课程教学大纲长沙理工大学.docx
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课程教学大纲长沙理工大学
课程教学大纲
“物理教学法”教学大纲
InstructionMethodofPhysics
课程编号：
04010008学时/学分：
52/3
一、大纲说明
本大纲根据物理学专业2006版培养计划制订。
（一）教学对象
物理学专业本科学生。
（二）教学目的与要求
物理教学法是一门由物理科学、教育科学、心理学、哲学、和现代技术相结合的综合性的边缘科学，是物理学专业物理学教育方向的一门必选课程。
本课程的主要内容包括四个部分：
中学物理教学法概论，中学物理教材教法分析，中学物理实验技术及实验研究和中学物理教学的见习和试教。
通过本课程的学习，使学生明确中学物理教学的目的和任务，初步掌握中学物理教学的一般规律、方法和中学物理实验的基本技能，培养学生具有分析和处理中学物理教材及选择教法的能力，并训练他们具备进行中学物理教学的初步能力，为教育实习打好基础。
（三）主要先修课程和后续课程
1．先修课程：
力学，热学，光学，电磁学，原子物理学，教育学，心理学。
2．后续课程：
教育实习，毕业设计（论文）。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
课堂讲授，讨论，见习，实验，试教。
2．重点：
中学物理概念，规律，习题，实验四种教学形式的教学要点、特点和程序；分析教材和选择教法备课；教学基本功的训练。
3．难点：
实验“四边教学法”的掌握和运用；各类课型的不同备课方法和特点的掌握和运用；物理教师基本功：
教态、语言、板书及实验的达标。
（五）考核方式
考查。
二、教学内容
（一）中学物理教学法概论
主要阐述中学物理教学的目的任务、教学内容、教学方法、教学手段以及物理教师的备课和研究。
这一部分是指导学生以后进行教材教法分析和实验研究的理论基础和必要知识。
（二）中学物理教材教法分析
主要是综合运用学生所学的物理专业知识和教学理论，选择中学物理教材的若干章节和典型问题，居高临下地进行分析并提出相应的教法建议。
（三）中学物理实验技术及实验研究
主要是学生对中学物理实验中必备的基本实验技术进行训练和对一些重要的、难度大的演示实验和学生实验进行研究。
（四）中学物理教学的见习和试教
通过观看中学物理电教片、备课、编写教案、试讲和分析评课等活动，使学生接触中学物理教学实际，丰富感性知识，并得到中学物理教学的初步锻炼，为教育实习打好基础。
三、实验内容
１．计时装置使用，验证牛顿第二定律，力的合成。
２．碰撞实验，单摆测g，打点计时器测g。
３．气体定律验证，溶解和凝固。
４．电表改装，静电演示实验。
５．投影片与投影技术，光的干涉、衍射（激光教具），透镜成像。
６．实验设计与考核。
四、教学环节及学时分配
本课程总学时为52学时（理论44学时、实验8学时），教学环节包括课堂教学、观看中学物理电教片、备课试讲、课堂讨论、课外辅导、课外作业及实验技术和设计考核等。
其学时分配见下表。
“中学物理教学法”课程教学学时分配
教学内容
总课时
其中
课外辅导/
课外实践
备注
讲课
实验
见习
其他
绪论
2
1
1
1
备课1试讲
中学物理教学的目的任务特点原则
2
2
1
作业1
中学物理教学方法
4
2
2
中学物理教学手段
4
2
2
中学生物理学习能力和心理品质
2
1
1
概念、规律教学
8
4
2
2
4
备课2试讲
实验教学
16
4
8
2
2
6
备课3试讲
习题教学
2
1
1
物理教学测量与评价物理教师的备课、进修和科研
6
4
2
备课4试讲
教材教法分析
6
4
2
2
作业2
合计
52
25
8
8
11
14
6次
注：
其他栏包含课堂讨论、练习课等教学方式。
五、选用教材及主要参考书
1．选用教材：
许国梁，束炳如．中学物理教学法．高等教育出版社，2001
2．主要参考书：
[1]阎金铎．中学物理教材教法．第四版．北京师范大学出版社，2002
[2]刘力．中学物理教材教法．东北工学院出版社
[3]向立中．中学物理实验教学法．北师大出版社
[4]安忠，刘炳升．中学物理实验教学研究．高等教育出版社
（制定人：
李秀凤审核人：
刘新海批准人：
