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一点微小的尝试----从材料物理系《固体物理》命题谈起 精选

已有 5433 次阅读 2016-12-25 20:51 |系统分类:教学心得

在高校中,将《固体物理》作为必修课程的专业主要有应用物理、材料物理和电子科学与技术。在材料物理专业《固体物理》的教学过程中,更应强调材料性能与物理的关系。因此,期末命题也应体现材料物理的专业特色。

以往的考试题目大多选用课后习题和例题,学生们只是将习题背一背,考试时靠机械的背诵来答题。这样的过程,偏离了教育的初衷,更何谈对该门课程深层次的理解。

《固体物理》和《热力学与统计物理》类似,均研究材料的物理性质。但是,《热力学》从统计的角度得到材料物性关系,不能给出特定材料的物理性质。而《固体物理》则是将晶体结构、微观粒子(或准粒子)和宏观物性联结起来,更易窥探材料的本质。杨振宁先生在近期关于反驳应该建大型加速器的谈话中,曾特别强调国家应该重视凝聚态物理对材料的推动作用,将资金用于基础研究。而在目前的科技前沿,无论是纳米材料、低维材料、高温超导材料或超结构材料等领域,都要求对《固体物理》深层次的理解。因此,在考察过程中,如何将材料与物理联系到一块,引导学生更加系统的复习,是一个不小的挑战。鉴于此,本人对《固体物理》考试做了改革。

和以往考察不同,考题只出了四道,分别对应于《固体物理》中晶体结构、固体结合、晶格振动和能带理论四大板块。

在第一道题目中,既要求学生对典型晶体结构和倒格子有深入的认识,也强调晶体结构的表征,因此,还考察了消光规律和通过消光规律、布拉格衍射标定晶面等材料研究中经常遇到的基础问题。

第二道题目则不仅要求学生掌握固体结合的基本概念,也要求学生清楚固体结合与材料宏观性能关系,会通过电负性判断固体的结合方式。

以往对晶格振动的考察,只注重一维原子链色散关系和声子概念的考察。而在第三道题目中,还添加了声学波、光学波和声子谱的考察,添加了材料热学性质与晶格振动关系的考察,不仅使知识网络更加系统,更使学生清楚研究晶格振动的物理意义。

在能带理论中,除了考察三大近似、布洛赫定理、近自由电子近似与紧束缚近似的物理模型,还要求学生看懂能带,能够通过能带确定材料的导电性质。

考虑到本人所在学校(一本双非)学生的数学能力,特意降低了对数学推导的要求。我相信这样的命题,可能使学生脱离呆板的复习方式,并使学生系统的清楚《固体物理》的知识脉络。

PS:很多学生关注考试后的分数,这实际上和我的教学理念是冲突的。什么时候,学生们关注的是自己掌握了多少知识,通过该门课程学到了那些方法论,这才是真正的进步。




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