《电子工程物理基础》教材建设总结

电子工程物理基础

主编姓名:唐洁影

出版时间:2002年6月

出版单位:电子工业出版社

教材形式:文字教材

适用层次:本科

适用专业:工学

作者简介:

1982年毕业于东南大学（原南京工学院）电子工程系并留校任教，1990年获硕士学位，现任东南大学教授。长期工作在教学、科研第一线。

讲授过“计算机结构与逻辑设计”、“固体物理基础”、“半导体物理基础”等多门本科生主干课程，主编了《电子工程物理基础》教材，2002年由电子工业出版社出版，2005年由东南大学出版社出版了《微系统封装基础》译著。曾经参加和主持过两项教学改革项目，分别获得校优秀课程奖及江苏省教改项目三等奖。

承担和参与“863”及“总装备部”、“国家自然基金”等多项科研项目，在国内外核心刊物上发表相关论文多篇，申请国家发明专利2项。现主要从事MEMS器件的封装与可靠性研究。

在研科研项目有:“MEMS结构可靠性评估方法及测试研究”（“863”计划）及“MEMS器件”等装备预先研究项目。

教材简介:

《电子工程物理基础》为面向21世纪高等学校电子信息类教材，本书涉及量子力学、统计物理、固体物理以及半导体物理方面的基本知识。内容包括:薛定谔方程及其应用，三个统计分布，晶体中电子及原子运动的普遍规律，固体能带模型及数值计算的方法。本书还对半导体的基本物理概念和性质进行了讨论，并对固体物理和半导体物理的最新发展进行适当介绍。各章附有一定量的例题和习题。

本书将量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理方面的有关内容有机结合在一起。强调物理概念，而对繁琐的数学推导作了适当的删减。内容简明扼要，适合工科院校电子工程、材料科学等相关专业的学生学习，也可供有关专业的工程技术人员参考。

教材的主要特色与创新点:

学习固体物理课程需要有量子力学和量子统计方面的知识，但是就工科院校有关专业的培养目标、课程设置、学时安排以及学生对相关理论基础知识需求的深度和广度来说，无须分门别类地讲授这几门课，可以将量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理方面的有关内容进行有机结合，作为一门课程或两门课程来讲授，我校已实施了多年，适用性好。但是与此相配套的教材缺乏。

本教材的主要特色与创新点在于从工科院校有关专业的培养目标、课程设置、学时安排以及学生对相关理论基础知识需求的深度和广度出发，将量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理方面的有关内容进行有机结合。尽量突出物理概念，简化数学处理。略去了很多繁琐、冗长的理论推导，在概念的引入上力求深入浅出、通俗易懂。以适合工科院校相关专业的需要。

教材使用情况:

2002年编写并出版了《电子工程物理基础》，该教材已在我校6届学生中使用，效果良好。每届学生使用量达150本左右。

教材建设总结:

在多年的教学实践及对课程的理解基础上，于2002年出版了教材《电子工程物理基础》。经过我们电子学院连续6届本科生的使用，效果良好。

1.教材编写的基本思想

编写《电子工程物理基础》教材的基本出发点是依据工科院校的实际与特点，将量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理方面的相关内容进行有机结合，注重教材内容的科学性、实用性、适应性及先进性。

量子力学、统计物理、固体物理一直是综合性大学物理系的重要理论基础课。随着现代科学技术的发展，需要大量的、多种多样的新材料、新器件，这些新材料、新器件都利用了固体方面的性质。这就要求工科院校相关专业的学生应具备有关理论基础知识。所以多年来大多数工科院校的电子科学与技术专业普遍开设了量子力学、统计物理、固体物理和半导体物理的课程。在20世纪90年代及90年代前的很长一段时间，我们学院设置这些课程基本上沿用理科院校的授课模式，分门别类地讲授。在多年的教学中，感到课程按这样的方式设置及讲授，难以适应工科院校学生的需求。

因此，本教材从工科院校有关专业的培养目标、课程设置、学时安排以及学生对相关理论基础知识需求的深度和广度出发，将量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理方面的有关内容进行有机结合，尽量突出物理概念，简化数学处理。以适合工科院校相关专业的需要。