方家元）
“数学物理方法”教学大纲
MethodsofMathematicalPhysics
课程编号：
07010048学时/学分：
68/4
一、大纲说明
本大纲根据物理学专业以及电子信息科学与技术专业2006版培养计划制订。
（一）教学对象
物理学专业本科生，电子信息科学与技术专业本科生。
（二）教学目的与要求
该课程是物理学专业及电子信息科学与技术专业本科生的必修基础课。
它是进一步学习本科阶段量子力学，电动力学，信号与系统，电磁场与电磁波等课程以及研究生课程所必备的数学工具，也是从事理论研究的重要基础。
通过本课程的学习，不仅要教给学生必要的数学工具，更重要的是培养学生运用数学工具处理物理问题的能力。
（三）主要先修课程和后续课程
1．主要先修课程：
高等数学，大学物理学或普通物理学。
2．主要后续课程：
量子力学，电动力学，信号与系统，电磁场与电磁波等。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
课堂讲授，包括适当次数的习题（讨论）课。
2．重点和难点：
复幂级数展开，路径积分，积分变换，特殊函数，线性数学物理方程的定解方法。
（五）考核方式
考试。
二、教学内容
（一）复变函数［6学时］
复变函数，复变函数导数，科希-里曼方程，解析函数，共轭调和函数，多值函数的支点、里曼面及其单值分支。
（二）复变函数的积分［4学时］
复变函数的积分，单、复通区域上的科希定理与科西公式。
（三）幂级数展开［6学时］
复数项级数，幂级数、收敛圆与收敛半径，泰勒展开，罗朗展开及收敛环域的确定，解析延拓，孤立奇点的分类。
（四）留数定理［6学时］
留数定理，留数的计算，利用留数定理计算实变函数积分。
（五）傅里叶变换［6学时］
傅里叶级数，傅里叶积分，δ函数。
（六）拉普拉斯变换基础［6学时］
拉普拉斯变换与反演。
（七）定解问题［6学时］
泛定方程、定解条件、定解问题，数学物理方程的导出，初始条件和边界条件的写出，没有初始条件或边界条件的问题。
达朗贝尔公式。
（八）分离变量法［10学时］
定解问题的分离变量法，非齐次边界条件的齐次化。
冲量定理法，傅氏级数法。
（九）二阶线性常微分方程的级数解法，本征值问题［6学时］
球函数方程、勒让德方程、连带勒让德方程、贝塞尔方程、球贝塞尔方程的引出。
二阶线性常微分方程的常点邻域的级数解法，勒让德方程的解。
正则奇点邻域上的级数解法，贝塞尔方程的解。
斯特姆一刘维型本征问题的共同性质。
（十）球函数［6学时］
勒让德多项式，轴对称球函数及其应用，连带勒让德函数，以勒让德多项式或以连带勒让德函数为基的广义傅立叶级数。
（十一）柱函数［6学时］
柱函数，贝塞尔方程，柱函数的渐近公式，虚宗量贝塞尔方程，球贝塞尔方程。
三、实验内容
无。
四、教学环节与学时分配
本课程总学时为68学时，教学环节包括课堂教学、课外辅导、作业等，其学时分配见下表。
“数学物理方法”课程教学学时分配
教学内容
总学时
其中
课外辅导
备注
讲课
实验
习题课
上机
电化教学
第一章
6
5
1
第二章
4
4
第三章
6
5
1
第四章
6
4
2
第五章
6
5
1
第六章
6
5
1
第七章
6
6
第八章
10
8
2
第九章
6
6
第十章
6
4
2
第十一章
6
5
1
总计
11
五、使用教材及主要参考书
1．本课程教材：
梁昆森．数学物理方法．第三版．高等教育出版社，1998
2．主要参考书：
[1]郭敦仁．数学物理方法．第二版．高等教育出版社，1991
[2]姚端正．数学物理方法．武汉大学出版社，1997
[3]郭玉翠．数学物理方法简明教程．北京邮电大学出版社，2002
（制订人：
贺慧勇审核人：
刘新海 批准人：
方家元）
“半导体光学”教学大纲
SemiconductorOptics
课程编号：
07020001学时/学分：
34/2.0
一、大纲说明
本大纲根据物理学专业2006版培养计划制订。
（一）教学对象
物理学专业本科生。
（二）教学目的与要求
在人类历史发展过程中，所有与光有关的物理现象或者说物质的光学性质，一直以来都是人类非常关注的焦点之一。
在过去的两个世纪中，现代科学对此作了大量的研究，涌现出了许多卓有成就的科学家，如牛顿、麦克斯韦、普朗克、爱因斯坦和波尔等等。
