課程體系教學案例的探索與融入

劉志福 田甜 李楊 李瑩

【摘要】? ? 半導體材料作為當代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心和革命先導，一直處于微電子、信息、綠色能源等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿，成為新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但是，作為培養(yǎng)企業(yè)一線高端應用創(chuàng)新人才的平臺基地，應用創(chuàng)新型大學擔負著重要的使命，同時在現(xiàn)代化的教育體系中扮演著引領(lǐng)性的關(guān)鍵作用。除了傳道授業(yè)解惑以外，提高學生的思政素養(yǎng)、主人翁意識，更是大學的培養(yǎng)方向。應用創(chuàng)新型人才德育素養(yǎng)的提升與職業(yè)精神的培育也在教學中發(fā)揮著很大作用。挖掘課程中的思政元素，與專業(yè)知識相融合，讓思政教育輔助專業(yè)內(nèi)容，使專業(yè)內(nèi)容在思政教育中升華。提升學生的專業(yè)認同感，樹立專業(yè)意識，對自己的職業(yè)生涯進行認識和定位。

【關(guān)鍵詞】? ? 半導體專業(yè)? ? 教學案例? ? 應用創(chuàng)新型人才

前言

材料科學與工程專業(yè)是培養(yǎng)基礎(chǔ)研究與應用創(chuàng)新人才的核心專業(yè)，面對競爭日益激烈的國際競爭，對人才的培養(yǎng)要求也越來越高。可以說，材料科學的快速發(fā)展是關(guān)系國家未來國際地位的重要保障。《半導體器件與工藝》課程體系作為面向該專業(yè)的一門專業(yè)必修課，課程涉及的半導體器件原理與制造工藝不僅在半導體微電子行業(yè)，還在芯片設(shè)計、集成電路、LED產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有著重要的應用，也是目前國家在芯片卡脖子核心領(lǐng)域中重要的一環(huán)，在材料專業(yè)學生培養(yǎng)計劃中占據(jù)重要的地位。近年來，我校已經(jīng)畢業(yè)的學生憑借所掌握的知識，已經(jīng)進入半導體核心企業(yè)工作，如中芯國際、華虹半導體、日月光半導體、晶澳太陽能等。這說明該課程體系有助于培養(yǎng)該行業(yè)急需的應用型人才。然而，現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)過程中，大學除了教授專業(yè)知識外，對于學生的職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)時間和占比欠缺，這是目前教育體系中缺失的重要一環(huán)，進而導致學生進入社會后難以短時間適應新的評價機制，降低了人才的培養(yǎng)力度，在多方面使得學生缺乏一定的職業(yè)素養(yǎng)。如：工匠精神、團隊合作、知恩圖報等精神。因此，該課程的教學質(zhì)量和效果直接影響學生對本專業(yè)的認識和就業(yè)率。針對教學內(nèi)容中涉及大量的半導體物理與工藝器件知識，具有很強的理論性，以及學生的就業(yè)要求與職業(yè)發(fā)展前景，在《半導體器件與工藝》課程體系教學過程中將德育教育與專業(yè)內(nèi)容相融合，即采取課程思政的舉措是教學必需與行業(yè)亟需的，也更加符合我校培養(yǎng)應用創(chuàng)新型人才的辦學特色。

本文通過國內(nèi)外專家在行業(yè)發(fā)展、科學研究、企業(yè)管理及國家發(fā)展等方面的案例分析各種技術(shù)及應用。從國情出發(fā)，了解我們的發(fā)展優(yōu)勢及劣勢，激發(fā)學生的危機感及責任感，同時讓學生明白“落后就要挨打”的道理，提高學生的科學素養(yǎng)。通過企業(yè)精神的灌輸，讓學生明白“企業(yè)精神”的意義，通過學生的工匠精神，思考人生的目標及價值。因此，將課程思政元素與專業(yè)知識內(nèi)容相融合，讓思政教育反哺專業(yè)內(nèi)容，讓思政滲透專業(yè)，使專業(yè)知識在思政教育中得到提高、升華。通過半導體器件與工藝體系的學習，不僅讓學生掌握半導體器件的基本理論知識，還為后續(xù)課程以及從事微電子行業(yè)的工作打下基礎(chǔ)，提升學生的專業(yè)認同感，樹立專業(yè)意識，對自己的職業(yè)生涯進行認識和定位。