目前国内缺乏同类教材。本书可作为工科院校电子科学与技术专业类、材料科学专业类本科生的课程教材，也可以作为相关科学研究者及工程技术人员的参考书。

2.课程改革与教材建设

鉴于社会发展的需要及工科专业的特点，从1993年开始对量子力学、统计物理、固体物理和半导体物理课程尝试进行改革。首先根据多年的教学实践及对课程内容的理解，对每门课程的深度、难度，尤其是对繁杂的理论推导进行了精简，授课时再借助电化教学，使得大幅度压缩课时成为可能。从原来每门课64学时，压缩为48学时、32学时，取得较好的教学效果。为了配合课程的改革，我们自编了系列教材，使用了多年，积累了很多经验。对于课程的改革当时得到学校教务处和院系领导的充分肯定和支持，被列为课程建设的重点项目，获得东南大学优秀教学成果奖、江苏省教学改革项目成果三等奖。

前期工作为课程的深入改革打下了良好基础，我们认真研究了四门课程内容之间的内在联系，在编写教材时各部分内容既避免重复，又做好搭接。2000年开始决定将量子力学、统计物理、固体物理合并成一门课，半导体物理作为后续课程开设。这样大的改革，因为有前期多年的实践，显得水到渠成。为此，我们对量子力学、统计物理、固体物理和半导体物理课程中的相关内容进行了取舍，编写了讲义《电子工程物理基础》，使用了两年后，经修正由电子工业出版社正式出版。

《电子工程物理基础》教材的编写关键在于掌握各门课之间的内在联系，抓住主线，明确重点、难点，搞清要点，从而将各部分内容有机地结合起来，而不是简单的拼接。本教材在保留量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理方面的有关基本内容的基础上，本着重概念、重方法、重应用、重视知识应用意识和能力培养，对量子力学、量子统计、固体物理及半导体物理的内容、知识结构进行了较大的调整，在强调各部分内容有机结合的同时，对细节问题的考虑和安排也很重视。在教材的编写上遵循从具体到抽象，从特殊到一般的原则。对于抽象的理论，总是从具体问题入手，再把它推广到一般情形，而略去了很多繁琐、冗长的理论推导，在概念的引入上力求深入浅出、通俗易懂。这对于工科院校的学生是合适的。

教材以晶体中电子的运动为中心，应用量子理论研究电子在晶体周期势场中的运动规律，建立了能带论的概念。能带论是说明晶体性质的重要基础理论。它的出现是量子力学、量子统计在固体中应用的最直接、最重要的结果。同时它又成功地解释了半导体的导电性，为半导体发展提供了理论基础。因此，本教材在体系安排上尽可能考虑到上述各部分的内容间的这种相关性。首先介绍了量子力学和量子统计的基本理论，讲述了薛定谔方程及其在一些简单物理模型中的应用。需要强调的一点是，第1章关于量子理论的初步论述，不仅为本教材后几章铺路，而且也使读者对量子力学有一初步的认识。接下来第2章介绍了晶体周期势场中电子运动规律，建立能带的概念。第3章讨论了晶体中原子自身的运动规律即晶格振动，并介绍了晶格振动对晶体热学特性的影响。第2章、第3章的讨论都是在晶体中原子是周期性排列的这一共性下进行的，所得结果反映了晶体中电子、原子运动的普遍规律。而第4章则从具体晶体结构出发，对一些典型的晶体结构作了介绍，进而引出与之相关的物理特性。半导体晶体是各类固体材料中最令人感兴趣的，所以最后一章在已有的能带论知识上专门对半导体的物理性质进行了讨论，并介绍了现行应用较多的半导体超晶格结构的概念。

整个内容的安排理顺了各部分之间的关系，使各部分内容相互渗透。突出基本概念，在注意内容系统性的同时，省略了许多繁琐的数学推导和严格的证明。强调处理问题的方法，有利于对学生分析问题和解决问题的能力。学习和掌握该课程的思维方式、思想方法，以便在今后事业中起到重要作用。