半导体教育范文10篇

［摘要］本文结合我校卓越工程师教育培养计划2.0建设项目，结合《新能源科学与工程》具备较强创新意识的高级工程技术人才的培养要求及专业特点，通过教学改革加强产学研联合育人及对学生工程实践能力的培养，为将来从事光伏材料与器件开发工作奠定基础。

［关键词］固体与半导体物理；卓越工程师；产学研；教学改革

一、引言

《固体与半导体物理》是新能源科学与工程专业的核心必修课程，主要讲授内容包括晶体结构、晶格振动与晶体的热力学性质、能带理论，半导体的基本性质、平衡态半导体的物理基础、非平衡半导体中载流子的运动规律、半导体PN结、金属/半导体接触与异质结、半导体的光学性质及霍尔效应等。通过本课程的学习，使学生学习和掌握固体的基本结构和固体宏观性质的微观本质，掌握半导体材料及PN结的导电特性，掌握光伏效应的基本原理，为将来从事光伏材料与器件开发工作奠定基础。教育部拓展实施“卓越工程师教育培养计划”（2.0版），旨在积极探索传统工科专业的改造升级和符合新经济要求的新兴工科专业，贯穿卓越拔尖人才培养理念，加强产学研、校政企联合育人，培养和造就创新思想活跃、动手实践能力强的高级工程技术人才。根据我校一流学科建设推进实验方案的文件精神，加快学校“双一流”建设，建成一流本科人才培养体系，立足于加快我校工程教育教学改革，于2018年启动了卓越工程师教育培养计划2.0建设项目。结合我校的专业优势特点及与国内光伏龙头企业通威太阳能的校企合作，对课程内容作必要的精简和调整，强化了半导体器件物理基础的讲授，并增加了半导体工艺基础的部分内容，构建了理论知识讲授-工艺技术探究-科研实践训练-企业顶岗实习四位一体的固体与半导体物理课程教学模式，突出对学生工程实践能力的培养[1]。

二、固体与半导体物理教学现状

1.课程难度较大。固体物理与半导体物理一直属于“教师难教、学生难学”的课程，新能源科学与工程专业将两门课程合并为一门课程，更进一步增加了课程的难度。课程对基础知识的要求高，课程包含很多理论阐述和推导，本课程的构架详见图1所示，需要学生具有良好的数学、物理和量子力学的基础知识。在实际的行课过程中也发现，学生的基础薄弱，对于一些简单的数学知识如欧拉公式尚不能完全掌握，无形中加大了教师授课的难度，容易造成部分学习能力较弱的同学后期跟不上授课节奏的现象。2.教学模式单一。固体物理和半导体物理的授课仍以传统的注重知识传授为主[2]，且课程阐述的大部分涉及到微观物理结构与现象，知识点较为枯燥抽象，学生学习的兴趣和主观能动性容易被忽视，不利于学生创新能力的培养，无形中也增加了学生的学习的难度。因此，在实际的教学工程中，结合作者丰富的微电子产业化经验，采取多媒体、视频、教学实践等手段丰富课堂教学，设置课题进行分组讨论、专题讲座，针对具体研究问题进行探索性研究，引导学生主动学习。3.学生学习的投入性不强。由于课程难度较大的原因，参与度普遍不高。本课程的学习，教师与学生、课内与课外、预习和复习都是非常重要的，要求学生在上课前对该堂课的内容有一个大概的了解，结合知识点和课后习题巩固，提高课程的参与度。在实际授课过程中，采用随堂测试的方法，实时掌握学生对重要知识点的掌握情况，做到有的放矢。

摘要：大学半导体物理课程是一门理论性与实践性并重的课程，随着核心素养理念培养的不断深入，要求大学半导体物理课程改革现有的教学模式，以培养学生的社会适应能力作为目标，提升学生的实践操作能力与知识应用能力。通过对核心素养内涵进行分析，从高校人才培养的角度出发，探究了核心素养下高校半导体物理教学改革创新策略。

关键词：核心素养；半导体物理；教学改革

大学半导体物理学课程不仅是对半导体材料进行研究的一门理论性课程，还是对微电子器件、集成电路实际应用的一门实践性课程。要求学生能够熟练掌握理论性知识，还要具备熟练的实践操作能力。在具体的教学过程中，需要以理论指导实践，运用实验来验证理论，特别是在核心素养的视角下，如何将培养学生的核心实践技能与半导体物理课程素养，是高校半导体物理教学改革的重要内容。由于半导体物理课程的知识点繁多，理论计算与推导比较复杂，通过培养大学生学科的核心素养，增强学生的实践操作能力与知识应用能力，是促进高校半导体物理课程教学改革的重要途径。

