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(guī)定的專業(yè)知識和專業(yè)技能，在專業(yè)課的教學中加入思政元素。探索改革課程的目標內(nèi)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(chǎn)業(yè)的規(guī)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(fā)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(fā)展，涉及國家“十三五”重點發(fā)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(guī)律，是半導體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學基礎[1]。學好本課程，對于國家科技事業(yè)的發(fā)展和服務于南京市地方經(jīng)濟有著重要意義。將思政元素有機融入到專業(yè)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(guī)定的專業(yè)知識和專業(yè)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(yè)知識競賽以及全國大學生集成電路雙創(chuàng)大賽等一系列思政與專業(yè)相結合的實踐活動，充分發(fā)揮課程思政德育功能與價值導向引領作用，在培養(yǎng)半導體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)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(guī)律，是半導體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)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(zhì)、性能參數(shù)測試以及設計方法。本課程著力培養(yǎng)學生的基礎知識技能、工程實踐創(chuàng)新能力以及科學研究素養(yǎng)，為微電子領域從事電子器件制作、電路與系統(tǒng)測試應用打下堅實基礎。培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力、奉獻精神和集體觀念，學生在思想境界與人格品質(zhì)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(yǎng)出電子信息行業(yè)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(yè)課中融入思想政治教育”，注重關注電子信息行業(yè)動態(tài)，關注我國相關行業(yè)發(fā)展以及相應的就業(yè)機遇與挑戰(zhàn)；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(nèi)容融入到教學大綱修訂中，注重集成電路應用專業(yè)知識點與思政育人的有效結合。比如將我國半導體產(chǎn)業(yè)以及相關IC制造企業(yè)從無到有，從小到大，直到做大做強的艱辛發(fā)展歷程實例融入。（3）通過課堂教學討論，在教學生掌握專業(yè)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(yè)與課程學習實踐報告中，將每階段專業(yè)知識點與我國實際行業(yè)產(chǎn)業(yè)情況相聯(lián)系，引導學生積極思考，激發(fā)同學們的愛國情懷、學習激情與創(chuàng)業(yè)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(yè)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(yè)知識講座；教學過程中，整合專業(yè)課程教師、學生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結經(jīng)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(yè)產(chǎn)業(yè)最新動態(tài)。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(yè)科技工作者取得的創(chuàng)新成果與成就等；引入并加強了現(xiàn)代化教學手段與信息化建設，推進建設開放共享的網(wǎng)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(nèi)容融入相關專業(yè)知識點的情況，實現(xiàn)了專業(yè)知識點與思政育人的有效結合。修訂晶體材料這個章節(jié)時，將我國半導體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)融入。修訂電荷輸運這章時，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(yè)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(fā)同學們的愛國情懷、學習激情與創(chuàng)業(yè)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(yè)知識點與我國半導體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況相結合，加深對我國半導體集成電路行業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(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(wǎng)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(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。聘請了半導體行業(yè)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(yè)課程教師、學生管理隊伍，各成員之間相互溝通總結經(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(wěn)定的課程思政示范課程教學團隊，相應建設規(guī)范與方法、思政育人質(zhì)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(tǒng)性地形成與融入一個課程思政的方案方法。（3）課程思政教學改革的調(diào)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(diào)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(yè)企業(yè)結合較少，后期應著重跟進與相關企業(yè)（比如臺積電等）的產(chǎn)學研合作，以行業(yè)需求為起點，結合學科體系內(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)技術嵌入到課程教學中。（3）推進“學生中心、成果導向、持續(xù)改進”的工程教育理念。利用網(wǎng)絡教學平臺，引入行動導向課程，在此基礎上推進翻轉(zhuǎn)課堂，進一步優(yōu)化網(wǎng)絡教學平臺。注重學生個性化發(fā)展，借助校企合作平臺，招收有潛力、有志趣的學生參與產(chǎn)學研項目，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識與行業(yè)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(yè)產(chǎn)業(yè)技術。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(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及其對人才和技術的需求，堅持課程建設與科技研發(fā)和服務地方經(jīng)濟社會發(fā)展相結合，擔當起科技強國的使命和責任，開展科技研發(fā)和科技成果轉(zhuǎn)化，達到為國家培養(yǎng)出半導體行業(yè)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
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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:金陵科技學院電子信息工程學院
