微電子材料與器件課程教學模式探討與思考

元勇軍 沈志凱 裴浪

摘要：微電子材料與器件是一門專業(yè)性和應用性較強的課程，如何更好地教授本課程，讓學生更容易地掌握課程相關知識，通過分析課程教學實踐中存在的問題，提出課程內(nèi)容、教學模式和考核方式改進的建議。

關鍵詞：微電子技術;教學模式;教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0194-02

21世紀被稱為電子信息時代，“十三五”規(guī)劃也將電子信息列為重點突破的領域和掌握的核心技術。而電子信息的基礎就是微電子技術，因此增進大家對微電子技術的了解，提升大家對微電子技術的興趣，培養(yǎng)更多微電子技術領域的專業(yè)人才，顯得尤為重要[1]。微電子材料與器件課程作為電子和材料類專業(yè)重要的基礎課程之一，將帶領學生初步了解微電子領域相關知識及集成電路制造流程，為其今后從事相關的設計研發(fā)及制造工作打下基礎。本課程不僅涉及理論基礎，還要求對實際生產(chǎn)制造有較深的理解，這就要求在授課時要結合理論與實際生產(chǎn)，改善教學模式[2]。目前，雖然微電子產(chǎn)業(yè)對相關人才有較高的要求，但對于該方面人才的培養(yǎng)標準尚未成熟，其原因是微電子技術的發(fā)展太快，課程更新速度與實際生產(chǎn)進化脫節(jié)，因此如何改善教學模式，提升教學質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

一、微電子材料與器件課程存在的主要問題

1.教學內(nèi)容與實際發(fā)展脫節(jié)。區(qū)別于其他已經(jīng)發(fā)展到具有經(jīng)典及長期適用性教材的學科，微電子技術是一門正在發(fā)展的學科，這就導致了它是一門需要由實際發(fā)展推動教學內(nèi)容及時更新的課程。目前已經(jīng)出版的相關教材與參考書，均面臨著嚴峻的時效性問題，或還在介紹早已被淘汰的技術，或尚未引入最新的技術，再加上各版本的側重點不一樣，就使得教材的選擇成為了本課程的難點之一。為了讓學生實時掌握微電子技術最新的生產(chǎn)方式和發(fā)展趨勢，必須加快相關教材的更新速度，這是本課程面臨的最迫切的一個問題。

2.課程內(nèi)容抽象難懂。本課程主要介紹的是半導體芯片的制造，而在這整個過程中，不論是前期的單晶生長與切割，還是后面諸如光刻、摻雜等過程，都是大家平時無法接觸到的，內(nèi)容比較抽象，這就使得學生在理解相關步驟與知識點時會存在一定的困難。該課程也是一門理論性較強的課程，內(nèi)容需要與材料科學基礎、半導體物理等課程進行聯(lián)動，從而對教師的知識面提出了一定的要求，需要其將各種原理都講清楚，否則學生容易產(chǎn)生乏味感，從而影響學習效率。

3.教學模式陳舊。目前依然采用老師在教室向?qū)W生授課這樣的傳統(tǒng)教學方法。在這種方法下，學生僅通過圖片和文字來理解知識點，缺少從實際角度出發(fā)來思考問題的條件，有很大的局限性。

二、課程教學模式探討與實踐

1.結合實際，增強學生代入感。目前微電子技術已經(jīng)廣泛應用于我們的生活之中，因此在課程開始時，可以從我們身邊的應用出發(fā)，提升學生對本課程的學習興趣，同時使學生理解和認識本課程的重要意義，這對本課程的順利開展有著重要的推動作用。

2.教學與現(xiàn)場實踐相結合。本課程主要講的是整個半導體芯片的制造過程，而大規(guī)模的制造需要經(jīng)歷上百道工序，歷時數(shù)月。盡管本課程只是講一些基礎性的流程，但仍涉及清洗、氧化、氣相沉積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜、平坦化等多個工藝，而且每個工藝流程都有多個細節(jié)與注意事項，這就導致了整個課程內(nèi)容多且復雜。基于此，如果能讓學生實地觀看和體驗整個生產(chǎn)流程，將幫助他們更好地理解課程內(nèi)容。由于芯片制造車間對清潔度等環(huán)境條件有著很高的要求，所以建議有條件的學校與生產(chǎn)企業(yè)進行合作，在確保安全的情況下讓學生進行實地體驗。

3.教學模式多樣化。在傳統(tǒng)的教學模式下，學生獲取知識的方式單一，僅通過課上的PPT圖片、文字以及課本來學習，容易使學生產(chǎn)生乏味感，失去對課程學習的興趣。而且在這種模式下，老師單向給學生灌輸知識，學生對是否理解與接受未有反饋，從而逐漸割裂老師的教學進度與學生的接受程度。因此在教學實踐中，老師需要將自己的語言豐富化、專業(yè)化，將信息傳遞模式多樣化、形象化，從而使得課堂生動化、活躍化。本課程知識點眾多，老師需要明確重點與次重點，在課堂上加強與學生的交流，實時了解學生的接受程度，把握教學進度。

