教育与研究

融合第一性原理计算，革新《固体物理》教学：理论、实践与成效

梁 铎强

广西大学资源环境与材料学院

梁 宏宇

广西大学资源环境与材料学院

刘 芳远

广西工业职业技术学院

DOI: https://doi.org/10.59429/jyyj.v8i1.12887

Keywords: 第一性原理计算；固体物理；教学改革；计算实践；教学模式；教学成效

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Abstract

针对《固体物理》课程概念抽象、学科交叉性强、传统教学模式单一导致学生理解困难、学习兴趣不足等问 题，本文提出将第一性原理计算融入课程教学的改革方案。通过构建“理论讲授—计算实践—项目探究”一体化 教学模式，将密度泛函理论（DFT）等先进计算方法引入晶体结构、能带理论、晶格振动等核心知识点，实现抽象 理论的可视化与具象化。教学实践表明，该模式显著提升了学生的知识掌握水平（平均成绩提高 8 分）、实践能力 （软件操作熟练度提升至 70%）和学习兴趣（课程满意度达 85%）。同时，通过项目式学习与小组合作，有效培养了 学生的科学计算能力、问题解决能力与创新思维。研究为《固体物理》等高阶物理课程的教学改革提供了可复制、 可推广的“理论 - 技术 - 实践”融合范式。

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