一、大学生核心素养内涵分析

核心素养是指当代大学生通过学习应该具备终身学习能力、适应能力、科学思维以及能够满足社会发展需要的必备品格与素质，能够熟练掌握与运用各个学科知识的能力，它突出强调大学生的个性素养、情感态度与人文素质在实践操作中的应用，同时在学习过程中应该更加注重自我的发展，能够合作参与，创新实践，具有很强的团队合作精神。核心素养是大学生终身学习必备的素养，它能够反映学生发展的新动态，也是高校人才培养的关键指标，对教育改革具有很强的指导作用[1]。由于核心素养具有可培养性、可塑造性、可维持性与可发展性，而且通过学校的教育是动态发展的，它要求在大学课程教学过程中，需要将各个学科的核心知识融合在一起，形成一个完整的知识体系，是高校大学生核心素养发展的基本要求。因此，核心素养的基本内容就是培养大学生使用工具与技术的能力、人际交往的能力与团队合作的能力、自主学习的能力与解决问题的能力，并在学习的过程中能够对自己的未来发展、职业发展进行合理的规划，可以用新思想、新技术与新方法来解决学习过程中遇到的问题，具有一定的创新能力与意识，并在学习的过程中能够形成稳定的知识结构，具有利用实验验证理论知识的能力、问题意识与问题导向的思维能力以及良好的执行能力。在人类科学的发展史中，物理学作为科学发展的基础内容，一直推动着科学技术的发展与进步。目前，大学半导体物理已经渗透到自然科学、社会科学与生物科学等学科中，成为人们科学思维的重要组成部分。这就要求在半导体物理教学的过程中，以培养学生的物理思维能力为主，将学生的实践能力、知识应用、社会适应能力结合在一起，培养大学生的学科素养，将大学生的逻辑思维、空间想象能力、推理运算能力、数据处理能力、社会交往能力、人文知识、半导体物理学科的基本方法与思想、创新能力等结合在一起，来培养大学生的半导体物理学科的核心素养[2]。半导体物理的核心素养，具体说来，就是要求学生能够从物理学的角度来处理分析问题，有条理地进行理性思维、严密求证；能用半导体知识进行有效的推理与论证，能够清晰地对半导体知识进行表达与分析；从专业的角度讲，大学半导体物理核心素养主要是指大学生善于抓住半导体物理知识的背景与问题的本质，能够熟练地运用准确、简明、规范的语言知识来表达自己的物理逻辑素养，并能够以良好的物理学科态度来对待半导体物理问题，能够以合理的新思想、新方法、新概念来分析半导体物理知识，从多个角度来分析大学半导体物理问题，形成科学的解决问题的方法，并能对半导体物理现象与过程进行科学的建模，养成良好的学习习惯。

二、基于核心素养下的高校半导体物理教学改革实施路径分析

摘要：半导体物理学为电子信息类专业一门重要的基础理论课程，具有内容抽象、教学模式单一、学生参与度不高等特征，本论文系统分析了半导体物理课程教学中存在的一些典型问题，并以微电子专业为例，结合其专业特色，提出了在教学中引入前沿热点案例分析、互动教学、双语教学等相应改革措施，为高校特色专业建设提供了一条新思路。

关键词：微电子专业；半导体物理；课程教学改革

“半导体物理学”是电子科学与技术、微电子科学与工程、集成电路设计等专业的一门重要基础课程，对培养学生今后从事光伏、LED、锂电池等先进电子材料及器件领域以及集成电路设计及制造等相关领域的研究及工作具有重要意义[1,2]。作为微电子专业最重要的课程之一，虽然不少高校充分认识到了“半导体物理学”对于相关学科发展以及学生专业素质培养的重要性[3,4]，但由于这门课程存在内容抽象、教学模式单一、学生参与度不高等特点，导致其实际教学效果往往并不理想。因此，本论文系统分析了半导体物理课程教学中存在的一些典型问题，并以微电子专业为例，结合其专业特色，提出了在教学中引入前沿热点案例分析、互动教学等相应改革措施，希望为高校特色专业建设提供一条新思路。

一“半导体物理学”课程教学中存在的若干典型性问题

重庆邮电大学“半导体物理学”课程所用教材为刘恩科、朱秉升、罗晋生等人编著的《半导体物理学（第七版）》（电子工业出版社，2011年3月第2版），该教材属于普通高等教育“十一五”国家级规划教材，电子科学与技术类专业精品教材。结合该教材的内容设置以及本人所在微电子系部教研室的相关教学实践，我们发现该门课程存在以下典型问题：（一）内容抽象。根据重庆邮电大学微电子系的教学大纲，“半导体物理学”可分为两大部分[5]，其中第一部分主要介绍半导体的相关基础知识，包括半导体中的载流子状态及能带结构、杂质及缺陷能级、载流子的统计分布、半导体的导电性及非平衡载流子。第二部分主要介绍与半导体器件结构相关的界面效应，包括pn结、金属和半导体的接触、MIS结构、半导体异质结等。该课程教学过程中涉及知识面广，需要学生在选修该门课程之前具有扎实的高等数学、固体物理、量子力学等课程基础，单纯依赖教师的讲解无法在规定学时内达到预期教学效果。同时，本门课程物理概念多、易混淆知识点多、物理模型推导过程繁琐，因此，学生在学习过程中经常感到内容抽象、知识点衔接困难，进而失去学习动力。另外，本门课程为基础理论课，较难通过实物演示让学生明白其中的物理过程，这也给不少学生理解相关知识点带来了困难。（二）教学模式单一。与大部分高校类似，重庆邮电大学“半导体物理学”课程的讲授方式也是课堂板书加多媒体技术的教学方式。这种单一的教学模式一方面会使得教师无法合理规划教学进度。由于这种传统授课模式主要依赖于教师的讲解，而本门课程的内容较多，难度较大，但仅设置了64学时，使得不少教师的授课重点集中于概念的讲解及相关模型公式的推导，而极少有时间详细讲解相关概念及模型的来龙去脉、相互关联以及应用实例，这样使得教师虽然付出了大量的心血，但实际教学效果并不理想。另一方面，单一的教学模式会让学生感觉内容枯燥，缺乏学习兴趣，进而导致其对相关的知识点理解不够透彻，逐渐对课程学习感到吃力，以至于出现厌学的情况。（三）学生参与度不高。根据我们多年的教学实践发现，不少大学生对“半导体物理学”课程的参与度比较低，具体表现在以下几个方面：（1）认知方面：大部分学生课后不会对所学知识加以归纳，没有课前预习课后复习的习惯，不会利用图书馆的资源学习，课后作业经常出现抄袭现象，在课程考试前夕只能通过传统方式进行死记硬背，造成学习效率低下，并且对知识的理解与运用不够。（2）兴趣方面：在教学实践过程中，学校过于注重学生的卷面成绩，忽视了学生的兴趣培养，从而导致在教学过程中，十分注重知识点的记忆，这样一来，课堂必然缺乏活跃氛围，长此以往，学生将会对“半导体物理学”课程学习产生抵触心理。（3）行为方面：虽然出于提高学生注意力的考虑，不少大学已经禁止学生在课堂上使用电子产品，但不少学生在课堂上仍然表现得非常沉默，不愿与教师交流，没有自己的想法，同时在课外很少主动学习相关知识，尤其是实验动手能力较弱。

