《固體化學與光譜》課程教學大綱

《固體化學與光譜》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名固體化學與光譜課程英文名Solid-stateChemistryandspectroscopictechniques雙語授課□是否課程代碼21122028課程學分2總學時數(shù)32（不含實踐）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修選修其他課程形態(tài)線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式閉卷□開卷課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)材料科學系面向?qū)I(yè)材料科學與工程開課學期第5學期先修課程材料科學基礎、半導體物理后續(xù)課程畢業(yè)論文、畢業(yè)實習選用教材薄茂林，李函澤.固體化學與光譜（第一版）[M].重慶:重慶大學出版社,2024.參考書目孫長慶，黃勇力，王艷.化學鍵的弛豫（第一版）[M].北京:高等教育出版社,2023.孫長慶,楊學弦,黃勇力.電子聲子計量譜學（第一版）[M].北京:高等教育出版社,2023.課程資源/profile/Maolin-Bo課程簡介固體化學與光譜，是研究固體的化學性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)、化學鍵、電子運動規(guī)律及它們相互關系的學科。屬材料化學的重要分支，其涉及到力學、熱學、電學、磁學和光學等各方面的內(nèi)容。它是先進的微電子、光電子、光子等各項技術和材料科學的基礎。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1通過本課程的學習，能比較系統(tǒng)陳述固體化學與光譜的基礎知識。通過眾多理想模型的建立和應用，能根據(jù)問題的性質(zhì)和需要，抓住主要因素，忽略次要因素，對所研究的復雜問題進行合理簡化處理的能力。通過運用理論、觀點、方法，以及所掌握的高等數(shù)學工具，初步具有分析、研究、計算或估算一般難度問題的能力，并能對結(jié)果的合理性做出判斷。課程目標2通過本課程學習，在形成化學鍵概念、掌握科學規(guī)律的進程，接受方法論的教育，感悟化學鍵概念和光譜規(guī)律建構(gòu)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3從科學家成長經(jīng)歷中，樹立科學的世界觀，實事求是的科學態(tài)度和刻苦鉆研的工作作風，激發(fā)起求知的熱情、探索的精神、創(chuàng)新的欲望以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。認識材料化學所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等美學特征，樹立起科學的審美觀，能用美學的觀點欣賞和發(fā)掘科學的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強認識和掌握自然科學規(guī)律的自主能力。表2-1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標指標點1.1：掌握數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)基礎知識，并能夠理解智能材料、光電材料等功能復合材料及其相關領域的基本原理及應用背景。能夠運用數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)基礎知識解決智能材料、光電材料等功能復合材料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)一線中關于新材料設計和制備-結(jié)構(gòu)性能分析-新材料技術開發(fā)等復雜工程問題。1畢業(yè)要求4：設計/開發(fā)解決方案(M)指標點4.2：能夠通過對新材料成分、結(jié)構(gòu)、性能之間的關系，選擇研究路線和設計實驗方案。2畢業(yè)要求9：個人和團隊(L)指標點9.3：能夠解釋團隊的整體目標和分期目標，實施團隊工作的過程管理，有效地指揮團隊完成工程實踐任務3三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容課程目標學習任務學習重點難點教學方法學時1量子力學基礎1.光電效應1、2、3拓展閱讀：《量子力學》章節(jié)小結(jié)：波函數(shù)與薛定諤方程重點：薛定諤方程波爾氫原子模型難點：波粒二象性講授法：能夠促進學生對量子力知識的學習42.波爾氫原子模型1、33.波粒二象性1、34.波函數(shù)與薛定諤方程1、32固體物理基礎1.緊束縛近似1、2、31.拓展閱讀：《固體物理》2．個人作業(yè):緊束縛近似研究石墨烯程序3.章節(jié)小結(jié)：緊束縛近似重點：緊束縛近似難點：實例緊束縛近似計算石墨烯能帶講授法：能夠引導學生熟悉緊束縛近似、自由電子近似原理62.自由電子近似1、2、33密度泛函理論基本原理1.前密度泛函理論1、3拓展閱讀：前沿研究文獻個人作業(yè):Si能帶密度泛函理論計算重點：密度泛函理論理論難點：密度泛函理論計算1. 講授法：學生熟悉密度泛函理論基本原理2.調(diào)研：能夠提高學生查閱文獻能力62.后密度泛函理論1、34鍵馳豫理論和BBC模型原理1.鍵馳豫理論1、3拓展閱讀：《量子力學》、《電子聲子計量譜學》、個人作業(yè):Si化學鍵電子結(jié)合能計算重點：1.BBC模型2.鍵馳豫理論難點：公式的推導1. 講授法：學生熟悉掌握鍵馳豫理論與BBC模型原理2.案例教學:促進學生對配位鍵前沿領域的了解62.BBC模型原理1、35解譜規(guī)則及鍵性能計算方法1.解譜規(guī)則1、2個人作業(yè)：金屬表面解譜拓展閱讀：前沿研究文獻重點：1.固體表面解譜規(guī)則2.鍵性能計算方法難點：解譜規(guī)則1.講授法：學生熟悉掌握解譜規(guī)則及鍵性能計算方法2.小組討論：引導團隊成員有效、包容地溝通與合作62.鍵性能計算方法1、36異質(zhì)界面和價鍵電子學原理1.異質(zhì)界面成鍵1、2個人作業(yè)：價鍵電子學分析表面成鍵拓展閱讀：前沿研究文獻重點：價鍵電子學原理難點：異質(zhì)界面成鍵1.講授法：學生熟悉掌握異質(zhì)界面成鍵和價鍵電子學原理2.小組討論：引導團隊成員有效、包容地溝通與合作42.價鍵電子學原理1、3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標1波函數(shù)與薛定諤方程前密度泛函理論緊束縛近似鍵馳豫理論1-330%期末論文，小組討論，課后作業(yè)，課堂表現(xiàn)課程目標2解譜規(guī)則異質(zhì)界面成鍵BBC模型原理后密度泛函理論4-640%期末論文，小組討論，課后作業(yè)，課堂表現(xiàn)課程目標3鍵性能計算方法2.價鍵電子學原理5-630%期末論文，小組討論，課后作業(yè)，課堂表現(xiàn)表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末論文比例60%小組討論成績比例10%平時作業(yè)成績比例20%課堂參與成績比例10%課程目標130%30%30%30%30%課程目標240%40%40%40%40%課程目標330%30%30%30%30%備注：以上考核方式類型及占比均為示例，需確保每一列占比總和為100%。