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导读：这些选修课与大学开设的课程紧密联系，山东师范大学的杨旭东在硕士论文《高中选修课的历史比较与现实思考》中将现行选修制度，浙江师范大学教育学院的徐才根和平湖市乍浦中学的曹跃平、孙晓峰在《教学月刊（中学版，东北师范大学王文娟在硕士论文《高中语文新课程教学改革活动中实施选修课（人教版）的，扬州大学教育科学学院的潘洪建、吕玉、邹双武发表在《调查与分析》上的《高中选修课学，有利于他们进行更为深入的科研调查
一、课题设计论证
同类课题国内外研究状况；本课题拟研究的主要问题、重点和难点；研究方法；学术价值；理论意义和实践意义；预期效益。
一、国内外研究现状分析
（一）国外母语选修课课程设置现状：
早在上个世纪80年代，亚、非、欧、美等各洲60个国家中，普通高中开设选修课的国家就占76。7%，20年后的今天，这个比例只会更高。由此看出，普通高中设置选修课已成为基础教育的发展趋势。外国母语选修课比中国课程改革时间早，创新性强，实施状况良好，选修课分类明晰，有条不紊，代表国家有美、英、日，详细情况如下：
美国实行指定选修和任意选修相结合，根据课程的内容，分为语言和文学两大类，语言类有的称为“英语”，包括语言技能、实用写作、有效交流等课程；文学类包括当代文学、英国文学、美国文学、欧洲文学等。对选修课设置不作统一规定，由各州和学校自行安排，学校对此没有强行选课的规定；英国则是将组合选修和任意选修相结合，与语文有关的有英语、古典语文、戏剧研究、艺术史、拉丁语、西班牙语、俄语、印地语、英国文学、希腊语、汉语、意大利语等，绝大多数学校都把选修科目分成5~6组，供学生选择；日本于1999年制订并于20xx全面实施的高中课程，实行普通教育的学科有10科，国语科列在首位，包含6个科目：国语表达Ⅰ（2学分）、国语表达Ⅱ（4学分）、国语综合（4学分）、现代文（4学分）、古典（4学分）和古典讲读（2学分）。其中只有“国语表达Ⅰ”为必修科目，其他均为选修。
（二）我国语文选修课课程设置与教学现状研究：
我国高中选修课程设置及实施的时间较短，对于选修课的课程设置及实际教学已有的研究有：
1。关于新课标选修课课程设置的研究：
《普通高中语文课程标准（实验）》共设置了“诗歌与散文”、“小说与戏剧”、“新闻与传记”、“语言文字应用”、“文化论著研读”等五个系列，每个系列又可开设若干模块，这些选修课与大学开设的课程紧密联系，模块设置各具特色。北京教育科学研究院基础教育教学研究中心主任王云峰发表于《中学语文教学》20xx年第8期上的《把握好高中选修课的特点》，对高中选修课的特点进行了分析。
但新课标对选修课的一些概念阐述不清，如“对于希望进一步学习的学生，建议从五个系列的选修课程中任意选修4个模块，获得8学分……对语文学习兴趣浓厚并希望进一步深造的学生，建议在此基础上，再从这五个系列里任意选修3个模块”。进一步学习和进一步深造的标准是什么？课标对此没有提出更详细的说明，造成的实际情况是全国开设选修课的学校，几乎所有参加高考的学生都修满7个模块，没有因学生学习兴趣与想报考学校不同而选择不同的模块。
山东师范大学的杨旭东在硕士论文《高中选修课的历史比较与现实思考》中将现行选修制度分为三类：限定性选修课、任意选修课和定向选修课。
2。关于高中语文选修课教学现状的研究：
高中语文选修课教学这块也引起了国内学者、高中教师的广泛关注，其研究主要体现在教学理念、教学方式，教学内容选取以及教学评价反思几个方面，具体阐释如下：
（1）教学理念与教学方式的相关研究：
