［摘要］本文結合我校卓越工程師教育培養計劃2.0建設項目，結合《新能源科學與工程》具備較強創新意識的高級工程技術人才的培養要求及專業特點，通過教學改革加強產學研聯合育人及對學生工程實踐能力的培養，為將來從事光伏材料與器件開發工作奠定基礎。

［關鍵詞］固體與半導體物理；卓越工程師；產學研；教學改革

一、引言

《固體與半導體物理》是新能源科學與工程專業的核心必修課程，主要講授內容包括晶體結構、晶格振動與晶體的熱力學性質、能帶理論，半導體的基本性質、平衡態半導體的物理基礎、非平衡半導體中載流子的運動規律、半導體PN結、金屬/半導體接觸與異質結、半導體的光學性質及霍爾效應等。通過本課程的學習，使學生學習和掌握固體的基本結構和固體宏觀性質的微觀本質，掌握半導體材料及PN結的導電特性，掌握光伏效應的基本原理，為將來從事光伏材料與器件開發工作奠定基礎。教育部拓展實施“卓越工程師教育培養計劃”（2.0版），旨在積極探索傳統工科專業的改造升級和符合新經濟要求的新興工科專業，貫穿卓越拔尖人才培養理念，加強產學研、校政企聯合育人，培養和造就創新思想活躍、動手實踐能力強的高級工程技術人才。根據我校一流學科建設推進實驗方案的文件精神，加快學校“雙一流”建設，建成一流本科人才培養體系，立足于加快我校工程教育教學改革，于2018年啟動了卓越工程師教育培養計劃2.0建設項目。結合我校的專業優勢特點及與國內光伏龍頭企業通威太陽能的校企合作，對課程內容作必要的精簡和調整，強化了半導體器件物理基礎的講授，并增加了半導體工藝基礎的部分內容，構建了理論知識講授-工藝技術探究-科研實踐訓練-企業頂崗實習四位一體的固體與半導體物理課程教學模式，突出對學生工程實踐能力的培養[1]。

二、固體與半導體物理教學現狀

1.課程難度較大。固體物理與半導體物理一直屬于“教師難教、學生難學”的課程，新能源科學與工程專業將兩門課程合并為一門課程，更進一步增加了課程的難度。課程對基礎知識的要求高，課程包含很多理論闡述和推導，本課程的構架詳見圖1所示，需要學生具有良好的數學、物理和量子力學的基礎知識。在實際的行課過程中也發現，學生的基礎薄弱，對于一些簡單的數學知識如歐拉公式尚不能完全掌握，無形中加大了教師授課的難度，容易造成部分學習能力較弱的同學后期跟不上授課節奏的現象。2.教學模式單一。固體物理和半導體物理的授課仍以傳統的注重知識傳授為主[2]，且課程闡述的大部分涉及到微觀物理結構與現象，知識點較為枯燥抽象，學生學習的興趣和主觀能動性容易被忽視，不利于學生創新能力的培養，無形中也增加了學生的學習的難度。因此，在實際的教學工程中，結合作者豐富的微電子產業化經驗，采取多媒體、視頻、教學實踐等手段豐富課堂教學，設置課題進行分組討論、專題講座，針對具體研究問題進行探索性研究，引導學生主動學習。3.學生學習的投入性不強。由于課程難度較大的原因，參與度普遍不高。本課程的學習，教師與學生、課內與課外、預習和復習都是非常重要的，要求學生在上課前對該堂課的內容有一個大概的了解，結合知識點和課后習題鞏固，提高課程的參與度。在實際授課過程中，采用隨堂測試的方法，實時掌握學生對重要知識點的掌握情況，做到有的放矢。

摘要：大學半導體物理課程是一門理論性與實踐性并重的課程，隨著核心素養理念培養的不斷深入，要求大學半導體物理課程改革現有的教學模式，以培養學生的社會適應能力作為目標，提升學生的實踐操作能力與知識應用能力。通過對核心素養內涵進行分析，從高校人才培養的角度出發，探究了核心素養下高校半導體物理教學改革創新策略。

關鍵詞：核心素養；半導體物理；教學改革

大學半導體物理學課程不僅是對半導體材料進行研究的一門理論性課程，還是對微電子器件、集成電路實際應用的一門實踐性課程。要求學生能夠熟練掌握理論性知識，還要具備熟練的實踐操作能力。在具體的教學過程中，需要以理論指導實踐，運用實驗來驗證理論，特別是在核心素養的視角下，如何將培養學生的核心實踐技能與半導體物理課程素養，是高校半導體物理教學改革的重要內容。由于半導體物理課程的知識點繁多，理論計算與推導比較復雜，通過培養大學生學科的核心素養，增強學生的實踐操作能力與知識應用能力，是促進高校半導體物理課程教學改革的重要途徑。

