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[!--downpath--]《量子與統(tǒng)計(jì)初步》課程教學(xué)大綱.doc
《量子與統(tǒng)計(jì)初步》課程教學(xué)大綱
課程名稱：量子與統(tǒng)計(jì)初步
課程代碼：
中文名稱：Basicand
課程性質(zhì)：專業(yè)選修課
學(xué)分/學(xué)時(shí)：3/54
開課學(xué)期：3
適用專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)、微電子科學(xué)與工程
先修課程：高等物理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、普通化學(xué)
后續(xù)課程：半導(dǎo)體化學(xué)及固體化學(xué)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體元件化學(xué)
開課單位：電子信息大學(xué)
課程負(fù)責(zé)人：
大綱執(zhí)筆人：陳俊/呂楠楠
大綱初審人：
一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)
課程性質(zhì)：該課程主要由量子熱學(xué)和熱力學(xué)?統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)兩部份構(gòu)成，是電子科學(xué)與技術(shù)、微電子科學(xué)與工程專業(yè)的一門的理論基礎(chǔ)課，是上述專業(yè)的專業(yè)選修課及必修課程，是半導(dǎo)體化學(xué)及固體化學(xué)基礎(chǔ)和固體化學(xué)等課程的前導(dǎo)課程。本課程主要以理論教學(xué)為講課方法，通過對(duì)量子與統(tǒng)計(jì)初步理論的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大中學(xué)生知識(shí)面，為今后的研究和技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
教學(xué)目標(biāo)：通過本課程學(xué)習(xí)，使中學(xué)生針對(duì)熱運(yùn)動(dòng)的特征，構(gòu)建一套熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的基本知識(shí)和思想方式，因而為研究熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物性及宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的演變打下基礎(chǔ)，并盡可能的聯(lián)系它的現(xiàn)代發(fā)展和應(yīng)用，反映該學(xué)科的現(xiàn)代面貌，從統(tǒng)計(jì)本質(zhì)上，進(jìn)一步提高對(duì)熱現(xiàn)象、熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新精神，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)固體化學(xué)等課程及從事與本專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)把握量子熱學(xué)的基本原理，學(xué)會(huì)量子理論的學(xué)習(xí)和思維方式，非常是對(duì)微觀粒子體系的描述及處理方式有清晰的認(rèn)識(shí)，為順利地步入微電子學(xué)領(lǐng)域和相關(guān)交叉學(xué)科課程的學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)。本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：
1、掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律和統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的基本理論，理解系統(tǒng)的各類平衡條件，了解系統(tǒng)的相變理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)，解決一些基本的和專業(yè)有關(guān)的熱運(yùn)動(dòng)方面的問題。【1.1】
2、使中學(xué)生構(gòu)建機(jī)率論方式的觀念。熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)研究由大量微觀粒子或準(zhǔn)粒子組成的，具有大量隨機(jī)變化自由度的宏觀系統(tǒng)。因?yàn)橄到y(tǒng)的自由度數(shù)量十分大和自由度的隨機(jī)性研究焦耳定律應(yīng)用的方法，雖然我們徹底地把握了單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和粒子間互相作用的規(guī)律，也不可能寫出全部運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式，更難以確切曉得并借助全部初始條件求解運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式。因而不能用純粹熱學(xué)方式研究有大量隨機(jī)自由度的宏觀系統(tǒng)，除了是因?yàn)榧夹g(shù)上的困難，更重要的是，因?yàn)榇罅侩S機(jī)自由度的存在，造成性質(zhì)上出現(xiàn)全新的規(guī)律。因而研究這類系統(tǒng)的方式必須有本質(zhì)上的改變，即由確定論的方式改變?yōu)闄C(jī)率論的方式。【1.1】
3、理解量子熱學(xué)原理體系，波函數(shù)，態(tài)和熱學(xué)量的相關(guān)概念，加深理解波粒二象性、波動(dòng)多項(xiàng)式、測(cè)不準(zhǔn)原理等核心原理;【1.1】
4、掌握薛定諤多項(xiàng)式、幾率密度多項(xiàng)式;并能熟練求解一維無限深方勢(shì)阱、一維諧振子，才能運(yùn)用量子力學(xué)概念解釋微電子科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)知識(shí)。【1.1】
二、課程目標(biāo)與結(jié)業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系
結(jié)業(yè)要求
指標(biāo)點(diǎn)
課程目標(biāo)
1、工程知識(shí)
1.1把握電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)理論和知識(shí)體系所需的數(shù)理知識(shí)，能用于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
教學(xué)目標(biāo)1、2、3、4
三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（重點(diǎn)內(nèi)容：??；難點(diǎn)內(nèi)容：D?）
統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)部份：
1、熱力學(xué)的基本規(guī)律(8學(xué)時(shí))(支撐課程目標(biāo)1)
1）熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)及其描述
2）熱力學(xué)定理和濕度
3）物態(tài)多項(xiàng)式
4）功
5）熱力學(xué)第一定理?