二“半导体物理学”教学改革探索

一、用科技成果与成就激发学生学习积极性

众所周知，半导体物理学因涉及到的理论知识较多且较深，所以要求学习这门课程的学生应具备高等数学、量子力学、固体物理、热力学、统计学等基础学科的知识。现使用的教科书中多以选用电子工业出版社出版的刘恩科等编著的《半导体物理学》为教材[2]。该教材注重知识系统性、全面性，如教材中包含了半导体中的电子状态、能带、费米与波尔曼统计、载流子、复合机理、半导体表面特性等等，所以教材的深度和知识体量都是比较大的。这首先给初学者，尤其是对安排少学时来学习这门课程的学生形成巨大压力。这就要求任课教师结合后续课程要求合理拆减[3]，选择但又不能抛弃知识系统这一要求，从而安排讲授内容。同时，能调动学生对这门课程的学习积极性，就会大大提高教学效果。比如，在学生学习这门课前就明白这门课对自己择业、创业，甚至未来的发展都起着不可替代的重要作用，下决心将这门课程学好。同时注意教授新的理论、概念前注意学习引导，使学生持续保持学习积极性。如我们给学生讲，现代世界里，没有人可以说自己跟“半导体”没有关系。你每天用的手机、电脑，看的电视，听的音响里面都有半导体元件，可以说若没有半导体，就没有现代世界里的轻巧而又好用的高科技产品。半导体的重要性不言而喻，为此，有人将半导体誉为世界上第四大重要发明。因为半导体能将电、声、光、磁等物理现象联系起来[4]，它与人类的生存、环境改善密不可分，尤其是进入人工智能化时代，半导提高课堂教学效果的初步探索刘进张威虎王安义(西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710054)体理论与技术更是领头羊。谁发展得快，谁就会占有科学技术的先机。又如，在教师讲授半导体材料寿命这一知识前，首先讲述多处使用的光电池、激光器，还有电子器件中的快速开关等等现象，指明这是应用了半导体材料性质与能级关系，在半导体的不同区域掺入施主和主要受主杂质，从而实现对载流子寿命的控制，实现了人们不同用途的要求。这些理论与应用离我们并不远，我们能学习、掌握半导体理论与技术，我们就能很快参与其中，也将用我们的聪明才智为半导体研究、应用做出我们的贡献，由此来激发、调动学生学习积极性。

二、介绍科技前沿与研究热点，激发学生探求知识的欲望

我们处在一个科技快速发展时期，实现强国、强军、富民的中国梦，工业上从加工大国转变为制造强国，这就要求学校培养出更多具有高素质的创新型人才，为国家的强大、为改善人类生存环境做出贡献。学生普遍存在努力上进，不甘落后的激情，有宏图、有远大抱负的理想。如果教师能把学生中这部分激情引导到投入学习和探究未知世界的钻研中，无疑会提高学生的学习，达到培养的效果。教师因材施教，为学生创新能力打下基础，通过课堂上介绍科学发展史与现今科学研究热点，使学生清楚方向，焕发出求知欲和探索的勇气。如讲述半导体科学发展史与其研究的热点。1947年12月23日，贝尔实验室在助听器中展示了人类第一块晶体管，肖克莱（WilliamShockley）被誉为晶体管之父。在随后的10年里，人们发明了单锗晶硅、生长型晶体管、接触型硅晶体管和固态晶体管开关等；1958年到1982年期间，人们先后研制成了集成电路，互补金属氧化物半导体CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductors)技术；运算放大器，动态随机存储器DRAM，静态随机存储器SRAM、只读存储器EPROM和微处理器4004。随着单芯片微处理器问世，数字信号处理器(DSP)TMS320，推动智能化机器设备的发展。到了21世纪，除了PC以外，汽车和手机等产业对半导体的需求表明，已进入了半导体无处不在的时代。已过去的70年半导体技术发展是快速的，成就是辉煌的。这向我们学生昭示什么？正如美国LSI公司的首席执行官泰尔瓦卡（AbhiTalwalkar）所说，我们今天之所以能够取得如此辉煌的成就，是因为我们站在前辈巨人的肩膀上。发明晶体管的创新精神今天仍然像过去一样绽放着进取的光芒[5]。就是要求我们学者义无反顾地投入到学习、研究、创造、发明的队伍中，继续人类的发明与创造，进行半导体的研发。

