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摘 要：固体物理是一门较为综合的知识，对学生的基础知识提出很高的挑战。教学中教师的授课方法亟待提高。在固体物理教学过程中，照本宣科的的现象仍然存在，教师只注重理论公式的推导，忽略了学生物理情景的体会和理解，导致学生只知道学习公式，却不知道其背后的物理意义。本文针对目前固体物理存在的切实问题，结合微课、计算机模拟和科研手段，从教学理念、教学方法、课程的安排设计等各个方面出发，对现存的问题各个击破。
关键词：微课；固体物理；教学
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）14-0051-01
1 固体物理学的重要地位
固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态，及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。它是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，与固体物理学知识相关的研究论文占科学研究论文的三分之一以上[1]。固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成新的交叉领域[2]。
2 固体物理学的发展
新的实验条件和技术日新月异，正为固体物理不断开拓新的研究领域由于固体物理本身是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，其发展趋势是[3]：由体内性质转向研究表面有关的性质；由三维体系转到低维体系；由晶态物质转到非晶态物质；由平衡态特性转到研究瞬态和亚稳态、临界現象和相变；由完整晶体转到研究晶体中的杂质、缺陷和各种微结构；由普通晶体转到研究超点阵的材料。这些基础研究又将促进新技术的发展，给人们带来实际利益。
3 固体物理学本科教学中存在的问题
因此，物理、材料及化学相关专业的本科教育都开始重视固体物理教学。如前所述，固体物理对未来的物理、材料研究是一门基础学科，但对本科学生来说，确是一门非常难啃的“骨头”[4]。目前国内高校本科固体物理学教学过程中普遍存在问题，其中存在多方面的原因：首先，固体物理是一门较为综合的知识，需要高等数学、量子力学、热力学与统计和大学物理等多门课程作为知识储备，对学生的基础知识提出很高的挑战。其次，教师的授课方法亟待提高。在固体物理教学过程中，照本宣科的的现象仍然存在，教师只注重理论公式的推导，忽略了学生物理情景的体会和理解，导致学生只知道学习公式，却不知道其背后的物理意义[5]。最终不知固体物理之所云，从而产生对固体物理的厌恶和固体物理无用论。
4 微课、计算机模拟、科研的特点
微课是运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。其特点是教学实践短、内容少、中心突出、形象生动易懂[6]。其特点非常有利于固体物理中疑难概念的有针对性的讲解、教学。计算机模拟是近些年随着计算机技术的发展而发展起来的一门新兴技术，是指用来模拟特定系统之抽象模型的计算机程序。将计算机模拟实验引入到教学中，可以以较低的教学成本达到良好的教学效果。通常的理解，科研是独立于本科教学之外的[7]。科研有创新性、前瞻性、不确定性，所以不经过时间的验证，科研一线研究的科学问题大多不会在经典的教科书上。但科研中研究的问题都是基于经典的理论，或至少是某个经典理论的反应。所以，在教学中适时的引入科研一线的实例，不仅有利于学生对知识的理解，同时可以引发学生多本门学科的兴趣。
5 本文提出创新教学方法
紧紧围绕国家教育发展战略和学校本科教育中心工作，聚焦制约高校教育教学质量发展的关键问题，针对目前固体物理存在的切实问题，结合微课、计算机模拟和科研手段，从教学理念、教学方法、课程的安排设计等各个方面出发，对现存的问题各个击破。利用微课授课方法短平快的特点，吸引学生对核心知识点有更加直观和独立的理解，打破传统枯燥无味、晦涩难懂的教学过程，使学生不必在繁杂的数学公式的海洋中自己提炼物理情景；利用基于密度泛函理论的第一性原理模拟软件，让学生近距离的体会固体物理在揭示材料性质和内在运作机理方面起到的重要作用；利用教师在科研方面的工作和最新文献报到，让学生知道固体物理的魅力和切实的应用，打破学生心目中固体物理无用论的论调。从教学理念、教学方法、课程的安排设计等各个方面出发，做出一整套固体物理的新教学理念和教学方法实体，并进行实际授课验证效果。
