量子力学基础知识范文

导语：如何才能写好一篇量子力学基础知识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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本书从简要概述经典物理、统计物理与量子力学之间的明显不同开始，论证为什么量子力学的应用可以超出物理学的范围，并且定义了量子社会科学。指出所谓的量子社会科学并不是要用适用微观尺度的量子力学原理重新表述社会，而是尝试借助量子力学的一些形式理论和概念，研究社会科学中的一些问题，包括在心理学、经济学与金融学中量子概率效应的存在，提出并解答了一些基本问题。他们论证了社会科学体系中的信息处理在一定程度上可以利用量子力学的数学工具形式化的奇妙方法。本书建议了一种类-量子方法可以作为理解经济学与金融学中心对象决策问题的有效工具。两位作者还论证了概率相干性能够用来解释著名的Ellsberg决策佯谬中总概率规律的破坏，本书两位作者对这一新奇的研究领域做出了一些领先的贡献。

两位作者深知这样一本书所讨论的内容是与直觉相反的，他们要把解释亚原子行为发展起来的物理学理论用于解释我们日常生活世界。尽管我们掌握了很多亚原子世界的精确知识，但是从来没有关于这个世界的直接经验。把微观世界有效的理论用于宏观世界可信度如何？这样奇特的做法会不会令人担忧？感兴趣的读者都可能提出这类问题。两位作者的想法是，关于他们开创的这种做法的可行性，应该由读者在读过该书之后自己得到答案。

本书陈述的模型可以称之为类-量子的，他们与量子物理没有直接关系。作者强调指出，对于复杂的社会系统所做的信息处理可以通过量子力学的数学工具描述。正是在这个意义上，本书阐释了金融市场、行为经济学和决策问题。

把精确科学与社会科学联系起来不是件轻而易举的事。其中最为困难的问题是消除这样的一种误解，即似乎在物理学与社会系统模拟之间本来就应当存在一架桥梁。实际上，在一些特殊的社会系统中，所得结果的“物理等价物”几乎毫无意义。

全书内容分4个部分，共15章。第1部分 社会科学中的物理概念，含第1-3章：1.经典、统计和量子力学，三合一概览；2.经济物理学； 3.量子社会科学。第2部分 数学与物理的预备知识，含第4-6章： 4.矢量的微积分学及其他数学预备知识；5.量子力学基本要素；6.Bohm力学的基本要素。第3部分 心理学中量子概率效应：基本问题及其答案，含第7-9章：7.简略概述；8.心理学中的干涉效应——导论；9.决策的类量子模型。第四部分 经济学、金融学与脑科学中的其他量子概率效应，含第10-15章：10.危机中的金融学/经济学理论；11.金融与经济学中的Bohm力学；12.BohmVigter模型和路径模拟；13.对于经济学/金融学理论的其他一些应用；14.大脑的类-量子处理的神经心理学起源；15.结论。

本书是面向经济学和心理学以及物理学的研究人员的一部具有新颖、独特观点的专著，很具启发性和创新性，对于希望开拓新的研究领域，特别是交叉学科相关领域的研究生以及研究人员很有参考价值。作者概述了进入该领域所需的数学预备知识和量子力学的基本概念以及社会科学相关的基础知识，这对那些对这一问题感兴趣并打算阅读该书的读者很有益处。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

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关键词 半导体物理学 课程探索

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技术的基础是微电子技术，随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础，是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课，其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是，《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点，使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此，本文从课堂教学实践出发，针对目前教学过程中存在的问题与不足，对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。

一、教学内容的设置

重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》，该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点，需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外，我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生，因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程，但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程，学生缺少相应的背景知识。因此，我们在《半导体物理学》课程内容设置上，需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。

从内容上，依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分，前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构，电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布，半导体的导电性与非平衡载流子，在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念；后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析，半导体物理课程对授课教师要求较高，需要教师采用多样化的教学手段，优化整合教学内容，注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合，使学生较好地理解并掌握相关知识。

二、教学方法与教学手段

为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型，需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点，在传统黑板板书基础上，充分利用PPT、Flash等多媒体软件，实物模型等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性，从而达到提高课堂教学质量的目的。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量，改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点，对考核方式作如下尝试：（1）在授课过程中，针对课程的某些重点知识点，设计几个小题目，进行课堂讨论，从而增强学生上课积极性及独立思考能力；（2）学期末提交针对课程总结的课程论文，使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。

《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革，还有待与同仁一道共同努力。

参考文献：

[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育，2012，（13）.

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关键词：结构化学；课程特点；学习兴趣；教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0118-03

结构化学是在原子、分子的水平上研究原子、分子和晶体结构的运动规律以及物质微观结构与其性能关系的科学[1-4]。著名化学家L.Pauling说过“当任何一种物体，当它的性质和物体的结构联系起来时，那么这样一种性质最容易最清楚地被理解”，理论化学家R.Hoffmann也曾说过“化学理论最重要的作用是提供一种思维机制，以总结更新知识”。从中可见结构化学地位的重要性。该课程涉及的知识面广，内容相对抽象，要求学生具有较多的数理知识和丰富的空间思维能力，同时还要努力摆脱宏观现象的传统概念的束缚。大部分学生始终把学习结构化学当成一种负担，学习起来感觉很枯燥，一知半解，似懂非懂，难以进入状态。因此，本人根据结构化学课程的特点和学生在学习过程中存在的主要问题以及如何培养学生的学习兴趣三方面进行了积极的思考和有益的探索。

一、结构化学课程的特点

在高等师范院校中，结构化学课程通常开设在第三学年，是在学生修完高等数学、大学物理、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等课程基础上开设的。该课程主要包括三种理论（量子理论、化学键理论和点阵理论），三种结构（原子结构、分子结构和点阵结构），三个基础（量子力学基础、对称性基础和晶体学基础），这也是学生学习结构化学时所要掌握的主要内容及学习方法[2]。

结构化学是学生本科阶段初次接触的理论课程，它是一门以量子力学为基础，从微观的角度来研究物质结构的学科，具有概念多，内容抽象，系统性、理论性较强等特点。另外，结构化学与数学、物理等学科互为交叉，所以要求学生具有严密的逻辑思维和扎实的数学、物理学等基础知识。其次，化学是一门以实验为基础的自然科学，但是其研究的微观结构状态很难在宏观的实验中观察出来，所以还要求学生具有较强的空间思维能力。因此，结构化学比较深奥、难学、难懂，往往被大多数学生认为是最难学的课程之一。

二、学生学习结构化学过程中存在的主要问题

1.从心理上害怕结构化学。结构化学所涉及的基本概念及理论高度抽象，一方面，有些老师在上第一节课时会告诉学生结构化学这门课程很重要，也很难学，许多同学都因不及格而重修；另一方面，学生还没开始正式学习，就从高年级学生那里得知结构化学难学，不及格率较高。因此，从心理上学生对学习结构化学产生一种畏惧和抵触心理。

