半导体物理与器件课程教学改革与实践

邹利兰 林聪

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

摘  要：《半导体物理与器件》是电子科学与技术的专业基础课，该文主要分析了《半导体物理与器件》课程常用考核方式中所存在的一些问题，针对该门课程的特點，结合自身的教学经验，提出建立研究性教学模式，改革传统的考核体制，为学生学习打下坚实的基础，提高学生学习的积极和知识面，为《半导体物理与器件》课程提供一种新的教学和学习方式。

关键词：半导体器件   混合式教学   教学改革   电子科学

中图分类号：G642                           文献标识码：A文章编号：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

《半导体物理与器件》是电子科学与技术的专业基础课，主要讲授的是半导体器件的结构、基本工作原理、电学特性以及器件的特殊效应，学习该门课程，掌握好芯片制造的原理和工艺，有助于该专业的学生将来从事相关工作，对该专业的学生极其重要[1]。但是由于近年来高校的扩招，导致很多大学生质量参差不齐，而学好该门课程又要有扎实的数学和物理基础。此外，相当一部分高校如今在搞学分制改革，极大压缩了课程的学时数，导致很多专业课的学时大幅度减少，教师无法在有限的课堂教学中很好地讲授课程知识，学生学起来也力不从心。因此，必须改革传统的教学理念，才能使教学内容、教学方法和方式等方面的改革取得预期的效果。坚持以学生为中心、教师为主导的创新教学理念，采用启发式、研究式教学方法[2-3]，采用课堂小组讨论与课程网站交流相结合的方式，引导学生自主学习，激发学生的学习兴趣，充分尊重学生的主观能动性，使学生成为学习的主人，把学生从“被动接受知识的容器”变为“主动学习的探索者”，真正实现因材施教[4]。

1  《半导体物理与器件》课程的现状和问题

半导体物理与器件在全国各地高等院校均有开设，学分为2～4分，学时为32～64，具体根据各高校相关专业而定[5]。通过近年来的教学研究发现，半导体物理与器件在教学和考核方式方面存在许多问题，无法发挥和体现学生的真正水平。

（1）开课时间晚。作为电子科学与技术专业的最重要的一门课程，本应及早开设该门课程，让学生领悟到自身所学专业的核心技术和重要知识。但是由于电科专业要学大量的课程，如单片机、电路、数据库原理等课程，导致很多高校往往到了大三下学期才开设，此时学生已经对课堂学习大部分已经产生了厌倦和抵触的心理，或由于考研、找工作和其他一些客观因素，导致认真投入时间在课堂上学习的学生大幅减少，最终很少学生能很好掌握和熟悉该门课程知识[5-8]，因此很多学生在毕业面试时，对面试官提问的一些基础专业知识却一无所知。

（2）学时分配不合理。《半导体物理与器件课程》的学时数在大部分高校都占有很大比重，这是由于该门课程所涉及的知识面非常广泛，理论内容非常深入，因此教师需要投入更多的时间精力去讲解，学生也需要投入比其他基础课程更多的时间和精力去钻研[9-10]。但本科生毕竟不是研究生，对于理论的认知能力往往欠缺不足，如果把大部分的学时仅仅局限于课堂教学，那么学生对本已晦涩枯燥的课本知识更加心生厌倦。如何去合理分配课程的学时数，对课堂教学的影响很大。

（3）实验教材不足。《半导体物理与课件》课程涉及很多关于芯片工艺材料的设计和制作环节，仅靠课堂上的学习是无法很好地掌握该门课程的，应该结合实践和实验环节的培训以巩固课堂上的知识。但是众所周知，半导体材料相关的工艺设备和实验器材均是造价昂贵，一台普通的仪器动辄数十上百万元，一般高校难以负担[11-13]。因此，现实情况中，许多高校并没有充足的实验设备和器材去支撑该门课程的实践环节，学生没有足够的机会去接触课本所学到的知识，势必对该门课程的知识掌握得不够深入，影响其后续的学习和能力发展。由于缺少实验环节，导致教学形式单一，这也极大限制了教师自身的教学水平的发展和教学能力的提高。