三、加强知识系统性的概念，促进学生从被动学习向主动学习的跨越

知识成体系，形成系统知识便于记忆和深刻的理解，才能实现从自然向必然的跨越，用知识指导实践。半导体物理学这门课程同样具有知识构成系统的概念。在讲授这门课时要为学生建立起系统知识的概念，就本门课程而言，半导体物理学是研究半导体晶体的结构特性与电子运动规律，半导体内部导电与半导体内部电子分布和电子密度，半导体本构缺陷或加入人工干扰（掺入杂质）影响或改变半导体内部电子密度的规律。而相对于教材中各章节的内容为：半导体的电子状态，杂质与缺陷能级，载流子的统计分布，半导体的导电性与非平衡载流子，费米能级，迁移率，非平衡载流子寿命等，构成了半导体知识系统。学习过程中的相互联系，有助于融会贯通，建立起半导体系统知识。学生有渴求知识的欲望，有明确构成知识系统的要求，加上教师在教学中的正确引导，比如讲解到某部分内容后，明确它对后续内容的基础作用，而这一部分知识是当今半导体的某科技成果或应用。学生在教师的引导下，不但认真学好当下的内容，而且还能在其求知欲的催动下，主动与教师探讨或主动学习后续还未学习的内容。既实现了从被动学习向主动学习的跨越，又培养了学生自学能力和解决问题的能力。另外，授课过程中，需要引导学生们的互动，以促进课堂教学效果及教学质量的提升。在授课过程中，不能只专注于讲授已经准备好的授课内容而忽视学生们的接受能力和效果。仅仅依靠简单的课堂提问并不能完全获得学生们的真实想法和接受知识的进度，在提问的基础上，辅以身边实例，尤其是大家都感兴趣的实例的讲解和分析，激发学生们交流的欲望，使学生们积极参与授课过程。这样，学生们对知识的理解和记忆将更加理性和深刻。同时，教师也能够从交流过程中改进教学方法，提高教学技巧，达到互相促进的效果。最后，多种信息化教学手段的应用是一种趋势。新型的、信息化教学形式、教学手段和教学过程改变了传统教学方式，为教师教学带来了方便的同时，也使学生们由被动学习转变为主动学习。

摘要：知识、技能、情感、态度是研究性学习不可或缺的四要素，当然，对主体性和创造性价值的培养也同样重要,以此方式促进教师向以学生为主体这一现代教学理念的转变。我们将研究性学习思想引入到半导体物理的教学活动中，来探讨研究型学习教学模式对学生学习方式与学习兴趣的影响。

关键词：研究性学习；半导体物理；微电子技术；教学

微电子技术已经发展的越来越广泛，已经应用到生活中的各个领域。随着半导体、集成电路技术的发展的越来越快，继续研究半导体基础理论是非常重要的。目前,大多数高校工科学生现在都重视做实验而忽视了理论的发展,而对于微电子学专业的学生来说,是重视电路的设计而忽视了半导体的发展，所以，学生学习半导体物理的积极性并不高,这与教学课程设计有很大的关系，教学中理论联系实际缺乏，教学方法单一等都是造成学生积极性不高的原因。而半导体物理是微电子学专业一门重要的专业基础课，主要内容包括能带的概念、本证光谱和能带结构、杂质电子态、载流子运输、半导体表面和界面、非晶态半导体、非平衡载流子和运动规律等基本概念和理论，这些知识为学生后面进行相关学科的学习奠定了基础。在半导体物理的专业实验课上开展诸如半导体电阻率、非平衡少数载流子寿命、电容电压特性和霍尔迁移率测量等简单的测试性实验。在实验过程中，实验的操作和实验数据的处理过于简单化，而且，实验时长安排不妥，学生往往用不到一半的时间就可以完成全部内容，所以，实际上，学生在实验过程中收获的并不是很多。综上所述，在半导体物理的教学过程中还存在一些不足需要改进，内容如下:（一）基础知识掌握不牢固。半导体物理涉及的内容包括固体物理、量子力学等多门学科。这样学生所学知识点变得更多，头绪不清，不知道什么是重点，对基本概念的理解更是不清不楚，且不能将所学的知识融会贯通。（二）教材上的内容不能随发展而变。也就是说教材的教学内容更新已经跟不上半导体相关科学知识的飞速发展。因为半导体学科领域极速发展,不断涌现新理论和新成果。（三）教学枯燥无味。只靠教师口述教学内容会让学生感觉内容枯燥、缺乏学习兴趣。教学内容抽象化学生被强加灌输知识，导致学习者在学习方面缺乏主动性和创造性。（四）学生自主学习主管能动性差。现在的教学模式显得被动、单一，这样的教学模式只会导致学生学习兴趣不高，自主学习和主动探索的能力差。（五）学生动手能力差。实验课的设置较少，学生动手的机会也就少了，导致学生缺乏创新精神。半导体物理的学习强调理论与实验相结合，但目前开展的实验内容单一、实验环节固化，感觉不到学生对实验的融入，不仅无法引起学生学习理论课的兴趣，也无法达到训练学生创新性的目的。我们探索并实践了将研究性学习思想引入到半导体物理的教学活动中[1]，重视主体性和创造性价值的培养。以此方式来解决目前半导体物理教学中存在的这些问题，具体的改革如下：

一教师教学观念的转变是实施研究性学习的前提

半导体物理的特点是概念多，理论多，物理模型抽象，不易理解，在课本上上学习，学生会感到内容枯燥，缺少直观性和形象性，学习起来比较困难。因此，教师想尽其所能改变传统的教育方式，在教学中进行专题讲座、分组讨论、充分利用PPT，flash等多媒体软件，安排学生针对具体研究问题进行研究实践等教学形式，转变教学观念，改变学习方式和状态，把学生置于学习的主体地位，创设使学生主动参与的教学情景，激发学生学习的主动性[2]。