北京教育科学研究院基础教育教学研究中心主任王云峰发表在《中小学信息技术教育》20xx年第6期上的《积极建设网络课程学习的平台，有效推进高中选修课实验》提出了信息共享在选修课中的重要性。
山东省枣庄市第八中学的教师孙晋诺发表在《语文建设》20xx年第2期上的《高中选修课教学的"三多"与"三少"》一文，对高中语文选修课教学提出了三点意见：多整合归纳少逐篇讲析、多训练语言少依靠活动、多具体指导少空口说教。
江苏省常州市田家炳实验中学的韩旭东发表在《现代语文（教学研究）》20xx年第10期上的《高中语文选修课程的教学策略初探》对语文选修课授课方式进行了讨论。
浙江师范大学教育学院的徐才根和平湖市乍浦中学的曹跃平、孙晓峰在《教学月刊（中学版）》20xx年第10期上发表的《关于高中选修课中校长角色的思考》提出了校长角色的转换问题。
江苏靖江市季市中学的刘晓红发表在《考试周刊》20xx年第26期上的《精准高考目标，体悟审美愉悦——例证现代散文选修课的一种教法》将选修课与高考进行了联系，并对散文选修课教学提出了看法。
（2）教学内容的相关研究：
部分省市教育部门以及教育学者针对部分学校选修课走过场，形同虚设的问题进行了相关讨论：
安徽省铜陵市教育局教研室的刘志胜的《高中语文选修课开设时间的思考》对必修课与选修课开设时间进行了讨论。
广东东莞市玉兰中学的李园香发表在《中学语文（上旬·教学大参考）》20xx年第9期上的《高中话文选修课"同质化"现象及对其的反思》对学校将选修课当作必修课上的'问题进行了分析。
（3）教学评价体系的相关研究；
东北师范大学王文娟在硕士论文《高中语文新课程教学改革活动中实施选修课（人教版）的思考》中针对课程设置、授课方式及评价制度进行了分析，并提出了几种可行性比较高的评价方式：测验法、调查法、自我评价法、学生成长记录袋、问卷法等。
扬州大学教育科学学院的潘洪建、吕玉、邹双武发表在《调查与分析》上的《高中选修课学习的成绩、问题与对策》中对选修课给学生带来的收获与不足之处进行了分析，通过调查发现现行考核制度无法体现选修课价值。
二、课堂研究的主要问题、重点和难点
（一）主要问题：
本课题主要研究高中语文选修课的课程设置和具体教学存在的问题及解决策略。通过把握新课标对语文选修课的相关规定，参考国内外学者对选修课的设置及教学研究，在有一定理论研究的基础上，深入到昆明市重点高中语文教学中去，观察并记录一线语文教师对于选修课的教学实况，采访一线语文教师、学校高层领导，了解这些基层教育者对人教版语文选修教材的看法，听取他们对选修课的设置和实施的意见和建议；同时，以问卷调查的形式，了解目前学生对于选修课的学习状况，从中揭示出选修课在当前语文教学中存在的问题，分析问题产生的影响因素。整理访谈资料，总结一线教师对选修课的教学的经验教训，学校领导对选修课设置与教学的期望和预期，从而建立一套科学、有效的选修课教学理论，为立志从事高中语文教育教学的师范生在选修课教学方面提供可行性意见和建议。具体而言，关于昆明市高中语文选修课的课程设置与教学分析研究主要包括：
1．实践学校选修课的课程选择和教学进度（课时）安排；
2．一线教师在选修课教学中的教学表现记录和分析；
3．教师、学生对选修课教材、教学等的看法；
4．相对于必修课，学生在学习选修课中存在的问题；
5．实践学校教师、领导对于选修课教学的意见和建议；
（二）重点和难点：
本课题研究的重点应放在昆明市部分高中选修课的教学状况上。昆明实施选修课是最近两年的事，起步比其他省市晚，不可避免地存在着一些问题。通过实地考察研究，揭示一线教师在选修课教学过程中存在的问题，分析问题产生的原因，引起社会广泛关注和重视。另外，从一线教师选修课的教学过程中吸取经验教训，积极思考，开拓创新，试着结合教育学理论和一线教师的实践经验，总结归纳出一些高中语文选修课的教学理论，从而为新一轮的高中语文教师选修课教学指明方向。