6）潛熱量和焓
7）理想二氧化碳的內(nèi)能
8）理想二氧化碳的絕熱過程
9）理想二氧化碳的卡諾循環(huán)
10）熱力學(xué)第二定理?
11）卡諾定律
12）熱力學(xué)溫標(biāo)
13）克勞休斯方程和不方程D
14）熵的熱力學(xué)基本多項(xiàng)式D
15）理想二氧化碳的熵
16）熱力學(xué)第二定理的物理敘述
17）熵降低原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用D
18）自由能和吉布斯函數(shù)?
2目標(biāo)及要求：
1）了解系統(tǒng)概念，系統(tǒng)的分類，廣延量和強(qiáng)測(cè)度的區(qū)別；
2）理解熱力學(xué)平衡態(tài)、可逆與不可逆過程；
3）理解氣溫及其比較方式；
4）把握體脹系數(shù)、壓強(qiáng)系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)以及理想二氧化碳的物態(tài)多項(xiàng)式；
5）理解并把握功的通常表達(dá)式；
6）了解焦耳的兩個(gè)知名絕熱過程實(shí)驗(yàn)、焦耳的自由膨脹實(shí)驗(yàn)；
7）理解絕熱曲線與等溫曲線的區(qū)別，把握絕熱多項(xiàng)式；
8）把握重要的熱力學(xué)量的概念：潛熱量、內(nèi)能、熵、焓、自由能、吉布斯函數(shù)；
9）了解熱平衡的可傳遞性，把握熱平衡定理；
10）把握熱力學(xué)三個(gè)基本定理：第一定理、第二定理以及第三定理；
11）了解熱機(jī)、循環(huán)過程、工作物質(zhì)、卡諾循環(huán)的概念，理解熱機(jī)效率；
12）把握焦耳定理、理想二氧化碳的內(nèi)能、卡諾循環(huán)過程以及能量轉(zhuǎn)化情況、卡諾定律以及熱力學(xué)基本多項(xiàng)式；
13）理解最大功定律、克勞修斯方程和不方程；
2作業(yè)內(nèi)容：
1）求解體脹系數(shù)、壓強(qiáng)系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)以及理想二氧化碳的物態(tài)多項(xiàng)式。
2）借助熱力學(xué)基本定理的證明。
3）系統(tǒng)的熵變估算。
2討論內(nèi)容：
1）構(gòu)建熵的概念，其數(shù)學(xué)意義是哪些？
2）怎樣理解熱機(jī)、循環(huán)過程、工作物質(zhì)、卡諾循環(huán)的概念，求解熱機(jī)效率?
2自學(xué)拓展：
1）熱力學(xué)溫標(biāo)的主要意義
2）應(yīng)用熵降低原理時(shí)應(yīng)注意什么問題?
2、均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)(4學(xué)時(shí))(支撐課程目標(biāo)1)
1）內(nèi)能、焓、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分?
