方法与手 段，提升其学习的能力与素质为依据，借助双语教 学的模式，系统讲授固体结构的形成与描述方法、 内部粒子之间的作用与运动规律、微观量子效应以 及固体能带理论等重要概念，学生能够掌握研究固 体材料的基本方法，理解金属、半导体、导体以及 超导体等材料的物性，了解固体物理领域的一些新 进展，自主获取英文专业知识和开拓国际视野。具 体的课程目标主要包括以下三点。 课程目标 1：学生能够了解固体物理在生活、科研 中的重要性，掌握固体物理的基本原理和思想以及 运用固体物理学基本概念、基本理论等解决初等物 理问题的手段与方法，提升抽象思维能力和逻辑推 理能力。 课程目标 2：学生能够养成科学的思维方法、严谨 的科学态度和细致、踏实的工作作风, 培养创新精 神以及实事求是的人生态度，在学习过程中锻炼与 他人沟通合作的技能，初步具有分析和解决实际问 题的能力以及基本的教学能力。 课程目标 3：学生能够养成主动查阅学习资料的习
《固体物理》课程教学大纲惯，在阅读与整理材料的过程中形成批判性思维，培养终身学习的能力，提高利用信息技术获取及处理信息的能力；了解固体物理发展前沿的先进思想与技术，明确固体物理在了解新材料、新物性在当前国际科技竞争中的核心地位，增强爱国情怀：具备用英语讨论物理问题的能力，能够在更宽广的课程领域里接收两种文化的熏陶，开拓国际视野，走在学科的国际前沿。综上，物理学的权威期刊绝大多数为英文期刊，无论是本课程的物理内容还是双语教学模式，对于本科毕业后直接工作或致力于科研工作的学生均非常重要。课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点2-1：对教师职业有强烈的认同，具有积极的从教意愿和动机，端正的从教态度，认同教师工作的专业性和意义。2-2：具有人文底蕴与科学精神，富有爱心、责任心和事业心，自觉成为学生锤毕业要求2：炼品格、学习知识、创新思教育情怀维、奉献祖国的引路人。2-3：树立正确的教师观、学生观，理解教师作为学生学习促进者的角色要求，懂得尊重学生人格及个体差异，因材施教，对学生富有爱心与责任心，能够促进学生自主与全面发展。3-1：掌握固体物理基本理论和解决问题的方法。能够运用固体物理的基本理毕业要求3：论，解决基本问题。V2学科素养3-2：掌握固体物理所必需的力、热、电磁、量子力学等知识，提高学生运用知识解决物理问题的能力。4-1：通过引导学生观摩授毕业要求4：课老师的讲课过程，做笔7教学能力记，中学物理学科中力学问题的认知特点和一般讲2 / 14
《固体物理》课程教学大纲 2 / 14 惯，在阅读与整理材料的过程中形成批判性思维， 培养终身学习的能力，提高利用信息技术获取及处 理信息的能力；了解固体物理发展前沿的先进思想 与技术，明确固体物理在了解新材料、新物性在当 前国际科技竞争中的核心地位，增强爱国情怀；具 备用英语讨论物理问题的能力，能够在更宽广的课 程领域里接收两种文化的熏陶，开拓国际视野，走 在学科的国际前沿。 综上，物理学的权威期刊绝大多数为英文期 刊，无论是本课程的物理内容还是双语教学模式， 对于本科毕业后直接工作或致力于科研工作的学 生均非常重要。 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 2： 教育情怀 2-1：对教师职业有强烈的 认同，具有积极的从教意 愿和动机，端正的从教态 度，认同教师工作的专业 性和意义。 √ √ 2-2：具有人文底蕴与科学 精神，富有爱心、责任心和 事业心，自觉成为学生锤 炼品格、学习知识、创新思 维、奉献祖国的引路人。 2-3：树立正确的教师观、 学生观，理解教师作为学 生学习促进者的角色要 求，懂得尊重学生人格及 个体差异，因材施教，对学 生富有爱心与责任心，能 够促进学生自主与全面发 展。 毕业要求 3： 学科素养 3-1：掌握固体物理基本理 论和解决问题的方法。能 够运用固体物理的基本理 论，解决基本问题。 √ √ 3-2：掌握固体物理所必需 的力、热、电磁、量子力学 等知识，提高学生运用知 识解决物理问题的能力。 毕业要求 4: 教学能力 4-1：通过引导学生观摩授 课老师的讲课过程，做笔 记，中学物理学科中力学 问题的认知特点和一般讲 √ √ √
《固体物理》课程教学大纲授方式方法。4-2：通过课堂讨论和语言表达训练，初步具备讲授学习内容的能力。7-1：通过查阅文献资料获取有价值信息，养成终身学习的习惯，具有在物理教育和科研等专业领域发展的意识。毕业要求7：7-2：通过学习固体物理中学会反思的基本原理、定律和方法以及其应用，掌握一定的反思方法和技能，具有一定的创新意识和批评性思维。8-1：能够根据实际问题，通过查阅有关文献和参考书，以学习小组为单位正确抽象出物理模型。8-2：培养学生主动查阅、毕业要求8：整理文献的习惯，培养终L沟通合作身学习的能力，提高利用信息技术获取及处理信息的能力，了解固体物理发展前沿的先进思想与应用技术。（注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要说明其不针对毕业要求指标点。）三、教学内容表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表课程课程课程学时教学章节一日期内容提要目标目标目标周次分配方法1230.1Free Particle0.2InfiniteComplimentaryquantum wellcontents: Basics0.3Quantum2023.讲授+ofquantum3VharmonicV18.31提间theoryandoscillatorstatisties0.4 Hydrogenphysicsatom0.5 Pauli3 / 14