（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（10%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，翻轉(zhuǎn)課堂，課堂紀律來評價學生專業(yè)認同、理想信念、家國情懷、社會責任、學習態(tài)度、學習興趣、團隊合作與終身學習意識。（2）課后作業(yè)（20%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。考核學生對考核學生對專業(yè)知識的理解情況。（5）小組學習（10%）：包括項目任務、專題研討、主講課程等，老師可根據(jù)需要選擇一種或幾種方式。主要考查學生收集資料能力、研究設計能力、合作學習能力、創(chuàng)新能力和展示與匯報能力等。2.期末成績評定期末論文（60%）：學生收集資料能力，研究設計能力，解決實際問題能力和合作研究能力；3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）。（三）評分標準非試卷考核項目可參照以下評分標準。表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(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、回答問題正確，且能進行解釋（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、回答問題正確，但解釋欠清楚（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、回答問題大部分正確，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、無創(chuàng)新（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，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（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）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分。課程論文（1）論文選題符合課程性質(zhì)，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結(jié)論清晰，具有相當?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語規(guī)范。（5）論文符合學術規(guī)范。（1）論文選題恰當合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，無明顯錯誤。（1）論文選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結(jié)論基本清晰。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織具有一定的嚴密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達基本清楚，所使用的教育專業(yè)術語基本規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文選題不符合課程性質(zhì)，或主題不明確。（2）論證過程隨意，所使用的證據(jù)或材料極其不充分，結(jié)論不清晰。（3）文章結(jié)構(gòu)混亂，存在前后不連貫現(xiàn)象。（4）語言不通順，所使用的教育專業(yè)術語不規(guī)范。（5）論文明顯不符合學術規(guī)范，或存在抄襲現(xiàn)象。小組匯報（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔優(yōu)雅、儀態(tài)自然大方；能目視觀眾，不長時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）語言表達邏輯性強，內(nèi)容能講清，重點突出，詳略得當，無重復口語化表達（30%）。（3）準備充分，展示內(nèi)容信息量大，教學設計或研究方案有創(chuàng)新，內(nèi)容、觀點正確，且聯(lián)系學科前沿或有創(chuàng)新（30%）。（4）PPT制作精美流暢，視頻、圖片與文字比例恰當，有美感（10%）。（5）本團隊成員全部積極參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)成員分工明確，配合默契（20%）。（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔、儀態(tài)較大方，但有較多時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）內(nèi)容能講清，重點比較突出，但邏輯性不夠清晰，有個別卡頓或口語重復（30%）。（3）準備較充分，展示內(nèi)容較豐富，內(nèi)容、觀點正確，但未聯(lián)系學科前沿或創(chuàng)新性不足（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不夠恰當，文字太多，或字體顏色不夠鮮明（10%）。（5）本團隊3人以上成員積極參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)成員分工較明確，配合較默契（20%）。（1）聲音不夠宏亮，或吐字不夠清晰；服裝整潔，但儀態(tài)不夠自然；長時間看PPT或投影（10%）。（2）內(nèi)容基本能講清，但重點不突出，邏輯性不強，口語化表達較嚴重（30%）。（3）準備不夠充分，內(nèi)容、觀點少數(shù)不正確，未聯(lián)系學科前沿或無創(chuàng)新（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不夠恰當，文字較多，或字體顏色單一，字號太小（10%）。（5）本團隊2人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)成員有明確分工，但配合欠默契（20%）。（1）聲音較小，或吐字不清晰；服裝不整潔，或儀態(tài)不自然；長時間看PPT或投影（10%）。（2）表達思路不夠清晰，內(nèi)容講解不夠清楚，口語化表達嚴重（30%）。（3）準備不充分，內(nèi)容、觀點多處不正確，未聯(lián)系學科前沿，無創(chuàng)新（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不恰當，文字太多，字體顏色單一，字號太?。?0%）。（5）本團隊1人參與匯報、補充、提問或回答問題，組內(nèi)成員分工不夠明確，且配合欠默契（20%）。（1）聲音太小，吐字不清晰，聽不清楚；服裝不整潔，儀態(tài)不自然；照PPT念（