電子類半導(dǎo)體化學(xué)交叉學(xué)科試驗(yàn)班立體式科研訓(xùn)練體系構(gòu)筑的探索與研究

何 艷，張 彤，劉向威，楊立梅，沈 亮

（吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130012）

電子類半導(dǎo)體化學(xué)交叉學(xué)科試驗(yàn)班立體式科研訓(xùn)練體系構(gòu)筑的探索與研究

何 艷，張 彤，劉向威，楊立梅，沈 亮

（吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130012）

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院經(jīng)過交叉學(xué)科試驗(yàn)班立體式科研訓(xùn)練體系的構(gòu)筑，培養(yǎng)和造就了一批知識面寬、融會貫通能力強(qiáng)，在物理、化學(xué)和電子3個領(lǐng)域有著雄厚理論基礎(chǔ)和堅實(shí)實(shí)驗(yàn)技能的優(yōu)秀人才，通過后續(xù)攻讀碩士、博士學(xué)位，進(jìn)一步深造，成為了從事固體電子學(xué)領(lǐng)域前沿研究的研究者或高端產(chǎn)品開發(fā)的精英人才。

半導(dǎo)體化學(xué)；試驗(yàn)班；立體式科研；訓(xùn)練體系；交叉學(xué)科

0　引 言

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院于1978年開設(shè)了五年制半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)，其鮮明的物理-化學(xué)-電子跨學(xué)科人才培養(yǎng)模式，理化結(jié)合、理工結(jié)合的理念，系統(tǒng)的、高強(qiáng)度的專業(yè)技能培養(yǎng)使學(xué)生在走出校門之前，就對半導(dǎo)體材料與器件的生成流程積累了豐富的一手經(jīng)驗(yàn)，半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)的學(xué)生具有思路寬、解決問題能力強(qiáng)的特點(diǎn)。半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)從1979年到1988年共招收10屆學(xué)生，約300名學(xué)生，他們?nèi)缃窕钴S在物理、化學(xué)、電子、材料以及交叉學(xué)科的各個領(lǐng)域，成為教學(xué)、科研的骨干力量，在國內(nèi)外涌現(xiàn)出一批杰出的人才。由于經(jīng)歷了1988年和2005年兩次專業(yè)調(diào)整，半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)被取消。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，學(xué)科壁壘的界限已經(jīng)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(xué)和化學(xué)，舊的學(xué)術(shù)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(xù)區(qū)。建設(shè)創(chuàng)新型國家，其前提之一是要有足夠數(shù)量具有創(chuàng)新水平的新型人才。全面完成這個任務(wù)，需要國家的整個教育體系作出響應(yīng)。作為系統(tǒng)人才培養(yǎng)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(xué)科壁壘不能僅僅依靠不同領(lǐng)域研究者的個人合作，而要從改變和優(yōu)化個體研究者自身的知識結(jié)構(gòu)做起。培養(yǎng)大批量的創(chuàng)新型人才必須有明確的制度作為后盾和保證，制度的建設(shè)需要探索本科生教學(xué)方式方法。多年以來，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在學(xué)校的積極支持下一直積極探索，總結(jié)半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，制訂了一套完整的培養(yǎng)方案，申請并獲批了電子科學(xué)與技術(shù) 理化結(jié)合、理工結(jié)合的試驗(yàn)班，即“半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班”，主要目的是探索在四年制下“理化結(jié)合、理工結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式。試驗(yàn)班于2009年正式招生，經(jīng)過幾年的探索發(fā)展逐步形成了一套比較成熟的拔尖人才培養(yǎng)模式。

在試驗(yàn)班辦學(xué)宗旨的指導(dǎo)下，依靠微電子和光電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的基礎(chǔ)教學(xué)平臺以及集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研平臺，建立4個階段的科研訓(xùn)練體系，探索交叉學(xué)科實(shí)驗(yàn)班的科研訓(xùn)練新模式。建立每一個階段的科研訓(xùn)練的評價制度和評價體系，目的是把學(xué)生的評價結(jié)果納入成績管理中，把指導(dǎo)教師的評價結(jié)果納入到獎勵機(jī)制中。建立試驗(yàn)班本科生科研訓(xùn)練和學(xué)院課題組科研平臺的互動機(jī)制，目的是本科教學(xué)和攻讀研究生產(chǎn)生聯(lián)動效應(yīng)。建立立體科研培訓(xùn)的跟蹤機(jī)制，目的是跟蹤后續(xù)學(xué)生的科研能力，反饋信息，構(gòu)筑更合理更完整的科研培訓(xùn)體系。面向電子學(xué)員交叉學(xué)科試驗(yàn)班的這一群體，通過以上4個方面的教學(xué)改革，以學(xué)生興趣為主導(dǎo)，探索立體式科研訓(xùn)練培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的互動，課內(nèi)和課外的互動，同時探索在4個階段針對教師和學(xué)生的科學(xué)評價制度和評價體系。

