固體化學(xué)與光譜 課程教學(xué)大綱

《固體化學(xué)與光譜》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名固體化學(xué)與光譜課程英文名Solid-stateChemistryandspectroscopictechniques雙語授課□是R否課程代碼21122028課程學(xué)分2總學(xué)時數(shù)32（不含實踐）課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程R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R選修其他課程形態(tài)線上R線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式閉卷□開卷R課程論文□課程作品□匯報展示□報告R課堂表現(xiàn)□階段性測試R平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)材料科學(xué)系面向?qū)I(yè)材料科學(xué)與工程開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體物理后續(xù)課程畢業(yè)論文、畢業(yè)實習(xí)選用教材薄茂林，李函澤.固體化學(xué)與光譜（第一版）[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2024.參考書目孫長慶，黃勇力，王艷.化學(xué)鍵的弛豫（第一版）[M].北京:高等教育出版社,2023.孫長慶,楊學(xué)弦,黃勇力.電子聲子計量譜學(xué)（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(xué)與光譜，是研究固體的化學(xué)性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、電子運動規(guī)律及它們相互關(guān)系的學(xué)科。屬材料化學(xué)的重要分支，其涉及到力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等各方面的內(nèi)容。它是先進(jìn)的微電子、光電子、光子等各項技術(shù)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)比較系統(tǒng)地掌握固體化學(xué)與光譜的基礎(chǔ)知識。通過眾多理想模型的建立和應(yīng)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(fù)雜問題進(jìn)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(xué)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(biāo)2通過本課程學(xué)習(xí)，在形成化學(xué)鍵概念、掌握科學(xué)規(guī)律的進(jìn)程中，接受方法論的教育，感悟化學(xué)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(biāo)3從科學(xué)家成長經(jīng)歷中，樹立科學(xué)的世界觀，實事求是的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的工作作風(fēng)，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(rèn)識材料化學(xué)所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等美學(xué)特征，樹立起科學(xué)的審美觀，能用美學(xué)的觀點欣賞和發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強(qiáng)認(rèn)識和掌握自然科學(xué)規(guī)律的自主能力。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)指標(biāo)點1.1：掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能夠理解智能材料、光電材料等功能復(fù)合材料及其相關(guān)領(lǐng)域的基本原理及應(yīng)用背景。能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識解決智能材料、光電材料等功能復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)一線中關(guān)于新材料設(shè)計和制備-結(jié)構(gòu)性能分析-新材料技術(shù)開發(fā)等復(fù)雜工程問題。1畢業(yè)要求4：設(shè)計/開發(fā)解決方案(M)指標(biāo)點4.2：能夠通過對新材料成分、結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系，選擇研究路線和設(shè)計實驗方案。2畢業(yè)要求9：個人和團(tuán)隊(L)指標(biāo)點9.3：能夠解釋團(tuán)隊的整體目標(biāo)和分期目標(biāo)，實施團(tuán)隊工作的過程管理，有效地指揮團(tuán)隊完成工程實踐任務(wù)3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容課程目標(biāo)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1量子力學(xué)基礎(chǔ)1.光電效應(yīng)1、2、3拓展閱讀：《量子力學(xué)》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(jìn)學(xué)生對量子力知識的學(xué)習(xí)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(chǔ)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(dǎo)學(xué)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(xiàn)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(xué)生熟悉密度泛函理論基本原理2.調(diào)研：能夠提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)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(xué)》、《電子聲子計量譜學(xué)》、個人作業(yè):Si化學(xué)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(dǎo)1. 講授法：學(xué)生熟悉掌握鍵馳豫理論與BBC模型原理2.案例教學(xué):促進(jìn)學(xué)生對配位鍵前沿領(lǐng)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(xiàn)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(xué)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(dǎo)團(tuán)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(xué)原理1.異質(zhì)界面成鍵1、2個人作業(yè)：價鍵電子學(xué)分析表面成鍵拓展閱讀：前沿研究文獻(xiàn)重點：價鍵電子學(xué)原理難點：異質(zhì)界面成鍵1.講授法：學(xué)生熟悉掌握異質(zhì)界面成鍵和價鍵電子學(xué)原理2.小組討論：引導(dǎo)團(tuán)隊成員有效、包容地溝通與合作42.價鍵電子學(xué)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(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)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(biāo)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(biāo)3鍵性能計算方法2.價鍵電子學(xué)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(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)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(biāo)130%30%30%30%30%課程目標(biāo)240%40%40%40%40%課程目標(biāo)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(xué)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(jì)律來評價學(xué)生專業(yè)認(rèn)同、理想信念、家國情懷、社會責(zé)任、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)隊合作與終身學(xué)習(xí)意識。（2）課后作業(yè)（20%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計?？己藢W(xué)生對考核學(xué)生對專業(yè)知識的理解情況。（5）小組學(xué)習(xí)（10%）：包括項目任務(wù)、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(xué)生收集資料能力、研究設(shè)計能力、合作學(xué)習(xí)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(xué)生收集資料能力，研究設(shè)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(biāo)準(zhǔn)非試卷考核項目可參照以下評分標(biāo)準(zhǔn)。表5評分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項目）考核項目評分標(biāo)準(zhǔn)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)課程論文例：（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(qiáng)的問題意識。（2）論證過程嚴(yán)謹(jǐn)，所使用的證據(jù)或材料充分，結(jié)論清晰，具有相當(dāng)?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織嚴(yán)密，連貫一致。（4）語言表達(dá)準(zhǔn)確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語規(guī)范。（5）論文符合學(xué)術(shù)規(guī)范。例：（1）論文選題恰當(dāng)合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強(qiáng)的問題意識。（2）論證過程較為嚴(yán)謹(jǐn)，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有較強(qiáng)的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織較為嚴(yán)密，連貫一致。（4）語言表達(dá)較為準(zhǔn)確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學(xué)術(shù)規(guī)范，無明顯錯誤。例：（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(yán)謹(jǐn)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(yán)密。（4）語言表達(dá)較為準(zhǔn)確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學(xué)術(shù)規(guī)范，有部分錯誤。例：（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(yán)謹(jǐn)，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(yán)密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達(dá)基本清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語基本規(guī)范。（5）論文基本符合學(xué)術(shù)規(guī)范，有部分錯誤。例：（1）論文選題不符合課程性