電子類半導體化學交叉學科試驗班立體式科研訓練體系構筑的探索與研究

何 艷，張 彤，劉向威，楊立梅，沈 亮

（吉林大學 電子科學與工程學院，長春 130012）

電子類半導體化學交叉學科試驗班立體式科研訓練體系構筑的探索與研究

何 艷，張 彤，劉向威，楊立梅，沈 亮

（吉林大學 電子科學與工程學院，長春 130012）

吉林大學電子科學與工程學院經過交叉學科試驗班立體式科研訓練體系的構筑，培養和造就了一批知識面寬、融會貫通能力強，在物理、化學和電子3個領域有著雄厚理論基礎和堅實實驗技能的優秀人才，通過后續攻讀碩士、博士學位，進一步深造，成為了從事固體電子學領域前沿研究的研究者或高端產品開發的精英人才。

半導體化學；試驗班；立體式科研；訓練體系；交叉學科

0　引 言

吉林大學電子科學與工程學院于1978年開設了五年制半導體化學專業，其鮮明的物理-化學-電子跨學科人才培養模式，理化結合、理工結合的理念，系統的、高強度的專業技能培養使學生在走出校門之前，就對半導體材料與器件的生成流程積累了豐富的一手經驗，半導體化學專業的學生具有思路寬、解決問題能力強的特點。半導體化學專業從1979年到1988年共招收10屆學生，約300名學生，他們如今活躍在物理、化學、電子、材料以及交叉學科的各個領域，成為教學、科研的骨干力量，在國內外涌現出一批杰出的人才。由于經歷了1988年和2005年兩次專業調整，半導體化學專業被取消。

隨著科學技術的迅猛發展，學科壁壘的界限已經越來越模糊。從近幾年諾貝爾獎獲得者的人選可明顯觀察到，物理學和化學，舊的學術界限已在不同的方面被突破。它們相互交叉，而且形成了沒有鮮明界限的連續區。建設創新型國家，其前提之一是要有足夠數量具有創新水平的新型人才。全面完成這個任務，需要國家的整個教育體系作出響應。作為系統人才培養鏈條終端的高等教育在這個問題上大有可為，率先出擊有可能牽動整個教育體系和理念的更新和改革。打破學科壁壘不能僅僅依靠不同領域研究者的個人合作，而要從改變和優化個體研究者自身的知識結構做起。培養大批量的創新型人才必須有明確的制度作為后盾和保證，制度的建設需要探索本科生教學方式方法。多年以來，吉林大學電子科學與工程學院在學校的積極支持下一直積極探索，總結半導體化學專業的辦學經驗和教訓，制訂了一套完整的培養方案，申請并獲批了電子科學與技術 理化結合、理工結合的試驗班，即“半導體化學試驗班”，主要目的是探索在四年制下“理化結合、理工結合”的人才培養模式。試驗班于2009年正式招生，經過幾年的探索發展逐步形成了一套比較成熟的拔尖人才培養模式。

在試驗班辦學宗旨的指導下，依靠微電子和光電子實驗教學中心的基礎教學平臺以及集成光電子學國家重點實驗室的科研平臺，建立4個階段的科研訓練體系，探索交叉學科實驗班的科研訓練新模式。建立每一個階段的科研訓練的評價制度和評價體系，目的是把學生的評價結果納入成績管理中，把指導教師的評價結果納入到獎勵機制中。建立試驗班本科生科研訓練和學院課題組科研平臺的互動機制，目的是本科教學和攻讀研究生產生聯動效應。建立立體科研培訓的跟蹤機制，目的是跟蹤后續學生的科研能力，反饋信息，構筑更合理更完整的科研培訓體系。面向電子學員交叉學科試驗班的這一群體，通過以上4個方面的教學改革，以學生興趣為主導，探索立體式科研訓練培養模式，實現教學和科研的互動，課內和課外的互動，同時探索在4個階段針對教師和學生的科學評價制度和評價體系。

電子類半導體化學交叉學科試驗班立體式科研訓練體系的構筑主要從以下幾個方面展開。

1　全方位立體化頂層設計，將教學改革引向縱深

對于試驗班這個群體，目標是培養具有化學、物理、電子交叉學科基礎的高素質、從事前沿高技術科學研究和開發人員。從入校之初，他們就開始接觸科研工作，形成對科研的初步認識。

