半導(dǎo)體物理與器件課程教學(xué)改革與實(shí)踐

鄒利蘭 林聰

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2012-5042-9890

摘? 要：《半導(dǎo)體物理與器件》是電子科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該文主要分析了《半導(dǎo)體物理與器件》課程常用考核方式中所存在的一些問(wèn)題，針對(duì)該門課程的特點(diǎn)，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出建立研究性教學(xué)模式，改革傳統(tǒng)的考核體制，為學(xué)生學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極和知識(shí)面，為《半導(dǎo)體物理與器件》課程提供一種新的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體器件? ?混合式教學(xué)? ?教學(xué)改革? ?電子科學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）08（a）-0106-03

Teaching Reform and Practice of Semiconductor Physics and Devices Course

ZOU Lilan? LIN Cong*

（School of Electronics and Information Engineering， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong Province， 524088? China）

Abstract： Semiconductor Physics and Devices is a professional basic course of electronic science and technology. This paper mainly analyzes some of the problems existing in the common assessment methods of Semiconductor Physics and Devices course. According to the characteristics of this course， combined with own teaching experience， this paper puts forward? to establish a research teaching model， reform the traditional assessment system， lay a solid foundation for students' learning， improve students' enthusiasm and knowledge， and provide a new teaching and learning method for Semiconductor Physics and Devices .

Key Words： Semiconductor device; Mixed teaching; Teaching reform; Electronic science

《半導(dǎo)體物理與器件》是電子科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授的是半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)、基本工作原理、電學(xué)特性以及器件的特殊效應(yīng)，學(xué)習(xí)該門課程，掌握好芯片制造的原理和工藝，有助于該專業(yè)的學(xué)生將來(lái)從事相關(guān)工作，對(duì)該專業(yè)的學(xué)生極其重要[1]。但是由于近年來(lái)高校的擴(kuò)招，導(dǎo)致很多大學(xué)生質(zhì)量參差不齊，而學(xué)好該門課程又要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。此外，相當(dāng)一部分高校如今在搞學(xué)分制改革，極大壓縮了課程的學(xué)時(shí)數(shù)，導(dǎo)致很多專業(yè)課的學(xué)時(shí)大幅度減少，教師無(wú)法在有限的課堂教學(xué)中很好地講授課程知識(shí)，學(xué)生學(xué)起來(lái)也力不從心。因此，必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)理念，才能使教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和方式等方面的改革取得預(yù)期的效果。堅(jiān)持以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)的創(chuàng)新教學(xué)理念，采用啟發(fā)式、研究式教學(xué)方法[2-3]，采用課堂小組討論與課程網(wǎng)站交流相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分尊重學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，把學(xué)生從“被動(dòng)接受知識(shí)的容器”變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)的探索者”，真正實(shí)現(xiàn)因材施教[4]。

1? 《半導(dǎo)體物理與器件》課程的現(xiàn)狀和問(wèn)題

半導(dǎo)體物理與器件在全國(guó)各地高等院校均有開(kāi)設(shè)，學(xué)分為2～4分，學(xué)時(shí)為32～64，具體根據(jù)各高校相關(guān)專業(yè)而定[5]。通過(guò)近年來(lái)的教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體物理與器件在教學(xué)和考核方式方面存在許多問(wèn)題，無(wú)法發(fā)揮和體現(xiàn)學(xué)生的真正水平。

（1）開(kāi)課時(shí)間晚。作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的最重要的一門課程，本應(yīng)及早開(kāi)設(shè)該門課程，讓學(xué)生領(lǐng)悟到自身所學(xué)專業(yè)的核心技術(shù)和重要知識(shí)。但是由于電科專業(yè)要學(xué)大量的課程，如單片機(jī)、電路、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等課程，導(dǎo)致很多高校往往到了大三下學(xué)期才開(kāi)設(shè)，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)課堂學(xué)習(xí)大部分已經(jīng)產(chǎn)生了厭倦和抵觸的心理，或由于考研、找工作和其他一些客觀因素，導(dǎo)致認(rèn)真投入時(shí)間在課堂上學(xué)習(xí)的學(xué)生大幅減少，最終很少學(xué)生能很好掌握和熟悉該門課程知識(shí)[5-8]，因此很多學(xué)生在畢業(yè)面試時(shí)，對(duì)面試官提問(wèn)的一些基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)卻一無(wú)所知。