2）麥克斯韋關(guān)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用?D
3）二氧化碳的節(jié)流過程和絕熱膨脹過程
4）基本熱力學(xué)函數(shù)的確定
5）特點(diǎn)函數(shù)?
2目標(biāo)及要求：
1）把握均勻系的內(nèi)能、焓、自由能等基本熱力學(xué)函數(shù)的全微分表達(dá)式；
2）了解能態(tài)等式及焓態(tài)多項(xiàng)式，把握定容潛熱量和定壓潛熱量的另一表達(dá)式；
3）才能熟練運(yùn)用麥?zhǔn)详P(guān)系式；
4）才能借助麥?zhǔn)详P(guān)系進(jìn)行證明或推論其他化學(xué)量，并應(yīng)用于個(gè)別實(shí)際問題的討論；
5）了解熱幅射、平衡幅射的概念，把握平衡幅射的熱力學(xué)函數(shù)；
6）把握二氧化碳節(jié)流過程和絕熱膨脹過程的特征；
7）了解特點(diǎn)函數(shù)基本概念，了解磁介質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)。
2作業(yè)內(nèi)容：
1）內(nèi)能、焓、自由能等基本熱力學(xué)函數(shù)進(jìn)行證明。
2）推論范式二氧化碳的熱力學(xué)函數(shù)。
3）磁介質(zhì)潛熱量關(guān)系證明。
2討論內(nèi)容：
1）定容潛熱量和定壓潛熱量的另一表達(dá)式?
2）借助麥?zhǔn)详P(guān)系進(jìn)行證明或推論其他化學(xué)量，并應(yīng)用于個(gè)別實(shí)際問題?
2自學(xué)拓展：
1）平衡幅射的熱力學(xué)函數(shù)
2）二氧化碳節(jié)流過程和絕熱膨脹過程的特征?
3、近獨(dú)立粒子的最概然分布(6學(xué)時(shí))(支撐課程目標(biāo)2)
1）粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精典描述
2）粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述
3）系統(tǒng)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述
4）等機(jī)率原理D
5）分布和微觀狀態(tài)?D
6）玻耳茲曼分布?D
7）玻色分布和費(fèi)米分布?D
8）三種分布的關(guān)系D
2目標(biāo)及要求：
1）把握近獨(dú)立粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精典描述和量子描述方式；
2）了解精典統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)和量子統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)的聯(lián)系和區(qū)別；
3）理解等機(jī)率原理、最概然分布以及分布與微觀態(tài)的關(guān)系；
4）熟練把握玻爾茲曼系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)及其分布，玻色系統(tǒng)、費(fèi)米系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)及其分布；
5）把握精典極限條件下三分布之間的關(guān)系；
2作業(yè)內(nèi)容：
1）一、二、三維自由粒子的量子態(tài)數(shù)的估算。
2）證明平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)中倆種粒子的最概然分布。
2討論內(nèi)容：
1）等機(jī)率原理、最概然分布以及分布與微觀態(tài)的關(guān)系
2）精典極限條件下三分布之間的關(guān)系
2自學(xué)拓展：
1）平衡狀態(tài)下，由玻骰子和費(fèi)米子組成的系統(tǒng)的最概然分布
4、玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)(6學(xué)時(shí))(支撐課程目標(biāo)2)
1）熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式?
2）理想二氧化碳的物態(tài)多項(xiàng)式
3）麥克斯韋速率分布律?D
4）能量均分定律?
5）理想二氧化碳的內(nèi)能和潛熱量D
6）理想二氧化碳的熵
2目標(biāo)及要求：
1）把握粒子配分函數(shù)的估算以及相應(yīng)的熱力學(xué)公式；
2）把握借助玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)來確定理想二氧化碳速率分布、內(nèi)能和潛熱量以及熵的方式；
3）把握能量均分定律及應(yīng)用，并理解精典理論的缺陷；
2作業(yè)內(nèi)容：
1）求解富含倆種原子的固體因?yàn)樵拥碾S機(jī)分布所導(dǎo)致的混和熵。
2）二位二氧化碳短發(fā)子的速率分布和速度分布，以及求解平均速率、最概然速度和方均根速率。
3）遵照玻爾茲曼分布的粒子的平均能量。
4）求解雙原子分子理想二氧化碳的震動(dòng)熵。
2討論內(nèi)容：
1）愛因斯坦固體的固體潛熱量及熵?