半導體化學試驗班應通過全方位立體化頂層設計，來逐步培養學生的能力，如圖1所示。在第一個階段，通過開設兩門講座課程，穩定專業思想，進行科研啟蒙，激發學習興趣；在第二個階段，結合理論教學，利用一個學期的時間，以化學實驗為橋梁，引領學生由基礎化學漸漸過渡到專業電子材料的實驗中；第三個階段是一個十分關鍵的階段，利用大三學年的3個學期，創造條件使學生全面接觸學院和重點實驗室的科學研究內容，采用分組編隊、總量控制等辦法，學生根據自己的興趣選擇并加入各個課題組；第四個階段是科研實戰階段，學生根據自己的興趣愛好以及對學院研究方向的了解，找尋指導教師，通過參加“吉林大學大學生創業訓練計劃項目”“全國大學生數學建模競賽”“吉林大學大學生電子設計競賽”等課外科技活動，同時兼顧培養方案中的畢業設計，進行相對獨立的科研活動。

通過以上的4個階段，由入門啟蒙—基礎培訓—專業認識—實地參與，形成立體式的科研培訓體系的培養模式，如圖2所示。在這個過程中，引領本科生在宏觀的電子類領域中，找到自己的興趣，特別是在交叉領域中發揮自己的專業優勢，明確自身優勢和興趣所在，為今后的深入學習或實際應用進一步深造奠定基礎。

圖1 半導體化學試驗班頂層設計示意圖

圖2 交叉學科試驗班科立體式科研訓練體系示意圖

2　本碩課程統籌安排，科學化、合理化制訂培養方案

吉林大學電子科學與工程學院實行的“理化結合”培養理念突出體現在物理和化學的互補性上，在培養學生的過程中實現研究內容上的互補和思維訓練方面的互補。半導體化學試驗班的培養在培養方案制訂和課程體系建設的過程遵循以下原則，充分體現出交叉學科試驗班科立體式科研訓練體系。

2.1 整合電路類課程及實驗

把電路分析基礎、數字電子技術及實驗、模擬電子技術及實驗等電路類課程，進行合并整合，減少學時。

2.2 優化物理類課程及實驗

目前電子科學與技術專業開設的物理類課程有普通物理、電磁學、光學、理論力學、電動力學、量子力學及熱力學統計物理等，對于實驗班的教學，進行合理的優化，結合即將開設的化學類課程，優化整體的物理類課程設置，內容上減少交疊，提高教學效率。

2.3 加強化學類課程及實驗

參考七九級五年制半化專業教學計劃的培養方案，開設無機化學、有機化學、物理化學、分析化學等經典課程，有詳有略，有所側重，利用化學學院國內一流的師資和國家實驗教學中心加強基礎實驗技能的培訓。

2.4 新增特色類課程及實驗

為了激發學生學習興趣，增進對所學內容的理解和吸收，結合吉林大學電子科學與工程學院的優勢研究方向，為學生從大學二年級開設項目課程，包括設計類項目和實驗類項目，爭取把這門課程建設成為特色課程。

2.5 實行課題組輪轉學習制度

為了盡早培養學生的科研興趣，更好地將理論知識運用到實驗中去，將學院的優秀導師隊伍分成幾大研究方向，讓學生們早進課題組、早進團隊、早進實驗室，實行課題組輪轉學習制度。通過對科研工作初步的了解，在頭腦中形成一套“發現問題—分析問題—解決問題”的科研思維方法。同時，對學院的研究方向有了深入的了解，有助于他們有的放矢地學習研究，為研究生階段投入科研工作打下了堅實的基礎。

2.6 專門設計的實驗課

為了更好地實現“理工結合、理化結合”這一理念，為試驗班量身定制了化學基礎及專門實驗課。針對基礎化學實驗，學院組建了化學實驗室，配備了各種化學儀器設備。通過觀看反應現象等手段，使學生們對化學實驗過程有了深入的了解。針對專業實驗，學校進一步優化傳統的物理實驗，讓學生們在物理機制上有更加深刻的理解。

3　完善名師班主任和科研實 踐訓練制度，提高學生科學素養

“名師班主任計劃”中規定名師班主任將堅持名師責任優先原則，人選涵蓋國家杰出青年基金獲得者和教育部長江學者特聘教授、唐敖慶特聘教授、各級教學名師等。名師班主任工作重在指導與交流，在學生輔導員和學生助理的協助下，具體在學生的身心健康成長和全面發展上給予指導。“名師班主任計劃”旨在進一步增強和改進大學生思想政治教育工作，建立健全全員育人、全過程育人和全方位育人的長效機制。為學生配備名師班主任，集合導師的科研課題開展科研訓練，開展研究小組，補充知識。設立本科生研究訓練項目，按照科學基金的流程組織、評審、檢查、驗收、結題。