半导体材料是性质最活跃、应用最广泛的固体材料之一，在与光的相互作用中表现出来的线性和非线性光学性质是近代物理学的一个重要研究领域。
通过本课程的学习，使学生正确理解半导体光学的基本概念和主要现象，加深对半导体材料特性的了解。
同时通过双语教学，使学生熟悉相关英语词汇，增强阅读理解英文文献的能力，为今后进一步从事相关领域的学习和科学研究打下初步的基础。
（三）主要先修课程和后续课程
1．主要先修课程：
原子物理学，量子力学
（一），固体物理
（一）。
2．主要后续课程：
无。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
本课程为双语教学课程，以课堂讲授为主，无实验课时。
2．重点和难点：
复数介电函数和折射率概念，态密度概念，电磁耦子、光子、声子、极化子等概念及色散关系，Kramers-Kronig关系，有效质量近似法，半导体的能带结构，量子阱、量子点等概念。
（五）考核方式
考查。
二、教学内容
麦克斯韦方程组与光子的概念；态密度；光与物质的相互作用；非耦合振子；复数介电函数和折射率；电磁耦子；耦合振子和空间色散；Kramers-Kronig关系；晶格振动与声子；周期性晶格中的电子；半导体能带结构；激子。
三、实验内容
本课程无实验教学内容。
四、教学环节及学时分配
本课程总学时为34学时，教学环节包括课堂教学、课堂讨论（习题课）、课外辅导、作业等，其学时分配见下表。
“半导体光学”课程教学学时分配
教学内容
总学时
其中
课外辅导/
课外实践
备注
讲课
实验
上机
其他
第二章麦克斯韦方程组与光子
4
4
第三章光与物质的相互作用
4
4
第四章非耦合振子
4
4
第五章电磁耦子
4
4
第六章耦合振子和空间色散
2
2
第八章Kramers-Kronig关系
2
2
第九章晶格振动与声子
6
6
第十章周期性晶格中的电子
8
8
总计：
34
34
五、选用教材及主要参考书
1．选用教材：
C.F.Klingshirn，SemiconductorOptics，Springer-Verlag，1997
2．主要参考书：
[1]钱佑华，徐至中．半导体物理．高等教育出版社，1999
[2]沈元壤．非线性光学．科学出版社，1987
（制订人：
伍冠洪审核人：
刘新海批准人：
方家元）
“半导体物理”教学大纲
SemiconductorPhysics
课程编号：
07020002学时/学分：
34/2
一、大纲说明
本大纲根据物理学专业和电子信息科学与技术专业2006版培养计划制订。
（一）教学对象
物理学专业和电子信息科学与技术专业本科学生。
（二）课程性质及教学目的与要求
1．课程性质：
专业方向课，选修课。
2．教学目的与要求：
半导体物理是固体物理学的一个分支。
通过本课程的学习，要求学生掌握半导体的晶体结构和能带理论，半导体中的电子状态，载流子的输运理论。
准确掌握半导体的基本概念：
载流子、空穴、有效质量、杂质缺陷、迁移率、注入和复合、金属半导体接触、半导体pn结、异质结、半导体表面等，熟悉它们的电学性质和光学性质，掌握它们的理论分析方法。
为今后从事半导体物理专业或微电子专业的研究或工作打好基础。
（三）主要先修课程和后续课程
1．先修课程：
物理学专业：
量子力学
（一），热力学与统计物理，固体物理
（一）。
电子信息科学与技术专业：
高等数学，大学物理，模拟电子技术。
2．后续课程：
物理学专业：
无。
电子信息科学与技术专业：
半导体物理专题。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
课堂讲授、课堂讨论。
2．重点和难点。
本课程重点应掌握以下内容：
①半导体中的载流子及其运动规律：
半导体中电子的能量状态（能带模型）；晶体中载流子运动的描述；载流子的漂移与散射机制；杂质与缺陷在半导体中所起的作用；强场效应与多能谷散射。
②平衡载流子按能量的分布：
分布函数、费米能级与载流子浓度的计算；简并半导体与杂质带。
③非平衡载流子：
非平衡载流子的注入与寿命；准费米能级；直接复合与间接复合模型；非平衡载流子的漂移与扩散；连续性方程。
④半导体接触：
包括P-N结、金属－半导体接触与异质结：