《固体物理》课程教学大纲 3 / 14 授方式方法。 4-2：通过课堂讨论和语言 表达训练，初步具备讲授 学习内容的能力。 毕业要求 7: 学会反思 7-1：通过查阅文献资料获 取有价值信息，养成终身 学习的习惯，具有在物理 教育和科研等专业领域发 展的意识。 7-2：通过学习固体物理中 √ √ √ 的基本原理、定律和方法 以及其应用，掌握一定的 反思方法和技能，具有一 定的创新意识和批评性思 维。 毕业要求 8: 沟通合作 8-1：能够根据实际问题， 通过查阅有关文献和参考 书，以学习小组为单位正 确抽象出物理模型。 √ 8-2：培养学生主动查阅、 整理文献的习惯，培养终 身学习的能力，提高利用 信息技术获取及处理信息 的能力，了解固体物理发 展前沿的先进思想与应用 技术。 （注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要 说明其不针对毕业要求指标点。） 三、教学内容 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日期 章节 内容提要 学时 分配 教学 方法 课程 目标 1 课程 目标 2 课程 目标 3 1 2023. 8.31 Complimentary contents: Basics of quantum theory and statistics physics 0.1 Free Particle 0.2 Infinite quantum well 0.3 Quantum harmonic oscillator 0.4 Hydrogen atom 0.5 Pauli 3 讲授+ 提问 √ √
《固体物理》课程教学大纲exclusionprinciple0.6 Fermi-Diracstatistics0.7 Bose-Einsteinstatistics1.1 What IsCondensedMatter Physics?About1.2 Why Do WeCondensed2023.讲授+22StudyVyY9.7MatterPhysics讨论CondensedMatter Physics?1.3 Why SolidState Physics ?2.1SpecificHeat of Solids:Boltzmann,Einstein, andDebye2.2 Electrons inMetals: DrudeTheory2.2.1Electronsin an Electric2023.Physics ofField9.7;Solids Without2.2.2 ElectronsConsideringin Electric andMagnetic Field讲授+2023.Microscopic 2-46VVV提问9.14;Structure: The2.2.3ThermalEarlyTransport2023.Days of Solid2.3More9.21StateElectrons inMetals(SommerfeldTheory)2.3.1 BasicFermi-DiracStatistics2.3.2ElectronicHeat Capacity2.3.3 PauliParamagnetism4 / 14
《固体物理》课程教学大纲 4 / 14 exclusion principle 0.6 Fermi-Dirac statistics 0.7 BoseEinstein statistics 2 2023. 9.7 About Condensed Matter Physics 1.1 What Is Condensed Matter Physics? 1.2 Why Do We Study Condensed Matter Physics? 1.3 Why Solid State Physics？ 2 讲授+ 讨论 √ √ √ 2-4 2023. 9.7； 2023. 9.14； 2023. 9.21 Physics of Solids Without Considering Microscopic Structure: The Early Days of Solid State 2.1 Specific Heat of Solids: Boltzmann, Einstein, and Debye 2.2 Electrons in Metals: Drude Theory 2.2.1 Electrons in an Electric Field 2.2.2 Electrons in Electric and Magnetic Field 2.2.3 Thermal Transport 2.3 More Electrons in Metals （Sommerfeld Theory） 2.3.1 Basic Fermi-Dirac Statistics 2.3.2 Electronic Heat Capacity 2.3.3 Pauli Paramagnetism 6 讲授+ 提问 √ √ √