一、大學生核心素養內涵分析

核心素養是指當代大學生通過學習應該具備終身學習能力、適應能力、科學思維以及能夠滿足社會發展需要的必備品格與素質，能夠熟練掌握與運用各個學科知識的能力，它突出強調大學生的個性素養、情感態度與人文素質在實踐操作中的應用，同時在學習過程中應該更加注重自我的發展，能夠合作參與，創新實踐，具有很強的團隊合作精神。核心素養是大學生終身學習必備的素養，它能夠反映學生發展的新動態，也是高校人才培養的關鍵指標，對教育改革具有很強的指導作用[1]。由于核心素養具有可培養性、可塑造性、可維持性與可發展性，而且通過學校的教育是動態發展的，它要求在大學課程教學過程中，需要將各個學科的核心知識融合在一起，形成一個完整的知識體系，是高校大學生核心素養發展的基本要求。因此，核心素養的基本內容就是培養大學生使用工具與技術的能力、人際交往的能力與團隊合作的能力、自主學習的能力與解決問題的能力，并在學習的過程中能夠對自己的未來發展、職業發展進行合理的規劃，可以用新思想、新技術與新方法來解決學習過程中遇到的問題，具有一定的創新能力與意識，并在學習的過程中能夠形成穩定的知識結構，具有利用實驗驗證理論知識的能力、問題意識與問題導向的思維能力以及良好的執行能力。在人類科學的發展史中，物理學作為科學發展的基礎內容，一直推動著科學技術的發展與進步。目前，大學半導體物理已經滲透到自然科學、社會科學與生物科學等學科中，成為人們科學思維的重要組成部分。這就要求在半導體物理教學的過程中，以培養學生的物理思維能力為主，將學生的實踐能力、知識應用、社會適應能力結合在一起，培養大學生的學科素養，將大學生的邏輯思維、空間想象能力、推理運算能力、數據處理能力、社會交往能力、人文知識、半導體物理學科的基本方法與思想、創新能力等結合在一起，來培養大學生的半導體物理學科的核心素養[2]。半導體物理的核心素養，具體說來，就是要求學生能夠從物理學的角度來處理分析問題，有條理地進行理性思維、嚴密求證；能用半導體知識進行有效的推理與論證，能夠清晰地對半導體知識進行表達與分析；從專業的角度講，大學半導體物理核心素養主要是指大學生善于抓住半導體物理知識的背景與問題的本質，能夠熟練地運用準確、簡明、規范的語言知識來表達自己的物理邏輯素養，并能夠以良好的物理學科態度來對待半導體物理問題，能夠以合理的新思想、新方法、新概念來分析半導體物理知識，從多個角度來分析大學半導體物理問題，形成科學的解決問題的方法，并能對半導體物理現象與過程進行科學的建模，養成良好的學習習慣。

二、基于核心素養下的高校半導體物理教學改革實施路徑分析

摘要：半導體物理學為電子信息類專業一門重要的基礎理論課程，具有內容抽象、教學模式單一、學生參與度不高等特征，本論文系統分析了半導體物理課程教學中存在的一些典型問題，并以微電子專業為例，結合其專業特色，提出了在教學中引入前沿熱點案例分析、互動教學、雙語教學等相應改革措施，為高校特色專業建設提供了一條新思路。

關鍵詞：微電子專業；半導體物理；課程教學改革

“半導體物理學”是電子科學與技術、微電子科學與工程、集成電路設計等專業的一門重要基礎課程，對培養學生今后從事光伏、LED、鋰電池等先進電子材料及器件領域以及集成電路設計及制造等相關領域的研究及工作具有重要意義[1,2]。作為微電子專業最重要的課程之一，雖然不少高校充分認識到了“半導體物理學”對于相關學科發展以及學生專業素質培養的重要性[3,4]，但由于這門課程存在內容抽象、教學模式單一、學生參與度不高等特點，導致其實際教學效果往往并不理想。因此，本論文系統分析了半導體物理課程教學中存在的一些典型問題，并以微電子專業為例，結合其專業特色，提出了在教學中引入前沿熱點案例分析、互動教學等相應改革措施，希望為高校特色專業建設提供一條新思路。

一“半導體物理學”課程教學中存在的若干典型性問題

重慶郵電大學“半導體物理學”課程所用教材為劉恩科、朱秉升、羅晉生等人編著的《半導體物理學（第七版）》（電子工業出版社，2011年3月第2版），該教材屬于普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，電子科學與技術類專業精品教材。結合該教材的內容設置以及本人所在微電子系部教研室的相關教學實踐，我們發現該門課程存在以下典型問題：（一）內容抽象。根據重慶郵電大學微電子系的教學大綱，“半導體物理學”可分為兩大部分[5]，其中第一部分主要介紹半導體的相關基礎知識，包括半導體中的載流子狀態及能帶結構、雜質及缺陷能級、載流子的統計分布、半導體的導電性及非平衡載流子。第二部分主要介紹與半導體器件結構相關的界面效應，包括pn結、金屬和半導體的接觸、MIS結構、半導體異質結等。該課程教學過程中涉及知識面廣，需要學生在選修該門課程之前具有扎實的高等數學、固體物理、量子力學等課程基礎，單純依賴教師的講解無法在規定學時內達到預期教學效果。同時，本門課程物理概念多、易混淆知識點多、物理模型推導過程繁瑣，因此，學生在學習過程中經常感到內容抽象、知識點銜接困難，進而失去學習動力。另外，本門課程為基礎理論課，較難通過實物演示讓學生明白其中的物理過程，這也給不少學生理解相關知識點帶來了困難。（二）教學模式單一。與大部分高校類似，重慶郵電大學“半導體物理學”課程的講授方式也是課堂板書加多媒體技術的教學方式。這種單一的教學模式一方面會使得教師無法合理規劃教學進度。由于這種傳統授課模式主要依賴于教師的講解，而本門課程的內容較多，難度較大，但僅設置了64學時，使得不少教師的授課重點集中于概念的講解及相關模型公式的推導，而極少有時間詳細講解相關概念及模型的來龍去脈、相互關聯以及應用實例，這樣使得教師雖然付出了大量的心血，但實際教學效果并不理想。另一方面，單一的教學模式會讓學生感覺內容枯燥，缺乏學習興趣，進而導致其對相關的知識點理解不夠透徹，逐漸對課程學習感到吃力，以至于出現厭學的情況。（三）學生參與度不高。根據我們多年的教學實踐發現，不少大學生對“半導體物理學”課程的參與度比較低，具體表現在以下幾個方面：（1）認知方面：大部分學生課后不會對所學知識加以歸納，沒有課前預習課后復習的習慣，不會利用圖書館的資源學習，課后作業經常出現抄襲現象，在課程考試前夕只能通過傳統方式進行死記硬背，造成學習效率低下，并且對知識的理解與運用不夠。（2）興趣方面：在教學實踐過程中，學校過于注重學生的卷面成績，忽視了學生的興趣培養，從而導致在教學過程中，十分注重知識點的記憶，這樣一來，課堂必然缺乏活躍氛圍，長此以往，學生將會對“半導體物理學”課程學習產生抵觸心理。（3）行為方面：雖然出于提高學生注意力的考慮，不少大學已經禁止學生在課堂上使用電子產品，但不少學生在課堂上仍然表現得非常沉默，不愿與教師交流，沒有自己的想法，同時在課外很少主動學習相關知識，尤其是實驗動手能力較弱。