本课题的研究难点在于教学问题原因分析、选修课理论与一线教师实施的内在联系总结等几个方面。教学过程中问题产生的原因可能很多，不仅仅是教师单方面的原因，而是学校、家长、社会等多方面的因素的综合作用。因此，想要试图解决选修课教学中存在的本质的、固有的问题，是有难度的。另外，通过新课标选修课设置和一线教师的实际教学之间的联系、差距，反观理论可能具有的缺陷或，在实际教学中对理论的灵活掌握，这些都是本次研究的难点。需要在实践学校认真观察，客观有效的记录，认真归纳总结所得的一手材料，从资料中得出理论，用事实说话。
三、研究方法
（一）观察法：
1．采取非结构式观察法对教师教学进行观察，对一线语文教师在选修课教学过程中所运用的教学方法以及教学过程中的典型事件进行轶事记录，如新颖的导入、有创意的提问等等，与必修课教学进行对比，总结选修课在实际教学中的特点、问题等。
2．采取实况详录法，观察记录教师在选修课集体备课中的表现，从中总结教师选修课教学经验、教学方法等。
3．采用结构式观察法，对学生在选修课学习中的反应进行时间抽样，每十分钟记录一次，看学生在这段时间内积极听讲，注意力集中的情况，从而反观教师的选修课教学。
（二）问卷调查法：
1．对实践学校的一线语文教师进行问卷调查。问卷内容主要包括教师对选修课教学的重视程度，对选修课教材的熟悉程度，对选修课教学目标的把握情况等等。
2．对实践学校高二下学期学生进行随机抽样调查。调查学生对选修课的重视程度，对选修课知识的掌握情况，对目前所选课程的感兴趣程度等等。
（三）访谈法：
1．对实践学校高层领导进行访谈；
结合该校现实情况，向相关领导了解该校选修课课程设置的过程，选修课实施过程中遇到过哪些问题，现在该校选修课的实施状况等相关问题。并让学校领导对选修课的设置和实施提出意见和建议。
2．对一线语文教师进行访谈；
在观察教师的课堂教学表现后，结合学生课堂表现，对教师进行访谈。访谈主要内容包括：教师对该课有哪些新的教学理念，该课教学目标的设计；教学过程中出彩的地方，要询问设计背后的理念和方法；同时，询问教师对选修课设置的看法，对现行选修课教材分析与讲解中存在的问题，以及选修课的集体备课方式等等。
四、学术价值
（一）弥补相关课题研究的不足；
1．昆明市高中选修课政策实行时间较短，相关课题研究较少。本课题的研究能起到一个补充作用。
2．其他省市相关课题研究过于理论化、理想化。本课题深入一线教育，收集一手文献资料，理论与实际相结合，从实际教学中获得理论，避免了主观推断造成的理想化。
（二）丰富和完善相关课题的研究；
1。进一步完善新课标的实施理论；
2。为其他学者的进一步研究提供有效性的数据和结论，为其撰写相关论文提供条件，有利于他们进行更为深入的科研调查。
五、理论意义和实践意义
目前对于语文选修课实施状况的研究还处于起步阶段，现在着眼于这一课题的研究具有很大的拓荒、原创价值。它所开发出的持续的、系列的普通高中任意选修课教材和在实验过程中建立起来的普通高中任意选修课实施的有效机制，从而形成一线教学、在校免费师范生的双赢局面。
首先，对于在职语文教师而言，可以监督其对新课标相关规定的贯彻落实，完成自身教学的总结和反思，在一定程度上提高了教师的教学水平。
其次，在校师范生是最大收益者。通过研究成果的推广，使准教师们了解一线教师选修课的教学概况，从中吸取经验教学，为将来的选修课教学奠定基础，争取在就业后能够很快适应新课改，上好选修课，防止刚毕业生就培训的尴尬局面。
最后，对参与实践的学生来说，本次实践培养了小组成员的组织协调能力，团队合作能力，资料整理、分析能力，提高了科研实践能力。
六、预期效益
（一）研究论文：