一、教學案例的優(yōu)選與融入

1、 “揚眉吐氣中國芯”——介紹半導體器件發(fā)展史，讓學生感受國情的變化及國人的智慧，提升學生的國情觀念、政治認同和民族自豪感

美國對“中國半導體威脅論”的聲明進一步激發(fā)了國人的愛國熱情，作為新一代的大學生也應出一份力，學習最新的科學理論，指導半導體技術(shù)進步。對于中國芯片行業(yè)來說，2018年8月8日是一個非常值得紀念的日子。因為在這一天，來自中國杭州的芯片開發(fā)商嘉楠耘智正式宣布，全球首個7納米芯片成功量產(chǎn)，為這場曠日持久的“芯片戰(zhàn)爭”帶來重大轉(zhuǎn)折，中國芯具有里程碑的意義。縱觀我國半導體發(fā)展的歷史，每一次發(fā)展都是暗合世界經(jīng)濟發(fā)展的趨勢。

2、人工智能離不開半導體芯片，讓學生了解人工智能的未來及飛速變化，擴展學生國際視野，了解半導體及人工智能的未來

人工智能之父 John McCarthy說：人工智能就是制造智能的機器。同時，人工智能也是社會經(jīng)濟發(fā)展過程中新的增長點，既能引起大學生的興趣，也能促進教學相長。人工智能在未來會成為半導體行業(yè)新的刺激點和催化劑，包括寒武紀、在內(nèi)的多數(shù)AI芯片創(chuàng)業(yè)公司紛紛獲得多輪融資，促進了經(jīng)濟的增長。這些內(nèi)容會讓學生認為所學知識是有前途的，是有發(fā)展的，是有未來的。人工智能與半導體之間是一個相互促進、相互增長、相互依賴的關(guān)系，這些產(chǎn)業(yè)未來市場趨勢分析、合作發(fā)展策略、各國政策導向、行業(yè)前沿技術(shù)是向?qū)W生展示發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)秀機會。這可讓學生了解所學知識的實際應用，及時了解行業(yè)變化，增強對世界上相關(guān)領(lǐng)域的認識。

3、鏡頭下的芯片內(nèi)部震撼記錄，原來芯片也可以這么美，感受芯片中的美，提升學生對審美情趣的感知，體會到科學與藝術(shù)的統(tǒng)一

世界上目前最復雜的芯片，已經(jīng)集成了上百億顆晶體管。在只有指甲蓋幾分之一大的空間內(nèi)，完全就是一個微觀宇宙。我們跟隨著電子顯微鏡，去這個世界探究一番。在芯片微觀結(jié)構(gòu)圖中，可以看到小到幾微米的材料，這對學生來說是不可思議的。在這些微細的結(jié)構(gòu)中，很像城市里的高樓大廈、河流穿梭、馬路交錯。學生會感覺自己好像是這座城市的建設(shè)者，置身城市上方，帶領(lǐng)學生以一個全新的絢爛的視角來了解科技，原理芯片真不簡單。

4、芯原董事長戴偉民：做芯片設(shè)計應當耐得住寂寞，經(jīng)得起誘惑，使學生感受職業(yè)素養(yǎng)對職業(yè)發(fā)展和社會責任的重要性

芯原公司經(jīng)過千難萬險才發(fā)展成如今的集團公司，正是基于對于行業(yè)、理論認真的思考，才選擇了一條正確的市場開發(fā)道路。從臺灣到北美乃至日本市場，再到國內(nèi)市場，盡管遇到多種困難和挑戰(zhàn)，但都一一克服，面對未來卡脖子的諸多問題，尋求特定解決方案，這樣才成為顛覆芯片產(chǎn)業(yè)的科技新貴，進而引導當前芯片發(fā)展的主流模式。