電子類半導(dǎo)體化學(xué)交叉學(xué)科試驗(yàn)班立體式科研訓(xùn)練體系的構(gòu)筑主要從以下幾個方面展開。

1　全方位立體化頂層設(shè)計，將教學(xué)改革引向縱深

對于試驗(yàn)班這個群體，目標(biāo)是培養(yǎng)具有化學(xué)、物理、電子交叉學(xué)科基礎(chǔ)的高素質(zhì)、從事前沿高技術(shù)科學(xué)研究和開發(fā)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(rèn)識。

半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班應(yīng)通過全方位立體化頂層設(shè)計，來逐步培養(yǎng)學(xué)生的能力，如圖1所示。在第一個階段，通過開設(shè)兩門講座課程，穩(wěn)定專業(yè)思想，進(jìn)行科研啟蒙，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；在第二個階段，結(jié)合理論教學(xué)，利用一個學(xué)期的時間，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為橋梁，引領(lǐng)學(xué)生由基礎(chǔ)化學(xué)漸漸過渡到專業(yè)電子材料的實(shí)驗(yàn)中；第三個階段是一個十分關(guān)鍵的階段，利用大三學(xué)年的3個學(xué)期，創(chuàng)造條件使學(xué)生全面接觸學(xué)院和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究內(nèi)容，采用分組編隊(duì)、總量控制等辦法，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇并加入各個課題組；第四個階段是科研實(shí)戰(zhàn)階段，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好以及對學(xué)院研究方向的了解，找尋指導(dǎo)教師，通過參加“吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目”“全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽”“吉林大學(xué)大學(xué)生電子設(shè)計競賽”等課外科技活動，同時兼顧培養(yǎng)方案中的畢業(yè)設(shè)計，進(jìn)行相對獨(dú)立的科研活動。

通過以上的4個階段，由入門啟蒙—基礎(chǔ)培訓(xùn)—專業(yè)認(rèn)識—實(shí)地參與，形成立體式的科研培訓(xùn)體系的培養(yǎng)模式，如圖2所示。在這個過程中，引領(lǐng)本科生在宏觀的電子類領(lǐng)域中，找到自己的興趣，特別是在交叉領(lǐng)域中發(fā)揮自己的專業(yè)優(yōu)勢，明確自身優(yōu)勢和興趣所在，為今后的深入學(xué)習(xí)或?qū)嶋H應(yīng)用進(jìn)一步深造奠定基礎(chǔ)。

圖1 半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班頂層設(shè)計示意圖

圖2 交叉學(xué)科試驗(yàn)班科立體式科研訓(xùn)練體系示意圖

2　本碩課程統(tǒng)籌安排，科學(xué)化、合理化制訂培養(yǎng)方案

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)行的“理化結(jié)合”培養(yǎng)理念突出體現(xiàn)在物理和化學(xué)的互補(bǔ)性上，在培養(yǎng)學(xué)生的過程中實(shí)現(xiàn)研究內(nèi)容上的互補(bǔ)和思維訓(xùn)練方面的互補(bǔ)。半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班的培養(yǎng)在培養(yǎng)方案制訂和課程體系建設(shè)的過程遵循以下原則，充分體現(xiàn)出交叉學(xué)科試驗(yàn)班科立體式科研訓(xùn)練體系。

2.1 整合電路類課程及實(shí)驗(yàn)

把電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn)、模擬電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn)等電路類課程，進(jìn)行合并整合，減少學(xué)時。

2.2 優(yōu)化物理類課程及實(shí)驗(yàn)

目前電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的物理類課程有普通物理、電磁學(xué)、光學(xué)、理論力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)及熱力學(xué)統(tǒng)計物理等，對于實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)，進(jìn)行合理的優(yōu)化，結(jié)合即將開設(shè)的化學(xué)類課程，優(yōu)化整體的物理類課程設(shè)置，內(nèi)容上減少交疊，提高教學(xué)效率。

