国内物理课程思政的研究现状

课程思政是2014年正式提出的一种新的教育理念,旨在将思想政治教育与学科教学的各环节、各方面相联系,促进显性教育和隐性教育的融合,通过学科渗透的方式落实立德树人的教育方针,达到思想政治教育的目的.为促进课程思政更好地融入物理教学,对国内2014年至2021年课程思政在物理教学方面的研究文献进行梳理总结、思考与展望,旨在为物理课程思政的研究提供参考.     

基于传统教学模式的实验课教学改进——以OBE理念为指导的“探究加速度与力、质量的关系”为例

针对目前高考导向所导致的物理实验教学地位低、忽视培养学生创新能力等问题,设计了以传统教学为基础、以OBE理念为指导的教学模式.该教学模式以学生为中心,以预期成果为导向,在明确物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任之间关系的基础上进行教学环节的设计,并构建新型教学评价方式,以改进传统实验+随堂检测的方式评价学生的知识技能与创新实践能力.     

生活化的向心力演示教具

利用小型风扇设计并制作了低成本的向心力演示教具,该装置使得教学用具更加生活化,并具有原理简单、操作简易、定量探究、现象明显等优点.在“探究影响向心力大小因素”的实验中使用,有利于加深学生对向心力的理解.     

衬底层对Fe65Co35合金薄膜结构与磁性的影响

采用磁控溅射法制备了具有不同衬底层(Cu, Co和Ni₈₀Fe₂₀)的FeFe₆₅Co₃₅双层合金薄膜.研究了不同衬底材料以及NiFe衬底层厚度对FeCo合金薄膜结构与磁性的影响.研究结果表明:衬底层的引入可以增加薄膜的面内单轴各向异性,且薄膜的软磁性能显著提升,获得良好软磁性的原因归结为晶粒的细化、层间的偶极相互作用以及表面粗糙度的降低,并且对于相同厚度的不同衬底层, NiFe衬底层对FeCo薄膜软磁性能的提升最为明显;通过改变NiFe衬底层厚度,实现了对薄膜各向异性的调控, NiFe/FeCo表现出良好的高频响应和低的阻尼系数,同时较小的薄膜厚度能够减小涡流损耗,因此,促进了其在高频微波磁性器件方面的应用.     

改性石墨烯SO_2气敏性质的第一性原理研究

为了寻求高灵敏度的石墨烯基的SO_2气体传感器,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究纯净石墨烯(PG)、单空位缺陷(SVG)、SW缺陷(SWG)、Mn掺杂修饰的石墨烯(Mn-PG)及掺杂和缺陷共修饰的石墨烯(Mn-SVG和Mn-SWG)对SO_2分子的吸附特性.研究表明:PG和SWG对SO_2分子的吸附作用较弱,对SO_2分子不具有敏感性;SO_2分子在SVG表面的吸附能够有效调控其电子结构的变化,使其由金属性转变为半金属性,但其吸附能较低(0.636 eV);结合了Mn掺杂和SV缺陷的Mn-SVG基底尽管增大了与SO_2分子相互作用,但未能引起该体系电子结构和磁性的明显改变;相比之下,SO_2分子在Mn-PG和Mn-SWG基底上具有较强的吸附稳定性;同时,该分子吸附可诱发Mn-PG和Mn-SWG体系磁矩的急剧降低和电导率的显著变化,故可作为探测和清除环境中SO_2分子理想材料.该研究为设计新型石墨烯气体传感器提供理论参考.     

氧化锌掺钡的电子结构及其铁电性能研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了不同原子百分比含量的Ba掺杂Zn0半导体体材料超晶胞的能带结构、电子态密度、极化率和相对介电值.计算结果表明:Ba掺杂的Zn0体系为直接带隙半导体材料,其禁带宽度随着Ba原子掺杂百分比的增加呈现出逐渐增大的趋势.体系铁电性能的计算表明:与纯Zn0相比,Zn0掺入Ba原子后的极化率与相对介电值发生了较为明显的变化,其极化率随着Ba原子掺杂百分比的增加而增大,相对介电值随着Ba原子掺杂百分比的增加而减小.对角化后的极化率分量的数值结果表明:在电场作用下超胞中可能存在微畴结构,并且由于畴间电偶极矩的强相互作用,使得超胞宏观上表现为几乎具有各向同性的极化率特征.     

Fe,Co,Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质

运用第一性原理LDA+U方法 (考虑了交换关联项的Hubbard U修正的局域密度近似方法)研究了过渡族金属X (X=Fe, Co, Ni)掺杂GaSb的电子结构和光学性质.研究结果表明:X掺杂均能提升GaSb半导体材料对红外光区光子的吸收幅度,并能有效提高GaSb材料的光催化性能;过渡金属X在GaSb材料中主要以X替代Ga缺陷(X@Ga)的形式存在, X的电荷布居和键布居表明, X的掺入容易引起体系的晶格畸变,由此产生的电偶极矩有利于光生电子-空穴对的分离,从而提高材料的光催化性能; X掺杂引入的杂质能级位于0点费米能级附近,因而掺杂体系复介电函数虚部在光子能量为0时就会有响应,同时掺杂体系的静介电常数也得到了很大的提升; X的掺杂对GaSb体系的光学性能都有很大的改善,但Ni掺入对改善GaSb材料的光催化特性最有利;最佳Ni原子的掺杂摩尔浓度为10.94%,均匀掺杂可以避免光生电子-空穴复合中心的形成,此时光学吸收范围和吸收峰值都达到最大,对材料的光催化性能最有利.     

通过序列化实验建构物理模型的设计——以“静电”为例

模型是对现象或实物特征的一种结构性和系统化的抽象，物理模型包括了物理概念、原理、公式、图示等.通过做实验、观察现象、归纳推理等过程，可以将实验现象特征抽象为物理模型，序列化的建模实验可以建构出序列性、系统化的知识.以“静电”部分的模型建构为例，设计序列化的实验，建构出正负电荷、摩擦起电、传导起电、感应起电及电荷守恒定律模型，并通过一系列应用型问题促进学生自主建模或应用模型.