2.学生学习结构化学存在误区。很多学生对结构化学的学习内容没有充分认识，认为研究生入学资格考试不考结构化学，学习结构化学根本没用，只是为了应付考试。实际上这是一种误区，部分高校（如南开大学）物理化学专业硕士学位研究生的入学考试就包含结构化学。而且结构化学也非常有用，可以了解化学反应的本质，可以合成满足人类一定需要的新物质，也是学习高等化学的基础等。

3.学生数理知识薄弱。结构化学内容涉及面广，如需具备高等数学、无机化学、有机化学、物理化学及量子力学等知识，学习化学的学生数理知识普遍较差，对于结构化学中大量的数学推导过程感觉很费力，致使学生对该课程产生排斥心理。

4.缺乏微观分析能力。量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础[5]。结构化学以量子力学为理论基础，使人们对物质世界的认识从宏观层次进入了微观层次。而量子力学独立于经典物理学，自成一套理论体系，内容抽象，脱离生活实际，逻辑性强，抽象思维程度高，学生易受宏观思维定式束缚。

5.理论与实践脱节。结构化学是重要的基础科学之一，是一门以实验为基础的学科，在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中，得到了迅速的发展，也推动了其他学科和技术的发展。但是，在学习这门课程的同时，多数学生只在乎教程中的理论知识，从而忽略了思考与其他学科的相互关联。另外，大多数学生学习结构化学缺乏实践，把学习它当成了一项应付考试的任务，这与学习这门课的宗旨背道而驰。

6.学生之间缺乏交流。结构化学以数学逻辑推导为基础，物理模型抽象难懂，学生学习方式单一、被动。学生的学习方式主要体现个体性，教师与学生之间，学生与学生之间经常处于一种紧张甚至对立的状态，课堂上很少看见人际间的交流、观点的交锋和智慧的碰撞，学生的学习始终处于被动应付状态。学生缺少自主探索、合作交流、独立获取知识的机会，很少有机会表达自己的理解和意见。

三、激发学生学习结构化学的兴趣

根据结构化学课程的上述特点及学生学习过程中存在的主要问题，培养学生学习兴趣是提高结构化学教学质量的前提和关键。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”学生只有有了学习兴趣，才会积极配合教师的教学，教师才能够更新教学理念，提高课程教学效果。下面笔者结合两年来在结构化学教学实践中的亲身体会，介绍在结构化学课程教学中如何激发学生的学习兴趣。

1.明确学习结构化学的目的与意义。结构化学包括很多有用的基本概念和许多重要的规律和原理。教师要让学生了解通过结构化学的学习可以学到扎实的基础知识和和理论知识，可为后续专门化课程的学习做好必要的理论基础。同时也让学生知道通过结构化学的学习可以了解化学反应的机理，例如，NO分子分解为N2和O2时在热力学上是可以自发进行的，但此反应是动力学禁阻的，只有用结构化学中的前线轨道理论才能够容易证明这一点。另外，通过结构化学知识的学习，人们很容易合成出新物质（如新材料、新药的合成），其结构测定与分子的设计过程必须具有扎实的结构化学知识。还有结构化学的发展对化学学科的发展也有重大的推动作用（化学界化学的两次革命性飞跃）等。

2.介绍科学奇闻趣事，陶冶学生情操。结构化学教学内容理论性较强，若在课堂教学中引入科学大师的物理学史教育，有助于激发学生的学习热情。例如，在介绍薛定谔方程时，可以向大家介绍薛定谔的奋斗历程，薛定谔被称为量子物理学之父，23岁时获得奥地利维也纳大学哲学博士学位，1926年建立波动力学（39岁），1933年获得诺贝尔物理学奖（46岁），同时告诉学生薛定谔不仅仅数学物理好，而且他的文学功底也非常好，于1944年整理出版了一本著作《生命是什么》。这样学生在了解相关知识背景的同时，开阔了视野，提高了思维能力，受到了科学态度、科学精神的熏陶，激发了其学习热情。

3.充分利用多媒体辅助教学，提升课堂教学效果。多媒体辅助教学作为一种现代化的教学手段，可以把文本、音频、视频、图像、图表、动画等多种媒体信息综合为一体化并进行加工处理，为课堂教学提供了丰富、直观、真实的语言材料，启迪学生的思维，从而优化课堂结构，提高课堂教学效果。例如原子核外电子运动状态、电子云的概念、杂化轨道理论、等径圆球密堆积结构、离子晶体结构等都比较抽象，想象力较差的学生理解起来相对困难，若我们在计算机软件中，用二维、三维动画模拟显示[6]，将抽象、微观的内容具体化、宏观化，使学生能够实现对物质微观结构更好的理解。

4.把最新科研成果引入课堂，以科研促进教学，激发学生学习兴趣。教师还可以精心创设一些引人入胜的实践环节，增强教学内容的趣味性，使学生在学习过程中能够感受到所学知识的实用性。教材内容往往有所落后，已不适应当今社会发展的需要，而社会生活和科学知识却不断地迅猛发展，及时给学生补充最新的信息，将新的科研动态、知识引入结构化学教学课堂，丰富课堂内容，将抽象生硬的知识点转化为生动具体的科研案例进行解释和说明，调动了学生的学习积极性，保证了教学质量，促进了我们教学理念的转变，使课堂教学的面貌大为改观。

5.不断改进教学方法，吸引学生的学习兴趣。教师可采用多种形式的教学方法，创造一个轻松愉快的学习氛围，激发学生的学习兴趣。教师教学语言要尽可能做到用词准确，条理清晰，生动有趣，富有感染力，学生易于接受。另外教师可以采用讨论式教学方法，这种方法主要运用习题范例和关键知识点的应用实例，或者是就某一个关键问题进行辩论，师生平等互动，活跃课堂气氛，提高课堂教学效率。同时教师也可采用提问式课堂教学，引发学生好奇心，让学生进行创造性的思维活动，不断地激发他们的求知需求。再者，教师还可以精心创设一些引人入胜的教学情境，增强教学内容的趣味性，使学生在学习过程中能够感受到其乐融融，从而达到“我要学”的最佳境地。

6.加强师生之间的情感交流，提高学生的学习热情。课堂教学不仅是知识信息的交流过程，也是情感信息的交流过程。心理学家莫维尔说：“情感如同肥沃的土地，知识的种子就播种在土壤里。”可见积极的情感能调动学生的学习积极性，有利于优化课堂教学，改善课堂教学效果，提高学生的学习热情。

四、小结

综上所述，本文介绍了结构化学课程的特点、学生学习过程中存在的主要问题以及如何激发学生的学习兴趣，那么如何将结构化学抽象、难以理解的知识形象化，如何运用各种合理的教学方法提高自己的教学水平，培养和激发学生的学习兴趣，仍然是教师特别是青年教师需要长期思考的一个问题。

参考文献：

[1]潘道皑，赵成大，郑载兴.物质结构（第2版）[M].北京：高等教育出版社出版，2004.

