《前沿物理學世界名題欣賞》課程教學大綱

《前沿物理學世界名題欣賞》教學大綱一、課程基本信息課程名稱前沿物理學世界名題欣賞WorldFamousTopicsinFrontierPhysics課程編碼SCC420231020開課院部理學院課程團隊（未設置）學分2.0課內(nèi)學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)（公選課組）授課語言中文先修課程課程簡介（任選）本課程是面向全校各專業(yè)開設的一門通識性選修課。物理學是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運動形式和相互作用的自然科學。它的基本理論滲透在自然科學的各個領(lǐng)域，應用于生產(chǎn)技術(shù)的許多部門，是其他自然科學和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。本課程選取物理學前沿問題，熱點問題，物理學和學科專業(yè)交叉滲透前沿熱點問題進行講解，省略高深的理論細節(jié)，只介紹基本原理、重要結(jié)論及在工程和技術(shù)中的應用，既深入淺出，又妙趣橫生。本課程包含豐富的物理學思想和方法，呈現(xiàn)了物理學的最新研究成果，展現(xiàn)了物理學及其交叉學科和諧的學科融合、生機和活力，在開闊學生視野，激發(fā)學習興趣，啟發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科學意識，提高學生素質(zhì)方面起到了積極的作用。Thiscourseisageneralelectivecourseforallfaculties.Physicsisthestudyofthebasicstructureofmatter,thebasicformofmovementandtheinteractionofnaturalscience.Itsbasictheorypermeatesmanyfieldsinthenaturalsciencesandisappliedtomanysectorsoftheproductiontechnologyandisthebasisofothernaturalsciencesandengineeringtechniques.Thiscoursechoosesthefrontierissuesofphysics,hotissues,physicsanddisciplinestocrossthefrontierhotissuestoexplain,omittheprofoundtheoreticaldetails,onlytointroducethebasicprinciples,importantconclusionsandinengineeringandtechnologyapplications,botheasytounderstandwonderful.Thiscoursecontainsrichphysicalthoughtsandmethods,showingthelatestresearchresultsofphysics,showingtheintegrationofphysicsanditsinterdisciplinarydisciplinesofharmony.Thiscourseplaysapositiveroleinbroadenstudents'horizons,stimulateinterestinlearning,inspireinnovativethinking,cultivatescientificawareness,improvethequalityofstudents.負責人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：科學觀察和思維的能力——運用物理學及其交叉學科的基本理論和基本觀點，通過觀察、演繹、歸納、科學抽象、類比聯(lián)想等方法培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力，并對所涉問題有一定的理解，判斷研究結(jié)果的合理性。是2M2目標2：激發(fā)創(chuàng)新意識。通過學習物理學前沿課題、物理學及其交叉學科前沿課題的講解，引導學生樹立科學的世界觀，激發(fā)學生求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望和敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。是3M3目標3：培養(yǎng)科學美感。通過引導學生認識物理學中具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等物理學美學特征，培養(yǎng)學生的審美思維，使學生學會用美學去欣賞和發(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)律的自主能力分析問題和解決問題的能力。否三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章量子力學史話本章重點難點：量子力學的基本原理和待解決的問題。/////21.11.1舊量子論的發(fā)展普朗克的量子論，愛因斯坦光電效應，玻爾的原子模型M10.5講授0.5自學31.21.2量子力學的初步建立X射線散射實驗，物質(zhì)波的概念，電子散射實驗，海森堡矩陣力學，薛定諤波動力學M20.5講授0.5自學41.31.3量子力學的完全建立海森堡不確定原理，玻恩對波函數(shù)的概率解釋，玻爾的互補原理M2,M31講授1自學51.41.4量子力學的進一步發(fā)展狄拉克的相對論電子波動方程，愛因斯坦的EPR佯謬，薛定諤的貓佯謬，湯川秀樹的介子論，費曼的路徑積分方法，量子電動力學建立M11講授1作業(yè)61.51.5企圖替代量子力學的理論的發(fā)展玻姆的隱變量理論，埃弗萊特的多世界理論，貝爾不等式，退相干理論，惠勒提出延遲選擇實驗，自發(fā)定域理論M10.5講授0.5自學71.61.6量子力學的最新發(fā)展量子糾纏，量子信息論，量子并行計算M20.5講授0.5自學8第二章第二章太赫茲檢測技術(shù)本章的重點難點：太赫茲光譜和成像技術(shù)的應用/////92.12.1太赫茲光譜學的一般知識太赫茲波的基本概念、基本參數(shù)及其特性等相關(guān)介紹。