2）能量均分定律及應(yīng)用，并理解精典理論的缺陷
2自學(xué)拓展：
1）雙原子分子理想二氧化碳的轉(zhuǎn)動(dòng)熵?
5、玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)(3學(xué)時(shí))(支撐課程目標(biāo)2)
1）熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式?
2）玻色-愛因斯坦匯聚D
目標(biāo)及要求：
1）把握玻色、費(fèi)米系統(tǒng)的巨配分函數(shù)和熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；
2）才能進(jìn)行理想玻色和費(fèi)米系統(tǒng)的玻爾茲曼關(guān)系證明；
3）把握借助量子態(tài)數(shù)來求熱力學(xué)量的方式以及借助巨配分函數(shù)和熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式來確定系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的方式；
2作業(yè)內(nèi)容：
1）證明對(duì)于理想玻色或費(fèi)米系統(tǒng)，玻爾茲曼關(guān)系創(chuàng)立。
2）金屬電子二氧化碳的費(fèi)米基態(tài)、費(fèi)米速度和簡(jiǎn)并壓
3）二維電子二氧化碳的費(fèi)米能量、內(nèi)能和簡(jiǎn)并壓
2討論內(nèi)容：
1）怎樣用量子態(tài)數(shù)來求熱力學(xué)量的方式以及借助巨配分函數(shù)?
2）怎樣用熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式來確定系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)?
2自學(xué)拓展：
1）才能進(jìn)行理想玻色和費(fèi)米系統(tǒng)的玻爾茲曼關(guān)系證明
量子熱學(xué)部份：
第一章：總論（3學(xué)時(shí)數(shù)）(支撐課程目標(biāo)3)
§1.1精典化學(xué)學(xué)的困難
§1.2光的波粒二象性?
1.2.1宋體幅射
1.2.2光電效應(yīng)
1.2.3康普頓效應(yīng)
§1.3原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論?
1.3.1盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)
1.3.2氫原子波譜
1.3.3玻爾理論
§1.4微粒的波粒二象性??
1.4.1光的波粒二象性
1.4.2粒子的德布羅意波
☆目標(biāo)及要求：
1）通過本章的介紹，致使中學(xué)生了解課程的學(xué)習(xí)要求、課程的性質(zhì)和主要內(nèi)容；
2）把握精典化學(xué)學(xué)幾個(gè)困難、光的波粒二象性、微粒的波粒二象性概念；
3）把握原子結(jié)構(gòu)的波爾理論概念。
☆作業(yè)內(nèi)容：
1）微粒德布羅意波長的估算。
2）光子波長的估算。
☆討論內(nèi)容：
1）原子結(jié)構(gòu)模型的演化過程?
2）為何說宋體幅射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)證明了電磁波的粒子性?
☆自學(xué)拓展：
1）假如從普朗克公式推導(dǎo)入瑞利-金斯公式及維恩公式?
2）定態(tài)的理論根據(jù)?
第二章：波函數(shù)和薛定諤多項(xiàng)式（10學(xué)時(shí)數(shù)）(支撐課程目標(biāo)3,4)
§2.1波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋?
2.1.1德布羅意波函數(shù)方式
2.1.2電子既不是精典的粒子也不是精典的波
2.1.3描寫粒子的波是概率波
§2.2態(tài)的迭加原理?
2.2.1態(tài)疊加原理的通常敘述
2.2.2電子雙縫干涉現(xiàn)象與態(tài)疊加原理
2.2.3電子衍射現(xiàn)象與態(tài)疊加原理
§2.3薛定諤多項(xiàng)式??