二加强课程建设，根据专业特点及科技发展的需要

摘要:为适应新时期人才培养需要，在我校教学项目的支持下，对大四专业实验课程半导体物理实验进行一系列的教学改革，旨在侧重于学生的实践动手能力、创新能力和综合素质的培养和提高。通过两年的实践，教师和学生普遍感觉到新实验教学体系的目的性、整体性和层次性都得到了极大的提高，教学内容和教学方式的调整，使学生理论联系实际的能力得到增强，大大提高了学生的积极性和主动性。

关键词:半导体物理实验;教学改革;专业实验

实验教学作为高校教学环节中的一个重要组成部分，不仅因为其是课堂教学的延伸，更由于通过实验教学，可以加深学生对理论知识的理解，培养学生的动手能力，拓展学生的创造思维［1，2］。实验教学分为基础实验和专业实验两部分［3，4］:基础实验面向全校学生，如大学物理实验、普通化学实验等，其主要任务是巩固学生对所学基础知识和规律的理解，旨在提高学生的观察、分析及解决问题的能力，提供知识储备［5，6］;与基础实验不同，专业实验仅面向某一专业，是针对专业理论课程的具体学习要求设计的实验教学内容，对于学生专业方向能力的提高具有极强的促进作用［7～8］。通过专业实验教学使学生能够更好的理解、掌握和应用基础知识和专业知识，提高分析问题的能力并解决生活中涉及专业的实际问题，为学生开展专业创新实践活动打下坚实的基础［9～11］。

1半导体物理实验课程存在的问题与困难

半导体物理实验是物理学专业电子材料与器件工程方向必修的一门专业实验课，旨在培养学生对半导体材料和器件的制备及测试方法的实践操作能力，其教学效果直接影响着后续研究生阶段的学习和毕业工作实践。通过对前几年本专业毕业生的就业情况分析，发现该专业毕业生缺乏对领域内前沿技术的理解和掌握。由于没有经过相关知识的实验训练，不少毕业生就业后再学习过程较长，融入企事业单位较慢，因此提升空间受到限制。1．1教学内容简单陈旧。目前，国内高校在半导体物理实验课程教学内容的设置上大同小异，基础性实验居多，对于新能源、新型电子器件等领域的相关实验内容完全没有或涉及较少。某些高校还利用虚拟实验来进行实验教学，其实验效果远不如学生实际动手操作。我校的半导体物理实验原有教学内容主要参照上个世纪七、八十年代国家对半导体产业人才培养的要求所设置，受技术、条件所限，主要以传统半导体物理的基础类实验为主，实验内容陈旧。但是在实验内容中添加新能源、新型电子器件等领域的技术方法，对于增加学生对所学领域内最新前沿技术的了解，掌握现代技术中半导体材料特性相关的实验手段和测试技术是极为重要的。1．2仪器设备严重匮乏。半导体物理实验的教学目标是使学生熟练掌握半导体材料和器件的制备、基本物理参数以及物理性质的测试原理和表征方法，为半导体材料与器件的开发设计与研制奠定基础。随着科学技术的不断发展，专业实验的教学内容应随着专业知识的更新及行业的发展及时调整，从而能更好的完成课程教学目标的要求，培养新时代的人才。实验内容的调整和更新需要有新型的实验仪器设备做保障，但我校原有实验教学仪器设备绝大部分生产于上个世纪六七十年代，在长期实验教学过程中，不少仪器因无法修复的故障而处于待报废状态。由于仪器设备不能及时更新，致使个别实验内容无法正常进行，可运行的仪器设备也因为年代久远，实验误差大、重复性低，有时甚至会得到错误的实验结果，只能作学生“按部就班”的基础实验，难以进行实验内容的调整，将新技术新方法应用于教学中。因此，在改革之前半导体物理实验的实验设计以基础类实验为主，设计性、应用性、综合性等提高类实验较少，且无法开展创新类实验。缺少自主设计、创新、协作等实践能力的训练，不仅极大地降低学生对专业实验的兴趣，且不利于学生实践和创新创业能力的培养，半导体物理实验课程的改革势在必行。

2半导体物理实验课程改革的内容与举措

【摘要】随着通信技术的发展，教学模式已由传统的面对面教学发展到线上教学。线上教学可以保障学习不受时间、空间的限制，只要具备网络条件，学生便可以进行课程知识的学习。以中南大学微电子科学与工程专业半导体器件物理课程的线上教学实施为例，分析课程的课堂签到情况、听课情况、作业完成情况等，提出优化教学内容、引入课程思政元素、加强课堂互动等改进方式，以提升教学质量，培养适应现代化建设和科技发展的高素质微电子领域人才。