整理访谈记录、观察记录、分析调查问卷，针对选修课在实际教学中的不同问题，选取侧重点，写一至两篇研究论文，要求真实可信，有学术价值和实用价值。引起学术界、教育界对高中语文选修课的设置和实施现实问题的广泛关注。同时，对在校师范生未来选修课教学起到指引作用。
（二）预期成果推广：
1．召开成果交流会，向更多的人介绍我们的课题研究。
2．请优秀一线语文教师来到师范院校进行选修课教学培训，构建在校师范生与一线教师沟通交流的平台。
3．把一线选修课教学中存在的问题反馈给学校教育部，为其研究提供依据。
市、县教育科学规划领导小组：
xx市“十一五”立项课题《小学数学有效合作学习与学生创造行为训练研究》，在课题主持人与课题组成员的共同努力下，在相关学科的专家指导下，大胆进行课堂改革，积极开展教研活动，大量撰写教研论文，现已完成课题的基本内容，达到了预期的效果。
1、实践成果
（1）对广大教师的课堂教学实践产生了广泛的影响。这种影响实出表现在以下五个方面：
一是教师的教育教学观念发生了重大变化，形成了适应学生、促进学生发展的课堂教学。
二是教师的合作意识和创造意识不断增强，合作技能与创造能力不断提高。
三是教师掌握了科研方法，科研能力增强，提升了实施素质教育和参与课改的本领。
四是引领教师的专业成长，提高了教师驾驭课堂教学的能力。
五是培养了教师读书的习惯，提高了教师的专业理论水平。理想的教育是从读书开始的，教师良好的读书习惯也为学生树立了榜样，为课题的有效开展厚实了理论基础。
课题组成员先后在市县优课评比中获一、二等奖，在县数学中心组活动中、镇数学教研活动中所上公开课、示范课均受好评。
（2）锻炼和培养了参与研究的教师。“为培养学生创造性而教”已成为广大教师的共识。通过研究，我们认为：
1、树立正确的教育理念。只有树立新时代正确的人才观、质量观，才能走出应试教育的怪圈，使学生创造天赋得以施展。
2、具备合理的知识结构。只有不断求知、求新，广泛涉猎知识信息，才能适应创造教育的时代需要。
3、具有一定的创造能力。教师应具有敢为人先的精神，并且勇于探索、乐于创造，努力实现自身的价值。
4、养成良好的心理品质。教师不但兴趣广泛、乐观自信、意志坚强，而且能战胜挫折、超越自我。
5、掌握科学的方法规律。从培养学生的合作意识到训练学生的创造行为，都要遵循科学规律和方法。
教师的研究意识、研究能力、教育智慧、人格风范伴随着整个课题的研究过程，在研究中得到了锻炼与提高，增强教书育人的本领。课题主持人09年被评为“全国优秀班主任”、市、县教育博客大赛一、二等奖，获“市教育博客之星”称号，被县委、县政府授予“学习创新好家庭”称号；两次获县“优秀教师指导奖”，数学教研组获县“优秀教师集体”称号，撰写的教学设计、研究论文先后在《教学与管理》、《教学月刊》、《教育家》、《渐江中小学教师培训》、《名师之路》等杂志上发表了二十多篇，获奖十余篇。
（3）学生的学习能力不断增强，综合素质得到发展。新课程标准反对过分的选拔和甄别功能，因为我们的教育不是少数人的精英教育，尤其义务教育应是面向全体的、人人都能接受的普及性教育。因此教材中新选的内容将适合所有学生的口味，其中有不少闪烁着编者创造性思维光辉的思想，教师在实践研究过程中要适时捕捉体现有效合作学习与创造行为训练的知识点、情感点、操作点、能力点，将这些合作性因素和创造性因素略加提示，使之成为活跃学生思维的触发点，为最终实现学生有效合作学习与创造行为训练的正向迁移奠定良好基础。