它们的能带图、接触电势差的形成与计算；计算它们的电流与电压关系的模型与方法；P-N结的电容效应与计算；P-N结击穿的物理机制；P-N结的隧道效应。
⑤半导体表面与场效应：
MIS结构的电场效应－累积层、耗尽层、反型层与强反型的条件；MIS的C-V特性及其解释；平带电压及其计算；硅－二氧化硅系统的性质。
⑥外界物理因素对半导体产生的影响：
半导体的光吸收、光电导与光生伏特效应；半导体的辐射跃迁－半导体的注入发光，半导体的受激发射与激光器的原理与结构；导体的磁效应－霍尔效应与磁阻效应；半导体的力效应－压阻效应；半导体的热电效应－塞贝克、珀尔帖与汤姆孙效应。
本课程的难点：
对半导体电子状态，杂质和缺陷能级等概念的理解，半导体中载流子的统计分布，半导体的输运现象，非平衡载流子，pn结，金属-半导体接触，异质结，半导体表面理论及其光学性质和光电效应等。
（五）考核方式
考查。
二、教学内容
1．晶格结构和结合性质。
2．半导体中的电子状态。
3．电子和空穴的平衡统计分布。
4．输运现象。
5．非平衡载流子。
6．pn结。
7．半导体表面和MIS结构。
8．金属半导体接触和异质结。
三、实验内容
无。
四、教学环节及学时分配
本课程总学时为34学时，教学环节包括课堂教学、课堂讨论、课外辅导、作业等。
其学时分配见下表。
“半导体物理”课程教学学时分配
教学内容
总学时
其中
课外辅导/课外实践
备注
讲课
实验
上机
其他
1．晶格结构和结合性质
2
2
2．半导体中的电子状态
4
4
3．电子和空穴的平衡统计分布
4
4
续表：
教学内容
总学时
其中
课外辅导/课外实践
备注
讲课
实验
上机
其他
4．输运现象
6
6
5．过剩载流子
4
4
6．PN结
6
6
7．半导体表面和MIS结构
4
4
8．金属半导体接触和异质结
4
4
总计
34
34
五、选用教材及主要参考书
1．本课程教材：
刘恩科．半导体物理学．国防工业出版社，1994
2．主要参考书：
[1]王印月．半导体物理学．兰州大学出版社，1990
[2]李名复．半导体物理学．科学出版社，1991
[3]孙恒慧，包宗明．半导体物理实验．高等教育出版社，1985
（制订人：
谭勋琼审核人：
文勇军批准人：
方家元）
“半导体物理专题”教学大纲
SpecialSubjectOnSemiconductorPhysics
课程编号：
07020003学时/学分：
34/2
一、大纲说明
本大纲根据电子信息科学与技术专业2006版培养计划制订。
（一）教学对象
电子信息科学与技术专业本科学生。
（二）教学目的与要求
本课程是电子信息科学与技术专业的学科专业课程，选修。
通过本课程的教学，使学生掌握先进的双极晶体管和异质结器件、金属-半导体接触及各种场效应晶体管、功率器件、量子器件、热电子器件、微波器件、高速光子器件以及太阳能电池等新型器件及应用。
（三）主要先修课程和后续课程
1．先修课程：
半导体物理。
2．后续课程：
无。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
多媒体教学和面授共用，课后答疑和讨论，计算机辅助教学。
2．重点：
本课程重点应掌握以下内容：
双极晶体管的工作原理及模型；化合物半导体场效应晶体管；MOSFET及其相关器件；功率器件；量子效应和热电子器件；有源微波二极管；高速光子器件；太阳电池。
3．难点：
各器件的物理机理的分析及模型的建立。
（五）考核方式
考查。
二、教学内容
1．双极晶体管：
双极晶体管的工作原理，硅双极晶体管，异质结双极晶体管，双极晶体管模型。
2．化合物半导体场效应晶体管：
肖特基势垒和欧姆接触，GaAsMESFET异质结场效应晶体管（HFET），栅极漏电流，新型化合物半导体FET。
3．MOSFET及其相关器件：
MOSFET的按比例缩小，CMOS/BiCMOS，可靠性，SOI和三维结构，存储结构，低压/低功耗器件。
4．功率器件：
功率整流管，功率MOSFET，绝缘栅双极晶体管，MOS栅控晶闸管，碳化硅功率器件。
5．量子效应和热电子器件：
共振隧穿（RT）结构，热电子结构，器件应用。
6．有源微波二极管：
渡越时间二极管，共振隧穿二极管，转移电子器件。
7．高速光子器件：
激光器的设计及其基本工作原理，量子阱和应变层量子阱激光器、高级激光器结构和光子集成电路（PIC），光接收器和光电集成电路。