【关键词】线上教学;微电子科学与工程专业;半导体器件物理课程

受肺炎疫情的影响，人们的工作、沟通和学习方式等都发生了重大变化。［1，2］其中，学校教育的工作模式由传统的面对面教学转变为线上教学。［3］线上教学主要分为两种方式，即直播教学和利用线上资源开展教学。直播教学模式基本复制了传统的教学方法，易于被教师和学生接受。而利用线上资源开展教学，则是一种新型的教学方式，对于教师和学生而言，他们在思想和能力上仍存在一定的适应困难。对于教师来说，开展线上教学需要教师具备创新教育理念，熟悉现代信息科技产品的使用方法。对于学生来说，参与线上学习需要学生具备必要的学习硬件设施，具有较强的自我管理能力，能够主动识别网络不良信息。线上教学打破了传统教学的局限性，资源更为丰富，能够拓宽学生的知识面，实现对问题的深入探究。更重要的是通过现有的大数据技术，可以追踪学生学习的全过程，通过对学生学习过程进行分析，可以精确诊断学生在学习中存在的问题，对学生提出定制化的指导建议，也有利于教师发现教学中存在的问题，便于教师改进教学方案，提升教学质量。［4］在肺炎疫情影响下，中南大学将2019～2020年度下学期的课程全部调整为线上教学课程。其中，半导体器件物理课程是中南大学微电子科学与工程专业二年级学生的专业必修课，该课程于2019年开始实施线上线下混合式教学改革，在2020年初开始录制线上课程资源，主要采用“讲授课件+录屏”的方式开展教学。课程于2020年3月通过超星教学平台开展线上教学，目前已对一个班级开展授课，学生为24人。本文对半导体器件物理课程的课堂签到情况、听课情况、作业完成情况等展开分析，并根据半导体器件物理课程基础理论要求高、内容抽象等特点，［5］对后期教学的改进提出建议。

一课堂情况

课堂授课作为教学过程中的重要环节，汇集了课程的教学内容、教师的教学组织、学生的知识学习过程，对课堂签到、反刍比、任务完成、课后作业及期末成绩等多项指标进行统计，分析学生的时间观念、学习态度和自我管理等多维度信息。1.签到情况半导体器件物理课程的授课时间为每周一下午第7～8节课和周三晚上第9～10节课，选取其中10次课堂的签到情况进行数据统计。签到表现分为4种情况，早签、正常签、迟签和不签。其中，早签定义为上课当天中午12点前签到，正常签指12点以后至下课前签到。24名学生的实际签到统计情况如图1所示，其中，不签率仅为2.1%，反映出学生的签到意识较强，但迟签率较高，为30.4%，早签率相对较低，仅为13.8%，说明学生的时间观念有待加强。为便于数据分析，对早签、正常签、迟签和不签4种情况定义不同权重系数，分别为20、10、5和0，根据总权重对24位同学进行排序分析，如图1折线所示，由左至右权重逐渐增加。根据签到权重分，可将学生分为签到优秀(≥105分)、合格(85～100分)和不合格(≤80分)三类，在图1中用虚线将三类人员分开，人数分别为7、11和6，优秀和不合格人数分别占比29%和25%，结果呈正态分布。其中，早签的63.6%为签到优秀学生，不签的80%发生在签到不合格的学生中。签到加权分数最低的1号同学的签到情况非常特殊，他没有一次不签，但也没有一次正常签，全部为迟签，可见1号同学的时间观念和自我管理意识不强。2.听课情况对学生观看课程视频的反刍比数据进行分析，如图2所示。反刍比的平均值为105.74%，签到优秀、合格和不合格学生反刍比的平均值分别为71.44%、110.60%和127.56%。反刍比低于70%的共有6名学生，其中67%为签到不合格学生;反刍比高于130%的有6名学生，其中67%为签到优秀学生。由此可以得出，签到情况与学生的听课主动性、认真程度有较强的相关性。此外，1号同学的反刍比接均水平，说明1号同学具有较强的求知欲和学习兴趣。课程讲授方式包括线上学习和翻转课堂两种，半导体器件物理课程以线上学习为主，共计42学时，21次课时。将教学视频、课件及课外拓展资源均上传至教学平台，平台上的浏览次数可以反映学生的学习积极性。调取学生浏览次数的统计数据，结果如图3所示，浏览次数最高为432次，是最低次数80次的5.4倍。浏览次数排名最靠前的3名学生有两名是签到优秀学生，而浏览次数排名最末尾的3名学生均为签到不合格学生，这反映出学生的签到情况与学习积极性具有较强的正相关性。如果以每学时有一次浏览来计算，预计浏览总次数应达到1008次，而实际浏览次数共计5555次，人均浏览231次。其中，签到优秀、合格和不合格学生的平均浏览次数分别为293次、236次和151次，这反映出近80%的学生具有较强的学习积极性。此外，本课程共布置网上任务92次，学生任务完成次数如图3所示，75%的学生完成了全部任务，在没有完成全部任务的学生中，有84%的学生为签到不合格学生。图3课程浏览次数和任务完成次数统计3.作业完成情况在网上建立课后小测验的试题库，要求学生在学习完对应章节后，完成作业并提交，由网上自动批改系统进行批改，再反馈给学生，这不仅减少了老师的工作量，而且大大提高了信息反馈速度，有利于调动学生的学习主动性。图4作业平均分和期末成绩统计作业平均分统计如图4所示，作业平均分为86.5分。其中，签到优秀、合格和不合格学生的作业平均分分别为90.03分、91.15分和73.86分，签到合格学生的作业平均分略高于签到优秀的学生，但差距不大，而作业平均分排名靠后的25%的学生中，有83.3%为签到不合格的学生。由此可见，学生对知识的理解不仅与自身的学习主动性有关，还与学生的认真程度、理解能力及知识基础等多方面因素有关。4.学习效果对学生的学习效果进行评价时，需综合考虑学生的课堂参与度、课后作业和期末考试三方面的情况。为了减少人为因素，便于数字化评判，仅对期末考试成绩进行分析。本次考试为网上开卷考试，成绩如图4所示，平均期末成绩为78.33分。其中，签到优秀、合格和不合格学生的平均期末考试成绩分别为81.57分、75.9分和79分。期末考试成绩低于平均分的学生共有11人，其中，签到优秀、合格和不合格学生的人数分别为2人、5人和3人。期末成绩高于85分的学生共有8人，其中2人为签到优秀，5人为签到合格，1人为签到不合格。由于期末考试的综合性与难度较高，签到优秀与签到合格的学生之间的分差较大，对比这部分学生的作业平均分与期末成绩可以看出，二者具有较高的相关性，相比之下，学生的作业平均分、期末成绩与签到、反刍比等其他学习过程参数的相关性较弱。平时签到率低的学生在期末考试中成绩波动性较签到率高的学生更大，平时签到率低的学生平均期末考试成绩超过签到合格的学生，但略低于签到优秀的学生，说明期末考试成绩受学生的重视程度影响较大。尽管半导体器件物理课程的理论性较强，但在网络视频教学资源的支撑下，学生可以根据自己的需要学习课程内容，经过短时间的强化学习，仍然可以在期末考试中取得较好的成绩。这种学习方法虽然能够在短时间内提升期末考试成绩，但从知识积累上看，这种方式获取的知识被遗忘的时间周期也较短，不利于知识的有效积累。

