一、加强教学内容现代化，强调理论联系实际

      改革固体物理的教学内容，使之内容较为齐全、体系较为完整。尤其要把那些已成为现代科技重要基础的近代物理知识和理论列为教学的辅助内容，使学生对物理前沿知识有一定的了解。加强经典和近代内容的相互渗透和教学相关性，注意用现代科技和人类科技进步的眼光来认识、审视、组织和讲授经典内容，使学生不仅认识到经典内容的历史贡献，而且能体会到经典内容在今天科技进步中的地位和作用。扩大教学内容中定性和半定量描述的比重，使学生充分领悟物理问题的精华，强调揭示物理思想和方法的内涵。

二、加强能力培养，活化教学方法

      课程为混合式教学，分为线上和线下两部分。线上通过“问题课堂”，使学生带问题听课，通过个人或集体讨论汇报的方式来交流各自的学习情况和心得，在讨论中互相启发、学习、促进，让学生从知识运用、技能训练、语言表达和归纳总结等诸方面得到充分的锻炼和表现。教师在课堂上随时参与学生的讨论，但主要是提问题、设障碍、启发思路和引导争论。鼓励学生创造性地学习和研究，鼓励学生提出新问题，尤其是提出新见解。

      降低在课堂上讲解例题的比率，提出大致思路，让学生或是板前或是自我推导。对于某些物理内容，在提出明确的教学要求后，以学生自学的方式开展。教师的主要精力要集中在对物理基本概念、思想、方法、应用以及重难点问题的讲授上。注重教学内容的跨度和信息量，提高教学效率。合理分布线上和线下学习时间，引导学生在课外消化、巩固和掌握知识，这样既锻炼了学生的自学能力，又强化了学生自己获取知识的意识。

三、结合科研实际适当把前沿知识引入课堂

      为了适应现代科学技术的发展，培养创新型人才，我们在教学研究和科学研究的基础上，使《固体物理学》的教学内容持续具有前沿性和时代性。把晶体结构延伸到超晶格、准晶等，介绍现代的人工物性剪裁概念和技术；把能带理论延伸到现代的能带工程，介绍纳米科技的量子尺寸效应、太阳能电池、激光器等。《固体物理学》教学内容的前沿性和时代性、以及教学水平的提高，是以科研工作为保证的。我们对于钙钛矿锰氧化物多晶系统的结构、电传导性及磁学性质等进行了一些研究，发表论文20多篇。

四、重点解决课程中的难点问题

      对于晶体结构的理解需要发挥同学们的空间想象力，若是空间感不好的同学，这一章的内容等于空白。因此，第一二章我们制作大量的视频和动画，使同学们能够直观观察晶体的结构。

      对于同学们普遍反映固体物理最不好理解的内容就是倒格子的概念。为了使学生清楚地理解倒易空间在固体物理学上的应用，首先要强调傅里叶变换的物理意义，从纯粹的数学意义上看，傅立叶变换是将一个函数转换为一系列周期函数来处理；从物理效果看，由傅立叶变换将晶体的周期性的实空间(正格子)变换成了周期性的倒易空间(倒格子)。因为晶体的周期性结构，由此使得其许多性质在某些方向上也具有周期性。正空间矢量具有长度的单位，而倒空间矢量的单位是长度单位的倒数。对于固体物理中的声子(晶格振动)和电子(能带)的运动都是用波矢来描述的，波矢的单位与前面我们定义的倒格子矢量的相同，所以，倒易空间也称为波矢空间，在波矢空间描述电子运动形象直观，物理图像更清晰。在教学过程中始终强调倒空间的作用，使学生在整个课程的学习过程中真正理解其在固体物理学习中的重要性。

      对于晶格振动这一章节，抓住晶体的平均能量求解过程中各个物理量的意义，分解知识点，使学生正确理解每个物理量的得出过程及发挥的作用，从而使整章内容立体化出现在同学们的面前。

      对于第四章能带理论，由于同学们缺乏量子力学知识，所以这部分着重点不是放在公式的推导过程，而是如何应用基本结论来理解能带结构的特征和进行相关分析。

以见面课为中心，分为课前课中和课后三个环节，对每个环节都有具体的任务或要求，详见每章内容介绍和每节的课程导学部分。

见面课前我们主要采用学导式教学法；

在见面课中以讲授法、同伴教学法、小组讨论法以及其他的方法穿插进行；

见面课后以归纳总结和读书指导法为主，附有相关的课外拓展材料以及高阶讨论部分。

利用学习脑图和学习目标和任务单来加强课前和课后引导式学习。

以系统化、条理化、清晰化、准确化、模型化为出发点，帮助同学们深入理解固体物理中的基本概念、物理图像、解决问题的思路和方法，在此基上掌握固体物理的理论体系。本课程利用线上教学独立、直观、即时的学习优势，着重于学生科学素质的培养、思维能力的提高。同学们通过个性化的课程学习，能为今后从事微电子、半导体及相关材料科学等行业的工作打下坚实的基础。

物理学、电子科学与技术、光电信息科学与工程、微电子科学与工程、材料学等专业的本科生和研究生。

      恰当地运用启发式、问题式、探究式、类比法等教学方法，使教学过程生动活泼，激发了学生学习积极性、主动性，同时培养了学生良好的物理思维模式，提高了学生自主分析问题和解决问题的能力。在对物理学专业、电子科学技术专业、光信息科学专业的学生的教学实践中，取得了良好的教学效果。在钻研教材的同时，各位教师又将科研前沿的知识带给学生；这是培养创新人才的要求，也使《固体物理学》教学水平不断提升，为后续课程《半导体物理》打下了良好的理论基础。