[2]周公度，段连运.结构化学基础（第4版）[M].北京：北京大学出版社，2008.

[3]彭鹏，柴春霞.高等师范院校结构化学课程的难点探析[J].周口师范学院学报，2010，27（3）：75-77.

[4]孙巧珍.关于结构化学教学改革的实践体会[J].考试周刊，2011，（18）：27-28.

[5]曾谨言.量子力学教程（第2版）[M].北京：科学出版社，2003.

[6]宋国拓，蔡俊.浅议化学教改前景――计算机辅助教学的应用[J].西北民族学院学报.2000，21（3）：23-25.

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半导体物理学是以半导体中原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子运动过程为研究对象的学科，是固体物理的一个重要组成部分，凝聚态物理的一个活跃分支[1]。半导体物理学是一门公认的难教、难学的课程，为了提高半导体物理学的教学质量，相关院校的教师们提出了许多有益的建议和有效的方法，如类比学习法[2]、多媒体教学法、市场导向法[3]等。基于提高课堂效率、改善半导体物理学课程的教学效果的目标，作者在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学的教学中，对传统的课堂教学模式进行改革，在半导体物理学的课堂教学中采用“学案导学”教学模式，该文就“学案导学”教学模式在乐山师范学院材料科学工程专业（光伏方向）的半导体物理学课程教学实践作一简述，供同行参考。

1 半导体物理学课程教学模式改革的必要性和迫切性

传统半导体物理学的主要内容包含半导体的晶格结构、半导体中的电子状态、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布、非平衡载流子及载流子的运动规律、p―n结、异质结、金属半导体接触、表面及MIS结构等半导体表面和界面问题以及半导体的光、热、磁、压阻等物理现象[4]。但是近年来半导体物理发展迅猛，新现象、新理论、新的研究领域不断涌现。上世纪50～60年代，属于以固体能带理论、晶格动力学理论、金属―半导体接触理论、p-n结理论和隧道效应理论为主的晶态半导体物理时代；70～80年代则形成半导体超晶格物理、半导体表面物理和非晶态半导体物理三足鼎立的格局；90 年代以后，随着多孔硅、C60以及碳纳米管、纳米团簇、量子线与量子点微结构的兴起，纳米半导体物理的研究开始出现并深化；现在，以GaN为主的第三代半导体、有机聚合物半导体、光子带隙晶体以及自旋电子学的研究，使半导体物理研究进入一个新的里程[5]。

半导体物理学是材料科学工程专业（光伏方向）的核心专业课程，是太阳能电池原理等后续专业课程的基础。它是一门理论性较强同时又和实践密切结合的课程。要透彻学习半导体物理学，既要求有较强的数学功底，熟悉微积分和数理方程；又要求有深厚的物理理论基础，需要原子物理、统计物理、量子力学、固体物理等前置课程作为理论基础。由于材料科学工程（光伏方向）培养目标侧重于培养光伏工程专业技术人才，而不是学术型的研究人才，在课程设置方面有自己的独特要求，学生在学习半导体物理之前，没有系统学习过数学物理方程、量子力学、固体物体、统计物理等专业课程，所以理论基础极其薄弱，这给该门课程的教学带来极大的困难和挑战。而且半导体物理的理论深奥，概念多，公式多，涉及知识范围广，理论推导复杂，沿用“教师讲学生听”的传统课堂教学模式，学生学习兴趣不高，直接的结果就是课程教学质量较低，教学效果不好，学生学习普遍被动。面对发展迅猛的半导体物理和目前教学现状，如果不对“教师讲、学生听”的半导体物理学的课堂教学模式进行改革，难以跟上形势的发展。为此教师要在半导体物理学教学中采用了“学案导学”教学模式。

2 “学案导学”导学教学模式在半导体物理课程教学中的实施过程

“学案导学”教学模式由“学、教、练、评”四个模块构成。“学”，就是学生根据教师出示的教学目标、教学重点、教学难点，通过自学掌握所学内容。“教”，就是教师讲重点、难点、讲思路等。“练”，就是通过课堂训练和课后练习相结合，检验学习效果。“评”，就是通过教师点评方式矫正错误，总结方法，揭示规律。“学案导学”教学模式相对于传统教学模式的改革绝不是一蹴而就的课堂教学形式的简单改变，而是一项复杂的系统工程，包括教学模式的总体目标确定、教学内容的重新构建、导学案的编写、课堂教学过程的实施。

2.1 半导体物理学“学案导学”教学模式总体目标的确定

半导体物理学课堂教学模式创新的总体目标是：以材料科学工程专业（光伏方向）人才培养方案和半导体物理学课程教学大纲依据，以学生为主体，以训练为主线，以培养学生的思维方式、创新精神和实践能力为根本宗旨，倡导自主、合作、探究的新型学习方式，构建自主高效的课堂教学模式；注重学生的主体参与，体现课堂的师生互动和生生互动，关注学生的兴趣、动机、情感和态度，突出学生的思维开发和能力培养；针对学生的不同需求，实行差异化教学，面向全体，分层实施。

2.2 根据人才培养方案构建合理有效的教学内容

半导体物理学的教材种类较多，经典教材包括：黄昆、谢希德主编的《半导体物理》（科学出版社出版）；叶修良主编《半导体物理学》（高等教育出版社出版）；刘恩科、朱秉生主编《半导体物理学》（电子工业出版社出版）。该校教研组经过认真分析，选择刘恩科主编的《半导体物理学》第7版作为教材，该书内容极其丰富，全书共分13章，前五章主要讲解晶体半导体的结构、电子的能带、载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子理论等基础知识，第6章讲PN结理论，第7章讲金属和半导体的接触性能、第8章讲半导体的表面理论、第9章讲半导体的异质结构，第10、11、12章讲解半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应，第13章讲解非晶态半导体的结构和性质；该教材理论性很强，有很多繁杂的数学推导，要真正掌握教材所讲内容，需要深厚的数学功底和物理理论功底。该校材料科学工程专业（光伏方向）立足于培养光伏工程的应用型人才，学生理论功底较为薄弱，故我们对理论推导不做过高的要求，但对推导的结果要形成定性的理解。具体要求学生掌握半导体物理学的基本理论、晶体半导体材料的基本结构、半导体材料基本参数的测定方法。根据人才培养方案的要求，我们确定的主要理论教学内容有：（1）半导体中的电子状态；（2）半导体中的杂质和缺陷能级；（3）半导体中载流子的统计分布；（4）半导体的导电性；（5）非平衡载流子理论；（6）PN节；（7）金属和半导体接触；（8）半导体表面理论。对半导体的光学性质、热电性质、磁和压电效应以及非晶态半导体不做要求。在课程实践方面我们开设四个实验：（1）半导体载流子浓度的测定；（2）少数载流子寿命的测量；（3）多晶硅和单晶硅电阻率的测量；（4）PN节正向特性的研究和应用。

