《前沿物理学世界名题欣赏》课程教学大纲

《前沿物理学世界名题欣赏》教学大纲一、课程基本信息课程名称前沿物理学世界名题欣赏WorldFamousTopicsinFrontierPhysics课程编码SCC420231020开课院部理学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业（公选课组）授课语言中文先修课程课程简介（任选）本课程是面向全校各专业开设的一门通识性选修课。物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式和相互作用的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。本课程选取物理学前沿问题，热点问题，物理学和学科专业交叉渗透前沿热点问题进行讲解，省略高深的理论细节，只介绍基本原理、重要结论及在工程和技术中的应用，既深入浅出，又妙趣横生。本课程包含丰富的物理学思想和方法，呈现了物理学的最新研究成果，展现了物理学及其交叉学科和谐的学科融合、生机和活力，在开阔学生视野，激发学习兴趣，启发创新思维，培养科学意识，提高学生素质方面起到了积极的作用。Thiscourseisageneralelectivecourseforallfaculties.Physicsisthestudyofthebasicstructureofmatter,thebasicformofmovementandtheinteractionofnaturalscience.Itsbasictheorypermeatesmanyfieldsinthenaturalsciencesandisappliedtomanysectorsoftheproductiontechnologyandisthebasisofothernaturalsciencesandengineeringtechniques.Thiscoursechoosesthefrontierissuesofphysics,hotissues,physicsanddisciplinestocrossthefrontierhotissuestoexplain,omittheprofoundtheoreticaldetails,onlytointroducethebasicprinciples,importantconclusionsandinengineeringandtechnologyapplications,botheasytounderstandwonderful.Thiscoursecontainsrichphysicalthoughtsandmethods,showingthelatestresearchresultsofphysics,showingtheintegrationofphysicsanditsinterdisciplinarydisciplinesofharmony.Thiscourseplaysapositiveroleinbroadenstudents'horizons,stimulateinterestinlearning,inspireinnovativethinking,cultivatescientificawareness,improvethequalityofstudents.负责人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：科学观察和思维的能力——运用物理学及其交叉学科的基本理论和基本观点，通过观察、演绎、归纳、科学抽象、类比联想等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定的理解，判断研究结果的合理性。是2M2目标2：激发创新意识。通过学习物理学前沿课题、物理学及其交叉学科前沿课题的讲解，引导学生树立科学的世界观，激发学生求知热情、探索精神、创新欲望和敢于向旧观念挑战的精神。是3M3目标3：培养科学美感。通过引导学生认识物理学中具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等物理学美学特征，培养学生的审美思维，使学生学会用美学去欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力分析问题和解决问题的能力。否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章量子力学史话本章重点难点：量子力学的基本原理和待解决的问题。/////21.11.1旧量子论的发展普朗克的量子论，爱因斯坦光电效应，玻尔的原子模型M10.5讲授0.5自学31.21.2量子力学的初步建立X射线散射实验，物质波的概念，电子散射实验，海森堡矩阵力学，薛定谔波动力学M20.5讲授0.5自学41.31.3量子力学的完全建立海森堡不确定原理，玻恩对波函数的概率解释，玻尔的互补原理M2,M31讲授1自学51.41.4量子力学的进一步发展狄拉克的相对论电子波动方程，爱因斯坦的EPR佯谬，薛定谔的猫佯谬，汤川秀树的介子论，费曼的路径积分方法，量子电动力学建立M11讲授1作业61.51.5企图替代量子力学的理论的发展玻姆的隐变量理论，埃弗莱特的多世界理论，贝尔不等式，退相干理论，惠勒提出延迟选择实验，自发定域理论M10.5讲授0.5自学71.61.6量子力学的最新发展量子纠缠，量子信息论，量子并行计算M20.5讲授0.5自学8第二章第二章太赫兹检测技术本章的重点难点：太赫兹光谱和成像技术的应用/////92.12.1太赫兹光谱学的一般知识太赫兹波的基本概念、基本参数及其特性等相关介绍。