5.1 利用微课授课方法短平快、生动形象的特点，把难点和重点图形化甚至做成动画。如，能带的形成、电子与声子的碰撞、微扰作用、傅里叶级数展开等。吸引学生对核心知识点有更加直观和独立的理解，打破传统枯燥无味、晦涩难懂的教学过程。使学生不必在繁杂的数学公式的海洋中自己提炼物理情景，减少了学生处理知识的过程。
5.2 研究如何利用好基于密度泛函理论的第一性原理模拟软件，让学生近距离的体会固体物理在揭示材料性质和内在运作机理方面起到的重要作用。主要在：学生能够利用软件绘制和体会常见材料的能带图；利用软件绘制态密度分布图；利用能带图分析材料的物理性质；利用软件建立晶体和得到布里渊区结构。
5.3 利用教师在科研方面的工作和最新文献报到，让学生知道固体物理的魅力和切实的应用，打破学生心目中固体物理无用论的论调。综合考虑到学生的知识储备，找出科研方向中与固体物理最紧密结合的几个方向，查找最新文献，找出与教学环节密切相关的实例，添加到教学过程中，让学生切实感受到固体物理在未来学习中的应用。 并且运用固体物理知识解释科研和生活中的奇特现象。
参考文献
[1] 周本胡，曾爱华，刘英.固体物理课程教学改革与建设措施探讨[J].时代教育，2015，（11）：250-251.
[2] 党随虎.材料模拟软件在固体物理教学中的应用[J].科技与创新，2015，（12）：128
[3] 胡美华，毕宁，宿太超.材料学科的固体物理课程教学与探讨[J]，教育教学论坛，2015，43（10）：158-159.
[4] 孙运斌，吴鸿业，徐宝，赵建军，鲁毅.紧束缚近似的物理图景[J]，阴山学刊，2015，29（4）：76-79.
[5] 徐慧，王妮娜，路洪艳，陈三，耿磊.MaterialsStudio软件在固体物理学习中的应用[J].高师理科学刊，2015，35（9）：34-37.
[6] 孙晓萍.高校实践教学改革的困境及对策[J].教育教学论坛，2016，（18）：97-98.
[7] 李哲学.我国高校实践教学改革的困境及对策[J].亚太教育，2015，（30）：209-209.
关键词：微课；固体物理；教学
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）14-0051-01
1 固体物理学的重要地位
固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态，及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。它是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，与固体物理学知识相关的研究论文占科学研究论文的三分之一以上[1]。固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成新的交叉领域[2]。
2 固体物理学的发展
新的实验条件和技术日新月异，正为固体物理不断开拓新的研究领域由于固体物理本身是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，其发展趋势是[3]：由体内性质转向研究表面有关的性质；由三维体系转到低维体系；由晶态物质转到非晶态物质；由平衡态特性转到研究瞬态和亚稳态、临界現象和相变；由完整晶体转到研究晶体中的杂质、缺陷和各种微结构；由普通晶体转到研究超点阵的材料。这些基础研究又将促进新技术的发展，给人们带来实际利益。
3 固体物理学本科教学中存在的问题