2.3 立足学生实际精心编写导学案

“导学案”是我们指导学生自主学习的纲领性文件，对每个教学内容都精心编写了“导学案”。“导学案”主要包括每章节的主要内容、课程重点、课程难点、基本概念、基本要求、思考题等六个方面的内容。以“半导体中的电子状态”为例，我们编写的导学案如下：

2.3.1 本节主要内容

原子中的电子状态：

（1）玻耳的氢原子理论；（2）玻耳氢原子理论的意义；（3）氢原子能级公式及玻耳氢原子轨道半径；（4）索末菲对玻耳理论的发展；（5）量子力学对半经典理论的修正；（6）原子能级的简并度。

晶体中的电子状态：

（1）电子共有化运动；（2）电子共有化运动使能级分裂为能带。

半导体硅、锗晶体的能带：

（1）硅、锗原子的电子结构；（2）硅、锗晶体能带的形成；（3）半导体（硅、锗）的能带特点

2.3.2 课程重点

（1）氢原子能级公式，氢原子第一玻耳轨道半径，这两个公式还可用于类氢原子。（今后用到）

（2）量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方。电子的状态可用四个量子数表示。

（3）晶体形成能带的原因是由于电子共有化运动。

（4）半导体（硅、锗）能带的特点：

①存在轨道杂化，失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带，上能带称为导带，下能带称为价带。

②低温下，价带填满电子，导带全空，高温下价带中的一部分电子跃迁到导带，使晶体呈现弱导电性。

③导带与价带间的能隙（Energy gap）称为禁带（forbidden band），禁带宽度取决于晶体种类、晶体结构及温度。

④当原子数很大时，导带、价带内能级密度很大，可以认为能级准连续。

课程难点：原子能级的简并度为（2l+1），若记入自旋，简并度为2（2l+1）；注意一点，原子是不能简并的。

基本概念：电子共有化运动是指原子组成晶体后，由于原子壳层的交叠，电子不再局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到另一个原子上去。因而，电子将可以在整个晶体中运动，这种运动称为电子的共有化运动。但须注意，因为各原子中相似壳层上的电子才有相同的能量，电子只能在相似壳层中转移。

基本要求：掌握氢原子能级公式和氢原子轨道半径公式；掌握能带形成的原因及电子共有化运动的特点；掌握硅、锗能带的特点。

思考题：（1）原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同，原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。（2）晶体体积的大小对能级和能带有什么影响。

2.4 以学生为主体组织课堂教学

在每次上课的前一周，我们将下周要学习的内容的导学案印发给学生，人手一份，让学生按照导学案的要求先在课余时间提前预习，对一些基本概念要有初步的理解，对该课内容要形成基本的认识。比如，我们在学习“半导体中的电子状态”这一内容时，要求学生通过预习要清楚：孤立原子中的电子所处的状态是怎样的；晶体中的原子状态又是怎样的；半导体硅、锗的能带有何特点。在课堂教学中我们的教学组织程序是一问、二讨论、三讲解、四总结。一问，是指通过提问，抽取个别同学回答问题，了解学生的自主学习情况。二讨论是指让同学们就教师提出的问题开展自主深入的讨论。例如就晶体中电子的状态这一问题，让学生讨论什么是共有化运动；电子的共有化远动是如何产生的；电子的共有化运动有何特征；电子的共有化运动如何使能级分裂为能带。让学生畅所欲言，充分发表自己的意见，教师认真聆听，发现学生的错误认识，为下一步的讲解做好准备。三讲解是指就三个方面的知识进行讲解，其一是就学生讨论过程中的错误认识和错误观点及时的纠正；其二是对学生不具备的理论知识进行补充讲解，例如学生不具备量子力学基础，就要给学生补充讲解量子力学认为微观粒子（如电子）的运动须用波函数来描述，经典意义上的轨道实质上是电子出现几率最大的地方，电子的状态可用四个量子数表示；其三是就难点进行讲解，比如原子能级的简并度，学生理解起来较为困难，就需要教师深入细致地讲解；四总结就是归纳本堂课要掌握的重点知识，那些基本概念必须掌握，那些基本公式必须会应用。

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20世纪后半叶，物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度发展着。许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展。与此同时，科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合。物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等。物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分。

20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的。高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展。

现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量。现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关。

这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出。

大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用。学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调。

我国工科大学物理的学时一直少于理科。因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的。总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱。如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱。这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分。在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”。因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题。

二、工科物理课教学改革

工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就。应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革。

工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力。由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑。

（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据。在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%。

(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座)。物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等。选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性。

(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分。粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识。近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作。实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在计算机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现。同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障。在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体。而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展。1997年n月6日，中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立。这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学。名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益。

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【关键词】高中物理；思想；方法

物理教学为什么改革？怎样改？改革的目的是什么？我想是要通过对必要的物理基础知识的学习，掌握必要学习方法、培养基本素质、提高解题能力。高中学生普遍认为物理难学。怎样才能学好物理呢？通过多年的高中物理教学，我认为，了解物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的基本保证。

1. 在高中物理教学中必须贯穿物理学思想 何谓物理学思想，物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的。而新课程标准的实施,为我们在物理教学中进行物理思想教育展示了一个舞台。新的课程标准要求我们从知识与技能、过程与方法、态度情感与价值观这三维的目标上培育学生。特别强调过程而不单单是结果,强调思想方法而不单单是知识。

我们认识物理学思想就是要知道它的发展史，要尊重客观事实，遵循自然规律。物理学是不同于其他学科的一门自然科学，就中学物理而言，它是以观察和实验为基础的学科。物理学的发展史告诉我们，在物理学发展过程中，每一次物理学思想上的“危机”都孕育着物理学上的一次重大的突破，而每一次重大的突破都会强烈地在当代乃至下一代的物理思想方法上留下不灭的印记。一个重要的物理学定律或定理的产生往往是一代人甚至是几代人的坚持不懈努力的结果。而在每一项成果的背后，总伴随着新的物理思想方法的产生，或用新的物理思想方法作为它的世界观的支撑点。物理思想方法是在物理学各个发展阶段中逐渐萌发出来并成长为这个阶段物理学最重要的，对促进和发展以后物理学认识有突出影响的物理学的主流思想方法，这些思想方法既体现在物理学家对他们研究领域和研究工作的思考、理解、认识以及创造性发展的过程中，也体现在与不同学派和不同观点的比较、切磋、争论以及逐渐为同行所认可的过程中。