M11讲授1自学102.22.2太赫兹的产生和探测连续太赫兹波产生的方法，太赫兹脉冲产生的方法等M21讲授1自学112.32.3太赫兹光谱技术时域光谱技术，时间分辨光谱技术，发射光谱技术M11讲授1自学122.42.4太赫兹光谱和成像技术的应用太赫兹成像原理，太赫兹在无损检测、通信技术、天文物理、中药鉴别、生命科学等领域的应用。M21讲授1作业13第三章第三章超级电容器本章的重点难点：超级电容器的原理和特点/////143.13.1超级电容器的原理超级电容器的容量范围，超级电容器的原理M11讲授1自学153.23.2超级电容器的性能参数超级电容器的结构、性能参量M21讲授1自学163.33.3超级电容器的主要特点超级电容器的优点和容量特性M11讲授1自学173.43.4超级电容器的应用电子领域、新能源汽车、电力系统、军事领域M21讲授1作业18第四章第四章非线性介质中光束的传输与控制本章重点难点：光束传输与控制的基本原理/////194.14.1非线性光学的一般知识非线性光学的发展历史，基本概念和基本原理M11讲授1自学204.24.2光束传输与控制的基本原理非线性介质中光束传输与控制基本原理M11讲授1自学214.34.3自聚焦光束和无衍射光束空间光孤子理论，Airy光束M21讲授1自学224.44.4光束传输有关的其它现象Talbot效应，分数傅里叶光学等M21讲授1作业23第五章第五章纳米碳材料气体传感器本章重点难点：半导体型气体传感器的工作原理、纳米碳材料气体传感器的研究热点/////245.15.1气体传感器简介气体传感器的分类，气体传感器的性能、气体传感器的工作原理/1讲授1自学255.25.2碳纳米管气体传感器结构和性能各异的纳米碳材料、本征碳纳米管气体传感器、修饰的碳纳米管气体传感器M11讲授1自学265.35.3石墨烯气体传感器石墨烯气体传感器、本征石墨烯气体传感器、修饰的石墨烯气体传感器M21讲授1自学275.45.4纳米碳材料气体传感器的研究热点柔软的纳米碳材料气体传感器、不同构型的纳米碳材料气体传感器M31讲授1作业28第六章第六章核能本章重点难点：核裂变和核聚变的基本原理及应用/////296.16.1核裂变核裂变的理论基础，核裂变的历史及发展M11讲授1自学306.26.2核聚变核聚变的理论基础，核聚变的历史及发展M11讲授1自学316.36.3核安全切尔诺贝利核事故、福岛核事故、核安全的知识M21讲授1自学326.46.4核能的应用核武器、核电站、核潜艇、核动力航空母舰等M21讲授1作业33第七章第七章分子电子学与分子器件本章重点与难点：分子器件的概念与研究内容；分子器件电子输运的微观原理/////347.17.1绪论硅基微电子器件的发展与面临的困难，分子电子学研究的内容，分子器件的概念M11讲授1自学357.27.2分子器件的研究内容分子开关，分子整流，负微分电阻M11讲授1自学367.37.3分子器件实验研究进展分子器件的研究对象，分子器件的实验研究成果举例M31讲授1自学377.47.4分子器件理论研究进展分子器件理论研究成果举例M21讲授1作业38第八章第八章从微观到宏观的磁场介绍本章重点难点：各种尺度下磁场的作用/////398.18.1磁场综述磁场相关知识介绍M11讲授1自学408.28.2微观粒子在磁场中的运动洛伦兹力及其主要应用M11讲授1自学418.38.3尺度不同的磁场模型地球磁场简介，太阳磁场简介，银河磁场简介M21讲授1自学428.48.4科学家对磁场研究的贡献我国科学家对磁场研究的贡献简介M21讲授1作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1期末论文本课程要求学生根据感兴趣的内容选择研究课题70%2考勤随机点名、刷卡点名等15%3课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况15%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1期末论文70%A-按时提交论文，文献调研充分，图标清晰，无科学性错误，表达流畅。B-按时提交论文，基本知识点理解存在少量错误，语句通顺。C-按时提交论文，基本知识点理解存在错误，语言表述一般。D-不能按时提交论文。2M1课堂表现30%A-上课注意力集中，积极参与讨论，回答问题无误。B-上课注意力集中，积极参与讨论，回答问题有少量错误。C-上课注意力不集中，回答问题有少量错误。D-上课注意力不集中，回答问题错误。3M2期末论文70%A-按时提交论文，文献调研充分，图标清晰，无科学性错误，表达流畅。B-按时提交论文，基本知识点理解存在少量错误，语句通顺。C-按时提交论文，基本知识点理解存在错误，语言表述一般。D-不能按时提交论文。4M2课堂表现30%A-上课注意力集中，积极参与讨论，回答问题无误。B-上课注意力集中，积极参与讨论，回答问题有少量错误。C-上课注意力不集中，回答问题有少量错误。D-上课注意力不集中，回答问题错误。5M3期末论文100%A-按时提交论文，文献调研充分，图标清晰，无科学性错误，表达流畅。B-按时提交论文，基本知识点理解存在少量错误，语句通顺。C-按时提交论文，基本知识点理解存在错误，语言表述一般。D-不能按时提交论文。6/考勤100%A-缺勤2次以内。B-缺勤3次及以上。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-