電子材料與元器件課程的教學改革探討

鐘鐵鋼 蔣芳 趙旺

摘要：本文對“電子材料與元器件”課程性質進行了描述，并對教材內容的選取以及教學方法改革進行了討論。筆者在教學改革中大幅度增強了半導體材料、光電子材料與器件、敏感陶瓷材料與器件內容，增加了化合物晶體的缺陷化學的教學內容，減少了磁性材料與器件的內容。參考教材內容的選擇以課程體系完整性為前提，結合國內外研究動態、應用前景及發展趨勢，并考慮教學單位及教師的研究特長以及電子科學與技術專業畢業生就業需求等多方面因素。

關鍵詞：電子材料與元器件;教學內容;教學方法

中圖分類號：G642.4 ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）41-0090-02

一、電子材料與元器件課程簡介

電子材料與元器件課程是電子科學與技術專業的基礎性課程，是后續專業課的學習基礎。進入21世紀后，隨著以集成電路技術為基石的電子信息技術的加速發展，各類電子器件及系統都在朝著小型化、集成化的方向發展，而其中的集成化不僅意味著要盡可能地實現系統中電路的單芯片集成，而且要實現將包括聲、光、電、磁等物理量感知的傳感器集成在系統中，實現多功能集成[1]。

處于電子科學與技術產業鏈前端的電子材料與元器件是眾多核心基礎產業的重要組成部分，是計算機網絡、通訊、數字音頻等系統和相關產品發展的基礎[2]。

二、電信學院電子材料與元器件課程參考教材內容的選取

我院電子科學與技術本科專業，采用科學出版社出版、王巍主編的，普通高等教育電子科學與技術類特色專業系列規劃教材《現代電子材料與元器件》作為“電子材料與元器件”課程的主要參考教材，其內容涵蓋了電子信息技術中的主要電子材料與器件類型。筆者結合國內外研究動態、應用前景及發展趨勢，并考慮我院微電子教研室及教師的研究特長以及電子科學與技術專業畢業生就業需求等多方面因素，對授課內容進行了適當的增減。

1.增強半導體材料內容。半導體材料是集成電路的基礎，在信息的存儲、傳輸、加工處理和顯示方面都有重要的應用[1]。筆者授課過程中除了介紹半導體材料結構、性質、制備工藝方法外，還增加了有機半導體材料、液晶材料等相關內容，為集成電路的設計與制造、發光顯示儲備了扎實的半導體材料基礎知識。

2.增強光電子材料與器件內容。授課時，詳細介紹了光纖材料、激光材料與器件，還增加了半導體中光吸收及光電效應基礎知識、光電導效應型與光伏效應型光敏器件相關內容。

3.增強敏感陶瓷材料與器件內容。除了講解常見敏感陶瓷器件特性及應用外，增加了各種敏感器件結構、制作工藝和ZnO、SnO2等無機敏感陶瓷材料和有機敏感材料的制備方法、工藝等內容，為信息技術中傳感器的設計與制作奠定扎實的基礎。

4.增加了化合物晶體缺陷化學內容。鑒于我校電子科學與技術相關教師在傳感器、光電、太陽能電池等方面的研究，以及國內外對于高性能敏感陶瓷材料與器件和太陽能電池等涉及到新能源材料與器件方面的迫切需求，結合筆者在納米半導體材料與器件方面的研究，授課中增加了缺陷化學表示方法、晶體中缺陷平衡、雜質對晶體中缺陷平衡影響、晶體中點缺陷擴散與分布等相關內容。為敏感陶瓷材料制備，太陽能電池材料制備奠定良好的基礎。

5.弱化磁性材料與器件內容。考慮到磁性材料的獨特性，授課時只講述磁性材料特性、應用，對于磁性元器件內容采用學生自學的方式。

三、課程教學方法改進

1.課堂講授與研討并行。該課程采取課堂講授與研討并行，學習與研討相結合的教學方法，提倡教師與學生、學生與學生研討問題，從而提高學生對于汲取、創造知識的興趣。通過研討啟發學生的創新思維，使整個課堂教學成為教師為輔、學生為主，教師與學生、學生與學生互動的網狀結構[3]。

研討的內容可以為教師擬題，學生自選。采取分組討論，并且每一組派代表到講臺上進行相應內容的講解，所有學生進行討論。從而促使學生主動出擊去學習、解決相關問題，最終實現教師傳授、學生自學研究、教師與學生相互解惑的教學模式。

2.與實驗中心“聯動教學”機制。我院傳統課程講授往往局限于普通的多媒體教室，學生無論是聽取教師傳授還是互動研討都是憑空進行學習和理解。筆者講授該課程是采取與實驗中心“聯動教學”模式，使傳統的課堂講授與研討“搬入”實驗中心相關實驗室進行，學生在真實接觸電子材料的制備和元器件制作的過程中，更加深入地理解所學的知識，并能夠更好地啟發并鍛煉學生提出問題、分析研討問題、解決問題的能力。該課程的講授采取二分之一學時分配機制，即：一半學時在普通多媒體教室進行;一半學時在相應電子材料與元器件實驗室“聯動教學”進行。