（4）师资不足。在如今国家大力提倡发展基础科学和芯片技术的大环境和氛围下，电子科学与技术一跃而成一门很热门的专业。许多硕士生博士生毕业后选择去了企业而不是高校，因为比起高校，企业能给予他们提供更高的薪资待遇和更好的科研实验平台，因此每年流入高校的相关专业的老师并不多。并且在大部分高校中，电科专业的老师往往是跟教大学物理的老师处于同一个系或者学院里面，而大学物理在大学里作为一门基础必修课，大部分高校的物理老师是供不应求，因此很多时间电科专业的老师不得不去兼上大学物理课程，导致专业老师的课程任务繁重，无法在自身专业课程的教学上投入太多的时间和精力，这是一种很常见的现象和很明显的弊端。

2  《半导体物理与器件》课程改革措施

针对半导体课程在实际教学中所存在的上述问题，可以从以下几个方面着手解决。

（1）去除冗余的课程，加强该专业的核心课程建设和培育。许多高校对电科专业学生的要求是，他们既要学计算机专业的相关知识，又要学电子专业的知识，最后还得学自身专业的知识。学生在大学四年的课程被安排得非常紧凑，然而实际上许多毕业工作的学生普遍反映一个问题，在大学期间所学到的很多课程，对他们的工作中几乎都没用到过，如数据库原理和单片机技术，对于他们研究理论和科研的人来说，并不需要去编程写代码，然而他们在大学期间却被迫投入了太多不合理的时间。因此，有必要对该专业学生的培养方案重新审视和斟酌，考虑去除一些不必要的课程，将一些必修课作为选修课。对学生应当因材施教，在大学早期就应该慢慢培养和树立他们对以后从事工作方向的认知和了解，引导他们对自己未来的定位，从而在诸多选修必修课程中挑出部分来深入钻研，提高专业的业务水平。

（2）针对部分高校资金设备有限，无法很好开展实践教学环节的问题，可以通过适度提高学生的外出实训环节。学校可以牵头联系本省当地的一些相关企业和定点实习单位，通过多种交流合作的方式，如：学生去企业参观学习，或企业的技术人员来校开培训讲座，让学生能有更多的机会去接触和了解课本上的知识。

（3）创建《半导体物理与器件》教学网站，开展网络化教学。由于今年新冠肺炎疫情的影响，学校都采用了线上网络教学，并取得了巨大成功，各大高校均涌现出了很多优秀的网络课程和教学视频。广大教学人员也深刻感受到，教學的途径有很多种，并不能仅仅局限于线下教学，成功的线上教学能有助于学生在课堂之外的学习[14-15]。一堂课的知识点往往需要教学人员花几次课的时间去备课，但因为学时有限的原因，大部分老师只能将大量的知识点压缩在一堂课上解决，导致学生无法很好地消化和理解课本上的知识，但是大学生很少愿意提前去预习。而开展适当的线上教学，把教学过程录制为视频放到网上，可以供学生课后复习，巩固课堂上的知识，此举也能减少教师的答疑工作量。

（4）改革教学理念和考核方式。明确《半导体物理与器件》教学中的重点和难点，结合授课对象的基础及特点，改变《半导体物理与器件》课堂传统的灌输式的教学模式，注重学生自主学习能力的培养，通过教学理念改革，让学生投入课堂自主性学习。而传统的考核标准一般以闭卷考试的形式，考核形式单一，评价的只是考核结果而忽略了学习过程，将课堂表现、论文提交情况等其他的学习过程纳入考核标准会更加全面。通过考核方式的改革，有助于培养学生课后查阅文献资料及主动学习的能力。

3  结语

以半导体物理与器件为核心课程和专业知识的电科专业学生而言，该门课程所涉及的知识是在他们平时工作中的重要工具，培养出专业技术能力强、知识面广的应用型电科专业人才是高等院校的当务之急。半导体材料与芯片技术既是时下社会热门的技术，在高校中也是一门极其重要的课程。为适应社会对该行业人才的需求和要求，使学生真正掌握这门技术的使用，有必要改变以往的教学模式和考核方式，充分调动学生的积极性，提高动手能力，扩大学生的知识面，让学生对该专业相关课程中的知识进行融会贯通。

参考文献

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