二“半導體物理學”教學改革探索

一、用科技成果與成就激發學生學習積極性

眾所周知，半導體物理學因涉及到的理論知識較多且較深，所以要求學習這門課程的學生應具備高等數學、量子力學、固體物理、熱力學、統計學等基礎學科的知識。現使用的教科書中多以選用電子工業出版社出版的劉恩科等編著的《半導體物理學》為教材[2]。該教材注重知識系統性、全面性，如教材中包含了半導體中的電子狀態、能帶、費米與波爾曼統計、載流子、復合機理、半導體表面特性等等，所以教材的深度和知識體量都是比較大的。這首先給初學者，尤其是對安排少學時來學習這門課程的學生形成巨大壓力。這就要求任課教師結合后續課程要求合理拆減[3]，選擇但又不能拋棄知識系統這一要求，從而安排講授內容。同時，能調動學生對這門課程的學習積極性，就會大大提高教學效果。比如，在學生學習這門課前就明白這門課對自己擇業、創業，甚至未來的發展都起著不可替代的重要作用，下決心將這門課程學好。同時注意教授新的理論、概念前注意學習引導，使學生持續保持學習積極性。如我們給學生講，現代世界里，沒有人可以說自己跟“半導體”沒有關系。你每天用的手機、電腦，看的電視，聽的音響里面都有半導體元件，可以說若沒有半導體，就沒有現代世界里的輕巧而又好用的高科技產品。半導體的重要性不言而喻，為此，有人將半導體譽為世界上第四大重要發明。因為半導體能將電、聲、光、磁等物理現象聯系起來[4]，它與人類的生存、環境改善密不可分，尤其是進入人工智能化時代，半導提高課堂教學效果的初步探索劉進張威虎王安義(西安科技大學通信與信息工程學院陜西西安710054)體理論與技術更是領頭羊。誰發展得快，誰就會占有科學技術的先機。又如，在教師講授半導體材料壽命這一知識前，首先講述多處使用的光電池、激光器，還有電子器件中的快速開關等等現象，指明這是應用了半導體材料性質與能級關系，在半導體的不同區域摻入施主和主要受主雜質，從而實現對載流子壽命的控制，實現了人們不同用途的要求。這些理論與應用離我們并不遠，我們能學習、掌握半導體理論與技術，我們就能很快參與其中，也將用我們的聰明才智為半導體研究、應用做出我們的貢獻，由此來激發、調動學生學習積極性。

二、介紹科技前沿與研究熱點，激發學生探求知識的欲望

我們處在一個科技快速發展時期，實現強國、強軍、富民的中國夢，工業上從加工大國轉變為制造強國，這就要求學校培養出更多具有高素質的創新型人才，為國家的強大、為改善人類生存環境做出貢獻。學生普遍存在努力上進，不甘落后的激情，有宏圖、有遠大抱負的理想。如果教師能把學生中這部分激情引導到投入學習和探究未知世界的鉆研中，無疑會提高學生的學習，達到培養的效果。教師因材施教，為學生創新能力打下基礎，通過課堂上介紹科學發展史與現今科學研究熱點，使學生清楚方向，煥發出求知欲和探索的勇氣。如講述半導體科學發展史與其研究的熱點。1947年12月23日，貝爾實驗室在助聽器中展示了人類第一塊晶體管，肖克萊（WilliamShockley）被譽為晶體管之父。在隨后的10年里，人們發明了單鍺晶硅、生長型晶體管、接觸型硅晶體管和固態晶體管開關等；1958年到1982年期間，人們先后研制成了集成電路，互補金屬氧化物半導體CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductors)技術；運算放大器，動態隨機存儲器DRAM，靜態隨機存儲器SRAM、只讀存儲器EPROM和微處理器4004。隨著單芯片微處理器問世，數字信號處理器(DSP)TMS320，推動智能化機器設備的發展。到了21世紀，除了PC以外，汽車和手機等產業對半導體的需求表明，已進入了半導體無處不在的時代。已過去的70年半導體技術發展是快速的，成就是輝煌的。這向我們學生昭示什么？正如美國LSI公司的首席執行官泰爾瓦卡（AbhiTalwalkar）所說，我們今天之所以能夠取得如此輝煌的成就，是因為我們站在前輩巨人的肩膀上。發明晶體管的創新精神今天仍然像過去一樣綻放著進取的光芒[5]。就是要求我們學者義無反顧地投入到學習、研究、創造、發明的隊伍中，繼續人類的發明與創造，進行半導體的研發。

