半導體物理與材料課程教學研究

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摘要：半導體物理與材料課程教學使學生掌握好教學大綱規定的專業知識和專業技能，在專業課的教學中加入思政元素。探索改革課程的目標內容、方法步驟及過程，從而取得成效。

關鍵詞：半導體物理與材料；思政元素；教學改革

1引言

電子信息產業的規模和水平已成為衡量一個國家整體科學技術和綜合實力的重要標志，相應學科的發展密切關系到國家微電子、智能信息、光電子等前沿領域的發展，涉及國家“十三五”重點發展的領域。本課程主要介紹半導體物理與材料方面基礎知識和基本規律，是半導體集成電路行業產業發展的科學基礎[1]。學好本課程，對于國家科技事業的發展和服務于南京市地方經濟有著重要意義。將思政元素有機融入到專業課的教學中，已有部分嘗試[2-5]。在掌握原有課程體系教學大綱規定的專業知識和專業技能的基礎上，帶領學生開展并參與了諸如課程教研討論、課后實踐總結、專業知識競賽以及全國大學生集成電路雙創大賽等一系列思政與專業相結合的實踐活動，充分發揮課程思政德育功能與價值導向引領作用，在培養半導體集成電路行業產業應用型人才的智育育人與德育樹人目標達成方面，取得了良好效果。

2半導體物理與材料的教學改革

2.1課程建設的目標。本課程主要介紹半導體物理與材料方面基礎知識和基本規律，是半導體行業產業發展的科學基礎。通過本課程學習，使學生掌握半導體晶格結構、電子和空穴分布以及電荷輸運原理等，掌握半導體材料性質、性能參數測試以及設計方法。本課程著力培養學生的基礎知識技能、工程實踐創新能力以及科學研究素養，為微電子領域從事電子器件制作、電路與系統測試應用打下堅實基礎。培養學生的團隊協作能力、奉獻精神和集體觀念，學生在思想境界與人格品質上得到進一步的提升，價值取向得到進一步端正，自身愛國情懷與民族自豪感得到進一步的增強，擔當起科技強國的使命和責任；最終達到為國家培養出電子信息行業應用型人才的智育育人與德育樹人目標效果。2.2教學改革的方法。本課程在課程思政教學改革實施過程中，主要采取了下列方法步驟。（1）實施“專業課中融入思想政治教育”，注重關注電子信息行業動態，關注我國相關行業發展以及相應的就業機遇與挑戰；授課與課程設計過程中推進德育教育音視頻及動畫教學。（2）將思政內容融入到教學大綱修訂中，注重集成電路應用專業知識點與思政育人的有效結合。比如將我國半導體產業以及相關IC制造企業從無到有，從小到大，直到做大做強的艱辛發展歷程實例融入。（3）通過課堂教學討論，在教學生掌握專業知識點的同時，深度挖掘知識點中蘊含的思政元素，用正確方式把社會主義價值觀和思維方法傳授給學生，使學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地融入學生的課堂作業與課程學習實踐報告中，將每階段專業知識點與我國實際行業產業情況相聯系，引導學生積極思考，激發同學們的愛國情懷、學習激情與創業熱情，總結自己自身情況，勇于擔當科技強國的重大使命和責任。（5）聘請相關行業專家與馬列學院思政教師作為課程思政指導教師，定期開展專業知識講座；教學過程中，整合專業課程教師、學生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結經驗。（6）通過舉辦課程思政示范課程知識競賽，讓學生更深入了解半導體集成電路相關知識；通過帶領學生參加半導體集成電路學科競賽，讓學生切身體驗半導體集成電路行業產業最新動態。2.3課程建設解決的問題與取得的成效。本課程在課程思政教學改革實施過程中，主要取得了下列初步成效。（1）課程設計、教案。半導體物理與材料授課過程中，推進德育教育音視頻以及動畫教學，引入了鼓勵青年學生的講話、我國半導體行業科技工作者取得的創新成果與成就等；引入并加強了現代化教學手段與信息化建設，推進建設開放共享的網絡教學平臺，立體化提升了智育德育效果與效率。（2）教學大綱修訂。在完成課程智育目標體系基礎上，融入了課程思政育人目標與具體切入點，修訂的教學大綱中，明確標注了思政內容融入相關專業知識點的情況，實現了專業知識點與思政育人的有效結合。修訂晶體材料這個章節時，將我國半導體行業產業發展面臨的機遇與挑戰融入。修訂電荷輸運這章時，將我國集成電路芯片制造企業如中芯、華為等發展歷程融入。修訂PN結時，融入我國太陽能電池與LED行業企業從無到有、從弱到強直到趕超國際先進的實例。（3）課堂討論與實踐報告。深度挖掘半導體集成電路方面的專業知識點中蘊含的思政元素，老師在課堂上提出論題，學生分組討論，激發同學們的愛國情懷、學習激情與創業熱情，勇于擔當IC領域科技強國使命和責任，引導學生做好歸納總結。定期分階段布置給學生課程學習實踐報告，注意將每階段的專業知識點與我國半導體集成電路行業產業的發展狀況相結合，加深對我國半導體集成電路行業發展的機遇與挑戰，以及中美貿易戰對我國IC芯片產業的影響等的理解，使課程思政理念有機融入到學生的課程實踐報告中。（4）知識競賽與學科競賽。2019年6月份舉辦了本課程的課程思政示范課程知識競賽，采用網絡在線答題、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“第三屆全國大學生集成電路創新創業大賽”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。聘請了半導體行業專家與思政方面的教授學者作為思政育人顧問，組建多學科背景互相支撐、良性互動的課程教學團隊。教學過程中，整合專業課程教師、學生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結經驗，使思想政治教育從專人向全員的創造性轉化。2.4課程建設的不足。由于課程思政教學改革仍處于嘗試階段，不足之處主要有以下三方面。（1）尚未形成一支穩定的課程思政示范課程教學團隊，相應建設規范與方法、思政育人質量評價、激勵機制等有待進一步健全。（2）在課程設計、大綱修訂以及教案編寫等方面，還沒有系統性地形成與融入一個課程思政的方案方法。（3）課程思政教學改革的調研工作不夠充分，工作總結不夠及時，沒有形成相應的理論調研報告、建設總結報告以及教學改革方案。2.5改進措施。（1）邀請馬克思主義學院的思政專家進課堂，將課程思政與思政課程進一步有機結合[4,5]。在半導體物理與材料課程思政示范課程建設工作中，除聘請本院專家學者擔任指導教師，加入課堂教學并進行理論指導，同時，聘請馬院專家擔任思政指導教師，邀請他們過來深入地開展學術講座。（2）教學改革前期與相應的行業企業結合較少，后期應著重跟進與相關企業（比如臺積電等）的產學研合作，以行業需求為起點，結合學科體系內在規律，優化課程所需的知識技能與素質要求，將最新產業技術嵌入到課程教學中。（3）推進“學生中心、成果導向、持續改進”的工程教育理念。利用網絡教學平臺，引入行動導向課程，在此基礎上推進翻轉課堂，進一步優化網絡教學平臺。注重學生個性化發展，借助校企合作平臺，招收有潛力、有志趣的學生參與產學研項目，培養他們的創新意識與行業能力。