因此，物理、材料及化学相关专业的本科教育都开始重视固体物理教学。如前所述，固体物理对未来的物理、材料研究是一门基础学科，但对本科学生来说，确是一门非常难啃的“骨头”[4]。目前国内高校本科固体物理学教学过程中普遍存在问题，其中存在多方面的原因：首先，固体物理是一门较为综合的知识，需要高等数学、量子力学、热力学与统计和大学物理等多门课程作为知识储备，对学生的基础知识提出很高的挑战。其次，教师的授课方法亟待提高。在固体物理教学过程中，照本宣科的的现象仍然存在，教师只注重理论公式的推导，忽略了学生物理情景的体会和理解，导致学生只知道学习公式，却不知道其背后的物理意义[5]。最终不知固体物理之所云，从而产生对固体物理的厌恶和固体物理无用论。
4 微课、计算机模拟、科研的特点
微课是运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。其特点是教学实践短、内容少、中心突出、形象生动易懂[6]。其特点非常有利于固体物理中疑难概念的有针对性的讲解、教学。计算机模拟是近些年随着计算机技术的发展而发展起来的一门新兴技术，是指用来模拟特定系统之抽象模型的计算机程序。将计算机模拟实验引入到教学中，可以以较低的教学成本达到良好的教学效果。通常的理解，科研是独立于本科教学之外的[7]。科研有创新性、前瞻性、不确定性，所以不经过时间的验证，科研一线研究的科学问题大多不会在经典的教科书上。但科研中研究的问题都是基于经典的理论，或至少是某个经典理论的反应。所以，在教学中适时的引入科研一线的实例，不仅有利于学生对知识的理解，同时可以引发学生多本门学科的兴趣。
5 本文提出创新教学方法
紧紧围绕国家教育发展战略和学校本科教育中心工作，聚焦制约高校教育教学质量发展的关键问题，针对目前固体物理存在的切实问题，结合微课、计算机模拟和科研手段，从教学理念、教学方法、课程的安排设计等各个方面出发，对现存的问题各个击破。利用微课授课方法短平快的特点，吸引学生对核心知识点有更加直观和独立的理解，打破传统枯燥无味、晦涩难懂的教学过程，使学生不必在繁杂的数学公式的海洋中自己提炼物理情景；利用基于密度泛函理论的第一性原理模拟软件，让学生近距离的体会固体物理在揭示材料性质和内在运作机理方面起到的重要作用；利用教师在科研方面的工作和最新文献报到，让学生知道固体物理的魅力和切实的应用，打破学生心目中固体物理无用论的论调。从教学理念、教学方法、课程的安排设计等各个方面出发，做出一整套固体物理的新教学理念和教学方法实体，并进行实际授课验证效果。
5.1 利用微课授课方法短平快、生动形象的特点，把难点和重点图形化甚至做成动画。如，能带的形成、电子与声子的碰撞、微扰作用、傅里叶级数展开等。吸引学生对核心知识点有更加直观和独立的理解，打破传统枯燥无味、晦涩难懂的教学过程。使学生不必在繁杂的数学公式的海洋中自己提炼物理情景，减少了学生处理知识的过程。
5.2 研究如何利用好基于密度泛函理论的第一性原理模拟软件，让学生近距离的体会固体物理在揭示材料性质和内在运作机理方面起到的重要作用。主要在：学生能够利用软件绘制和体会常见材料的能带图；利用软件绘制态密度分布图；利用能带图分析材料的物理性质；利用软件建立晶体和得到布里渊区结构。
5.3 利用教师在科研方面的工作和最新文献报到，让学生知道固体物理的魅力和切实的应用，打破学生心目中固体物理无用论的论调。综合考虑到学生的知识储备，找出科研方向中与固体物理最紧密结合的几个方向，查找最新文献，找出与教学环节密切相关的实例，添加到教学过程中，让学生切实感受到固体物理在未来学习中的应用。 并且运用固体物理知识解释科研和生活中的奇特现象。
参考文献
[1] 周本胡，曾爱华，刘英.固体物理课程教学改革与建设措施探讨[J].时代教育，2015，（11）：250-251.
[2] 党随虎.材料模拟软件在固体物理教学中的应用[J].科技与创新，2015，（12）：128
[3] 胡美华，毕宁，宿太超.材料学科的固体物理课程教学与探讨[J]，教育教学论坛，2015，43（10）：158-159.
[4] 孙运斌，吴鸿业，徐宝，赵建军，鲁毅.紧束缚近似的物理图景[J]，阴山学刊，2015，29（4）：76-79.
[5] 徐慧，王妮娜，路洪艳，陈三，耿磊.MaterialsStudio软件在固体物理学习中的应用[J].高师理科学刊，2015，35（9）：34-37.
[6] 孙晓萍.高校实践教学改革的困境及对策[J].教育教学论坛，2016，（18）：97-98.
[7] 李哲学.我国高校实践教学改革的困境及对策[J].亚太教育，2015，（30）：209-209.