学校有了一个良好的育人环境，课堂有了一个适宜合作与创造的氛围，学生也就有了浓厚的学习兴趣，较持久的学习动力和较好的合作和创造心态，其潜在的合作意识和创造欲望获得释放，创造智慧得以激发。研究中，我校两年有40多名学生的作品在全国少儿读物上发表；在市、县“小巧手”比赛中有多人次获得等级奖，有40多人在县数学小论文评比中获等奖。学生综合素质的形成也促进了学生学习成绩的提高；有效合作学习与学生创造行为训练也为学生成绩的上升发挥了积极作用，实验后学生的能力水平明显高于实验前。
（4）教育教学质量不断提高。在数学课堂教学中，教师根据学生实际精心挑选和设计教学内容，学生一旦对教学内容产生了好奇心，或怀疑度，那么生动活泼的民主教学氛围，会使学生在自由而安全的气氛中善于表现自己，乐于再现个性，会使他们的创造性思维因教师的鼓励和赞许而始终处于探索和质疑的亢奋状态，使他们在尊重和理解的前提下更加大胆想象，多向思维，勇于标新，敢于立异。
这样能有效防止学生两级分化，优秀生得到进一步发展，同时也带动了“后进生”的进步，不仅如此，师生教学的积极性也有了很大提高，师生、生生之间的关系得到积极改善，为全面提高学生的素质提供了的保证。自开展课题研究以来，无论是期末还是毕业考试，高分云集教学实验班，实验班明显高于对照班。为高一级学校输送了一批又一批的优秀新生，彰显了学校的办学特色。
（5）促进了评价的标准化和科学化。在有效合作学习与创造行为训练评价过程中，我们既要关注学生知识与技能的理解和掌握，更要关注学生情感与态度的形成和发展；既要关注学生学习的结果，更要关注学生在学习过程中的变化和发展。评价手段和形式应多样化，过程评价与结果评价相结合，定性评价与定量评价相结合，关注学生个性差异，发挥评价激励作用，保护学生的自尊心和自信心。
2、理论成果
（1）在研究过程中，我们不仅让学生学到有利于学生自身发展的知识、技能，获得为今后的发展而有价值的知识和学习方法，还充分关注学生发展的需求，让课堂成为培养学生终生发展的肥沃土壤和广阔天地。在有效合作学习与创造行为训练评价过程中，做到：
①倡导学生主动参与。马斯洛指出：“人是知识创新与发展的生命之源。”知识的人本性决定了知识的本质是创造的、开放的、不完全和不固定的，为人的创造性学习留下了广阔的空间。知识的人本性同时也决定了知识的学习不是接受和认同式的，而是构建式的，学生不是知识的被动接受和认同式的，而是构建式的，学生不是知识的被动接受者，而是主动构建自己知识的主体。
②倡导学生乐于探究。十九世纪德国教育家第斯多惠说过：“一个坏的老师奉送真理，一个好的老师则教人发现真理。”那么，面对学生我们到底是“奉送”真理，还是教他们“发现”真理呢？毫无疑问，我们在有效合作学习与学生创造行为训练研究过程中教学生“发现”真理。当学生在“发现”的过程中，真正体验到探究的快乐与价值时，才能焕发学生求知的主体意识，激发创造行为，使他们真正获得智慧的成长。
本项目将着重于新型量子功能材料的物性表征和新型量子功能材料的探索。主要研究方向为关联系统中的高温超导体、庞磁阻材料、石墨烯和拓扑绝缘体等材料中的电荷、轨道、自旋等自由度相互竞争、相互耦合，以及因此产生的多个量子态竞争和共存、自旋量子霍尔效应等现象。探索新型量子功能材料、发现新的量子态；对新型量子材料的物理基本性质进行研究、输运性质进行高精度测量、结合理论研究理解关联体系的物理机制；利用各种实验手段测量石墨烯和拓扑绝缘体的物理性质，研究因维数效应产生的新奇物理现象。按照项目的不同侧重点和研究手段的不同，将项目按照材料探索、物性研究、输运性质的高精度测量和低维体系四个方面展开研究：
1、新型超导材料和量子态的探索：
本课题的首要目标是探索新的高温超导材料，同时发展晶格结构和电子结构分析技术，以及超高压测量技术，分析自旋、电荷、轨道等有序现象，努力发现新的量子现象。研究内容互相补充，细分为以下几个方向：