2.3.1薛定諤多項(xiàng)式的提出
2.3.2薛定諤多項(xiàng)式的方式
§2.4粒子流密度和粒子數(shù)守恒定理?
2.4.1機(jī)率密度守恒定理
2.4.2質(zhì)量守恒定理
2.4.3電荷守恒定理
§2.5定態(tài)薛定諤多項(xiàng)式?
2.5.1定態(tài)薛定諤多項(xiàng)式與定態(tài)波函數(shù)
2.5.2能量本征多項(xiàng)式
2.5.3定態(tài)的性質(zhì)
§2.6一維無限深勢(shì)阱??
2.6.1一維無限深勢(shì)阱定義
2.6.2求解步驟
2.6.3結(jié)果討論
§2.7線性諧振子
2.7.1量子熱學(xué)中的線性諧振子問題
2.7.2基態(tài)與波函數(shù)的求解
§2.8勢(shì)壘貫串
2.8.1一維方勢(shì)壘定義
2.8.2方勢(shì)壘貫串求解
☆目標(biāo)及要求：
1）理解波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋及態(tài)疊加原理；
2）把握薛定諤多項(xiàng)式及粒子流密度多項(xiàng)式；
3）把握一維無限深勢(shì)阱推求解過程。
☆作業(yè)內(nèi)容：
1）由波函數(shù)估算機(jī)率流密度。
2）估算一維無限深勢(shì)阱的基態(tài)及波函數(shù)。
☆討論內(nèi)容：
1）為何說電子既不是精典的粒子也不是精典的波?
2）概率波與精典波的不同?
☆自學(xué)拓展：
1）借助波函數(shù)解釋電子衍射原理和干涉原理?
2）證明定態(tài)中，機(jī)率流密度與時(shí)間無關(guān)?
第三章：量子熱學(xué)中的熱學(xué)量（10學(xué)時(shí)數(shù)）(支撐課程目標(biāo)3,4)
§3.1表示熱學(xué)量的算符?
3.1.1量子態(tài)及其統(tǒng)計(jì)解釋
3.1.2算符的基本性質(zhì)
§3.2動(dòng)量算符與角動(dòng)量算符?
3.2.1動(dòng)量算符的本征多項(xiàng)式
3.2.2角動(dòng)量算符的本征多項(xiàng)式
§3.3電子在庫侖場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
3.3.1本征多項(xiàng)式方式
3.3.2電子的基態(tài)與波函數(shù)
§3.4氫原子
3.4.1氫原子體系的薛定諤多項(xiàng)式
3.4.2氫原子體系的波函數(shù)
§3.5厄米算符本征函數(shù)的正交性??
3.5.1厄米算符本征函數(shù)正交性證明
3.5.2幾種典型的厄米算符的本征函數(shù)
§3.6算符與熱學(xué)量的關(guān)系??
3.6.1熱學(xué)量的算符都是厄米算符
3.6.2能級(jí)氫原子的電子動(dòng)量的機(jī)率分布
§3.7算符的對(duì)易關(guān)系兩熱學(xué)量同時(shí)有確定值的條件測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系?
3.7.1算符的對(duì)易關(guān)系
3.7.2測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的數(shù)學(xué)意義
3.7.3測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的證明
§3.8熱學(xué)量期望值隨時(shí)間的變化守恒定理
3.8.1熱學(xué)量期望值的定義
3.8.2熱學(xué)量期望值的守恒定理
☆目標(biāo)及要求：
1）把握量子熱學(xué)原理體系的算符概念；
2）把握算符與熱學(xué)量的關(guān)系及對(duì)易概念；
3）把握測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。
☆作業(yè)內(nèi)容：
1）氫原子處于能級(jí)時(shí)估算其相關(guān)熱學(xué)量。
2）估算一維無限深勢(shì)阱中粒子能量的機(jī)率分布和能量期望值。
☆討論內(nèi)容：
1）算符哪些情況下可對(duì)易哪些情況下不可對(duì)易?
2）本征多項(xiàng)式、本征值與本征函數(shù)概念?
