半導(dǎo)體物理與材料課程教學(xué)研究

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摘要：半導(dǎo)體物理與材料課程教學(xué)使學(xué)生掌握好教學(xué)大綱規(guī)定的專業(yè)知識和專業(yè)技能，在專業(yè)課的教學(xué)中加入思政元素。探索改革課程的目標(biāo)內(nèi)容、方法步驟及過程，從而取得成效。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體物理與材料；思政元素；教學(xué)改革

1引言

電子信息產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和水平已成為衡量一個國家整體科學(xué)技術(shù)和綜合實力的重要標(biāo)志，相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展密切關(guān)系到國家微電子、智能信息、光電子等前沿領(lǐng)域的發(fā)展，涉及國家“十三五”重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。本課程主要介紹半導(dǎo)體物理與材料方面基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律，是半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)[1]。學(xué)好本課程，對于國家科技事業(yè)的發(fā)展和服務(wù)于南京市地方經(jīng)濟(jì)有著重要意義。將思政元素有機(jī)融入到專業(yè)課的教學(xué)中，已有部分嘗試[2-5]。在掌握原有課程體系教學(xué)大綱規(guī)定的專業(yè)知識和專業(yè)技能的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生開展并參與了諸如課程教研討論、課后實踐總結(jié)、專業(yè)知識競賽以及全國大學(xué)生集成電路雙創(chuàng)大賽等一系列思政與專業(yè)相結(jié)合的實踐活動，充分發(fā)揮課程思政德育功能與價值導(dǎo)向引領(lǐng)作用，在培養(yǎng)半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用型人才的智育育人與德育樹人目標(biāo)達(dá)成方面，取得了良好效果。