三、加強知識系統性的概念，促進學生從被動學習向主動學習的跨越

知識成體系，形成系統知識便于記憶和深刻的理解，才能實現從自然向必然的跨越，用知識指導實踐。半導體物理學這門課程同樣具有知識構成系統的概念。在講授這門課時要為學生建立起系統知識的概念，就本門課程而言，半導體物理學是研究半導體晶體的結構特性與電子運動規律，半導體內部導電與半導體內部電子分布和電子密度，半導體本構缺陷或加入人工干擾（摻入雜質）影響或改變半導體內部電子密度的規律。而相對于教材中各章節的內容為：半導體的電子狀態，雜質與缺陷能級，載流子的統計分布，半導體的導電性與非平衡載流子，費米能級，遷移率，非平衡載流子壽命等，構成了半導體知識系統。學習過程中的相互聯系，有助于融會貫通，建立起半導體系統知識。學生有渴求知識的欲望，有明確構成知識系統的要求，加上教師在教學中的正確引導，比如講解到某部分內容后，明確它對后續內容的基礎作用，而這一部分知識是當今半導體的某科技成果或應用。學生在教師的引導下，不但認真學好當下的內容，而且還能在其求知欲的催動下，主動與教師探討或主動學習后續還未學習的內容。既實現了從被動學習向主動學習的跨越，又培養了學生自學能力和解決問題的能力。另外，授課過程中，需要引導學生們的互動，以促進課堂教學效果及教學質量的提升。在授課過程中，不能只專注于講授已經準備好的授課內容而忽視學生們的接受能力和效果。僅僅依靠簡單的課堂提問并不能完全獲得學生們的真實想法和接受知識的進度，在提問的基礎上，輔以身邊實例，尤其是大家都感興趣的實例的講解和分析，激發學生們交流的欲望，使學生們積極參與授課過程。這樣，學生們對知識的理解和記憶將更加理性和深刻。同時，教師也能夠從交流過程中改進教學方法，提高教學技巧，達到互相促進的效果。最后，多種信息化教學手段的應用是一種趨勢。新型的、信息化教學形式、教學手段和教學過程改變了傳統教學方式，為教師教學帶來了方便的同時，也使學生們由被動學習轉變為主動學習。

摘要：知識、技能、情感、態度是研究性學習不可或缺的四要素，當然，對主體性和創造性價值的培養也同樣重要,以此方式促進教師向以學生為主體這一現代教學理念的轉變。我們將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中，來探討研究型學習教學模式對學生學習方式與學習興趣的影響。

關鍵詞：研究性學習；半導體物理；微電子技術；教學

微電子技術已經發展的越來越廣泛，已經應用到生活中的各個領域。隨著半導體、集成電路技術的發展的越來越快，繼續研究半導體基礎理論是非常重要的。目前,大多數高校工科學生現在都重視做實驗而忽視了理論的發展,而對于微電子學專業的學生來說,是重視電路的設計而忽視了半導體的發展，所以，學生學習半導體物理的積極性并不高,這與教學課程設計有很大的關系，教學中理論聯系實際缺乏，教學方法單一等都是造成學生積極性不高的原因。而半導體物理是微電子學專業一門重要的專業基礎課，主要內容包括能帶的概念、本證光譜和能帶結構、雜質電子態、載流子運輸、半導體表面和界面、非晶態半導體、非平衡載流子和運動規律等基本概念和理論，這些知識為學生后面進行相關學科的學習奠定了基礎。在半導體物理的專業實驗課上開展諸如半導體電阻率、非平衡少數載流子壽命、電容電壓特性和霍爾遷移率測量等簡單的測試性實驗。在實驗過程中，實驗的操作和實驗數據的處理過于簡單化，而且，實驗時長安排不妥，學生往往用不到一半的時間就可以完成全部內容，所以，實際上，學生在實驗過程中收獲的并不是很多。綜上所述，在半導體物理的教學過程中還存在一些不足需要改進，內容如下:（一）基礎知識掌握不牢固。半導體物理涉及的內容包括固體物理、量子力學等多門學科。這樣學生所學知識點變得更多，頭緒不清，不知道什么是重點，對基本概念的理解更是不清不楚，且不能將所學的知識融會貫通。（二）教材上的內容不能隨發展而變。也就是說教材的教學內容更新已經跟不上半導體相關科學知識的飛速發展。因為半導體學科領域極速發展,不斷涌現新理論和新成果。（三）教學枯燥無味。只靠教師口述教學內容會讓學生感覺內容枯燥、缺乏學習興趣。教學內容抽象化學生被強加灌輸知識，導致學習者在學習方面缺乏主動性和創造性。（四）學生自主學習主管能動性差。現在的教學模式顯得被動、單一，這樣的教學模式只會導致學生學習興趣不高，自主學習和主動探索的能力差。（五）學生動手能力差。實驗課的設置較少，學生動手的機會也就少了，導致學生缺乏創新精神。半導體物理的學習強調理論與實驗相結合，但目前開展的實驗內容單一、實驗環節固化，感覺不到學生對實驗的融入，不僅無法引起學生學習理論課的興趣，也無法達到訓練學生創新性的目的。我們探索并實踐了將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中[1]，重視主體性和創造性價值的培養。以此方式來解決目前半導體物理教學中存在的這些問題，具體的改革如下：

一教師教學觀念的轉變是實施研究性學習的前提

半導體物理的特點是概念多，理論多，物理模型抽象，不易理解，在課本上上學習，學生會感到內容枯燥，缺少直觀性和形象性，學習起來比較困難。因此，教師想盡其所能改變傳統的教育方式，在教學中進行專題講座、分組討論、充分利用PPT，flash等多媒體軟件，安排學生針對具體研究問題進行研究實踐等教學形式，轉變教學觀念，改變學習方式和狀態，把學生置于學習的主體地位，創設使學生主動參與的教學情景，激發學生學習的主動性[2]。