☆自學(xué)拓展：
1）測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的通常方式和嚴(yán)格方式的證明過程?
2）哪些是箱歸一化?
第四章載流子與全同粒子（4學(xué)時(shí)數(shù)）(支撐課程目標(biāo)3,4)
§4.1電子載流子?
4.1.1施特恩-格拉赫（Stern-）實(shí)驗(yàn)
4.1.2電子載流子假定
§4.2電子的載流子算符和載流子函數(shù)?
4.2.1載流子角動(dòng)量表征電子內(nèi)容狀態(tài)
4.2.2載流子函數(shù)的定義
§4.3全同粒子的特點(diǎn)?
4.3.1全同粒子的定義
4.3.2全同性原理
§4.4全同粒子體系的波函數(shù)泡利原理??
4.4.1全同粒子的波函數(shù)
4.4.2對(duì)稱與反對(duì)稱函數(shù)
4.4.3泡利原理
☆目標(biāo)及要求：
1）把握電子載流子的概念；
2）把握全同粒子的特點(diǎn)；
3）了解泡利原理。
☆作業(yè)內(nèi)容：
1）估算載流子角動(dòng)量的本征值和本征函數(shù)等。
2）估算氫原子的載流子角動(dòng)量、磁矩等。
☆討論內(nèi)容：
1）波譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的解釋?
2）Fermi子和Bose子概念?
☆自學(xué)拓展：
1）全同粒子與精典粒子的不同之處?
2）波函數(shù)對(duì)稱性的不隨時(shí)間變化?
四、教學(xué)方式
講課形式：a.理論課（在課堂教學(xué)中，從宏觀及微觀角度探討熱現(xiàn)象、熱運(yùn)動(dòng)的基規(guī)律，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)中學(xué)生的理解能力、和創(chuàng)新能力；考慮到量子熱學(xué)是研究微觀粒子的科學(xué)，將量子概念與精典化學(xué)概念對(duì)比講授，以便中學(xué)生接受和理解；采用傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教案相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)；充分借助中學(xué)課程中心網(wǎng)站資源輔助教學(xué)。）；b.答疑（每周安排固定的辦公室時(shí)間，中學(xué)生無需預(yù)約，可來班主任辦公室就課程內(nèi)容進(jìn)行討論，答疑內(nèi)容包括講授內(nèi)容、作業(yè)等）；c.期終閉卷考試。
課程要求：理論課在理論課講授環(huán)節(jié)中，重視概念解析與原理剖析，收集《統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)
學(xué)》、《量子熱學(xué)》相關(guān)內(nèi)容在實(shí)際工程中的案例，案例由淺入深，結(jié)合課程中的相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行剖析，培養(yǎng)中學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問題的應(yīng)用能力。
統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)
案例一：冰柜的制熱、汽車底盤的工作效率隨季節(jié)的變化規(guī)律。
案例二：使系統(tǒng)氣溫增加的方式有什么？
案例三：液滴的產(chǎn)生過程。
案例四：理想二氧化碳混和前后能量的變化
案例五：氫分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)配分函數(shù)的估算及討論。
案例六(復(fù)雜工程)：非對(duì)易相空間中諧振子體系熱力學(xué)性質(zhì)。
量子熱學(xué)
案例一：我國2016年發(fā)射了國際首顆量子衛(wèi)星，介紹量子通信、量子保密的概念。
案例二：我國的量子計(jì)算機(jī)研究處于世界前列，闡述量子估算的原理和優(yōu)越性。
案例三：基于量子勢(shì)阱概念的量子阱光電元件是光電元件的前沿領(lǐng)域，討論其原理。
案例四：隨著元件集成度的提升，微電子元件向納電子元件轉(zhuǎn)變面臨的問題。
按照本課程的特性，要求中學(xué)生自主舉辦課程相關(guān)輔助材料自學(xué)；采用平常課堂表現(xiàn)、出勤情況、作業(yè)成績(jī)、期中考試以及期終考試多個(gè)成績(jī)按比列構(gòu)成總評(píng)成績(jī)的方法，使中學(xué)生認(rèn)真平常各個(gè)階段的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，防止期終考試突擊備考，由期終考試成績(jī)直接決定最終成績(jī)的現(xiàn)象。