认识物理学思想是学好物理的前提，因此，我们在学习物理过程中，始终要领会物理学思想，并能逐步转化为自己的思想。掌握科学方法，提高解决物理问题的能力是极其重要的。我们在了解物理学发展史的同时，不仅要学习物理学家的精神，而且要学习他们研究物理的方法。努力汲取物理学家的精华，推进物理教学的改革。掌握物理思想和研究方法，对学习好物理具有重大的意义。

2. 在高中物理教学中结合物理规律的研究，介绍物理学方法 所谓物理学方法，简单的说就是研究或学习和应用物理的方法。方法是研究问题的一种门路和程序，是方式和办法的综合。这些方法对物理学家力图按照物理世界的本来面目，在不断深化对自然界的认识过程中进行物理学探究起到了重大的推动作用。高中物理教学中常见的一些物理学方法有：实验法、控制变量法、类比法、极限法、假设法、理想化法等。例如：丹麦物理学家N.H.D.玻尔提出的一条从原子的经典理论过渡到量子理论的原则。按这条原则，原子现象的量子理论在极限情况下应给出与相应的经典物理学相同的结果。1913年，玻尔在量子概念和E.卢瑟福有核原子模型的基础上建立了氢原子的量子理论。在这个理论中，他提出定态和跃迁两条基本假设，认为相邻定态之间跃迁所发射的辐射的频率与按电动力学计算的电子绕核运行的频率之间，可能存在某种对应。他经过分析和计算发现,在大量子数的极限情况下两种频率相吻合。后来,他把这种特设性假设加以推广，认为辐射的量子理论应是辐射的电动力学理论的自然推广，并根据这一思想解决了跃迁选择定则、光谱线强度的计算和偏振等问题。在1921年召开的第三届索尔维国际物理学会议上，这一新旧理论类比的对应原理被接受，成为指导发展量子力学的一条方法论原则。

所以，在教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法，思想指导方法，方法体现思想.学好物理要识记、理解物理概念、规律及条件。要解决描述物理问题，就要明确题设的物理情境,理解物理过程,会对物理问题进行唯象研究,然后进一步研究它的原因、规律，再寻求解决的方法。可见，明确题设的物理情境，理解物理过程是解决物理问题的关键。教学过程必须始终贯穿物理思想和物理方法，这是授之渔和受之渔的根本。

在教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法，思想指导方法，方法体现思想。当然，随着科学的发展，物理学习的深入，新思想新方法会不断出现，只要我们不懈的努力，勇于探索，大胆创新，一定能为物理教学作出贡献。

参考文献

［1］ 高中物理教材和大纲。

［2］ 物理教学法。

［3］ 《物理教育学研究》，殷传宗，四川科技出版社。

［4］ 《物理教育学》，乔际平、续佩君，江西教育出版社。

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1什么叫“原子轨道”原子轨道，这是量子化学、结构化学中一个非常重要的概念，在研究微观粒子运动时经常要与其打交道。“这里所说的原子轨道与宏观物体的运动轨迹不同，它是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。”［1］这是一个明显的错误解释，原子轨道怎么会是一个运动区域呢？这正是想用经典力学的观点解释量子力学（量子化学）的现象，显然不行。那什么叫原子轨道呢？在量子化学中，处理一个多电子体系（包括多电子原子或多原子分子），我们往往采取的近似解法是轨道近似方法（或称单电子近似和电子独立运动模型）。在运用这种方法时，我们需要求解任意一个单电子的波函数ψi，即求解它的Schrdinger方程：此时，我们把原子中单电子的波函数ψi称为原子轨道。同理我们可以把分子中单电子的波函数ψj称为分子轨道［2～4］。因此即使对中学生，我们也应该把原子轨道粗略地解释为描述原子中电子运动状态的函数（波函数），它可用来描述电子在核外空间一定区域内出现的几率，而不能解释成电子活动的区域。

2电子云图

关于用小黑点描绘的电子云图（图1）。“用小黑点代表电子在核外空间区域内出现的机会，小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。”［1］这是一种很不准确的解释。其关键问题是没有分清楚几率密度与几率的概念。试问若区域A比区域B大，但区域B内小黑点排列得紧密些，那电子在A区出现的机会大还是在B区出现的机会大呢？上述的解释是没有分清楚几率密度和几率这2个重要概念的含义和关系。在某一微体积内，2者关系如下：其中｜ψ｜2代表几率密度，｜ψ｜2dτ代表电子在体积元dτ内出现的几率。对中学生可以采取如下近似解释：小黑点密度大的地方表示电子在那里出现的几率密度大，稀则表示几率密度小［5，6］。在电子云图上取2个面积相等的区域A和B来观察，若为立体图形，则取2个体积相等的区域来观察，则小黑点密度大的区域电子出现的几率大。对电子云图，这样的解释比较准确———单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。点密集的地方，表示在那里电子在单位体积内出现的概率大……［7］。

3关于Moeller记忆图［8］在讨论多电子原子结构时，涉及到核外电子的填充顺序，很多结构化学的教科书都给出了图2。国外教材称之为Moeller记忆图［9］，国内教材一般称为构造原理图［10，11］。而称之为“原子核外电子排布的轨道能量顺序”［1］，这是一个很不准确的称呼。因为电子填充顺序的经验表达式1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，……并不能真实地、准确地代表在各个原子中原子轨道的能量，它只能近似预测原子基态的电子构型及定性地解释周期表中原子的电子排布［12］。对不同的原子来说（其核电荷当然不同），原子轨道能量的顺序不一定相同，比如原子轨道能量与原子序数的关系如图3［13～15］：由图3也可以看出，原子序数不同的原子，有的是E4s＞E3d，有的是E4s＜E3d。尤其是多电子体系，原子轨道能量次序还和电子填充情况有关。例如，同为第四周期元素的K和Ni，K无d电子填充，E3d＝－0．64eV，E4s＝－4．00eV，即E3d＞E4s；而Ni有d电子填充，E3d＝－18．7eV，E4s＝－7．53eV，即E3d＜E4s；类似情况在第五、六周期元素还有［16］。

4晶体结构结晶化学是化学科学中内容极其丰富的一门学科。但迄今为止，学术界对结晶化学中的某些基本概念，如晶胞、晶系，布拉威格子等都还存在着一些不同解释和描述［17～20］，但对大多数基本概念、基础知识，学术界还是有共识的。

4．1密堆积中空隙种类在等径圆球的密堆积中把空隙分成2种类型［1］，如图4［21］。这种分类法不准确。一般把晶体中的空隙分为三角形空隙、四面体空隙、八面体空隙、立方体空隙等［22～24］。在一个密置层中只有一种空隙———三角形空隙。只能说如考虑其空间取向，有2种情况。否则的话，怎么讨论在立方ZnS中空隙的种类和个数呢？在立方ZnS（晶胞）中，可视S原子（或S2－）作立方最密堆积，形成2类空隙———四面体空隙（8个）和八面体空隙（4个），而Zn原子（或Zn2＋）填入其中4个四面体空隙（见图5），另外4个四面体空隙（未填微粒）与前面4个四面体空隙空间取向不同，但这8个空隙只能算一类———四面体空隙，故才会得出空隙填充率等于50％的结论。