二加強課程建設，根據專業特點及科技發展的需要

摘要:為適應新時期人才培養需要，在我校教學項目的支持下，對大四專業實驗課程半導體物理實驗進行一系列的教學改革，旨在側重于學生的實踐動手能力、創新能力和綜合素質的培養和提高。通過兩年的實踐，教師和學生普遍感覺到新實驗教學體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高，教學內容和教學方式的調整，使學生理論聯系實際的能力得到增強，大大提高了學生的積極性和主動性。

關鍵詞:半導體物理實驗;教學改革;專業實驗

實驗教學作為高校教學環節中的一個重要組成部分，不僅因為其是課堂教學的延伸，更由于通過實驗教學，可以加深學生對理論知識的理解，培養學生的動手能力，拓展學生的創造思維［1，2］。實驗教學分為基礎實驗和專業實驗兩部分［3，4］:基礎實驗面向全校學生，如大學物理實驗、普通化學實驗等，其主要任務是鞏固學生對所學基礎知識和規律的理解，旨在提高學生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識儲備［5，6］;與基礎實驗不同，專業實驗僅面向某一專業，是針對專業理論課程的具體學習要求設計的實驗教學內容，對于學生專業方向能力的提高具有極強的促進作用［7～8］。通過專業實驗教學使學生能夠更好的理解、掌握和應用基礎知識和專業知識，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業的實際問題，為學生開展專業創新實踐活動打下堅實的基礎［9～11］。

1半導體物理實驗課程存在的問題與困難

半導體物理實驗是物理學專業電子材料與器件工程方向必修的一門專業實驗課，旨在培養學生對半導體材料和器件的制備及測試方法的實踐操作能力，其教學效果直接影響著后續研究生階段的學習和畢業工作實踐。通過對前幾年本專業畢業生的就業情況分析，發現該專業畢業生缺乏對領域內前沿技術的理解和掌握。由于沒有經過相關知識的實驗訓練，不少畢業生就業后再學習過程較長，融入企事業單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學內容簡單陳舊。目前，國內高校在半導體物理實驗課程教學內容的設置上大同小異，基礎性實驗居多，對于新能源、新型電子器件等領域的相關實驗內容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實驗來進行實驗教學，其實驗效果遠不如學生實際動手操作。我校的半導體物理實驗原有教學內容主要參照上個世紀七、八十年代國家對半導體產業人才培養的要求所設置，受技術、條件所限，主要以傳統半導體物理的基礎類實驗為主，實驗內容陳舊。但是在實驗內容中添加新能源、新型電子器件等領域的技術方法，對于增加學生對所學領域內最新前沿技術的了解，掌握現代技術中半導體材料特性相關的實驗手段和測試技術是極為重要的。1．2儀器設備嚴重匱乏。半導體物理實驗的教學目標是使學生熟練掌握半導體材料和器件的制備、基本物理參數以及物理性質的測試原理和表征方法，為半導體材料與器件的開發設計與研制奠定基礎。隨著科學技術的不斷發展，專業實驗的教學內容應隨著專業知識的更新及行業的發展及時調整，從而能更好的完成課程教學目標的要求，培養新時代的人才。實驗內容的調整和更新需要有新型的實驗儀器設備做保障，但我校原有實驗教學儀器設備絕大部分生產于上個世紀六七十年代，在長期實驗教學過程中，不少儀器因無法修復的故障而處于待報廢狀態。由于儀器設備不能及時更新，致使個別實驗內容無法正常進行，可運行的儀器設備也因為年代久遠，實驗誤差大、重復性低，有時甚至會得到錯誤的實驗結果，只能作學生“按部就班”的基礎實驗，難以進行實驗內容的調整，將新技術新方法應用于教學中。因此，在改革之前半導體物理實驗的實驗設計以基礎類實驗為主，設計性、應用性、綜合性等提高類實驗較少，且無法開展創新類實驗。缺少自主設計、創新、協作等實踐能力的訓練，不僅極大地降低學生對專業實驗的興趣，且不利于學生實踐和創新創業能力的培養，半導體物理實驗課程的改革勢在必行。

2半導體物理實驗課程改革的內容與舉措

【摘要】隨著通信技術的發展，教學模式已由傳統的面對面教學發展到線上教學。線上教學可以保障學習不受時間、空間的限制，只要具備網絡條件，學生便可以進行課程知識的學習。以中南大學微電子科學與工程專業半導體器件物理課程的線上教學實施為例，分析課程的課堂簽到情況、聽課情況、作業完成情況等，提出優化教學內容、引入課程思政元素、加強課堂互動等改進方式，以提升教學質量，培養適應現代化建設和科技發展的高素質微電子領域人才。