2.3 加強(qiáng)化學(xué)類課程及實(shí)驗(yàn)

參考七九級五年制半化專業(yè)教學(xué)計劃的培養(yǎng)方案，開設(shè)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)等經(jīng)典課程，有詳有略，有所側(cè)重，利用化學(xué)學(xué)院國內(nèi)一流的師資和國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的培訓(xùn)。

2.4 新增特色類課程及實(shí)驗(yàn)

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)對所學(xué)內(nèi)容的理解和吸收，結(jié)合吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院的優(yōu)勢研究方向，為學(xué)生從大學(xué)二年級開設(shè)項(xiàng)目課程，包括設(shè)計類項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)類項(xiàng)目，爭取把這門課程建設(shè)成為特色課程。

2.5 實(shí)行課題組輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)制度

為了盡早培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，更好地將理論知識運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中去，將學(xué)院的優(yōu)秀導(dǎo)師隊(duì)伍分成幾大研究方向，讓學(xué)生們早進(jìn)課題組、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)行課題組輪轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)制度。通過對科研工作初步的了解，在頭腦中形成一套“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”的科研思維方法。同時，對學(xué)院的研究方向有了深入的了解，有助于他們有的放矢地學(xué)習(xí)研究，為研究生階段投入科研工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.6 專門設(shè)計的實(shí)驗(yàn)課

為了更好地實(shí)現(xiàn)“理工結(jié)合、理化結(jié)合”這一理念，為試驗(yàn)班量身定制了化學(xué)基礎(chǔ)及專門實(shí)驗(yàn)課。針對基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)院組建了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，配備了各種化學(xué)儀器設(shè)備。通過觀看反應(yīng)現(xiàn)象等手段，使學(xué)生們對化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程有了深入的了解。針對專業(yè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)校進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們在物理機(jī)制上有更加深刻的理解。

3　完善名師班主任和科研實(shí) 踐訓(xùn)練制度，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

“名師班主任計劃”中規(guī)定名師班主任將堅持名師責(zé)任優(yōu)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(xué)者特聘教授、唐敖慶特聘教授、各級教學(xué)名師等。名師班主任工作重在指導(dǎo)與交流，在學(xué)生輔導(dǎo)員和學(xué)生助理的協(xié)助下，具體在學(xué)生的身心健康成長和全面發(fā)展上給予指導(dǎo)。“名師班主任計劃”旨在進(jìn)一步增強(qiáng)和改進(jìn)大學(xué)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(jī)制。為學(xué)生配備名師班主任，集合導(dǎo)師的科研課題開展科研訓(xùn)練，開展研究小組，補(bǔ)充知識。設(shè)立本科生研究訓(xùn)練項(xiàng)目，按照科學(xué)基金的流程組織、評審、檢查、驗(yàn)收、結(jié)題。

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在科研上，一直連續(xù)承擔(dān)著國家和省部級的重要研究課題，包括 “863”“973”高科技項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金和省部級科研項(xiàng)目。科研經(jīng)費(fèi)年均1 400余萬元。曾獲國家發(fā)明獎6項(xiàng)，國家自然科學(xué)二等獎1項(xiàng)，部委級科技進(jìn)步獎50余項(xiàng)。每年有200余篇學(xué)術(shù)論文被SCI和EI收錄。現(xiàn)與美國、日本、烏克蘭、新加坡、韓國等國際知名院所及國內(nèi)多家科研院所積極開展國內(nèi)外科研合作與學(xué)術(shù)交流。師資方面，學(xué)院有長江學(xué)者1人、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者4人、國家優(yōu)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(lǐng)軍人1人、唐敖慶特聘教授4人、百篇優(yōu)博指導(dǎo)教師2人、優(yōu)秀青年基金計劃資助2人、教育部跨世紀(jì)人才10人、香江學(xué)者2人、省管優(yōu)秀專家3人、學(xué)科領(lǐng)軍教授2人。電子學(xué)院有著強(qiáng)大的科研實(shí)力，為半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班學(xué)生的科研實(shí)踐訓(xùn)練提供了便利的條件。

學(xué)院為半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)學(xué)生聘請學(xué)院專家進(jìn)行關(guān)于“科研的素質(zhì)、科研的藝術(shù)”講座，旨在讓學(xué)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(shè)專門科研訓(xùn)練課程，包括文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)閱讀、科技論文寫作等，是學(xué)生在興趣迸發(fā)的第一時間就能迅速切入科學(xué)研究活動，盡早進(jìn)入動態(tài)學(xué)術(shù)研究。