（1）新材料的探索与合成及单晶生长：探索新超导材料，主要从事铁基超导材料以及类似的层状、多层含有类似Fe—As面的多元化合物的探索，以及包含稀土和过渡元素的其他层状多元化合物中的新材料探索；总结样品合成和成相规律，发展新方法、新工艺，寻找新现象、新效应；另外将生长高质量单晶样品以用于深入的物理研究。
（2）晶体结构表征与研究：对发现的新材料进行晶格结构、化学成分的表征，从而促进材料的探索；研究新的结构现象，深入分析新型超导体的微结构—物理性能之间的关联，研究化学成键、电子能带结构，研究高/低温结构相变等，研究晶格中缺陷、畸变对超导的影响。
（3）超高压下的量子效应研究：研发一套超高压低温测量系统（100GPa，1.5K），在此基础上研究超高压下铁基材料以及其他新材料中可能出现的新奇量子现象、超高压对超导转变的影响、高压高场下材料的物性和相图，探索高压下可能出现的新量子态和新奇量子现象。
（4）中子散射研究：研究铜氧化物和铁基高温超导材料以及其他新材料的晶格精细结构，电子自旋、电荷、轨道有序结构，研究超导材料及其母体中的自旋激发、自旋涨落的形成、演变及其和超导的关系，研究材料中形成的新的量子态和量子现象。
2、关联体系量子功能材料的物性研究：
利用谱学的方法研究新型量子功能材料的电子结构，主要包括ARPES，STM和自旋极化的STM（SP—STM），以及红外光谱的方法研究关联系统（以高温超导体和庞磁阻材料为主）的电子结构，争取在高温超导和庞磁阻材料的机理研究中有重大突破。具体到各种谱学实验方法和强关联体系中的问题，细分为：
（1）以高精度角分辨光电子能谱为手段，深入研究以高温超导体（包括铜氧超导体和铁基超导体）为主的多种新奇超导体材料。本项目将结合我们在高温超导材料和角分辨光电子能谱上的优势，对高温超导体进行深入系统的研究，重点研究超导态对称性、赝能隙、电子与其它集体激发模式耦合等现象。
（2）锰氧化物体系，特别是三维钙钛矿结构锰氧化物薄膜的电子结构，我们将在不同晶格参数的衬底上生长具有不同组分和厚度的高品质外延锰氧化物薄膜，用ARPES原位测量体系的电子结构。总结锰氧化物体系电子结构随组分、应力和温度的变化规律，研究电子—电子及电子—波色子相互作用对电子行为的影响，揭示电子结构和宏观物理特性之间的联系。从电子结构的角度出发试图阐明锰氧化物体系庞磁阻、相分离、电荷轨道有序等异常物理性质的内在机理。
（3）利用STM特有的原子级空间分辨率，局域态密度能谱，能量分辨谱图，及原子操纵功能。通过高分辨率的空间扫描成像，定位表面相关原子层结构，特别是掺杂原子的位置。研究掺杂原子对表面原子层结构的调制。通过局域态密度能谱，研究库珀电子对的激发态（超导能隙）与赝能隙（pseudogap）的关系。通过分析能量分辨谱图，研究超导序的二维结构及其演变规律。通过改变温度，调整掺杂浓度，及外加磁场，我们可以直观地观察超导序表面二维结构的变化。
（4）发展SP—STM技术研究高温超导材料中电子自旋结构。这个新型的SP—STM将能提供原子级空间分辨率和自旋极化分辨的谱图图像。利用这一工具，我们将着重研究在反铁磁与超导共存的高温超导体中的反铁磁自旋结构，超导磁通蜗旋中反铁磁核心的存在早已由SO（5）理论预测，此结果将验证SO（5）理论预测的结果。另外，我们将利用这一工具研究表面吸附的磁性原子对局域态密度能谱的影响及其与超导电子对的相互作用。
（5）建设强磁场下的红外反射谱测量系统，研究磁场下高温铜氧化物超导体和铁基超导体的准粒子激发行为。重点研究铜氧超导体和铁基超导体中电子与集体激发—声子激发/自旋激发模式的耦合问题。我们将用光学响应或光电导谱对材料的电子结构，传导载流子的动力学性质等重要信息进行分析，研究超导配对引起的能隙特征，揭示电子是与何种集体模式存在较强的耦合等基本信息。