【關鍵詞】線上教學;微電子科學與工程專業;半導體器件物理課程

受肺炎疫情的影響，人們的工作、溝通和學習方式等都發生了重大變化。［1，2］其中，學校教育的工作模式由傳統的面對面教學轉變為線上教學。［3］線上教學主要分為兩種方式，即直播教學和利用線上資源開展教學。直播教學模式基本復制了傳統的教學方法，易于被教師和學生接受。而利用線上資源開展教學，則是一種新型的教學方式，對于教師和學生而言，他們在思想和能力上仍存在一定的適應困難。對于教師來說，開展線上教學需要教師具備創新教育理念，熟悉現代信息科技產品的使用方法。對于學生來說，參與線上學習需要學生具備必要的學習硬件設施，具有較強的自我管理能力，能夠主動識別網絡不良信息。線上教學打破了傳統教學的局限性，資源更為豐富，能夠拓寬學生的知識面，實現對問題的深入探究。更重要的是通過現有的大數據技術，可以追蹤學生學習的全過程，通過對學生學習過程進行分析，可以精確診斷學生在學習中存在的問題，對學生提出定制化的指導建議，也有利于教師發現教學中存在的問題，便于教師改進教學方案，提升教學質量。［4］在肺炎疫情影響下，中南大學將2019～2020年度下學期的課程全部調整為線上教學課程。其中，半導體器件物理課程是中南大學微電子科學與工程專業二年級學生的專業必修課，該課程于2019年開始實施線上線下混合式教學改革，在2020年初開始錄制線上課程資源，主要采用“講授課件+錄屏”的方式開展教學。課程于2020年3月通過超星教學平臺開展線上教學，目前已對一個班級開展授課，學生為24人。本文對半導體器件物理課程的課堂簽到情況、聽課情況、作業完成情況等展開分析，并根據半導體器件物理課程基礎理論要求高、內容抽象等特點，［5］對后期教學的改進提出建議。

一課堂情況

課堂授課作為教學過程中的重要環節，匯集了課程的教學內容、教師的教學組織、學生的知識學習過程，對課堂簽到、反芻比、任務完成、課后作業及期末成績等多項指標進行統計，分析學生的時間觀念、學習態度和自我管理等多維度信息。1.簽到情況半導體器件物理課程的授課時間為每周一下午第7～8節課和周三晚上第9～10節課，選取其中10次課堂的簽到情況進行數據統計。簽到表現分為4種情況，早簽、正常簽、遲簽和不簽。其中，早簽定義為上課當天中午12點前簽到，正常簽指12點以后至下課前簽到。24名學生的實際簽到統計情況如圖1所示，其中，不簽率僅為2.1%，反映出學生的簽到意識較強，但遲簽率較高，為30.4%，早簽率相對較低，僅為13.8%，說明學生的時間觀念有待加強。為便于數據分析，對早簽、正常簽、遲簽和不簽4種情況定義不同權重系數，分別為20、10、5和0，根據總權重對24位同學進行排序分析，如圖1折線所示，由左至右權重逐漸增加。根據簽到權重分，可將學生分為簽到優秀(≥105分)、合格(85～100分)和不合格(≤80分)三類，在圖1中用虛線將三類人員分開，人數分別為7、11和6，優秀和不合格人數分別占比29%和25%，結果呈正態分布。其中，早簽的63.6%為簽到優秀學生，不簽的80%發生在簽到不合格的學生中。簽到加權分數最低的1號同學的簽到情況非常特殊，他沒有一次不簽，但也沒有一次正常簽，全部為遲簽，可見1號同學的時間觀念和自我管理意識不強。2.聽課情況對學生觀看課程視頻的反芻比數據進行分析，如圖2所示。反芻比的平均值為105.74%，簽到優秀、合格和不合格學生反芻比的平均值分別為71.44%、110.60%和127.56%。反芻比低于70%的共有6名學生，其中67%為簽到不合格學生;反芻比高于130%的有6名學生，其中67%為簽到優秀學生。由此可以得出，簽到情況與學生的聽課主動性、認真程度有較強的相關性。此外，1號同學的反芻比接均水平，說明1號同學具有較強的求知欲和學習興趣。課程講授方式包括線上學習和翻轉課堂兩種，半導體器件物理課程以線上學習為主，共計42學時，21次課時。將教學視頻、課件及課外拓展資源均上傳至教學平臺，平臺上的瀏覽次數可以反映學生的學習積極性。調取學生瀏覽次數的統計數據，結果如圖3所示，瀏覽次數最高為432次，是最低次數80次的5.4倍。瀏覽次數排名最靠前的3名學生有兩名是簽到優秀學生，而瀏覽次數排名最末尾的3名學生均為簽到不合格學生，這反映出學生的簽到情況與學習積極性具有較強的正相關性。如果以每學時有一次瀏覽來計算，預計瀏覽總次數應達到1008次，而實際瀏覽次數共計5555次，人均瀏覽231次。其中，簽到優秀、合格和不合格學生的平均瀏覽次數分別為293次、236次和151次，這反映出近80%的學生具有較強的學習積極性。此外，本課程共布置網上任務92次，學生任務完成次數如圖3所示，75%的學生完成了全部任務，在沒有完成全部任務的學生中，有84%的學生為簽到不合格學生。圖3課程瀏覽次數和任務完成次數統計3.作業完成情況在網上建立課后小測驗的試題庫，要求學生在學習完對應章節后，完成作業并提交，由網上自動批改系統進行批改，再反饋給學生，這不僅減少了老師的工作量，而且大大提高了信息反饋速度，有利于調動學生的學習主動性。圖4作業平均分和期末成績統計作業平均分統計如圖4所示，作業平均分為86.5分。其中，簽到優秀、合格和不合格學生的作業平均分分別為90.03分、91.15分和73.86分，簽到合格學生的作業平均分略高于簽到優秀的學生，但差距不大，而作業平均分排名靠后的25%的學生中，有83.3%為簽到不合格的學生。由此可見，學生對知識的理解不僅與自身的學習主動性有關，還與學生的認真程度、理解能力及知識基礎等多方面因素有關。4.學習效果對學生的學習效果進行評價時，需綜合考慮學生的課堂參與度、課后作業和期末考試三方面的情況。為了減少人為因素，便于數字化評判，僅對期末考試成績進行分析。本次考試為網上開卷考試，成績如圖4所示，平均期末成績為78.33分。其中，簽到優秀、合格和不合格學生的平均期末考試成績分別為81.57分、75.9分和79分。期末考試成績低于平均分的學生共有11人，其中，簽到優秀、合格和不合格學生的人數分別為2人、5人和3人。期末成績高于85分的學生共有8人，其中2人為簽到優秀，5人為簽到合格，1人為簽到不合格。由于期末考試的綜合性與難度較高，簽到優秀與簽到合格的學生之間的分差較大，對比這部分學生的作業平均分與期末成績可以看出，二者具有較高的相關性，相比之下，學生的作業平均分、期末成績與簽到、反芻比等其他學習過程參數的相關性較弱。平時簽到率低的學生在期末考試中成績波動性較簽到率高的學生更大，平時簽到率低的學生平均期末考試成績超過簽到合格的學生，但略低于簽到優秀的學生，說明期末考試成績受學生的重視程度影響較大。盡管半導體器件物理課程的理論性較強，但在網絡視頻教學資源的支撐下，學生可以根據自己的需要學習課程內容，經過短時間的強化學習，仍然可以在期末考試中取得較好的成績。這種學習方法雖然能夠在短時間內提升期末考試成績，但從知識積累上看，這種方式獲取的知識被遺忘的時間周期也較短，不利于知識的有效積累。