3結語

通過開展《半導體物理與材料》課程思政教學改革，引導學生立志趕超國際先進半導體行業產業技術。在南京市大力發展的電子信息產業的大背景下，立足于我國國情與當前南京市集成電路產業發展現狀，以行業產業應用研究促進課程思政理論研究，緊密圍繞南京市半導體集成電路行業、產業發展以及其對人才和技術的需求，堅持課程建設與科技研發和服務地方經濟社會發展相結合，擔當起科技強國的使命和責任，開展科技研發和科技成果轉化，達到為國家培養出半導體行業應用型人才的育人目標，全面提升科技服務對南京的貢獻度。

參考文獻

[1]劉恩科.半導體物理學[M].北京:電子工業出版社,2011.

[2]鐘家松,陳大欽.半導體材料課程的教學改革探索[J].教育教學論壇,2016(10):85-86.

[3]張彥,于永強,陳士榮,于寶證,呂洪君.“半導體材料”課程教學改革探索與實踐[J].電氣電子教學學報,2014,36(01):15-17.

[4]趙靜.協同推進高校思想政治理論課建設研究[J].思想理論教育導刊,2019(09):88-92.

[5]左勇超.課程思政:新時代全新的教育理念——課程思政實踐路徑的梳理分析[J].齊齊哈爾師范高等專科學校學報,2019(03):15-16.

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:金陵科技學院電子信息工程學院