半導體物理課程思政路徑研究

徐金榮 王影

摘 要：課程思政是實現教學和育人雙重功能的重要舉措，結合我校半導體物理課程的具體情況，針對目前存在的問題，分析半導體物理課程思政的可行性，探索如何實現半導體物理課程和思想政治教育相結合的具體路徑方法。該項研究對于實現物理類課程與思想政治教育同向同行具有重要的現實意義和借鑒意義。

關鍵詞：課程思政;半導體物理;實施路徑

一、我校半導體物理學課程思政目前情況

半導體物理學主要講授半導體物理的基本理論、基本知識和基本規律的一門科學，我校半導體物理學是應用物理學、電子科學與技術專業的主干課程，它為后續的光電檢測，半導體器件，納米材料等課程提供了理論基礎。目前該課程的學習主要停留在知識傳授階段，半導體物理學這門課程相對比較抽象，學生很難接受課堂知識，缺乏學習的動力，學生對該門課程的興趣不高。教學過程主要存在的問題如下：

（一）課程內容抽象難懂，物理圖像不易理解

半導體物理學課程的學習需要有量子力學和固體物理知識作為基礎，這些知識需要學生前期的充分掌握，而不是在半導體物理課程上重新講解。課程中關于能帶、缺陷等相關知識可能比較容易理解，但涉及到載流子的統計分布規律、載流子的遷移率及非平衡載流子的計算等內容，由于公式較多，學生物理圖像不夠清晰，導致厭學情緒發生，最終失去學習的興趣。

（二）教學方式限于多媒體課件

隨著信息化，網絡化的發展，傳統的黑板板書教學方式受到了很大的沖擊。現在絕大多數專業課程都采用多媒體課件教學。這種教學方式信息量大，講解速度快，學生理解膚淺，往往上課時聽懂了，下課后再看課件又記不清楚了，循序漸進，惡性循環，導致后面的學習越來越吃力，教學效果不夠好。這樣的單一教學方式，致使該課程的課后評價不好。

學生能力的培養較薄弱。這門課程培養學生的能力體現在培養學生分析問題和應用半導體理論解釋各種物理效應的能力，培養學生的理論計算能力和獨立設計能力。但從每年的教學反饋來看，學生分析問題和應用半導體理論解釋物理效應的能力還有待提高。由于理論與實驗及數值計算相脫離。通常情況下，學生通過實驗和數值計算等直觀的方式接受知識會輕松些。但是，半導體物理學這門課程中很少讓學生做實驗，也很少讓學生就某種材料進行數值計算。這就降低了學生的動手能力，學生的理論計算能力也得不到提高，更談不上培養學生的設計電子材料的能力。

半導體物理學課程教學中價值引領很少。半導體物理內容很多，培養計劃安排的學時只有32學時，教師在講課時往往急于追趕進度，很少有時間去引領學生的價值觀，也很少有時間在理論和實踐課堂中結合課程內容發掘思政元素，無形地開展課程思政教育，將辯證唯物主義思想、方法論、正確的世界觀、價值觀和人生觀等貫穿到課堂教學中去。此外，上課時就算提到的思政教育，也只是零散化和碎片化的方式，沒有系統地把思政教育和半導體物理課程結合起來深入研究過。

半導體物理學課程背后，依托安徽省省級示范實驗教學中心及校低維結構實驗室，學生參加半導體物理相關的科學研究數量較少。據統計有不到五分之一的學生參加過大學生創新創業項目，安徽省教育廳和科技廳項目及國家級項目。學生在科研素養方面還有待提高。

因此我校半導體物理課程目前的現狀是“知識傳授”為主，“能力培養”為輔，“價值引領”鮮有。

二、半導體物理學課程和思政教育結合的可行性

物理學展現的科學的世界觀和方法論，深刻影響著人類對物質世界的基本認識和以及人們的思維方式，它研究的對象保羅萬象，大到宇宙天體，小到微觀粒子。與整個社會和人民的生活息息相關，是自然科學和工程技術的基礎，是人類文明發展的基石。半導體物理與現在的電子化、信息化密切相關，正是由于半導體物理技術的發展，才推動了現代社會的快速進步，因此半導體這門專業課完全可以借助課程思政，實現對學生的價值引領、能力培養和知識傳授的有機融合。復旦大學物理系教授金曉峰曾說：“專業課、思政課從來不曾割裂，每一門課都應該求真、觸情，并傳遞價值，不僅要幫助學生‘專業成才，更要促進‘精神成人，高校所有課程都要有育人功能，所有教師都負有育人職責，知識傳授與價值觀教育必須同頻共振。”復旦大學黨委書記焦揚也曾表示：“學校應力圖形成以思想政治理論課為核心圈，中國系列課程、綜合素養課程、專業教育課程多層次互補的‘課程思政育人圈層效應，將社會主義核心價值觀教育貫穿到課堂教學的各個方位、各個層面。”