二教學改進方向

摘要：隨著科技不斷發展和人們生活需求不斷提高，在日常生活中，微電子技術已經應用的比較廣泛了，然而只有不斷利用、研究、開發和探索，把微電子技術投入到更多人們生活的領域中，為生活提供更多的方便。現在通過對微電子技術的一些探討的同時，也對未來生活中更多方面使用微電子技術的美好憧憬和展望。

關鍵詞：微電子；技術；趨勢

一、前言

如今國家在科研方面取得較大進步，都來源于科學技術不斷的創新，微電子技術就是如此，在生活中隨處可見，小到一個簡單的玩具跑車，大到國家核心裝備，這些都離不開微電子技術。作為一名高中生，微電子技術已經逐漸踏入高中校園，在物理課實驗中通過老師介紹了集成電路等，我們或多或少的對微電子技術有了些許了解。微電子技術從核心意義上來說具有體積小，把較為繁瑣的任務簡單處理，由于體積小的這一特征，使得微電子技術能夠在科學發展中占有重要地位。

二、微電子技術的發展

微電子技術在我們生活中能夠占領如此重要地位，是因為微電子技術在每個人不斷努力下，逐漸對這項技術不斷完善，在完善中逐漸成熟，所以才能夠投入到生活中為方便生活所用。（1）微電子技術的興起。早在1957年的時候，我國就開始對微電子技術付出努力，成立了專門機構和選拔出了大量的科研人才投入到這項技術的開發，隨后隨著技術不斷的更新，半導體晶體管、無線電和集成電路等相繼被研發利用。但是對比與80年代的美國等發達國家而言，在這些技術上的比較還是相差甚遠。但也是這時候，國家對這項技術的投入也加大了許多，包括經濟和人才的投入，知道近些年來，國家把微電子技術視為國家科技發展的重要核心之一。（2）微電子技術的現狀。從微電子技術被發明到現在，它已經憑借著速度快、質量輕、工作效率高的多種特點，在在各種科技產品中得到重用，它是一款結合集成電路和半導體材料高水平電子技術，最近幾年來，我國在微電子技術行業取得很大的進步，把提升國民經濟和微電子技術相結合起來，在電子器件行業，著重關注于微電子技術的成熟和創新，把微電子技術投入到生活中多方面的使用，例如在計算機上，微電子技術取得了跟進一步的發展，甚至到現在幾乎人人必備的手機上，微電子技術也得到重用，它的特點極大程度的改變了手機便攜式的特征。對于微電子技術這些重大的改變以及使用，從最大程度上的方便了人民的生活，加快了國家經濟的發展，促進科學領域技術的創新。（3）微電子技術的發展趨勢。在當今科學技術發展迅猛的時代，微電子科技產品遍布全球的每個角落，人們都在繁忙的社會中享受到了極大地便捷。微電子技術中的半導體晶體管在各個行業得到推行和提倡，例如：教育行業、醫療行業、軍事行業機械行業等多方面。微電子技術都極大程度的改變這些行業的管理，例如微電子技提高了電子芯片的儲存效率，在需要多個人管理的實物對于現在的技術水平而言，一個人已經可以勝任，所以微電子技術不僅便捷了人們的生活，還沖某種程度上改革了企業的管理制度。微電子技術在汽車的引擎系統也取得巨大成就，如今大多半汽車的防盜系統都有微電子技術的涉獵。再比如最常見的超市中收銀臺的掃碼器也注入了微電子技術的產品，比起以前計算器效率高出幾十倍上百倍。

摘要：中職學校電工電子類專業學生所學的每門學科都有自身的特點，電工電子技術與技能課程涉及的學科知識較多，因此在電工電子技術與應用課程學習時要有效融合各學科特點，幫助學生掌握電工電子專業知識，提升教師教學效果。

關鍵詞：學科融合；電工電子；教學實踐

以電工電子技術與技能課程為例，其除與數學、物理等學科有交融外，還與英語、化學、思想政治、語文、體育、音樂有一定的聯系。只有找準融合點，精心策劃、靈活應用、不斷完善，在教學實踐中才能獲得事半功倍的效果。筆者以電工電子技術與技能課程為例，探討運用學科融合提升教學效果的實踐。