二教学改进方向

摘要：随着科技不断发展和人们生活需求不断提高，在日常生活中，微电子技术已经应用的比较广泛了，然而只有不断利用、研究、开发和探索，把微电子技术投入到更多人们生活的领域中，为生活提供更多的方便。现在通过对微电子技术的一些探讨的同时，也对未来生活中更多方面使用微电子技术的美好憧憬和展望。

关键词：微电子；技术；趋势

一、前言

如今国家在科研方面取得较大进步，都来源于科学技术不断的创新，微电子技术就是如此，在生活中随处可见，小到一个简单的玩具跑车，大到国家核心装备，这些都离不开微电子技术。作为一名高中生，微电子技术已经逐渐踏入高中校园，在物理课实验中通过老师介绍了集成电路等，我们或多或少的对微电子技术有了些许了解。微电子技术从核心意义上来说具有体积小，把较为繁琐的任务简单处理，由于体积小的这一特征，使得微电子技术能够在科学发展中占有重要地位。

二、微电子技术的发展

微电子技术在我们生活中能够占领如此重要地位，是因为微电子技术在每个人不断努力下，逐渐对这项技术不断完善，在完善中逐渐成熟，所以才能够投入到生活中为方便生活所用。（1）微电子技术的兴起。早在1957年的时候，我国就开始对微电子技术付出努力，成立了专门机构和选拔出了大量的科研人才投入到这项技术的开发，随后随着技术不断的更新，半导体晶体管、无线电和集成电路等相继被研发利用。但是对比与80年代的美国等发达国家而言，在这些技术上的比较还是相差甚远。但也是这时候，国家对这项技术的投入也加大了许多，包括经济和人才的投入，知道近些年来，国家把微电子技术视为国家科技发展的重要核心之一。（2）微电子技术的现状。从微电子技术被发明到现在，它已经凭借着速度快、质量轻、工作效率高的多种特点，在在各种科技产品中得到重用，它是一款结合集成电路和半导体材料高水平电子技术，最近几年来，我国在微电子技术行业取得很大的进步，把提升国民经济和微电子技术相结合起来，在电子器件行业，着重关注于微电子技术的成熟和创新，把微电子技术投入到生活中多方面的使用，例如在计算机上，微电子技术取得了跟进一步的发展，甚至到现在几乎人人必备的手机上，微电子技术也得到重用，它的特点极大程度的改变了手机便携式的特征。对于微电子技术这些重大的改变以及使用，从最大程度上的方便了人民的生活，加快了国家经济的发展，促进科学领域技术的创新。（3）微电子技术的发展趋势。在当今科学技术发展迅猛的时代，微电子科技产品遍布全球的每个角落，人们都在繁忙的社会中享受到了极大地便捷。微电子技术中的半导体晶体管在各个行业得到推行和提倡，例如：教育行业、医疗行业、军事行业机械行业等多方面。微电子技术都极大程度的改变这些行业的管理，例如微电子技提高了电子芯片的储存效率，在需要多个人管理的实物对于现在的技术水平而言，一个人已经可以胜任，所以微电子技术不仅便捷了人们的生活，还冲某种程度上改革了企业的管理制度。微电子技术在汽车的引擎系统也取得巨大成就，如今大多半汽车的防盗系统都有微电子技术的涉猎。再比如最常见的超市中收银台的扫码器也注入了微电子技术的产品，比起以前计算器效率高出几十倍上百倍。

摘要：中职学校电工电子类专业学生所学的每门学科都有自身的特点，电工电子技术与技能课程涉及的学科知识较多，因此在电工电子技术与应用课程学习时要有效融合各学科特点，帮助学生掌握电工电子专业知识，提升教师教学效果。

关键词：学科融合；电工电子；教学实践

以电工电子技术与技能课程为例，其除与数学、物理等学科有交融外，还与英语、化学、思想政治、语文、体育、音乐有一定的联系。只有找准融合点，精心策划、灵活应用、不断完善，在教学实践中才能获得事半功倍的效果。笔者以电工电子技术与技能课程为例，探讨运用学科融合提升教学效果的实践。