M11講授1自學102.22.2太赫茲的產(chǎn)生和探測連續(xù)太赫茲波產(chǎn)生的方法，太赫茲脈沖產(chǎn)生的方法等M21講授1自學112.32.3太赫茲光譜技術(shù)時域光譜技術(shù)，時間分辨光譜技術(shù)，發(fā)射光譜技術(shù)M11講授1自學122.42.4太赫茲光譜和成像技術(shù)的應用太赫茲成像原理，太赫茲在無損檢測、通信技術(shù)、天文物理、中藥鑒別、生命科學等領(lǐng)域的應用。M21講授1作業(yè)13第三章第三章超級電容器本章的重點難點：超級電容器的原理和特點/////143.13.1超級電容器的原理超級電容器的容量范圍，超級電容器的原理M11講授1自學153.23.2超級電容器的性能參數(shù)超級電容器的結(jié)構(gòu)、性能參量M21講授1自學163.33.3超級電容器的主要特點超級電容器的優(yōu)點和容量特性M11講授1自學173.43.4超級電容器的應用電子領(lǐng)域、新能源汽車、電力系統(tǒng)、軍事領(lǐng)域M21講授1作業(yè)18第四章第四章非線性介質(zhì)中光束的傳輸與控制本章重點難點：光束傳輸與控制的基本原理/////194.14.1非線性光學的一般知識非線性光學的發(fā)展歷史，基本概念和基本原理M11講授1自學204.24.2光束傳輸與控制的基本原理非線性介質(zhì)中光束傳輸與控制基本原理M11講授1自學214.34.3自聚焦光束和無衍射光束空間光孤子理論，Airy光束M21講授1自學224.44.4光束傳輸有關(guān)的其它現(xiàn)象Talbot效應，分數(shù)傅里葉光學等M21講授1作業(yè)23第五章第五章納米碳材料氣體傳感器本章重點難點：半導體型氣體傳感器的工作原理、納米碳材料氣體傳感器的研究熱點/////245.15.1氣體傳感器簡介氣體傳感器的分類，氣體傳感器的性能、氣體傳感器的工作原理/1講授1自學255.25.2碳納米管氣體傳感器結(jié)構(gòu)和性能各異的納米碳材料、本征碳納米管氣體傳感器、修飾的碳納米管氣體傳感器M11講授1自學265.35.3石墨烯氣體傳感器石墨烯氣體傳感器、本征石墨烯氣體傳感器、修飾的石墨烯氣體傳感器M21講授1自學275.45.4納米碳材料氣體傳感器的研究熱點柔軟的納米碳材料氣體傳感器、不同構(gòu)型的納米碳材料氣體傳感器M31講授1作業(yè)28第六章第六章核能本章重點難點：核裂變和核聚變的基本原理及應用/////296.16.1核裂變核裂變的理論基礎(chǔ)，核裂變的歷史及發(fā)展M11講授1自學306.26.2核聚變核聚變的理論基礎(chǔ)，核聚變的歷史及發(fā)展M11講授1自學316.36.3核安全切爾諾貝利核事故、福島核事故、核安全的知識M21講授1自學326.46.4核能的應用核武器、核電站、核潛艇、核動力航空母艦等M21講授1作業(yè)33第七章第七章分子電子學與分子器件本章重點與難點：分子器件的概念與研究內(nèi)容；分子器件電子輸運的微觀原理/////347.17.1緒論硅基微電子器件的發(fā)展與面臨的困難，分子電子學研究的內(nèi)容，分子器件的概念M11講授1自學357.27.2分子器件的研究內(nèi)容分子開關(guān)，分子整流，負微分電阻M11講授1自學367.37.3分子器件實驗研究進展分子器件的研究對象，分子器件的實驗研究成果舉例M31講授1自學377.47.4分子器件理論研究進展分子器件理論研究成果舉例M21講授1作業(yè)38第八章第八章從微觀到宏觀的磁場介紹本章重點難點：各種尺度下磁場的作用/////398.18.1磁場綜述磁場相關(guān)知識介紹M11講授1自學408.28.2微觀粒子在磁場中的運動洛倫茲力及其主要應用M11講授1自學418.38.3尺度不同的磁場模型地球磁場簡介，太陽磁場簡介，銀河磁場簡介M21講授1自學428.48.4科學家對磁場研究的貢獻我國科學家對磁場研究的貢獻簡介M21講授1作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1期末論文本課程要求學生根據(jù)感興趣的內(nèi)容選擇研究課題70%2考勤隨機點名、刷卡點名等15%3課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況15%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1期末論文70%A-按時提交論文，文獻調(diào)研充分，圖標清晰，無科學性錯誤，表達流暢。B-按時提交論文，基本知識點理解存在少量錯誤，語句通順。C-按時提交論文，基本知識點理解存在錯誤，語言表述一般。D-不能按時提交論文。2M1課堂表現(xiàn)30%A-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題無誤。B-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題有少量錯誤。C-上課注意力不集中，回答問題有少量錯誤。D-上課注意力不集中，回答問題錯誤。3M2期末論文70%A-按時提交論文，文獻調(diào)研充分，圖標清晰，無科學性錯誤，表達流暢。B-按時提交論文，基本知識點理解存在少量錯誤，語句通順。C-按時提交論文，基本知識點理解存在錯誤，語言表述一般。D-不能按時提交論文。4M2課堂表現(xiàn)30%A-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題無誤。B-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題有少量錯誤。C-上課注意力不集中，回答問題有少量錯誤。D-上課注意力不集中，回答問題錯誤。5M3期末論文100%A-按時提交論文，文獻調(diào)研充分，圖標清晰，無科學性錯誤，表達流暢。B-按時提交論文，基本知識點理解存在少量錯誤，語句通順。C-按時提交論文，基本知識點理解存在錯誤，語言表述一般。D-不能按時提交論文。6/考勤100%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。評分等級說明：[A,B,C,D,E]=[90-