（6）利用高压多重合成条件获得结构简单和性质独特的高质量的铜基和铁基高温超导体及巡游磁性体系单晶，探寻关联体系金属化过程的量子序及其调控机制。在我们成功的高温高压合成以上具有特点的多晶材料的基础上，进一步优化压力、温度和组分等极端合成条件，研制和研究在结构简单的、高质量的含卤素的Sr2CuO2+δCl2—x高温超导体单晶和可能的巡游型BaRuO3单晶，以及“111”型铁基超导体单晶体；运用多种能谱学、磁性、显微学等物理条件的综合表征体系，研究揭示这些体系的量子有序规律。
（7）利用我们发展的新的理论和计算方法，结合实验组的研究进展对多种过渡金属氧化物及其奇异物性进行定量的研究。一方面，为各种实验现象及其物理本质提供理论解释，另一方面，计算模拟并预测一些新型的量子有序现象，包括金属—绝缘体相变，轨道选择性的Mott转变，轨道有序态，Berry相等等。主要研究内容包括自旋与轨道自由度相关的量子现象计算研究；受限强关联电子系统中的量子现象计算研究。
3、量子材料输运性质的高精度测量
（1）首先我们将致力于自行研制加工一套较完备的电学、热学和磁学测量装置，其中包括热导率、热电势、能斯特效应、微晶比热和微杠杆磁强计等较独特的手段。这些装置将可以工作在低温、高真空、强磁场的极端物理条件下，测量结果的精度具有国际领先水平。将完善一套低温比热测量装置，获得比一般商业手段高出一个量级的测量精度。建造一套转角度的比热测量系统。研究非常规超导体的低能激发和配对对称性。完善小Hall探头系统和磁场极慢扫描的振动样品磁强计，精密测量磁场穿透行为，确定下临界磁场和超流密度随温度的变化关系。
（2）我们将对高温超导体、铁基超导体和钠钴氧体系进行深入的实验研究。这三个体系的共性是由于电子强关联作用，电荷与自旋自由度有分离的倾向，然而相互之间又存在着精微的相互作用，从而导致高温超导、超导与磁性紧邻甚至共存、居里—外斯金属等奇妙的物理现象。如何理解电荷与自旋自由度的关系是强关联物理的核心理论问题之一。我们可以通过选取特定的研究手段而选择性地分别探测电荷与自旋元激发，也可以同时研究二者之间的相互作用。将这些不同的手段结合起来将可以对关联体系中电荷与自旋的行为提供一个较完整的图像。我们关注的`主要问题包括磁性与超导的相互关系、电荷与自旋有序态的形成机制、自旋自由度对电荷输运和熵输运的影响，等等。
（3）电荷与自旋的相互作用也是很多功能性关联材料在器件应用方面的物理基础，例如钠钴氧体系中自旋熵对热电效应的贡献、多铁材料中外加电场对自旋取向的控制、锰氧化物中外加磁场对电阻的巨大影响，等等。在对电荷自旋相互作用基本原理的理解基础上，我们还将探索它们在功能性器件应用方面，特别是超导效应、热电效应、磁阻效应等在能源和信息领域的新思路、新途径。
（4）充分利用化学掺杂和结构修饰进行新量子材料体系的探索工作。采用合适的化学合成方法以及良好的合成设备，获得高质量的合乎要求的样品。采用x射线衍射、电子显微镜等常规实验手段对样品进行结构表征。必要时，通过同步辐射、中子衍射等大型研究设施对系统的结构作更细致的测量。对高质量样品进行各种精密的物理性质测量。包括电阻、磁电阻、霍尔效应、热电效应、能斯特效应、磁化强度、比热、热导、光学性质以及核磁共振和穆斯鲍尔谱等。归纳、总结系统的物理规律特性与电子相图。
（5）在新型铁基超导体系方面，我们将以元素替代作为主要探针，研究铁基超导体的超导机理。理论上拟以CeFeAsO1—xFx、CeFeAs1—xPxO等材料为代表，发展从磁性“坏金属”或“近莫特绝缘体”到重费米子液体过渡的理论框架，用平均场等方法、结合数值计算来研究这一理论，并以此来解释铁基超导材料在输运性质、磁学性质等方面表现出来的多样性和复杂性，探索这类体系中可能出现的奇特量子相变和相应的量子临界性。