（2）學(xué)時(shí)分配不合理。《半導(dǎo)體物理與器件課程》的學(xué)時(shí)數(shù)在大部分高校都占有很大比重，這是由于該門課程所涉及的知識(shí)面非常廣泛，理論內(nèi)容非常深入，因此教師需要投入更多的時(shí)間精力去講解，學(xué)生也需要投入比其他基礎(chǔ)課程更多的時(shí)間和精力去鉆研[9-10]。但本科生畢竟不是研究生，對(duì)于理論的認(rèn)知能力往往欠缺不足，如果把大部分的學(xué)時(shí)僅僅局限于課堂教學(xué)，那么學(xué)生對(duì)本已晦澀枯燥的課本知識(shí)更加心生厭倦。如何去合理分配課程的學(xué)時(shí)數(shù)，對(duì)課堂教學(xué)的影響很大。

（3）實(shí)驗(yàn)教材不足。《半導(dǎo)體物理與課件》課程涉及很多關(guān)于芯片工藝材料的設(shè)計(jì)和制作環(huán)節(jié)，僅靠課堂上的學(xué)習(xí)是無(wú)法很好地掌握該門課程的，應(yīng)該結(jié)合實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的培訓(xùn)以鞏固課堂上的知識(shí)。但是眾所周知，半導(dǎo)體材料相關(guān)的工藝設(shè)備和實(shí)驗(yàn)器材均是造價(jià)昂貴，一臺(tái)普通的儀器動(dòng)輒數(shù)十上百萬(wàn)元，一般高校難以負(fù)擔(dān)[11-13]。因此，現(xiàn)實(shí)情況中，許多高校并沒(méi)有充足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材去支撐該門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生沒(méi)有足夠的機(jī)會(huì)去接觸課本所學(xué)到的知識(shí)，勢(shì)必對(duì)該門課程的知識(shí)掌握得不夠深入，影響其后續(xù)的學(xué)習(xí)和能力發(fā)展。由于缺少實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致教學(xué)形式單一，這也極大限制了教師自身的教學(xué)水平的發(fā)展和教學(xué)能力的提高。

（4）師資不足。在如今國(guó)家大力提倡發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)和芯片技術(shù)的大環(huán)境和氛圍下，電子科學(xué)與技術(shù)一躍而成一門很熱門的專業(yè)。許多碩士生博士生畢業(yè)后選擇去了企業(yè)而不是高校，因?yàn)楸绕鸶咝＃髽I(yè)能給予他們提供更高的薪資待遇和更好的科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，因此每年流入高校的相關(guān)專業(yè)的老師并不多。并且在大部分高校中，電科專業(yè)的老師往往是跟教大學(xué)物理的老師處于同一個(gè)系或者學(xué)院里面，而大學(xué)物理在大學(xué)里作為一門基礎(chǔ)必修課，大部分高校的物理老師是供不應(yīng)求，因此很多時(shí)間電科專業(yè)的老師不得不去兼上大學(xué)物理課程，導(dǎo)致專業(yè)老師的課程任務(wù)繁重，無(wú)法在自身專業(yè)課程的教學(xué)上投入太多的時(shí)間和精力，這是一種很常見(jiàn)的現(xiàn)象和很明顯的弊端。

2? 《半導(dǎo)體物理與器件》課程改革措施

針對(duì)半導(dǎo)體課程在實(shí)際教學(xué)中所存在的上述問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面著手解決。

（1）去除冗余的課程，加強(qiáng)該專業(yè)的核心課程建設(shè)和培育。許多高校對(duì)電科專業(yè)學(xué)生的要求是，他們既要學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，又要學(xué)電子專業(yè)的知識(shí)，最后還得學(xué)自身專業(yè)的知識(shí)。學(xué)生在大學(xué)四年的課程被安排得非常緊湊，然而實(shí)際上許多畢業(yè)工作的學(xué)生普遍反映一個(gè)問(wèn)題，在大學(xué)期間所學(xué)到的很多課程，對(duì)他們的工作中幾乎都沒(méi)用到過(guò)，如數(shù)據(jù)庫(kù)原理和單片機(jī)技術(shù)，對(duì)于他們研究理論和科研的人來(lái)說(shuō)，并不需要去編程寫代碼，然而他們?cè)诖髮W(xué)期間卻被迫投入了太多不合理的時(shí)間。因此，有必要對(duì)該專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案重新審視和斟酌，考慮去除一些不必要的課程，將一些必修課作為選修課。對(duì)學(xué)生應(yīng)當(dāng)因材施教，在大學(xué)早期就應(yīng)該慢慢培養(yǎng)和樹(shù)立他們對(duì)以后從事工作方向的認(rèn)知和了解，引導(dǎo)他們對(duì)自己未來(lái)的定位，從而在諸多選修必修課程中挑出部分來(lái)深入鉆研，提高專業(yè)的業(yè)務(wù)水平。