在對半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科研實(shí)踐訓(xùn)練過程中，把課題組輪轉(zhuǎn)制度化，學(xué)院依托集成光電子學(xué)國家聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)為半導(dǎo)體化學(xué)專業(yè)提供的學(xué)院課題組實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)的課題方向供學(xué)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(jìn)行科研實(shí)習(xí)，學(xué)生對每次課題組實(shí)習(xí)撰寫實(shí)習(xí)報告。試驗(yàn)班學(xué)生大三學(xué)年到學(xué)院8個課題組進(jìn)行科研實(shí)踐訓(xùn)練，與研究生融合，讓試驗(yàn)班學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下參與課題組組會，體驗(yàn)高層次科學(xué)研究和科研合作，使半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班的本科階段教育與后續(xù)更高層次培養(yǎng)計劃更好地銜接。電子學(xué)院試驗(yàn)班輪轉(zhuǎn)實(shí)習(xí)課題組列表，如表1所示。

表1 電子學(xué)院試驗(yàn)班輪轉(zhuǎn)實(shí)習(xí)課題組列表

4　搭建良好的國際化教學(xué)平臺，培養(yǎng)學(xué)生國際交流能力

優(yōu)秀人才的國際競爭力離不開其國際化的視野。吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院一方面加強(qiáng)與海境外高校的聯(lián)系，選派試驗(yàn)班優(yōu)秀學(xué)生“走出去”進(jìn)行交流或者參加夏令營，交流學(xué)校包括英國曼徹斯特大學(xué)、日本德島大學(xué)、日本大阪大學(xué)、日本理化學(xué)研究所、韓國延世大學(xué)等，并與英國曼徹斯特大學(xué)有聯(lián)合培養(yǎng)“2+2項(xiàng)目”；另一方面，為了能讓試驗(yàn)班全體學(xué)生擁有國際化經(jīng)歷的機(jī)會，學(xué)院采取“請進(jìn)來”的辦法，聘請國外兼職教授或國外知名學(xué)者為半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班開展前沿導(dǎo)論講座，為學(xué)生擔(dān)當(dāng)學(xué)院承辦國際會議志愿者提供機(jī)會，并與國外學(xué)者進(jìn)行交流，使學(xué)生能盡早地走向國際化舞臺。

經(jīng)過幾年的研究與探索，半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班成績斐然。2009級、2010級半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班班級情況、獲獎情況、實(shí)踐情況，分別見表2、表3、表4。

表2 2009級、2010級半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班班級情況列表

表3 2009級、2010級半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班獎項(xiàng)情況列表

表4 2009級、2010級半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班課外實(shí)踐情況列表

半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班教學(xué)方式方法改革最顯著、最有特色的地方是在培養(yǎng)過程中構(gòu)筑交叉學(xué)科試驗(yàn)班立體式科研訓(xùn)練體系，多學(xué)科課程的綜合設(shè)計，以及提早創(chuàng)造條件使學(xué)生早期進(jìn)去實(shí)驗(yàn)室、進(jìn)入課題組，接受科研訓(xùn)練，最終造就具有雄厚的物理、化學(xué)、電子、材料基礎(chǔ)，具備較強(qiáng)的科研潛質(zhì)和社會適應(yīng)能力的高級復(fù)合型人才。學(xué)院擬培養(yǎng)一批本學(xué)科領(lǐng)域或者相關(guān)的交叉學(xué)科領(lǐng)域的接觸人才。電子科學(xué)與工程學(xué)院半導(dǎo)體化學(xué)試驗(yàn)班既是教學(xué)方式方法改革的“實(shí)驗(yàn)田”，也是在大眾教育的大背景下繼續(xù)小范圍“精英教育”的“黃埔軍校”。對于交叉學(xué)科人才培養(yǎng)模式的探索不是一蹴而就的，需要教師提升自我思想，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育理念，并進(jìn)行長期的教育探索，從根本上保證培養(yǎng)模式的探索成功。

［1］張小乾.學(xué)校與科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合培養(yǎng)研究生的機(jī)制研究［J］. 西南科技大學(xué)高教研究，2014（4）.

［2］黃秋萍.研究生培養(yǎng)基地評價體系構(gòu)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