SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：在固体物理学能带理论的学习中，由于知识点较为抽象，公式众多，且计算复杂，从而给学生在学习过程中带来了一定的困难。因此我们必须要对能带理论教学进行探索和创新，将相关内容进行具体化、易理解化的带给学生们。使用对更有效的教学方法使学生们便于理解基本物理量、基本力学规律以及解题方法与思路，从而增强记忆，促进理解，提高应用能力，达到一个更为理想的教学效果。
关键词：固体物理学、教学改革、对比法
本文引用格式：王红心,谭德勇.运用对比法学习固体物理学能带理论[J].教育现代化,2019,6(76):177-178.
Learning the Theory of Solid Physics Energy Band by Contrast Method
WANG Hong-xin,TAN De-yong(Corresponding Author)
(Zhixing College of Hubei University,School of Computer Science and Information Engineering Wuhan Hubei Province)
ABSTRACT：In the study of solid physics energy band theory,because the knowledge points are more abstract,the formulas are numerous,and the calculation is complex,it brings certain difficulties to the students in the learning process.Therefore,we must bring exploration and innovation to the theory of energy,and bring relevant content to the students.The use of more effective teaching methods makes it easy for students to understand basic physical quantities,basic mechanics,and problem-solving methods and ideas,thereby enhancing memory,promoting understanding,improving application ability,and achieving a more ideal teaching effect.
KEY WORDS：Solid state physics;Teaching reform;Contrast method
固体物理学是一门以固体物质的构成、物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态，及其研究对象的相互关系的科学，也是众多应用型学科的基础[1]。随着科学技术的极速发展，在固体物理学的研究领域中，许多新的实验操作技术，新的手段、新的方法、新的知识和新的理论纷纷涌现；而固体物理学研究领域所取得的成就和实验方法，对物理学、材料学、生命科学等学科的影响日益增大。这使得固体物理学在教学主体中所使用的教学内容和教学对象则变得更加重要，对于理工科专业的学生来说，学好固体物理的理论知识，是基础课程设置中的一门重要的必修专业课程。
我校的“固体物理学”课程作为一门公共基础课程，面向许多理工科专业的大学三年级的学生，所采用的教材是黄昆原著、韩汝琦改编《固体物理学》，教材包含了晶体结构、固体的结合、晶格振动与晶体的热学性质、能带理论等内容[2]。而在这些内容中，能带理论的学习难度相对较大，在能带理论章节的学习里，需要学习者具有较强的理解能力与计算推导能力。这往往会给初学者带来许多困惑，所以如何通过适当的教学方法降低学习难度也是这篇文章所要阐述的内容。
一 固体物理学能带理论教学的概况
能带理论：能带理论是一个近似的理论。理论认为，在固体中存在着大量的电子，它们之间的运动是有着相互关联性的，每个电子本身的运动状态都会被其它电子的运动状态所牵连，很显然，是不可能的这种多电子系统严格的解的。能带理论是单电子近似的理论，就是把每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动[3]。