五、考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方法
考評(píng)形式：閉卷考試，平常作業(yè)。
成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平常40%；期中30%：期終30%。
課程目標(biāo)達(dá)成情況及考試成績(jī)?cè)u(píng)定占比（%）
課程教學(xué)目標(biāo)
支撐結(jié)業(yè)要求
考試和評(píng)價(jià)方法成績(jī)占比（%）
成績(jī)比列（%）
平常成績(jī)
實(shí)驗(yàn)成績(jī)
期中考試
期終考試
教學(xué)目標(biāo)1
支撐結(jié)業(yè)要求1-1
10
20
25
教學(xué)目標(biāo)2
支撐結(jié)業(yè)要求1-1
10
20
25
教學(xué)目標(biāo)3
支撐結(jié)業(yè)要求1-1
10
15
教學(xué)目標(biāo)4
支撐結(jié)業(yè)要求1-1
15
20
35
合計(jì)
40
30
30
50
2、考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
平常作業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：
指標(biāo)點(diǎn)
課程教學(xué)目標(biāo)
各成績(jī)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
優(yōu)
[90-100]
良
[80-90)
中
[70-80)
及格
[60-70)
不及格
1-1把握電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)理論和知識(shí)體系所需的數(shù)理知識(shí)，能用于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
把握熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)概念，主要特征、分類等基本概念；把握熱力學(xué)基本規(guī)律，從統(tǒng)計(jì)本質(zhì)上，進(jìn)一步提高其認(rèn)識(shí)；
獨(dú)立按量全部完成，基本概念抒發(fā)正確率>90%
獨(dú)立按量部份完成，基本概念抒發(fā)正確率>80%
獨(dú)立按量部份完成，基本概念抒發(fā)正確率>70%
獨(dú)立按量部份完成，基本概念抒發(fā)正確率>60%
未獨(dú)立或未按量完成，或基本概念抒發(fā)正確率90%
獨(dú)立按量全部完成，基本概念比較清晰，抒發(fā)正確率>80%
獨(dú)立按量全部完成，基本概念能把握，抒發(fā)正確率>70%
獨(dú)立按量全部完成，基本概念大體把握，抒發(fā)正確率>60%
未獨(dú)立或未按量完成，或基本概念有些混淆，抒發(fā)正確率
把握薛定諤多項(xiàng)式、幾率密度多項(xiàng)式;并能熟練求解一維無限深方勢(shì)阱、一維諧振子，才能運(yùn)用量子力學(xué)概念解釋微電子科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)知識(shí)。
獨(dú)立按量全部完成，才能確切運(yùn)用基本理論推論估算結(jié)果正確率>90%
獨(dú)立按量全部完成，才能較確切運(yùn)用基本理論推論估算結(jié)果正確率>80%
獨(dú)立按量全部完成，才能運(yùn)用基本理論推論估算結(jié)果正確率>70%
獨(dú)立按量全部完成，大體才能運(yùn)用基本理論推論估算結(jié)果正確率>60%
未獨(dú)立或未按量完成研究焦耳定律應(yīng)用的方法，或基本理論推論結(jié)果正確率
期中考試（統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)）考評(píng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
基本要求
達(dá)成情況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
成績(jī)比列（%）
優(yōu)秀30.9
良好30.7
合格30.6
不合格
教學(xué)目標(biāo)1
把握熱力學(xué)的基本規(guī)律，理解系統(tǒng)的各類平衡條件，解決一些基本的和專業(yè)有關(guān)的熱運(yùn)動(dòng)方面的問題。
概念清晰，能確切地把握熱力學(xué)的基本規(guī)律，能對(duì)一些基本的和專業(yè)有關(guān)的熱運(yùn)動(dòng)就行剖析求解，物理抒發(fā)完整。