王矜奉 固体物理教程（第八版） 山东大学出版社

阎守胜 固体物理基础（第三版） 北京大学出版社

朱建国 固体物理学 科学出版社

黄昆  固体物理学 北京大学出版社

黄昆  固体物理学 高等教育出版社

课程成绩由过程性考核和终结性考核综合评定。考核成绩由三部分构成，平时成绩30%，由学习进度（按时完成线上视频观看10%）、学习习惯（点击率+按时提交作业 10%）、学习互动（参与讨论的次数5%）以及单元测验15%，见面课15%（课堂成绩得分），期末考试占40%。卷面试题包括单项选择题、填空题、判断题、多选题、综合题等。

一、本课程的性质和任务

《固体物理学》是技术物理系各专业的专业基础课，其任务是阐述晶体内部原子、电子等微观粒子运动的物理图像及其有关模型，掌握晶体内微观粒子的运动规律及其与晶体宏观性能的物理联系，深刻理解晶体宏观性能的微观物理本质，为进一步学习相关专业课程奠定必要的理论基础。

二、本课程的基本内容

（一）晶体的结构

1、了解晶体的宏观特征，理解晶体宏观特征的微观结构本质，建立起晶体微观结构的周期性图像。

2、建立起基元、格点、点阵、Bravais格子等概念，理解晶体微观结构周期性的表述方式；建立起原胞、晶向、晶面等概念，理解晶体微观结构周期性的各种描述方法，掌握几种常见的Bravais格子。

3、建立起晶格的概念；理解简单晶格、复式晶格等描述晶体微观结构的各种方法；熟悉晶体结构的分类及其标记方法；掌握常见的典型晶体结构类型。

4、建立起倒格子的概念；理解倒格子与Bravais格子及晶体有关性能之间的联系，掌握常见Bravais格子的倒格子。

5、建立起晶体对称性的图像；熟悉晶体宏观对称性的描述方法；了解晶体微观对称性的描述方法；掌握7个晶系和14种Bravais格子。

（二）固体的结合

1、建立起化学键的物理图像；理解晶体中原子键合的类型及晶体的分类；掌握晶体的结合能与晶体有关宏观性能之间的联系。

2、掌握共价晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体等常见晶体中原子键合的特征、晶体的结合能及其有关的宏观性能。

（三）晶格振动及晶体的热学性质

1、建立起晶格振动的经典模型；熟悉一维单式晶格、复式晶格中晶格振动谱和振幅的计算；掌握三维复式晶格中晶格振动的基本规律。

2、建立起晶格振动的量子力学模型；理解声子的概念及其与格波的联系；掌握声子数的统计分布规律及其与物质发生相互作用时的能量守恒律和准动量守恒律；了解晶格振动谱的实验测定方法。

3、理解晶格比热与晶格振动之间的联系，了解晶格比热的计算方法，掌握在Debye近似、Einstein近似下计算晶格比热的半经验近似方法。

（四）能带理论

1、了解能带理论的基本假设；理解Bloch定理及其与晶体平移对称性的本质联系；掌握Bloch电子模型的物理图像；熟悉晶体能带结构的图示方法；了解晶体能带的对称性及其与Bravais点阵对称性的本质联系。

2、了解近自由电子近似的物理基础；熟悉三种能带图示；掌握一维晶体格能带结构的微扰计算，理解Brillouin区分界点上能隙产生的原因及其物理实质；理解三维晶体能带结构的基本特征。

3、了解紧束缚近似的物理基础；熟悉微扰计算的原子轨道线性组合法及原子能级与晶体能带的对应关系，理解能带形成的原因及其物理实质，掌握典型结构晶体能带函数的近似解析表达式。

4、建立起表示晶体能带结构的等能面方法和态密度方法，掌握近自由电子近似、紧束缚电子近似三种情况下等能面和态密度的特征。

5、了解外场中Bloch电子在准经典近似下的行为，理解有效质量的概念及其物理实质；熟悉恒定电场中Bloch电子的运动特征，掌握导体、绝缘体、半导体的能带理论解释；了解恒定、均匀磁场中Bloch电子的运动特征。

（五）金属电子理论

1、了解Drude电子模型的基本假设；掌握Drude电子模型在解释金属导电、导热及光学特性等问题上的成就；理解在平均自由程、金属电子比热及Pauli顺磁磁化率等问题上Drude电子模型的失效。

2、建立起金属中自由电子形成的物理图像；掌握金属中自由电子气体的基态性质和热平衡态性质；

3、建立起金属导电的微观物理图像。

三、本课程的基本要求

掌握晶体的空间点阵、晶体基矢的表达、倒易点阵、晶面、晶向的概念以及正点阵和倒易点阵的关系；

掌握晶体的结合类型和结合性质；

掌握一维晶体振动模式的色散关系、晶格振动的量子化、声子的概念。爱因斯坦模型和德拜模型解释固体的比热性质；

掌握自由电子气的概念、自由电子气的费米能量、布洛赫波及自由电子模型；

掌握布里渊区概念及平面波和紧束缚近似方法计算能带理论；

了解金属中电子气的热容量，金属、半导体、绝缘体及空穴的概念；

了解三维布洛赫定理、进行能带计算的一般方法和步骤。

 固体物理是高校物理类、材料类和电子类等相关专业的一门重要的专业基础课。你想看懂晶体的结构吗？你想了解晶体的结合方式和特点吗？你想抓住声子和电子的运动特点吗？你想考研吗？本课程将带你走入固体物理的学习世界，实现由微观到宏观，由结构到性质，由理论到应用的跨越。