4．2关于小球堆积方式的概念在描述堆积方式时用了一个模糊概念———立方堆积［1］。与立方晶胞有关的堆积方式一般说有3种：立方最密堆积（可抽面心立方晶胞），立方密堆积（可抽体心立方晶胞），简单立方堆积（可抽简单立方晶胞）。教材的表述应改为“简单立方堆积。”

4．3密堆积和晶格型式（或晶胞类型）间的关系“在称为干冰的二氧化碳分子晶体中，作为线型分子的二氧化碳在空间是以A1型密堆积方式形成晶体的”［7］。这段描述与其给出的干冰的晶胞的示意图［7］是矛盾的。关于CO2（干冰）的晶格形式有2种表述：CO2为线型分子，若晶胞中4个CO2分子的空间取向相同，则晶格型式为面心立方。且可认为CO2是以立方最密堆积（A1型）方式形成晶体的。但是，若晶胞中4个CO2分子的空间取向不同，则4个CO2分子各属于一套不同的等同点，故晶格型式应为简单立方晶胞，此时可认为CO2是以简单立方堆积方式形成晶体的。正如金刚石晶胞中有8个C原子，但分属于2套不同的等同点（因其空间环境不同），其中顶点和面心的4个碳属于一套等同点，而晶胞体内4个碳属于另一套等同点。我们只需取某一套等同点（如顶点和面心那一套）就能确定金刚石中碳原子的堆积方式和晶格型式（晶胞类型）———立方最密堆积（A1型）和面心立方晶胞，见图7。那么在不能确定干冰晶胞中，CO2空间取向是否相同时应怎么描述呢？潘道皑等采取了这种说法“形成了以分子的中心作立方密堆积排列；同时，CO2分子的轴平行于立方体体对角线。”立方体有4条对角线，即CO2分子属于4套等同点。其实质是在不考虑空间取向时，干冰可视为A1型密堆积，但实际上4个CO2分子的空间取向不同，只能视为简单立方晶胞。

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关键词：创新平台 光电子材料 教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（b）-0105-02

随着材料科学的飞速发展，光电子材料已经成为新材料产业和当代信息技术产业的重要组成部分，引领着光电子、通信、新能源等产业的发展[1，2]。对于光电子材料相关专业的高校本科生，需要具备较强的光电子材料方面的实践能力，以及与这些技能相匹配的理论基础知识。通过《光电子材料》课程的学习，能够加深学生对光电子技术理论知识的理解，帮助学生将光电子技术知识与光电子相关的实验和实践能力紧密结合起来。因此，当代光电子材料相关专业的大学生亟需学习光电子材料的相关知识，以满足科技日益发展的社会需要。[3，4]

光电子材料课程的学习需要学生有良好的电磁学和光学等物理学科的理论基础知识，同时也是一门实用性强、对动手能力要求较高的课程；其课程目标主要是培养学生掌握扎实的专业知识，同时学习实验和实践相关的基本技术，性能检测的方法，培养学生的实际动手能力[5]。通过光电子材料实验可巩固和加强对有关专业理论的理解，提升学生分析和解决问题的能力，使理论与实践教学有机结合[6]。在以往理论教学中， 激光原理，光纤导光原理，光调制，非线性光学和光电探测等理论知识，涉及较多的电磁学，光学，固体物理和量子力学等专业知识，对于本科生较难理解，而实验和实践方面又要求学生在掌握理论的基础上具备较强的动手操作能力。因此，由于理论知识较难，必须进行较长时间的理论教学，实验和实践操作时间被压缩，枯燥的理论教学不能激发学生对该课程的兴趣，最终导致教学效果较差。因此，如何增加实验和实践教学的比重，使学生对该门课程产生浓厚兴趣，并将光电子材料基础理论知识与实验和实践结合起来，使学生掌握课程的主要知识和基本的操作技能，是达到良好的教学效果的关键。

1 光电子材料课程改革目标

《光电子材料》课程是材料物理（光电材料）专业的专业必修课，涵盖了《光学》、《电磁学》、《固体物理》、《量子力学》等课程相关知识，含有较多的物理公式，具有很强的理论性。根据笔者所在校培养应用型人才的办学特色，结合课程理论性强的特点，该课程目标如下：

（1）通过该课程的学习让学生了解当前光电子技术及研究的最新进展和实际的应用情况。加深学生对光电子技术及其发展的相关认识，并通过讲授光电子技术的发展历程激发学生的研究兴趣和开拓他们的思维与知识面。

（2）将该课程的理论教学与光电材料综合实验等实验课程进行有机结合，力争形成理论和实际相结合，培养学生理论基础知识的同时提升学生的综合实践能力。

2 光电子材料课程教学方法和手段改革

根据教育部的专业规范和学校的课程体系，和笔者所在校培养应用型课程人才的办学理念和材料物理专业的特点与培养目标，结合《半导体器件物理基础》理论性强的特点，在该课程建设过程中，以提高教学质量、培养学生主动学习能力和创新能力为目的，采用启发、互动式教学，讲解与讨论相结合，讲授与自学相结合。借助多媒体和实物教具进行形象化教学。充分运用该校多媒体教室所拥有设备以及网络平台来实现教学手段的现代化，充分运用实物、互联网资源以及企业资源，沓涫悼翁玫哪谌荩使其内容具体丰富。

具体采取的教学方法、手段如下：

（1）制作一系列教学video，辅助课堂教学，活跃教学气氛，增加课堂互动，有效调动学生学习积极性。

（2）建设课程网站，通过学生熟悉的微博、小木虫等平台实现“光电子技术基础”网络资源库的建立；并上传精品课时，在互联网上进行国内外的共享。

（3）课堂教学中通过课前回顾、课前提问等方式保持课程的连贯性和逻辑性，采取引入实物、实验演示及参观等方式使教学更加形象化，运用布置课后作业、小论文等方法使学生在课下更好地巩固已学内容，同时对学生掌握知识的程度得到及时的反馈，为学生打下扎实的理论基础。

（4）针对该课程公式偏多的特点，在课上带领学生推导重要的公式，使学生更好地理解公式的物理意义，掌握光电子材料与器件制造及设计的依据。

（5）针对该课程与《光电材料综合实验》等实验课程的密切关联性，在该课程理论教学中先引入关键实验课程，并逐步与《光电材料综合实验》等实验课程进行有机结合，力争做到理论联系实际，学生们学到的知识有的放矢。