4.考核模式創(chuàng)新。考核是了解學生對一門課程掌握程度的最直接的方式，而其中使用最多的方式就是書面考試。這一方式常常為人詬病，因為在這樣的方式下，學生往往覺得上課聽不聽無所謂，只要考試通過就行了，從而出現(xiàn)平時不認真，考前瘋狂復習的情況。學生通過臨時記憶知識點應對考試，而不是靠長期理解知識點來學習，這與課程開設的初衷相違背。這種情況更是催生了學生的考試作弊心理甚至是行動，從而導致教師不能真實地了解學生的學習情況。因此，采用一個合理的考核模式，對于課程的順利進行至關重要。在課程實踐中，采用考試、課堂演講、課堂交流活躍度相結合的考核方式，最終得出綜合總評成績。全班分成若干組（每組人數(shù)不可過多，3～5人一組較為合適），要求每組同學完成一個指定課程相關內(nèi)容的調(diào)查報告，需要結合書本知識來進行，在課堂上做10分鐘的報告。在此過程中，學生需要自主理解該知識點，并進行相關檢索與調(diào)查，因此該組學生對該知識點必定會有很深的理解。而對于其他知識點，或許學生聽其他同學以學生的方式、從學生的角度來呈現(xiàn)會比聽老師講更覺有趣。在這種模式下，學生能夠更好地掌握本課程。

三、對微電子材料與器件課程教學的幾點思考和建議

1.構建知識網(wǎng)絡。微電子材料與器件課程內(nèi)容豐富，知識覆蓋面廣，涉及半導體物理、材料科學基礎等多門專業(yè)基礎課程。這些學科的知識點互相滲透，如果每門課程都自顧自地進行，那無疑割裂了它們的聯(lián)系。這些專業(yè)基礎課程基本都由本院的老師開設，因此老師之間應該加強交流。在課程進行的過程中，當講到與其他課程相關的內(nèi)容時應該相互提及，讓學生明白這些課程都是相互關聯(lián)的。這樣一方面能讓學生意識到這些課程的重要性，同時也能減小他們的心理壓力，有助于構建相互關聯(lián)的知識體系，形成知識網(wǎng)。

2.增設微電子材料與器件認識實習。目前半導體行業(yè)蓬勃發(fā)展，相關的企業(yè)也越來越多，若學校當?shù)赜邢嚓P的企業(yè)，可與其開展合作，在確保學生安全與不影響企業(yè)生產(chǎn)的情況下，讓學生到生產(chǎn)線實地體驗，與工作人員進行適當?shù)慕涣鳎詭椭鷮W生打通課本知識與實際應用之間的隔閡，有助于擴展學生的知識面，不被書本內(nèi)容所局限，提高創(chuàng)新能力。

3.深化教學改革，培養(yǎng)應用型人才。開設微電子材料與器件課程的最終目的是培養(yǎng)社會經(jīng)濟發(fā)展所需要的應用型人才，這就要求一切從實際出發(fā)，以培養(yǎng)學生的實踐能力為目標，使其在學習知識的同時也注重知識的應用，提高學生的動手能力。

四、結語

隨著社會向電子信息化時代的邁進，對于微電子方向的人才的需求量正在逐年上升，培養(yǎng)從事半導體研發(fā)與制造的優(yōu)秀人才，是高校教育的一個重要方向[3]。作者結合在微電子材料與器件課程實踐中遇到的問題，以及學生反饋的問題進行了總結和分析，從實際情況與教學目的出發(fā)，結合課程知識和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，針對本課程的授課方式、創(chuàng)新實踐、考核方法等提出了一些改進措施，并將其付諸實踐，取得了一定的效果。在接下去的課程實踐中，將進一步優(yōu)化方式方法，提高教學水平，培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出與社會發(fā)展相適應的人才。

參考文獻：

[1]劉興輝，康大為.《微電子工藝及器件仿真》課程教學方法研究[J].教育教學論壇，2017，（1）：215-217.

[2]楊輔軍.《微電子封裝與測試》課程教學的改革與實踐[J].新課程研究（中旬刊），2014，（9）：44-46.

[3]段理，張亞輝，樊繼斌.《半導體材料及器件》教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2017，（4）：169-170.

Discussion on the Teaching Model of Microelectronic Materials and Devices

YUAN Yong-Jun， SHEN Zhi-kai， PEI Lang

（School of Materials and Environmental Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Microelectronic Materials and Devices is a professional and applied course. To improve the teaching of this course and make students more easily grasp the relevant knowledge， this paper makes a thorough analysis of the problems encountered in teaching and puts forward suggestions on the course content， the teaching model and assessment methods.

Key words： microelectronics technology; teaching model; teaching reform

收稿日期：2019-09-18

作者簡介：元勇軍（1987-），男（漢族），江西撫州人，博士，副教授，研究方向：太陽能制氫;沈志凱（1995-），男（漢族），江蘇蘇州人，碩士研究生，研究方向：光催化能源材料;裴浪（1989-），男（漢族），湖北荊門人，博士，講師，研究方向：光電極能源材料。