5、感受華為半導體器件設(shè)計師的精益求精的精神，使學生具有工程師的科學精神，有堅持不懈的探索精神

2015年，設(shè)計師Mathieu Lehanneur加盟華為巴黎美學研究所，成為華為首席設(shè)計師，這是華為做出的重要決定。他負責一個設(shè)計團隊，從事華為特定設(shè)計機型的開發(fā)。目前，華為公司發(fā)布的折疊屏手機Mate X已使得華為第一次在設(shè)計上開始引領(lǐng)全球。這樣的案例可引領(lǐng)學生開闊視野，半導體器件不只是做出硬的產(chǎn)品，柔性的產(chǎn)品也能夠駕輕就熟。

6、智能服裝的未來：可穿戴電子設(shè)備，了解器件的傳感應用，如光學、電子學，從技術(shù)創(chuàng)新到實踐，讓學生感受夢想終歸會成為現(xiàn)實

加拿大航天局使用了一種智能襯衫，該襯衫可以通過遠距離的幾個傳感器進行遠程監(jiān)控。這件襯衫的設(shè)計旨在追蹤穿著者的健康狀況。智能襯衫可收集有關(guān)活動水平，生命體征的健康數(shù)據(jù)，包括血氧水平、血壓、心率和電活動，以及呼吸率和睡眠質(zhì)量。跟蹤宇航員健康狀況的調(diào)查結(jié)果將用于醫(yī)療保健系統(tǒng)更容易獲得，并支持新的家庭護理和遠程醫(yī)療服務。

7、邀請世界500強企業(yè)人員現(xiàn)場與學生交流，感受企業(yè)價值觀、愿景、使命。

案例分析部門遇到課題挑戰(zhàn)時所作方案及危機預案。了解企業(yè)喜歡什么樣的大學生。使學生近距離感受企業(yè)文化，培養(yǎng)中國特色社會主義綠色發(fā)展觀。如：3M是全球性的多元化科技企業(yè)，創(chuàng)建于1902年，素以勇于創(chuàng)新、產(chǎn)品繁多著稱于世，我們生活中的諸多創(chuàng)新產(chǎn)品，涵蓋醫(yī)療器械、智能服飾、辦公用具、智慧交通等核心市場占據(jù)領(lǐng)導地位。

二、結(jié)語

材料專業(yè)課程都有其發(fā)展的歷史足跡，與生活中的各個應用領(lǐng)域以及國家的綜合國力有著千絲萬縷的關(guān)系。結(jié)合半導體課程體系特點，挖掘體系中蘊含的育德元素，使之學生更加容易接受。在教學方法改革中，注重案例教學的運用，案例能夠把深奧的專業(yè)課程深入淺出，起到普通教學所無法達到的效果，實現(xiàn)課程思政潤物細無聲的育人功效。在教學載體創(chuàng)建中，要注重校企的協(xié)同效應，讓學生不光懂知識，還能用知識。通過建立校企合作育人機制，借助企業(yè)技術(shù)資源引領(lǐng)學生的專業(yè)取向、愛崗敬業(yè)和理想追求，確保課程思政不限于課堂，還與學校的定位、人文的范圍相呼應，更與企業(yè)文化、社會環(huán)境之間實現(xiàn)良性互動。

參? 考? 文? 獻

[1] 高等學校課程思政建設(shè)指導綱要，教高<2020>3號.）

[2] 劉志福等，我們真的缺芯嗎？光電專業(yè)學生培養(yǎng)的若干思考，課程教育研究，2019，18， 233.

[3] 劉志福等，應用技術(shù)背景下的光電材料實驗改革思路探討，科技資訊，2016， 25， 81.

[4] 田甜等，基于應用型本科人才培養(yǎng)的半導體器件物理基礎(chǔ)課程教學研究，高等教育，2016，11，148.

[5] 田甜等， 淺析材料物理應用型本科專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展-以上海應用技術(shù)大學為例，中國設(shè)備工程， 2018， 11， 220.

[6] 高德毅等，從思政課程到課程思政： 從戰(zhàn)略高度構(gòu)建高校思想政治教育課程體系，中國高等教育，2017，1，43.

[7] 專訪芯原股份董事長戴偉民，中新網(wǎng)，2020.11.8.