（6）通过教师指定报告内容或者讨论主题，让学生进行分组报告或者分组讨论等方式，了解半导体器件物理知识在新器件制造及工艺当中的实际应用，分析和研究实际生活中有关的问题，达到理论联系实际，学以致用的目的，提高学习的深度和广度，促进学生学习能力发展。

（7）课程考核可采取过程考核的形式，即降低学期末考试成绩占总评成绩的比重（50%），另外50%的成绩根据过程考核的成绩进行评定，过程考核主要包括学生的考勤、课堂表现、分组报告或分组讨论和团队作业等多个部分。这种核算成绩的方式可以有效降低学生平时对课程重视度不够，只靠期末进行突击复习的弊端。督促学生平时对课程的各个环节进行高度重视，上课积极回答问题，积极思考如何将理论与实际应用结合起来，并且善于进行与团队协作完成作业。

3 结语

光电子材料的研究和应用不但需要较强的光电子技术基础理论知识，还需要较强的理论联系实际，动手操作的实践能力。因此，为满足社会光电子材料专业人才的需要，在协同创新平台的基础上，通过改善原有课程中“学”与“用”脱节的现象，进行有针对性的教学，能够促进学生对理论知识的理解以及知识运用和动手操作的实践能力，促进创新实践能力的专业人才的培养。

参考文献

[1]叶莉华，崔一平，胡国华.“光电子技术”课程教改探索[J].电气电子学报，2007，29（2）：10-12.

[2]陈湛旭.《光电子学》课程教学改革与实践[J].广东技术师范学院学报：自然科学版，2015（2）：108-109.

[3]范东华，代福.基于协同创新理念的光电子专业生产实习课程教学方法改革[J].时代教育，2015（2）：199-200.

[4]赵洪霞，包蕾，徐达文，等.应用技术型本科院校光电子技术课程教学改革[J].科教导刊，2015（2）：125-126.

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关键词 固体物理 教学探索 微电子

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2017）02-0036-01

随着半导体技术的不断进步，固体物理课程的教学在新的历史条件下已面临前所未有的挑战，其也是后续如《半导体物理》等专业主干课程的基础。传统的物理教学内容对固体物理前沿的新动态、新成果及新概念介绍不够，不利于学生发现问题、分析问题及解决问题等能力的培养。基于此，本文基于重庆邮电大学微电子科学与工程专业的实际情况，结合教学实践，拟从以下几个方面对《固体物理》课程进行教学探索。

一、教学内容设置

《固体物理》是微电子科学与工程专业的一门重要专业基础课程，具有理论性强、概念较抽象、专业性强等特点，我们根据本专业的需求和学生学习知识的规律对教学内容进行梳理。以王矜奉所著的《固体物理》一书为教材，教学内容可分为以下几部分：（1）晶体的结构；（2）晶体的结合；（3）晶格振动和晶格热学性质；（4）晶体的缺陷；（5）晶体中电子能带理论；（6）自由电子论和电子的输运性质。由于《固体物理》这门课程对学生的数学、物理基础要求较高，与高等数学、量子力学等课程联系紧密，在授课过程中，根据本专业课程开设情况和学生对基础知识掌握情况，适时地对这部分知识加以补充说明，以帮助学生理解课程内容，避免学习认知过程中过大的跳跃性；对于课程中较为复杂的物理图像，适当地结合比较形象生动的实例加以说明，降低学生对抽象问题的理解难度，增加课程的吸引力。同时，将近些年来固体物理领域的研究进展引入课堂，拓展学生的视野，培养科学精神，还可以提高学生的学习兴趣和热情。

二、教学方法与教学手段

教师采用的教学方法和手段往往对学生的接受情况有着重要影响，针对本课程理论抽象、概念多、公式繁杂的特点，主要以授课为主的教学形式，并引入启发式、讨论式等互动教学方法，实现以教为中心到以学为中心的转换，激发学生学习热情，调动学生的积极性，从而获得好的教学成果。在教学手段方面，将多媒体和板书两种形式结合，充分利用各自的优势，最大程度地提高授课效率。此外，在课堂教学中启发引导学生合理利用丰富的网络资源，拓展知识视野，培养自主学习能力。

三、考核方式改革

传统的课程考核方式多为书面考核，为了更客观合理地评价学生的学习成果和能力，本课程采用平时考核和期末试卷考核相结合的方式。在平时授课过程中，针对一些重点、难点问题，适当布置几道问题，要求学生课上或课下独立完成。一方面通过这种方式培养学生独立思考解决问题的能力，另一方面也可以及时了解学生对知识的掌握情况，发现学生理解上的误区并加以纠正。

参考文献：

[1]赵曾茹等.固体物理教学改革的探索[J].科技信息，2013，（5）.

[2]周前能等.《CMOS射频集成电路》课程教学探索[J].素质教育论坛，2016，（8）.

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关键词：教学改革；概率论与数理统计；教学内容；教学设计

《概率论与数理统计》是一门基础课程，它的应用几乎遍及到我们生活和工作的各个领域，如自然科学、社会科学、工程技术、军事和工农业生产等。因此，它也是一门实践性很强的课程。目前，我国高等院校不仅数学专业开设了此课程，而且理、工、农、医、经济和管理等学科门类也都开设了此课程。结合我校对物理师范专业的办学定位、培养目标和生源情况制定了《概率论与数理统计》课程的教学内容，使其更好的完成学校对物理师范专业学生的培养目标。通过对该课程的学习，为今后学生应用于社会，解决社会经济、技术问题打下基础。同时，对该课程的学习，将有助于我校毕业生在今后的物理教学中，可以居高临下的处理中学物理教材中有关概率和统计的内容[1]。《概率论与数理统计》，首先它是一门数学课程，而数学课程是所有理工科专业的基础课程。显然，物理与数学有着千丝万缕的关系。就该门课程而言，它是物理课程《热力学与统计物理》和《量子力学》的基础课程。没有《概率论与数理统计》的学习，这两门课程的学习将会变得困难重重。比如：《热力学与统计物理》，该课程中统计部分的基础就是《概率论与数理统计》中讲述的等概率原理，它是支持整个统计物理的理论框架体系。又如《量子力学》中的几率密度，它和《概率论与数理统计》中讲述的概率密度是一个概念，它们的归一化条件讲述的是一个原理。我们知道，这两门课程是物理专业非常重要的两门课程，可这两门课程的基础课程是《概率论与数理统计》，其地位对于完成物理专业的人才培养是非常重要的。目前，师范教育的地位处在一种非常尴尬的地位，根据教育部公布的《中小学教师资格考试暂行办法》，从2015年起，全国所有非师范专业的学生都可以申报教师资格证。因此，物理师范专业为了适应新形势下的改革，其培养目标也要适应当前的发展趋势，而培养过程中的课程教学也要做调整。在本文中，我们将结合改革的新形势下，结合《概率论与数理统计》课程在物理专业的地位出发，从物理师范专业的培养目标、教学手段、教学内容、教学设计、学生成绩考核、教学研究和师资队伍建设等方面入手，对物理师范专业《概率论与数理统计》课程改革进行探析。