3.多媒體教學與實驗教學相輔相成。多媒體教學是指采用計算機和視頻技術相結合的一種教學方式，與傳統的教學方式不同，它有其自身鮮明的特色，如信息量輸入緊湊、量多、質高，文字圖像清晰直觀、風格多樣，內容豐富等等[4]。電子材料與元器件課程教學中，采用多媒體教學能豐富多彩地演示各種元器件結構、半導體材料的制備工藝等相應的教學內容。并且在教學過程中輔以相關的視頻，讓學生更加清楚地了解電子材料制備、元器件制作相關設備，更清楚地理解相應的原理。并且安排相應的配套實驗，讓學生真正能動手接觸實物，不但可增強學生學習本課程的興趣，而且可以提高學生對電子材料及元器件實體的感性認識，達到理論與實踐相結合的目的。

4.理論考試與科學研究相結合。素質教育的電子材料與元器件課程學生評價機制應該區別于傳統的僅考試評價方式，教師應將學生的平時表現、理論基礎知識掌握、實踐動手能力、科學研究（綜合訓練項目）等納入對學生的評價體系中。課程考核除了前面提到的配套實驗外，還包括平時表現、考試和綜合訓練情況。考試是檢驗學生對電子材料與元器件課程基礎知識掌握程度的手段，但不宜開發學生自身科學研究的潛力，有時更無法判別學生對所學知識是死記硬背還是融會貫通。我院本課程實施過程中要進行綜合訓練項目，即通過分組開展綜合訓練題目（題目可以是教師提出，也可根據自身知識儲備自擬），進行電子材料或元器件相關設計，最終形成綜合訓練報告，并且所做設計要分組在課堂上進行展示講解和討論。

5.學生對該課程授課的評價。雖然教師在進行課程設計過程中可提出一些創新性的方式方法，但畢竟只是從教師的角度去設計課程。我院在面向每一屆電子科學與技術專業學生開設電子材料與元器件課程后，開展學生對本課程講授內容、授課方式方法等的意見和建議的活動，并形成書面意見書存檔。從學生角度了解學生各方面的需求，集思廣益發揮學生對于本課程創新性的教學方式方法。

四、結語

本文通過對電子科學與技術專業特點以及電子材料與元器件課程性質及內容的分析，結合國內外研究動態、應用前景及發展趨勢，并考慮教學單位及教師的研究特長以及電子科學與技術專業畢業生就業需求等多方面因素，對電子材料與元器件教學內容的選取、教學方式方法的改進等方面進行了改革。教學過程中增強了半導體材料、光電子材料與器件、敏感陶瓷材料與器件內容，增加了化合物晶體的缺陷化學的教學內容。對電子材料與元器件課程的教學方式方法提出了課堂講授與研討并行、與實驗中心“聯動教學”機制、多媒體教學與實驗教學相輔相成、理論考試與科學研究相結合、學生對課程授課評價的改進，以便提高本課程的教學質量，提升本專業學生的專業素養。

參考文獻：

[1]王巍，馮世娟，羅元.現代電子材料與元器件（第1版）[M].北京：科學出版社，2012.

[2]楊鋒.淺談電子材料與器件課程教學[J].北京：文理導航，2015，（4）.

[3]王春雨，王春青，張威，溫廣武.“電子材料”課程教學實踐與提高措施探討[J].石家莊：價值工程，（2010），14.

[4]于英霞，劉小敏，張益華，謝鐳.多媒體教學在土木工程施工教學中的應用和實踐[J].廊坊：廊坊師范學院學報（自然科學版），（2011），11（4）.

The Reform in Teaching of Electronic Materials and Component Course

ZHONG Tie-gang，JIANG Fang，ZHAO Wang

（College of Electronics and Information Engineering，Liaoning Technical University，Huludao，Liaoning ? 125105，China）

Abstract：The nature of "Electronic Materials and Component" course have been described in this paper. The selection of the teaching content for "Electronic Materials and Componet"course and teaching method are discussed. The contents relating to semiconductor，optoelectronic materials and component，sensitive ceramic materials and devices are enhanced greatly. The compound crystal defect chemistry is added to the teaching content，the content of magnetic materials and devices are reduced. Choices of the teaching content are based on the premise of curriculum system integrity，combining with the overseas research developments，application prospect and development tendency，simultaneously in consideration of the research skill of the teacher as well as the employment needs for the graduates of electronic science and technology specialty and so on.

Key words：electronic materials and components;the teaching content;teaching method