（6）在铜氧化物高温超导方面，结合前述精确实验测量，我们将以掺杂莫特绝缘体模型为出发点，研究赝能隙区可能存在的隐藏的量子序、量子序和超导态的竞争和共存、费米面的重组、以及到费米液体区的量子相变。希望由此理解超导相图中在最佳掺杂区附近可能出现的量子临界点以及相联系的一系列反常输运和磁学性质；在重费米合金方面，我们拟以CeCu2（Si1—xGex）2等材料为代表，具体考察关联杂化项对量子临界点产生的影响，研究由于可能由于压力效应引起的f轨道价态杂变化，以及两个近邻的量子相变，确定相应的电阻标度行为和量子临界性。
4、低维量子体系和量子态的研究：
（1）探索制备高质量的石墨烯单晶的方法，研究生长条件对单层石墨烯结构的影响，探索重复性好、效率高、成本低、易控制的制备技术。表征单层石墨烯长程有序度。通过变温、低温STM/STS，深入研究石墨烯体系的本征电子结构以及缺陷、掺杂对电子结构的调制。生长高质量拓扑绝缘体单晶，研究它们的基本性质。
（2）探索和生长高质量的拓扑绝缘体材料，拓扑绝缘体大部分是合金材料，需要优化目前晶体生长工艺。争取准备组分分布均匀，形状规整的大尺寸二元固溶体多晶锭料。
（3）利用STM和扫描隧道谱（STS）表征，研究膜石墨烯的几何结构和本征电子结构。测量石墨烯膜的扶手椅型边缘和锯齿型边缘的局域电、磁性质。将充分发挥变温STM优势，研究单个分子以及多个分子在石墨烯表面可能的奇异动力学行为或几何结构，物化特征。
（4）利用STM研究在拓扑绝缘体的金属表面态；通过表面沉积非磁性杂质研究狄拉克费米子和杂质的相互作用，无磁性中性杂质对于拓扑绝缘体表面狄拉克费米子的散射，为输运性质的研究提供基础，检验和理解前人有效理论预言的拓扑磁电效应。利用自旋分辨的STM技术，观察杂质在实空间诱导的自旋texture。在表面沉积磁性杂质，研究体内磁性杂质所造成的时间反演破缺对于边界态的影响。尤其在带有内部自由度的杂质的研究中，着重研究在拓扑绝缘体背景下两个杂质的内部自由度相互间的量子关联，这对于量子信息处理将可能有重要的潜在价值。
（5）利用角分辨光电子谱测量石墨烯的电子结构，包括石墨烯的色散关系，电子—声子相互作用，电子—激子相互作用，能隙的大小等，以及这些参数随石墨烯层数、石墨烯与衬底相互作用导致的电子结构的变化。利用ARPES研究拓扑绝缘体的表面态，确定能级色散关系，狄拉克点的数目，判定系统是否是强的拓扑绝缘体。利用自旋分辨的ARPES和不同偏振模式的光源分辨电子不同自旋分支的色散关系，测量电子自旋的极化特性。
（6）利用核磁共振技术（NMR）研究研究三维拓扑绝缘体的磁性质，从磁性质上找到拓扑绝缘相变的证据。使用高压和掺杂技术调节三维拓扑绝缘体量子相变，进一步研究其在量子相变点的特性。改进NMR系统，提高核磁共振的灵敏性，从而可以对拓扑绝缘体的表面态进行研究。研究表面的磁激发谱及其金属态的特性，从而得到表面态在微波波段的磁性质，并进一步与块材绝缘态的性质进行对比。
（7）利用第一原理计算方法（GW）、考虑电子在石墨烯的自能相互作用和电子—空穴相互作用（GW—BSE方法），解决在外加电场下双层石墨烯的电子结构，双层石墨烯的光学性质对外加电场的依赖关系。以更加直观的物理语言澄清低能有效理论所包含的物理实质。
（8）理论研究拓扑绝缘体体内掺杂后的物理性质以及表面态物理性质。着重研究体系的输运和光学性质，探讨自旋轨道耦合以及拓扑效应在其中扮演的角色。理论研究表明拓扑绝缘体的体内和边界上支持分数化激发的存在，我们拟从理论上进一步解释在扑绝缘体上出现分数化激发的惊奇现象。研究拓扑绝缘体内部以及边界上的量子关联和量子纠缠，理解和直观地刻画这种量子关联对于拓扑序的研究以及应用。