8．太阳电池：
太阳光辐射和理想的能量转换效率，硅太阳电池：
单晶、多晶和非晶，化合物半导体电池，组件。
三、实验内容
无。
四、教学环节及学时分配
本课程总学时为34学时，教学环节包括课堂教学，课堂讨论，课外辅导，作业等，其学时分配见下表。
“半导体物理专题”课程教学学时分配
教学内容
总学时
其中
课外辅导/课外实践
备注
讲课
实验
上机
其他
第一章双极晶体管
2
2
第二章化合物半导体场效应晶体管
2
2
第三章MOSFET及其相关器件
4
4
第四章功率器件
4
4
第五章量子效应和热电子器件
6
6
第六章有源微波二极管
6
6
第七章高速光子器件
6
6
第八章太阳电池
4
4
总计
34
34
五、选用教材及主要参考书
1．选用教材：
施敏．现代半导体器件物理［Ｍ］．北京科学出版社，2001
2．主要参考书：
[1]施敏．半导体器件物理与工艺［Ｍ］．北京科学出版社，1992
[2]包兴．电子器件导论［Ｍ］．北京理工大学出版社，2001
[3]［美］D.A.贝尔．电子器件基础［Ｍ］．北京科学出版社，1981
（制订人：
谭勋琼审核人：
文勇军批准人：
方家元）
“当代物理专题”教学大纲
SpecialSubjectonAdvancedPhysics
课程编号：
07020008学时/学分：
34/2
一、大纲说明
本大纲根据物理学专业2006版培养计划制定。
（一）教学对象
物理学专业本科学生。
（二）课程性质及教学目的与要求
1．课程性质：
专业课，选修课。
2．教学目的与要求：
当代物理专题课程是物理专业学生有力学、电磁学、光学、量子力学基础以后的后续课，是为适应时代发展需要而开设的一门专业选修课。
该课程的主要任务是向学生介绍当代物理学前沿课题的成果、动态和物理学与高新技术、社会发展的关系。
目的在于提高学生的科学素质，以适应科技发展和社会进步的需要。
该课程的教学，应使学生了解现代高科技中与物理学直接相关的一些知识内容；理解现代科学与技术的相互关系；理解现代物理发展的趋势、应用价值和发展前景；引导学生主动地跟踪世界科技水平的进步，以便捕捉日后发展的机遇，正确地选择、设计和创造未来。
（三）主要先修课程和后续课程
1．先修课程：
光学，理论力学（物理），电动力学
（一），热力学与统计物理，量子力学
（一），固体物理
（一）。
2．后续课程：
无。
（四）教学方式与重点和难点
1．教学方式：
课堂讲授、课堂讨论。
2．重点：
粒子物理的研究手段与发展方向，超流与超导及其应用，纳米材料和纳米技术，信息概念及特征及性质，激光技术基本原理，光电子技术在民用和军用方面的应用，非线性科学的最近发展趋势和前景。
3．难点：
对称性原理及其与守恒定律的关系，大统一理论与超弦理论的基本思想，超导理论，信息熵概念及其与热力学熵的关系，激光技术基本原理，激光在通讯中的应用，混沌现象的数学模型。
（五）考核方式
考查。
二、教学内容
（一）专题一：
物质结构研究的新进展
粒子世界，对称性和对称性破缺，粒子物理的研究手段与发展方向。
（二）专题二：
凝聚态物理学进展
固体结构的研究；导电理论；超流与超导；纳米材料和纳米技术。
（三）专题三：
信息世界
信息的概念、特征、性质和度量，信息科学和信息技术，信息技术前沿，量子信息。
（四）专题四：
光电子技术
激光技术及应用，激光与信息处理，激光与通信。
（五）专题五：
复杂性研究与非线性科学简介
混沌现象，分形与分维，自组织现象。
三、实验内容
无。
四、教学环节及学时分配
本课程总学时为34学时，教学环节包括课堂教学、课堂讨论、课外辅导、作业等，其学时分配见下表。
“当代物理专题”课程教学学时分配
教学内容
总学时
其中
课外辅导/课外实践
备注
讲课
实验
上机
其他
专题一：
物质结构研究的新进展
6
6
专题二：
凝聚态物理学进展
8
8
专题三：
信息世界
8
8
专题四：
光电子技术
8
8
专题五：
复杂性研究与非线性科学简介
4
4
总计:
34
34
注：
其他栏包含课堂讨论等教学方式。
五、选用教材及主要参考书
1．选用教材：
王正行．近代物理学．北京大学
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