吉林大學電子科學與工程學院在科研上，一直連續承擔著國家和省部級的重要研究課題，包括 “863”“973”高科技項目、國家自然科學基金和省部級科研項目。科研經費年均1 400余萬元。曾獲國家發明獎6項，國家自然科學二等獎1項，部委級科技進步獎50余項。每年有200余篇學術論文被SCI和EI收錄。現與美國、日本、烏克蘭、新加坡、韓國等國際知名院所及國內多家科研院所積極開展國內外科研合作與學術交流。師資方面，學院有長江學者1人、國家杰出青年科學基金獲得者4人、國家優秀青年基金獲得者2人、中組部“青年千人”1人、“國家特支計劃”百千萬工程領軍人1人、唐敖慶特聘教授4人、百篇優博指導教師2人、優秀青年基金計劃資助2人、教育部跨世紀人才10人、香江學者2人、省管優秀專家3人、學科領軍教授2人。電子學院有著強大的科研實力，為半導體化學試驗班學生的科研實踐訓練提供了便利的條件。

學院為半導體化學專業學生聘請學院專家進行關于“科研的素質、科研的藝術”講座，旨在讓學生盡早明確科研的基本方法，科研工作者必備的道德、技能及高尚的情操。開設專門科研訓練課程，包括文獻檢索、文獻閱讀、科技論文寫作等，是學生在興趣迸發的第一時間就能迅速切入科學研究活動，盡早進入動態學術研究。

在對半導體化學專業學生進行科研實踐訓練過程中，把課題組輪轉制度化，學院依托集成光電子學國家聯合重點實驗為半導體化學專業提供的學院課題組實習輪轉的課題方向供學生選擇，每組3人，利用除上課時間以外的時間段到課題組進行科研實習，學生對每次課題組實習撰寫實習報告。試驗班學生大三學年到學院8個課題組進行科研實踐訓練，與研究生融合，讓試驗班學生在導師指導下參與課題組組會，體驗高層次科學研究和科研合作，使半導體化學試驗班的本科階段教育與后續更高層次培養計劃更好地銜接。電子學院試驗班輪轉實習課題組列表，如表1所示。

表1 電子學院試驗班輪轉實習課題組列表

4　搭建良好的國際化教學平臺，培養學生國際交流能力

優秀人才的國際競爭力離不開其國際化的視野。吉林大學電子科學與工程學院一方面加強與海境外高校的聯系，選派試驗班優秀學生“走出去”進行交流或者參加夏令營，交流學校包括英國曼徹斯特大學、日本德島大學、日本大阪大學、日本理化學研究所、韓國延世大學等，并與英國曼徹斯特大學有聯合培養“2+2項目”；另一方面，為了能讓試驗班全體學生擁有國際化經歷的機會，學院采取“請進來”的辦法，聘請國外兼職教授或國外知名學者為半導體化學試驗班開展前沿導論講座，為學生擔當學院承辦國際會議志愿者提供機會，并與國外學者進行交流，使學生能盡早地走向國際化舞臺。

經過幾年的研究與探索，半導體化學試驗班成績斐然。2009級、2010級半導體化學試驗班班級情況、獲獎情況、實踐情況，分別見表2、表3、表4。

表2 2009級、2010級半導體化學試驗班班級情況列表

表3 2009級、2010級半導體化學試驗班獎項情況列表

表4 2009級、2010級半導體化學試驗班課外實踐情況列表

半導體化學試驗班教學方式方法改革最顯著、最有特色的地方是在培養過程中構筑交叉學科試驗班立體式科研訓練體系，多學科課程的綜合設計，以及提早創造條件使學生早期進去實驗室、進入課題組，接受科研訓練，最終造就具有雄厚的物理、化學、電子、材料基礎，具備較強的科研潛質和社會適應能力的高級復合型人才。學院擬培養一批本學科領域或者相關的交叉學科領域的接觸人才。電子科學與工程學院半導體化學試驗班既是教學方式方法改革的“實驗田”，也是在大眾教育的大背景下繼續小范圍“精英教育”的“黃埔軍校”。對于交叉學科人才培養模式的探索不是一蹴而就的，需要教師提升自我思想，轉變傳統的教育理念，并進行長期的教育探索，從根本上保證培養模式的探索成功。

［1］張小乾.學校與科研機構聯合培養研究生的機制研究［J］. 西南科技大學高教研究，2014（4）.

［2］黃秋萍.研究生培養基地評價體系構建研究——基于教育資源利用效率的視角［J］. 中國成人教育，2014（22）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.10.150

G642.4

A

1673-0194（2016）10-0214-03

2016-04-08