一、基于人才培养目标下的课程改革

根据当前国家对中小学教师资格改革的暂行规定，我国全日制本科的学生都可以申请教师资格证，这无疑会对传统师范院校毕业生的就业产生强烈的冲击。因此，为了更好的适应政策的变化，提高师范生的就业核心竞争力，师范专业的人才培养计划也要做一些调整，与之相应的专业课程设计也要做相应的改革。具体到《概率论与数理统计》课程调整为：（1）课程设置、课程内容必须更好的为本专业其他课程服务；（2）教学内容则要注重培养学生解决实际问题的能力，纯理论的教学内容则要做相应的调整；（3）压缩概率论内容，减少概率论课时。同时，加大统计内容，增加统计课时。

二、教学手段的改革

众所周知，在传统的教学过程中一切都由教师决定，包括教学内容、教学策略、教学方法和教学步骤。这些都是事先由教师安排好，学生被动的参与其中，处于被灌输的状态。这样的结果会导致学生缺乏学习主动性，遏制学生的创造性，不利于人才的培养。因此，教学手段必须要改革。对此，可以引进多媒体教学，它与传统教学模式相比，有如下几个优势[2]：（1）直观性，能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能突出重点，有助于概念的理解和方法的掌握；（2）图、文、声并茂，多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣；（3）动态性，有利于反映概念及过程，能有效地突破教学难点；（4）交互性，学生有更多的参与，学习更为主动，并通过创造反思的环境，有利于学生形成新的认知结构；（5）通过多媒体实验实现了对普通实验的扩充，并通过对真实情景的再现和模拟，培养学生的探索和创造力；（6）可重复性，有利于突破教学的难点和克服遗忘；（7）信息量大，节约空间和时间，提高教学效率。

三、教学内容的改革

根据当前社会对应用型人才的需求，教学内容也应向应用性发展，对教学内容的改革应朝如下方向进行：（1）教材内容要突出“厚基础”、“重应用”的应用型特色。所谓“厚基础”是指强化基础理论、基础知识，拓宽知识面。（2）教学内容要突出基本概念、基本理论和基本方法，在培养学生的数学素质上下功夫。要改变传统的“重概率、轻统计”的教学思想以及重运算技巧轻数学思想的倾向，突出概率论的基本概念和基本思想的教学。（3）教学内容要注重理论与实际的结合，强化培养学生的应用能力。将“案例”教学贯穿于教学内容的始终，将有利于学生应用能力的培养。（4）教学内容要与计算机应用相结合，为教学手段的现代化构筑平台。在教学内容中引入数学实验，把一些传统的教学内容，如随机试验的例子、统计计算等在计算机上通过数学软件加以展现，并在教师指导下让学生在计算机上解决一些简单的实际问题，调动了学生学习的积极性，并为多媒体教学创造了条件[3]。

四、教学设计的改革

教学设计理论主要有两种，即以教为主的教学设计和以学为主的教学设计。这两种教学设计理论各有千秋，在教学设计中应将二者有机结合起来，取长补短，形成优势互补的“学教并重”的教学设计理念，这不仅发挥了教师的主导作用，也充分体现了学生作为学习主体作用的教学体系[4]。在《概率论与数理统计》课程的教学中，灵活而恰当地选用教学方法，注意教学系统五个要素（教师、学生、教材、教学媒体、网络）的地位与作用。恰当的将教学媒体、计算机软件、网络应用于教学，同时采用与之相应的教学表述方式，使知识的呈现形式和生成方式呈现多样化。例如：复杂的运算结果可以用计算机软件（如Mathematic软件）作为辅助进行近似计算、抽象的几何图形可以用工具软件来生成等。总之，在《概率论与数理统计》课程的教学中主要运用“学教并重”的教学方法。以上教学设计的变化主要基于“构建主义”和“主导—主体相结合”的教学理论支撑[1]。

五、学生成绩考核的改革

以前的考试制度是通过期末考试来完成，这种制度强调理论知识的考核，不是对学生解决实际问题能力的考核。这种考核制度夸大了考试的作用，不利于创新人才的培养，这必然会影响大学生综合素质的提高，不适应瞬息万变的社会发展对人才的需要。因此，我们必须要加强对学生解决实际问题能力的考核。在课程的考核形式上，我们可以采取平时成绩与期末成绩相结合的方式。如：一般平时成绩占到总成绩的20%或30%，期末考试卷面成绩占总成绩的80%或70%。同时，要注意不同教学要求要采取不同的内容来进行考核。这里，我们重点探析平时成绩考核。平时成绩考核的形势应分成两部分：（1）上课出勤率、上课回答问题、平时作业；（2）对一些重点章节和一些实用性很强的章节要额外布置一些题目，这些题目具有一个特点———开放性，最后没有确定性答案，结果只有更好没有最好。同时，要将平时成绩作为对学生创新能力培养的主要通道。

六、教学研究和师资队伍建设

在教学过程中，教师占主导地位。因此，教师的教学理念和教师的教学水平不仅关系到课程目标的实现，也关系到课程教学质量的提高，物理师范专业的培养目标要适应当前社会的新要求。随着社会的不断发展，高等教育也会不断进行改革，那么教师的教学理念和知识面也要不断更新和拓宽。教师不仅要积极从事科学研究，同时也要加强教学研究，包括积极探索本课程的课程体系、教学内容、教学方法和教学手段，以及如何通过对这些内容的改革实现培养目标的“厚基础”和“重应用”的特点。在《概率论与数理统计》的教学过程中，不仅要了解教学规律，掌握教学方法，而且还要讲究授课艺术，从而提高教学水平和教研水平。要实现这个目标，就必须要建设一支高水平的师资队伍，为课程的可持续发展注入新活力，使之更好的为人才培养的目标服务。

七、结语

社会日新月异，其对于人才素质的要求也逐渐提高，学校教育作为培养社会人才的基地，也应对这种需求做出相应的调整。而课程作为培养人才的训练内容，也应做出相应的改变，这就是本文探析《概率论与数理统计》课程的改革的根本出发点。笔者希望本文的研究能为今后更好的推进《概率论与数理统计》的教学提供参考。

参考文献：

[1]韦相龙.《概率论与数理统计》课程教学改革的思考[J].科技信息，2012，（11）：226-227.

[2]所艳华，汪颖军，罗洪君，等.无机化学课程与实验教学探索[J].大学化学，2005，13（28）：11.

[3]杨淑娥.应用型本科院校《概率论与数理统计》课程建设[J].徐州工程学院学报，2006，21（12）：98-100.