因此說半導體物理課程思政是切實可行的，是大勢所趨。

三、半導體物理課程思政的路徑方法

我們從以下幾個方面實現半導體物理課程思政，以我校為例。

（一）意識形態上的足夠重視課程思政

課程教學要把握住“方向”，經得起“考驗”，因此，“思政”是課程思政的“靈魂”，“思政”是實現課程教學中知識傳授、能力培養與價值引領的橋梁和紐帶。高校課程思政的發展必然會引起教學活動組織以及教學改革措施等方方面面帶來新的挑戰，這就要求高校應做好頂層設計，建立起學校教務部門——院系二級管理體制。最近我校黨委和教務部門已經頒布了《安徽建筑大學普通課程思政實施方案》，體現了學校領導對課程思政的重視。但學校的教學前線是二級學院，學院需要把課程思政的內容深入到培養計劃，專業建設，課程改革，師資培訓，教學管理和職能績效考核及人才培養中去。

（二）挖掘半導體物理學課程思政元素

（1）現代電子行業等新技術的發展和半導體物理學的關系， 挖掘社會發展和民族振興的思政教育。從手機到數碼相機，從計算機CPU到DRAM內存，從通訊設備到智能化生活，我們的生活已經越來越依賴這些電子產品。這些電子產品只是電子工業中的一小部分。如今電子工業已經成為全世界最大的工業，而這個工業的理論基礎就是半導體物理學。

（2）從半導體物理學的國內外發展歷史，了解我國該行業在世界中的地位，引入愛國主義教育。

（3）對半導體超晶格的講解中，涉及到的量子霍爾效應及低維體系的研究，講授半導體物理與當今熱門的研究方向之間的關系，引導學生關注最新的科學研究方向。

（三）采用新型的教學方式體現思政內容

（1）探索“研究性學習和知識游戲闖關結合”的教學方式。專業課程內容深奧，純粹的照本宣科，學生會疲倦。在一些知識點上，完全可以脫離書本，讓學生發散思維，充分利用目前的網絡數據，進行研究性學習。例如在講解遷移率的計算時，可以針對某種具體材料，從遷移率的影響因素出發，查找相關模型和數據，進行科學探索，最后得出合理結果。在這樣的研究性學習中，學生不自覺地掌握率遷移率的計算公式，而且每個物理量的含義也清楚了，真正做到理解透徹，完全改變依賴性、接受性的學習習慣。在一起基本概念的教學中，可以采用知識游戲闖關的方式進行，只有達到一定的分數，才能進行下一節的學習，獲得一定學分。學生在游戲闖關中有些知識點會多次出現，學生掌握的更深刻。研究性學習也是科學研究中必備的科學素養，也是重要的思想政治教育的切合點。

（2）運用“翻轉課堂”的教學方式。翻轉課堂最大的改變是互換了教師和學生的角色。傳統課堂上的教師是站在課堂上，是知識的傳授者，學生是坐在教師里，無條件地接受知識。而“反轉課堂”讓學生的思維實現了自我放飛，成為學習的主體，教師只是起到主導作用，引導學生的學習。雖然“反轉課堂”能提高學生的積極性，增強教學效果，但學生面對知識的海洋，可能無從下手，或者獲取有些糟粕丟棄的知識，這就要求教師把握好尺度，特別是違反辯證唯物主義的知識就要及時的擯棄，引導學生從積極向上的教學資源獲取知識，體現課程思政的內涵。

（3）理論與科學前沿材料模擬計算相結合——課程思政的升級。

把理論和實踐結合是培養學生動手能力和創造能力的很好手段。能在教學過程中，如雜質半導體的能帶結構，可以通過一些第一性原理軟件包模擬計算出真實的電子結構，把計算過程詳細講解出來，往往學生更容易接受，而且有興趣的學生更想一探究竟。學生在做完一個流程的計算后，明白了科學研究過程，其中涉及到的與半導體物理、固體物理相關的知識點，理解起來更透徹，更牢靠。模擬計算過程中涉及到的數據處理，參量變化等因素，更能反映出嚴謹的科學態度。這正好體現了思政教育。通過模擬計算和實踐操作，學生的理論計算能力得到了提高，而且在計算過程中所體現出來的研究方法及實事求是的態度也正是思政教育的好元素。

（4）課程思政的及時反饋

課程結束后需要教師和學生及時地反饋課程思政內容。教師應對課堂中專業知識和思政元素結合點的教學方式進行及時總結。例如可通過以下幾點進行歸納：是否能從不同的角度進行更好地教學;能否把課程思政的精髓融入到多樣化的教學方式中;能否在潛移默化中實現教育目標。學生在課程結束后的應把感受及時通過我校的學評教系統、學評輔系統、或者當面反饋給教師，輔導員。教師及時收集和梳理輔導員和學生反饋來的合理建議，有效地調整課程內容和教學方式，實現“課程思政”教學與育人功能的統一。

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基金項目：文章為安徽省教學研究項目：高校通識教育基礎課程教學獲得感評價——基于DEA方法的實證分析的研究成果，項目編號：2017jyxm0350;文章為安徽建筑大學課程思政示范課程：半導體物理學資助的課題的成果，項目編號：2018szkc03。

作者簡介：徐金榮（1982- ），男，安徽建筑大學，博士，副教授;王影（1980- ），女，安徽建筑大學，碩士，講師。