半導體物理與器件課程教學改革與實踐

鄒利蘭 林聰

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2012-5042-9890

摘? 要：《半導體物理與器件》是電子科學與技術的專業基礎課，該文主要分析了《半導體物理與器件》課程常用考核方式中所存在的一些問題，針對該門課程的特點，結合自身的教學經驗，提出建立研究性教學模式，改革傳統的考核體制，為學生學習打下堅實的基礎，提高學生學習的積極和知識面，為《半導體物理與器件》課程提供一種新的教學和學習方式。

關鍵詞：半導體器件? ?混合式教學? ?教學改革? ?電子科學

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）08（a）-0106-03

Teaching Reform and Practice of Semiconductor Physics and Devices Course

ZOU Lilan? LIN Cong*

（School of Electronics and Information Engineering， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong Province， 524088? China）

Abstract： Semiconductor Physics and Devices is a professional basic course of electronic science and technology. This paper mainly analyzes some of the problems existing in the common assessment methods of Semiconductor Physics and Devices course. According to the characteristics of this course， combined with own teaching experience， this paper puts forward? to establish a research teaching model， reform the traditional assessment system， lay a solid foundation for students' learning， improve students' enthusiasm and knowledge， and provide a new teaching and learning method for Semiconductor Physics and Devices .

Key Words： Semiconductor device; Mixed teaching; Teaching reform; Electronic science

《半導體物理與器件》是電子科學與技術的專業基礎課，主要講授的是半導體器件的結構、基本工作原理、電學特性以及器件的特殊效應，學習該門課程，掌握好芯片制造的原理和工藝，有助于該專業的學生將來從事相關工作，對該專業的學生極其重要[1]。但是由于近年來高校的擴招，導致很多大學生質量參差不齊，而學好該門課程又要有扎實的數學和物理基礎。此外，相當一部分高校如今在搞學分制改革，極大壓縮了課程的學時數，導致很多專業課的學時大幅度減少，教師無法在有限的課堂教學中很好地講授課程知識，學生學起來也力不從心。因此，必須改革傳統的教學理念，才能使教學內容、教學方法和方式等方面的改革取得預期的效果。堅持以學生為中心、教師為主導的創新教學理念，采用啟發式、研究式教學方法[2-3]，采用課堂小組討論與課程網站交流相結合的方式，引導學生自主學習，激發學生的學習興趣，充分尊重學生的主觀能動性，使學生成為學習的主人，把學生從“被動接受知識的容器”變為“主動學習的探索者”，真正實現因材施教[4]。

1? 《半導體物理與器件》課程的現狀和問題

半導體物理與器件在全國各地高等院校均有開設，學分為2～4分，學時為32～64，具體根據各高校相關專業而定[5]。通過近年來的教學研究發現，半導體物理與器件在教學和考核方式方面存在許多問題，無法發揮和體現學生的真正水平。

（1）開課時間晚。作為電子科學與技術專業的最重要的一門課程，本應及早開設該門課程，讓學生領悟到自身所學專業的核心技術和重要知識。但是由于電科專業要學大量的課程，如單片機、電路、數據庫原理等課程，導致很多高校往往到了大三下學期才開設，此時學生已經對課堂學習大部分已經產生了厭倦和抵觸的心理，或由于考研、找工作和其他一些客觀因素，導致認真投入時間在課堂上學習的學生大幅減少，最終很少學生能很好掌握和熟悉該門課程知識[5-8]，因此很多學生在畢業面試時，對面試官提問的一些基礎專業知識卻一無所知。

（2）學時分配不合理。《半導體物理與器件課程》的學時數在大部分高校都占有很大比重，這是由于該門課程所涉及的知識面非常廣泛，理論內容非常深入，因此教師需要投入更多的時間精力去講解，學生也需要投入比其他基礎課程更多的時間和精力去鉆研[9-10]。但本科生畢竟不是研究生，對于理論的認知能力往往欠缺不足，如果把大部分的學時僅僅局限于課堂教學，那么學生對本已晦澀枯燥的課本知識更加心生厭倦。如何去合理分配課程的學時數，對課堂教學的影響很大。

（3）實驗教材不足。《半導體物理與課件》課程涉及很多關于芯片工藝材料的設計和制作環節，僅靠課堂上的學習是無法很好地掌握該門課程的，應該結合實踐和實驗環節的培訓以鞏固課堂上的知識。但是眾所周知，半導體材料相關的工藝設備和實驗器材均是造價昂貴，一臺普通的儀器動輒數十上百萬元，一般高校難以負擔[11-13]。因此，現實情況中，許多高校并沒有充足的實驗設備和器材去支撐該門課程的實踐環節，學生沒有足夠的機會去接觸課本所學到的知識，勢必對該門課程的知識掌握得不夠深入，影響其后續的學習和能力發展。由于缺少實驗環節，導致教學形式單一，這也極大限制了教師自身的教學水平的發展和教學能力的提高。