教学对象面临的困惑：当学生们对能带理论章节内容进行学习时所需要的知识储备是巨大的，量子力学种薛定谔方程的意义、高等数学微积分知识、微扰法的求解等等。例如，当运用微扰法来计算一维周期场中电子运动，需要运用到的知识点有：高等数学微积分知识、本征值的一级修正方程、本征值的二级修正方程、布洛赫函数、傅里叶系数等，再加上相关内容庞大的计算与推导。由此可见，学生们要想学好本章节，它的难度是显而易见的。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑，我们必须结合本专业学生的特点，灵活运用适当的教学方法，选择易于学生理解的方法进行传授，采用多样性教学手段，着重于物理概念、物理原理、物理模型以及相关结论、结果[4]。同时可以在教学过程中采取让学生积极思考问题、发现问题并提出问题的方式，促使学生对知识的学习由被动转为主动的方式。
二 对比法运用在能带理论的教学
（一）对比度方法的介绍
比较分析方法，也称对比分析方法或比较分析方法，是将实际数字与基数进行比较，以显示实际数字和基数之间的差异，以便了解经济活动。一种成就和问题的分析方法。在科学探究活动中，经常使用比较分析，类似于等效替代方法。“对比”，作为一种常见的思维方法，是一种思考方式，以找出事物和事物之间的差异和共性。我们在事物之间使用相同的特征或差异。比较特征以显示事物的本质和差异。人们通常从事物的本质特征出发来理解事物。如果存在差异，则必须进行比较。只有在进行比较时才能识别出来。在现象和本质方面，事物和事物之间存在着相同点和不同点。现象中的相同和差异通常更容易识别，而相同的身份和差异不容易识别。物理学中有许多物理和物理定律是可比较的[5]。比较方法的使用可以帮助学生接受新概念并加深他们对概念的理解，特别是在复习课程中，可以整合知识，培养学生的思维，培养学生。知识转移能力[5]。在物理教学活动中，不仅需要找出极其不同的物理现象或物理概念之间的基本共性，而且要找出物理上相似的物理现象和物理概念之间的本质区别。
（二）利用对比分析法来学习能带理论中的两种近似方法
在固体物理学的教学中，能带理论相关的知识点是其核心内容。在这个章节内容的学习中我们遇到了两种不同的近似方法，近自由电子近似和紧束缚近似。接下来，我们采用对比法将近自由电子近似和紧束缚近似进行区分其相同点与不同点。
首先我们了解下它们以下几点之间的不同点：模型：近自由电子近似模型是能带理论中一个最简单的模型。将电子处理为周期场中近自由运动的电子，是一种极端的模型，适用于金属中的价电子；紧束缚近似则为另一种极端模型。它一般认为电子在一个原子附近时，主要是受到该原子的作用，而把其它原子的影响看作微扰，从而可得到电子的原子能级与晶体中能带之间的相互联系。
思想：近自由电子近似模型的基本思想是：认为晶体电子仅受晶体势场的作用很弱，只是微扰。因此其晶体电子行为与空晶格模型（自由电子）相差不大，可以用自由电子波函数（平面波）的线性组合来构成晶体的电子波函数；而紧束缚近似模型，认为晶体电子好像孤立原子的电子一样紧紧束缚在该原子周围，与其周围的束缚在其他原子上的电子仅有很小的相互作用，因此，可以用孤立原子的电子波函数构成晶体波函数，并且只考虑与紧邻原子的相互作用。
基本应用：近自由电子近似基本应用：只对碱金属适用；紧束缚近似基本应用：解释半导体和绝缘体中所有电子的能带，金属中内层电子的能带。
波函数：近自由电子的波函数由平面波波函数线性组合而成；紧束缚模型中，晶体电子波函数由孤立原子轨道波函数线性叠加而成。
三 结语
在这万事万物更新换代十分迅速的二十一世纪，固体物理学的教学工作也面临着教学改革和教学探索。如何调动学生们学习的主动性，加强原理性知识体系的讲授，并且适度优化教学模式，从而保证大部分同学在固体物理学的学习中能够掌握课程的基本思想、基本公式和相关结论，提升学生们的综合素质，还需要在教学实践中不断探索。总之，我们需要始终坚持以学生为主体，只有不断进行改革，才能达到提高教育教学质量，培养高素质人才之目的。
参考文献
[1]郭星原,李萍.“固体物理基础”教学方法研究[J].大学物理,2018,37(11):28-31.
[2]丁开和.“固体物理”课程研究型教学探索与实践[J].黑龙江科学,2018,9(14):34-35.
[3]李泓霖.多软件协同辅助固体物理学教学改革与实践[J].高教学刊,2018(07):122-124.
[4]张腊梅,苏玉玲.结合专业特点开展固体物理教学改革[J].科教导刊(上旬刊),2015(12):130-132.
[5]张伟,陈昊,王桂强,等.《固体物理》课程教学思考[J].教育现代化,2018,5(33):172-173.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/28736.html