概念較清晰，能描述熱力學(xué)的基本規(guī)律，對(duì)熱運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象做出描述，只能把握部份物理抒發(fā)。
基本把握概念，曉得有相關(guān)的物理敘述方式。
概念不清楚，并對(duì)相關(guān)的物理抒發(fā)完全不了解。
50
教學(xué)目標(biāo)2
統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)研究由大量微觀粒子或準(zhǔn)粒子組成的，具有大量隨機(jī)變化自由度的宏觀系統(tǒng)。因而要完善機(jī)率論方式的觀念，用機(jī)率論的方式對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行剖析。
運(yùn)用機(jī)率論的原理和技巧確切、清晰，能完成對(duì)熱力學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)的微觀剖析，并進(jìn)行一定的應(yīng)用和比較說明。
能清楚把握原理和技巧，但在剖析和運(yùn)用上還不熟練，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用及比較不夠健全。
了解基本原理和技巧的應(yīng)用方向及剖析的手段，但對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)未能獲得確切的剖析結(jié)果。
不清楚原理和技巧怎么應(yīng)用到剖析與比較中。
50
注：該表格中比列為期中考試題各教學(xué)目標(biāo)所占成績(jī)比列。
期終考試(量子熱學(xué))考評(píng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
基本要求
達(dá)成情況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
成績(jī)比列（%）
優(yōu)秀>0.9
良好>0.7
合格>0.6
不合格
教學(xué)目標(biāo)3
理解量子熱學(xué)原理體系，波函數(shù)，態(tài)和熱學(xué)量的相關(guān)概念，加深理解波粒二象性、波動(dòng)多項(xiàng)式、測(cè)不準(zhǔn)原理等核心原理
對(duì)于量子熱學(xué)的基本概念十分清晰，抒發(fā)正確率>90%
對(duì)于量子熱學(xué)的基本概念能否把握，抒發(fā)正確率>70%
對(duì)于量子熱學(xué)的基本概念大體把握，抒發(fā)正確率>60%
對(duì)于量子熱學(xué)的基本概念有些混淆，抒發(fā)正確率
30
教學(xué)目標(biāo)4
把握薛定諤多項(xiàng)式、幾率密度等式;并能熟練求解一維無限深方勢(shì)阱、一維諧振子，才能運(yùn)用量子力學(xué)概念解釋微電子科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)知識(shí)。
確切運(yùn)用薛定諤多項(xiàng)式的理論推論、計(jì)算結(jié)果正確率>90%
基本才能運(yùn)用薛定諤多項(xiàng)式的理論推論、計(jì)算結(jié)果正確率>70%
大體才能運(yùn)用薛定諤多項(xiàng)式的理論推論、計(jì)算結(jié)果正確率>60%
運(yùn)用薛定諤多項(xiàng)式的理論推論、計(jì)算結(jié)果正確率
70
注：該表格中比列為期終考試題各教學(xué)目標(biāo)所占成績(jī)比列。
教材及參考書目
教材：
1、《熱力學(xué)?統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)》（第五版），汪志誠著，高等教育出版社，2013年1月第5版。
2、《量子熱學(xué)教程》周世勛編高等教育出版社2009第二版
參考書：
1、《熱力學(xué)?統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)(第五版)學(xué)習(xí)補(bǔ)習(xí)書》，汪志誠著，高等教育出版社。
2、《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)》，林宗涵，天津?qū)W院出版社。
3、《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)（第1版）》，胡承正，科學(xué)出版社。
4、《量子熱學(xué)教程》曾謹(jǐn)言編科學(xué)出版社出版2003第一版
5、《量子力學(xué)習(xí)題與解答》陳鄂生編青海學(xué)院出版社2003
6、《量子熱學(xué)》張永德編科學(xué)出版社出版
7、《量子力學(xué)習(xí)題分析》錢伯初曾謹(jǐn)言編科學(xué)出版社出版