（4）師資不足。在如今國家大力提倡發展基礎科學和芯片技術的大環境和氛圍下，電子科學與技術一躍而成一門很熱門的專業。許多碩士生博士生畢業后選擇去了企業而不是高校，因為比起高校，企業能給予他們提供更高的薪資待遇和更好的科研實驗平臺，因此每年流入高校的相關專業的老師并不多。并且在大部分高校中，電科專業的老師往往是跟教大學物理的老師處于同一個系或者學院里面，而大學物理在大學里作為一門基礎必修課，大部分高校的物理老師是供不應求，因此很多時間電科專業的老師不得不去兼上大學物理課程，導致專業老師的課程任務繁重，無法在自身專業課程的教學上投入太多的時間和精力，這是一種很常見的現象和很明顯的弊端。

2? 《半導體物理與器件》課程改革措施

針對半導體課程在實際教學中所存在的上述問題，可以從以下幾個方面著手解決。

（1）去除冗余的課程，加強該專業的核心課程建設和培育。許多高校對電科專業學生的要求是，他們既要學計算機專業的相關知識，又要學電子專業的知識，最后還得學自身專業的知識。學生在大學四年的課程被安排得非常緊湊，然而實際上許多畢業工作的學生普遍反映一個問題，在大學期間所學到的很多課程，對他們的工作中幾乎都沒用到過，如數據庫原理和單片機技術，對于他們研究理論和科研的人來說，并不需要去編程寫代碼，然而他們在大學期間卻被迫投入了太多不合理的時間。因此，有必要對該專業學生的培養方案重新審視和斟酌，考慮去除一些不必要的課程，將一些必修課作為選修課。對學生應當因材施教，在大學早期就應該慢慢培養和樹立他們對以后從事工作方向的認知和了解，引導他們對自己未來的定位，從而在諸多選修必修課程中挑出部分來深入鉆研，提高專業的業務水平。

（2）針對部分高校資金設備有限，無法很好開展實踐教學環節的問題，可以通過適度提高學生的外出實訓環節。學校可以牽頭聯系本省當地的一些相關企業和定點實習單位，通過多種交流合作的方式，如：學生去企業參觀學習，或企業的技術人員來校開培訓講座，讓學生能有更多的機會去接觸和了解課本上的知識。

（3）創建《半導體物理與器件》教學網站，開展網絡化教學。由于今年新冠肺炎疫情的影響，學校都采用了線上網絡教學，并取得了巨大成功，各大高校均涌現出了很多優秀的網絡課程和教學視頻。廣大教學人員也深刻感受到，教學的途徑有很多種，并不能僅僅局限于線下教學，成功的線上教學能有助于學生在課堂之外的學習[14-15]。一堂課的知識點往往需要教學人員花幾次課的時間去備課，但因為學時有限的原因，大部分老師只能將大量的知識點壓縮在一堂課上解決，導致學生無法很好地消化和理解課本上的知識，但是大學生很少愿意提前去預習。而開展適當的線上教學，把教學過程錄制為視頻放到網上，可以供學生課后復習，鞏固課堂上的知識，此舉也能減少教師的答疑工作量。

（4）改革教學理念和考核方式。明確《半導體物理與器件》教學中的重點和難點，結合授課對象的基礎及特點，改變《半導體物理與器件》課堂傳統的灌輸式的教學模式，注重學生自主學習能力的培養，通過教學理念改革，讓學生投入課堂自主性學習。而傳統的考核標準一般以閉卷考試的形式，考核形式單一，評價的只是考核結果而忽略了學習過程，將課堂表現、論文提交情況等其他的學習過程納入考核標準會更加全面。通過考核方式的改革，有助于培養學生課后查閱文獻資料及主動學習的能力。

3? 結語

以半導體物理與器件為核心課程和專業知識的電科專業學生而言，該門課程所涉及的知識是在他們平時工作中的重要工具，培養出專業技術能力強、知識面廣的應用型電科專業人才是高等院校的當務之急。半導體材料與芯片技術既是時下社會熱門的技術，在高校中也是一門極其重要的課程。為適應社會對該行業人才的需求和要求，使學生真正掌握這門技術的使用，有必要改變以往的教學模式和考核方式，充分調動學生的積極性，提高動手能力，擴大學生的知識面，讓學生對該專業相關課程中的知識進行融會貫通。

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