1在電工電子技術與技能教學中運用學科融合的優勢

電工電子技術與技能課程是一門專業基礎課程，教育改革的深入，對理實一體化的要求越來越高，對該門課程的學習要求相對較高。在電子電工技術與技能教學中運用學科融合的優勢如下[1]。（1）讓電工原理通俗易懂。通過學科融合，可以有效地用物理、數學、電路分析等學科中的相關知識詮釋電工原理，借助這些學科嚴謹科學的學習方法，幫助學生分析電路原理，理解得更加透徹。（2）使電子知識形象逼真。通過學科融合，將計算機、信息技術、化學原理等學科中的精華進行結合，制作成動畫，使原本抽象的微觀電子知識能更形象，幫助學生從宏觀上理解，從微觀上通透。（3）為技能訓練增添樂趣。技能訓練對認真鉆研和感興趣的學生來說是一件有趣的事情，對那些旨在能順利畢業、在專業上沒有過高要求的學生來說只需完成任務即可。將其他學科中學生感興趣的部分融合到實訓課程中，可以豐富學生的學習生活，提高學生的學習興趣。

2在電工電子技術與技能教學中運用學科融合的策略

摘要：目的分析物理治療（半導體激光聯合超短波治療）聯合藥物治療帶狀皰疹112例的臨床療效。方法選取本院2014年至2018年收治帶狀皰疹患者112例，隨機分兩組，每組56例。治療組采用藥物治療聯合物理治療（半導體激光聯合超短波治療），對照組單純藥物治療。兩組均給抗病毒治療、消炎、止痛、活血化瘀、營養神經等基礎治療，同時給予患者心理疏導，健康教育等支持療法。兩組均治療10d。觀察比較兩組患者治療效果，癥狀緩解及病程時間。結果半導體激光聯合超短波治療帶狀皰疹治愈率為100.0%，未出現后遺神經痛患者；單純藥物治療組治愈率達到73.2%，后遺神經痛患者7例。結論物理治療聯合藥物治療帶狀皰疹療效明顯優于單純藥物治療，值得臨床推廣。

關鍵詞：帶狀皰疹；物理治療；療效

帶狀皰疹俗稱“纏腰龍”[1]，多由水痘-帶狀皰疹病毒感染所致，因機體的免疫力降低而發病，春秋季多發，初起發熱不適，食欲不振等。臨床主要表現為成簇水皰沿神經干分布，排成帶狀，水泡之間的皮膚正常，一般為單側，不超過體表正中線，伴有神經痛及周圍淋巴結腫大。患處感覺灼痛難忍，有少數患者皰疹愈后殘留神經痛（PHN），短者半個月，長者達數月之久，嚴重影響患者的生活質量。傳統治療采用藥物止痛、抗病毒治療、營養神經等，對皰疹后遺神經痛，尚無滿意療法。本院對112例帶狀皰疹患者采用物理治療（半導體激光聯合超短波治療）和藥物治療，取得滿意效果，現報道如下。

1資料與方法

1.1臨床資料。選取2014年至2018年本院收治的112例帶狀皰疹患者，均符合帶狀皰疹診斷標準[2]。常發生一側胸部22例，腰背部33例，面部30例、臀部14例及下肢13例。將112例帶狀皰疹患者隨機分成治療組和對照組，每組56例。治療組女29例，男27例，年齡（28.36±8.62）歲；輕度皮損（受累面積＜100cm2）患者18例，重度皮損（受累面積＞200cm2）患者38例。對照組女24例，男32例，平均年齡（27.28±7.85）歲；輕度皮損（受累面積＜100cm2）患者20例，重度皮損（受累面積＞200cm2）患者36例。兩組患者病程均在7d內。兩組患者性別、年齡、病程、皮損程度等臨床資料比較差異無統計學意義，具有可比性。1.2治療方法。兩組均給抗病毒治療、消炎、止痛、活血化瘀、營養神經等，也給患者心理疏導，健康教育等支持療法。兩組均治療10d，10d為1個療程。1.2.1對照組。對照組單純藥物治療：皰疹未破者，局部皮膚涂爐甘石洗劑或阿昔洛韋乳膏，皰疹破潰后可酌情用3%硼酸溶液或1∶5000呋喃西林溶液濕敷。1.2.2治療組。治療組在藥物治療基礎上同時采用物理治療（半導體激光聯合超短波治療）。1.2.2.1半導體激光治療：采用上海曼迪森科貿有限公司生產的MDC-1000-3IBP特大光斑型半導體激光治療儀。激光輸出功率350～420mW，波長650～810nm，光斑直徑5mm，穿透深度達80mm。①皰疹皮損區照射：采用特大光斑復合探頭對準病灶區多點照射，每次20min，每天1次；②神經根照射：激光光斑對準相應神經根或神經節處照射，功率350～450mW，每點20min，每天1次；③穴位照射：耳穴雙側神門、肝俞、膽俞、脾俞、胃俞、三焦俞、腎俞或阿是穴，功率300～350mW，每穴20min，每天1次。10d為1個療程。治療探頭距皮膚約1cm，患者在治療時，均佩戴專用防護眼鏡，避免激光直接輻射眼部。1.2.2.2超短波治療：采用南京醫用儀器廠生產的USW-B型超短波電療機，功率是100W，2個電極對置，微熱量，每天1次，每次15min。10d為1個療程。1.3療效評價標準。[3-4]痊愈：疼痛基本消失，皰疹消失，皮損康復；顯效：疼痛顯著緩解，皰疹消退，皮損基本恢復75%；有效：疼痛減輕，皰疹面積縮小，紅腫減輕。皮損見恢復≥50%；無效：疼痛無明顯減輕，皰疹面積縮小和紅腫減輕程度及皮損恢復≤30%。總有效率=（痊愈+顯效+有效）/本組總例數×100.0%。1.4統計學方法采用SPSS15.0統計學軟件進行數據分析，計量資料采用“x±s”表示，予以t檢驗；計數資料采用率（%）表示，予以c2檢驗，以P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2結果