1在电工电子技术与技能教学中运用学科融合的优势

电工电子技术与技能课程是一门专业基础课程，教育改革的深入，对理实一体化的要求越来越高，对该门课程的学习要求相对较高。在电子电工技术与技能教学中运用学科融合的优势如下[1]。（1）让电工原理通俗易懂。通过学科融合，可以有效地用物理、数学、电路分析等学科中的相关知识诠释电工原理，借助这些学科严谨科学的学习方法，帮助学生分析电路原理，理解得更加透彻。（2）使电子知识形象逼真。通过学科融合，将计算机、信息技术、化学原理等学科中的精华进行结合，制作成动画，使原本抽象的微观电子知识能更形象，帮助学生从宏观上理解，从微观上通透。（3）为技能训练增添乐趣。技能训练对认真钻研和感兴趣的学生来说是一件有趣的事情，对那些旨在能顺利毕业、在专业上没有过高要求的学生来说只需完成任务即可。将其他学科中学生感兴趣的部分融合到实训课程中，可以丰富学生的学习生活，提高学生的学习兴趣。

2在电工电子技术与技能教学中运用学科融合的策略

摘要：目的分析物理治疗（半导体激光联合超短波治疗）联合药物治疗带状疱疹112例的临床疗效。方法选取本院2014年至2018年收治带状疱疹患者112例，随机分两组，每组56例。治疗组采用药物治疗联合物理治疗（半导体激光联合超短波治疗），对照组单纯药物治疗。两组均给抗病毒治疗、消炎、止痛、活血化瘀、营养神经等基础治疗，同时给予患者心理疏导，健康教育等支持疗法。两组均治疗10d。观察比较两组患者治疗效果，症状缓解及病程时间。结果半导体激光联合超短波治疗带状疱疹治愈率为100.0%，未出现后遗神经痛患者；单纯药物治疗组治愈率达到73.2%，后遗神经痛患者7例。结论物理治疗联合药物治疗带状疱疹疗效明显优于单纯药物治疗，值得临床推广。

关键词：带状疱疹；物理治疗；疗效

带状疱疹俗称“缠腰龙”[1]，多由水痘-带状疱疹病毒感染所致，因机体的免疫力降低而发病，春秋季多发，初起发热不适，食欲不振等。临床主要表现为成簇水疱沿神经干分布，排成带状，水泡之间的皮肤正常，一般为单侧，不超过体表正中线，伴有神经痛及周围淋巴结肿大。患处感觉灼痛难忍，有少数患者疱疹愈后残留神经痛（PHN），短者半个月，长者达数月之久，严重影响患者的生活质量。传统治疗采用药物止痛、抗病毒治疗、营养神经等，对疱疹后遗神经痛，尚无满意疗法。本院对112例带状疱疹患者采用物理治疗（半导体激光联合超短波治疗）和药物治疗，取得满意效果，现报道如下。

1资料与方法

1.1临床资料。选取2014年至2018年本院收治的112例带状疱疹患者，均符合带状疱疹诊断标准[2]。常发生一侧胸部22例，腰背部33例，面部30例、臀部14例及下肢13例。将112例带状疱疹患者随机分成治疗组和对照组，每组56例。治疗组女29例，男27例，年龄（28.36±8.62）岁；轻度皮损（受累面积＜100cm2）患者18例，重度皮损（受累面积＞200cm2）患者38例。对照组女24例，男32例，平均年龄（27.28±7.85）岁；轻度皮损（受累面积＜100cm2）患者20例，重度皮损（受累面积＞200cm2）患者36例。两组患者病程均在7d内。两组患者性别、年龄、病程、皮损程度等临床资料比较差异无统计学意义，具有可比性。1.2治疗方法。两组均给抗病毒治疗、消炎、止痛、活血化瘀、营养神经等，也给患者心理疏导，健康教育等支持疗法。两组均治疗10d，10d为1个疗程。1.2.1对照组。对照组单纯药物治疗：疱疹未破者，局部皮肤涂炉甘石洗剂或阿昔洛韦乳膏，疱疹破溃后可酌情用3%硼酸溶液或1∶5000呋喃西林溶液湿敷。1.2.2治疗组。治疗组在药物治疗基础上同时采用物理治疗（半导体激光联合超短波治疗）。1.2.2.1半导体激光治疗：采用上海曼迪森科贸有限公司生产的MDC-1000-3IBP特大光斑型半导体激光治疗仪。激光输出功率350～420mW，波长650～810nm，光斑直径5mm，穿透深度达80mm。①疱疹皮损区照射：采用特大光斑复合探头对准病灶区多点照射，每次20min，每天1次；②神经根照射：激光光斑对准相应神经根或神经节处照射，功率350～450mW，每点20min，每天1次；③穴位照射：耳穴双侧神门、肝俞、胆俞、脾俞、胃俞、三焦俞、肾俞或阿是穴，功率300～350mW，每穴20min，每天1次。10d为1个疗程。治疗探头距皮肤约1cm，患者在治疗时，均佩戴专用防护眼镜，避免激光直接辐射眼部。1.2.2.2超短波治疗：采用南京医用仪器厂生产的USW-B型超短波电疗机，功率是100W，2个电极对置，微热量，每天1次，每次15min。10d为1个疗程。1.3疗效评价标准。[3-4]痊愈：疼痛基本消失，疱疹消失，皮损康复；显效：疼痛显著缓解，疱疹消退，皮损基本恢复75%；有效：疼痛减轻，疱疹面积缩小，红肿减轻。皮损见恢复≥50%；无效：疼痛无明显减轻，疱疹面积缩小和红肿减轻程度及皮损恢复≤30%。总有效率=（痊愈+显效+有效）/本组总例数×100.0%。1.4统计学方法采用SPSS15.0统计学软件进行数据分析，计量资料采用“x±s”表示，予以t检验；计数资料采用率（%）表示，予以c2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2结果