2半導(dǎo)體物理與材料的教學(xué)改革

2.1課程建設(shè)的目標(biāo)。本課程主要介紹半導(dǎo)體物理與材料方面基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律，是半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)、電子和空穴分布以及電荷輸運(yùn)原理等，掌握半導(dǎo)體材料性質(zhì)、性能參數(shù)測試以及設(shè)計方法。本課程著力培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識技能、工程實踐創(chuàng)新能力以及科學(xué)研究素養(yǎng)，為微電子領(lǐng)域從事電子器件制作、電路與系統(tǒng)測試應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、奉獻(xiàn)精神和集體觀念，學(xué)生在思想境界與人格品質(zhì)上得到進(jìn)一步的提升，價值取向得到進(jìn)一步端正，自身愛國情懷與民族自豪感得到進(jìn)一步的增強(qiáng)，擔(dān)當(dāng)起科技強(qiáng)國的使命和責(zé)任；最終達(dá)到為國家培養(yǎng)出電子信息行業(yè)應(yīng)用型人才的智育育人與德育樹人目標(biāo)效果。2.2教學(xué)改革的方法。本課程在課程思政教學(xué)改革實施過程中，主要采取了下列方法步驟。（1）實施“專業(yè)課中融入思想政治教育”，注重關(guān)注電子信息行業(yè)動態(tài)，關(guān)注我國相關(guān)行業(yè)發(fā)展以及相應(yīng)的就業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)；授課與課程設(shè)計過程中推進(jìn)德育教育音視頻及動畫教學(xué)。（2）將思政內(nèi)容融入到教學(xué)大綱修訂中，注重集成電路應(yīng)用專業(yè)知識點(diǎn)與思政育人的有效結(jié)合。比如將我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)IC制造企業(yè)從無到有，從小到大，直到做大做強(qiáng)的艱辛發(fā)展歷程實例融入。（3）通過課堂教學(xué)討論，在教學(xué)生掌握專業(yè)知識點(diǎn)的同時，深度挖掘知識點(diǎn)中蘊(yùn)含的思政元素，用正確方式把社會主義價值觀和思維方法傳授給學(xué)生，使學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀。（4）將課程思政理念有機(jī)地融入學(xué)生的課堂作業(yè)與課程學(xué)習(xí)實踐報告中，將每階段專業(yè)知識點(diǎn)與我國實際行業(yè)產(chǎn)業(yè)情況相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)同學(xué)們的愛國情懷、學(xué)習(xí)激情與創(chuàng)業(yè)熱情，總結(jié)自己自身情況，勇于擔(dān)當(dāng)科技強(qiáng)國的重大使命和責(zé)任。（5）聘請相關(guān)行業(yè)專家與馬列學(xué)院思政教師作為課程思政指導(dǎo)教師，定期開展專業(yè)知識講座；教學(xué)過程中，整合專業(yè)課程教師、學(xué)生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結(jié)經(jīng)驗。（6）通過舉辦課程思政示范課程知識競賽，讓學(xué)生更深入了解半導(dǎo)體集成電路相關(guān)知識；通過帶領(lǐng)學(xué)生參加半導(dǎo)體集成電路學(xué)科競賽，讓學(xué)生切身體驗半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)最新動態(tài)。2.3課程建設(shè)解決的問題與取得的成效。本課程在課程思政教學(xué)改革實施過程中，主要取得了下列初步成效。（1）課程設(shè)計、教案。半導(dǎo)體物理與材料授課過程中，推進(jìn)德育教育音視頻以及動畫教學(xué)，引入了鼓勵青年學(xué)生的講話、我國半導(dǎo)體行業(yè)科技工作者取得的創(chuàng)新成果與成就等；引入并加強(qiáng)了現(xiàn)代化教學(xué)手段與信息化建設(shè)，推進(jìn)建設(shè)開放共享的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，立體化提升了智育德育效果與效率。（2）教學(xué)大綱修訂。在完成課程智育目標(biāo)體系基礎(chǔ)上，融入了課程思政育人目標(biāo)與具體切入點(diǎn)，修訂的教學(xué)大綱中，明確標(biāo)注了思政內(nèi)容融入相關(guān)專業(yè)知識點(diǎn)的情況，實現(xiàn)了專業(yè)知識點(diǎn)與思政育人的有效結(jié)合。修訂晶體材料這個章節(jié)時，將我國半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)融入。修訂電荷輸運(yùn)這章時，將我國集成電路芯片制造企業(yè)如中芯、華為等發(fā)展歷程融入。修訂PN結(jié)時，融入我國太陽能電池與LED行業(yè)企業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)直到趕超國際先進(jìn)的實例。（3）課堂討論與實踐報告。深度挖掘半導(dǎo)體集成電路方面的專業(yè)知識點(diǎn)中蘊(yùn)含的思政元素，老師在課堂上提出論題，學(xué)生分組討論，激發(fā)同學(xué)們的愛國情懷、學(xué)習(xí)激情與創(chuàng)業(yè)熱情，勇于擔(dān)當(dāng)IC領(lǐng)域科技強(qiáng)國使命和責(zé)任，引導(dǎo)學(xué)生做好歸納總結(jié)。定期分階段布置給學(xué)生課程學(xué)習(xí)實踐報告，注意將每階段的專業(yè)知識點(diǎn)與我國半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r相結(jié)合，加深對我國半導(dǎo)體集成電路行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以及中美貿(mào)易戰(zhàn)對我國IC芯片產(chǎn)業(yè)的影響等的理解，使課程思政理念有機(jī)融入到學(xué)生的課程實踐報告中。（4）知識競賽與學(xué)科競賽。2019年6月份舉辦了本課程的課程思政示范課程知識競賽，采用網(wǎng)絡(luò)在線答題、實時判分并投屏獲獎公示，獲得了師生的一致好評。暑期分別帶隊參加了由工信部舉辦的“第三屆全國大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”NI杯的分決賽與全國總決賽，入圍總決賽并榮獲全國二等獎。（5）課程思政示范課程工作室平臺。聘請了半導(dǎo)體行業(yè)專家與思政方面的教授學(xué)者作為思政育人顧問，組建多學(xué)科背景互相支撐、良性互動的課程教學(xué)團(tuán)隊。教學(xué)過程中，整合專業(yè)課程教師、學(xué)生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結(jié)經(jīng)驗，使思想政治教育從專人向全員的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化。2.4課程建設(shè)的不足。由于課程思政教學(xué)改革仍處于嘗試階段，不足之處主要有以下三方面。（1）尚未形成一支穩(wěn)定的課程思政示范課程教學(xué)團(tuán)隊，相應(yīng)建設(shè)規(guī)范與方法、思政育人質(zhì)量評價、激勵機(jī)制等有待進(jìn)一步健全。（2）在課程設(shè)計、大綱修訂以及教案編寫等方面，還沒有系統(tǒng)性地形成與融入一個課程思政的方案方法。（3）課程思政教學(xué)改革的調(diào)研工作不夠充分，工作總結(jié)不夠及時，沒有形成相應(yīng)的理論調(diào)研報告、建設(shè)總結(jié)報告以及教學(xué)改革方案。2.5改進(jìn)措施。（1）邀請馬克思主義學(xué)院的思政專家進(jìn)課堂，將課程思政與思政課程進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合[4,5]。在半導(dǎo)體物理與材料課程思政示范課程建設(shè)工作中，除聘請本院專家學(xué)者擔(dān)任指導(dǎo)教師，加入課堂教學(xué)并進(jìn)行理論指導(dǎo)，同時，聘請馬院專家擔(dān)任思政指導(dǎo)教師，邀請他們過來深入地開展學(xué)術(shù)講座。（2）教學(xué)改革前期與相應(yīng)的行業(yè)企業(yè)結(jié)合較少，后期應(yīng)著重跟進(jìn)與相關(guān)企業(yè)（比如臺積電等）的產(chǎn)學(xué)研合作，以行業(yè)需求為起點(diǎn)，結(jié)合學(xué)科體系內(nèi)在規(guī)律，優(yōu)化課程所需的知識技能與素質(zhì)要求，將最新產(chǎn)業(yè)技術(shù)嵌入到課程教學(xué)中。（3）推進(jìn)“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，引入行動導(dǎo)向課程，在此基礎(chǔ)上推進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。注重學(xué)生個性化發(fā)展，借助校企合作平臺，招收有潛力、有志趣的學(xué)生參與產(chǎn)學(xué)研項目，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識與行業(yè)能力。

3結(jié)語

通過開展《半導(dǎo)體物理與材料》課程思政教學(xué)改革，引導(dǎo)學(xué)生立志趕超國際先進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)。在南京市大力發(fā)展的電子信息產(chǎn)業(yè)的大背景下，立足于我國國情與當(dāng)前南京市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以行業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究促進(jìn)課程思政理論研究，緊密圍繞南京市半導(dǎo)體集成電路行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及其對人才和技術(shù)的需求，堅持課程建設(shè)與科技研發(fā)和服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相結(jié)合，擔(dān)當(dāng)起科技強(qiáng)國的使命和責(zé)任，開展科技研發(fā)和科技成果轉(zhuǎn)化，達(dá)到為國家培養(yǎng)出半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用型人才的育人目標(biāo)，全面提升科技服務(wù)對南京的貢獻(xiàn)度。

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作者:張鵬展 于詠懌 張冷 李方政 李玉魁 徐志國 陳正宇 王正昱 單位:金陵科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院