（2）針對(duì)部分高校資金設(shè)備有限，無(wú)法很好開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，可以通過(guò)適度提高學(xué)生的外出實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。學(xué)校可以牽頭聯(lián)系本省當(dāng)?shù)氐囊恍┫嚓P(guān)企業(yè)和定點(diǎn)實(shí)習(xí)單位，通過(guò)多種交流合作的方式，如：學(xué)生去企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，或企業(yè)的技術(shù)人員來(lái)校開(kāi)培訓(xùn)講座，讓學(xué)生能有更多的機(jī)會(huì)去接觸和了解課本上的知識(shí)。

（3）創(chuàng)建《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)網(wǎng)站，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。由于今年新冠肺炎疫情的影響，學(xué)校都采用了線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，并取得了巨大成功，各大高校均涌現(xiàn)出了很多優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)視頻。廣大教學(xué)人員也深刻感受到，教學(xué)的途徑有很多種，并不能僅僅局限于線下教學(xué)，成功的線上教學(xué)能有助于學(xué)生在課堂之外的學(xué)習(xí)[14-15]。一堂課的知識(shí)點(diǎn)往往需要教學(xué)人員花幾次課的時(shí)間去備課，但因?yàn)閷W(xué)時(shí)有限的原因，大部分老師只能將大量的知識(shí)點(diǎn)壓縮在一堂課上解決，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法很好地消化和理解課本上的知識(shí)，但是大學(xué)生很少愿意提前去預(yù)習(xí)。而開(kāi)展適當(dāng)?shù)木€上教學(xué)，把教學(xué)過(guò)程錄制為視頻放到網(wǎng)上，可以供學(xué)生課后復(fù)習(xí)，鞏固課堂上的知識(shí)，此舉也能減少教師的答疑工作量。

（4）改革教學(xué)理念和考核方式。明確《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合授課對(duì)象的基礎(chǔ)及特點(diǎn)，改變《半導(dǎo)體物理與器件》課堂傳統(tǒng)的灌輸式的教學(xué)模式，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，通過(guò)教學(xué)理念改革，讓學(xué)生投入課堂自主性學(xué)習(xí)。而傳統(tǒng)的考核標(biāo)準(zhǔn)一般以閉卷考試的形式，考核形式單一，評(píng)價(jià)的只是考核結(jié)果而忽略了學(xué)習(xí)過(guò)程，將課堂表現(xiàn)、論文提交情況等其他的學(xué)習(xí)過(guò)程納入考核標(biāo)準(zhǔn)會(huì)更加全面。通過(guò)考核方式的改革，有助于培養(yǎng)學(xué)生課后查閱文獻(xiàn)資料及主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

3? 結(jié)語(yǔ)

以半導(dǎo)體物理與器件為核心課程和專業(yè)知識(shí)的電科專業(yè)學(xué)生而言，該門課程所涉及的知識(shí)是在他們平時(shí)工作中的重要工具，培養(yǎng)出專業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)、知識(shí)面廣的應(yīng)用型電科專業(yè)人才是高等院校的當(dāng)務(wù)之急。半導(dǎo)體材料與芯片技術(shù)既是時(shí)下社會(huì)熱門的技術(shù)，在高校中也是一門極其重要的課程。為適應(yīng)社會(huì)對(duì)該行業(yè)人才的需求和要求，使學(xué)生真正掌握這門技術(shù)的使用，有必要改變以往的教學(xué)模式和考核方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高動(dòng)手能力，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生對(duì)該專業(yè)相關(guān)課程中的知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。

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