融入地區(qū)優(yōu)勢改革半導(dǎo)體物理與器件課程教學(xué)模式*

◆王曉丹 毛紅敏

融入地區(qū)優(yōu)勢改革半導(dǎo)體物理與器件課程教學(xué)模式*

◆王曉丹 毛紅敏

以培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才為目標，根據(jù)長三角半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的地區(qū)優(yōu)勢，提出因需施教、理論聯(lián)系實踐的教學(xué)模式改革。以學(xué)生為主體，培養(yǎng)科研創(chuàng)新型人才，從而促進產(chǎn)學(xué)研更快發(fā)展及半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)進步。

電子行業(yè)；半導(dǎo)體物理與器件；教學(xué)改革

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.103

1　引言

電子信息產(chǎn)業(yè)是研制和生產(chǎn)電子設(shè)備及各種電子元件的軍民結(jié)合型工業(yè)。2009年以來，電子信息產(chǎn)業(yè)已成為中國國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)，同時對軍事領(lǐng)域也有著深刻的影響。

2　半導(dǎo)體物理與器件課程教學(xué)改革的必要性

電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既依賴于集成電路、數(shù)字化通信等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，又與半導(dǎo)體領(lǐng)域技術(shù)的進步和骨干人才的培養(yǎng)息息相關(guān)。集成電路差不多每三年就更新一代，成為知識及技術(shù)更新最為迅速的行業(yè)［1］。2015年，我國電子信息產(chǎn)業(yè)收入總規(guī)模預(yù)計達到15.5萬億元，比2010年進入“十二五”前翻了一番。“十三五”期間，電子信息行業(yè)將以“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略作為依托，加快信息技術(shù)的融合創(chuàng)新發(fā)展。如此宏偉的目標和快速的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，對電子行業(yè)中IC人才在知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力等方面提出更為專業(yè)的要求。

此外，教育部提出高校培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的目標。作為講授電子類課程的高校教師，筆者深感順應(yīng)科技的發(fā)展、市場的變化，滿足各方面對不同人才的需求，改變教學(xué)模式勢在必行［2］。半導(dǎo)體物理與器件課程作為應(yīng)用物理和電子類專業(yè)本科生和研究生的必修專業(yè)課程，在整體專業(yè)課程中占有重要地位，且為后續(xù)開設(shè)半導(dǎo)體制造工藝及集成光學(xué)等課程的基礎(chǔ)，亦為半導(dǎo)體行業(yè)人才的入門級必修課。如何改變半導(dǎo)體物理與器件課程教學(xué)模式，培養(yǎng)出滿足市場需求的高素質(zhì)人才，是高校教師必須且迫切要思考的問題。本文結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗，提出以下幾點教學(xué)模式改革思路。

*基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（61306004）；江蘇省自然科學(xué)基金項目（BK20130263）；校級重點專業(yè)（應(yīng)用物理學(xué)）建設(shè)項目資助（No.2013ZYXZ-08）。作者：王曉丹，蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院副教授，博士；毛紅敏，蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院（215009）。

3　結(jié)合長三角地區(qū)優(yōu)勢，因需施教

江蘇半導(dǎo)體是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)祥地之一，在20世紀80年代就實現(xiàn)了我國集成電路的大規(guī)模生產(chǎn)，積累了晶圓制造經(jīng)驗，培養(yǎng)了大批IC骨干人才，有利推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。江蘇省現(xiàn)擁有蘇州工業(yè)園區(qū)、高新區(qū)，無錫新區(qū)，常州新區(qū)，南京江寧開發(fā)區(qū)等國家和省級信息化產(chǎn)業(yè)基地。僅蘇州地區(qū)就有和艦科技、三星、瑞薩、英飛凌、東芝、飛利浦、AMD、賀利氏等眾多著名大公司。因此，半導(dǎo)體領(lǐng)域的人才需求數(shù)量巨大，素質(zhì)要求較高。

為了滿足半導(dǎo)體公司的用人需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的IC人才，深入多家半導(dǎo)體公司進行調(diào)研，參觀公司生產(chǎn)線，與企業(yè)工程師會談，根據(jù)企業(yè)對半導(dǎo)體領(lǐng)域人才知識結(jié)構(gòu)的需求，修改培養(yǎng)方案和課程大綱，在原有半導(dǎo)體物理知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)需求側(cè)重于器件結(jié)構(gòu)的講解，實施因需施教的教學(xué)方法。

如對于最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)P-N結(jié)，結(jié)合在LED、光探測器和太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用進行講解，并與蘇州阿特斯陽光電力有限公司建立友好的合作關(guān)系，組織學(xué)生走進公司的太陽能電池制造生產(chǎn)線進行參觀，更好地掌握此結(jié)構(gòu)。在工藝方面，重點介紹封裝和測試。在蘇州地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)中封裝和測試收入占全年總收入的75%左右，因而此方向人才需求量巨大。

此外，將調(diào)研企業(yè)的生產(chǎn)線、人才需求等信息教授給學(xué)生，通過實實在在的市場需求、工作崗位等現(xiàn)狀，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理與器件課程的必要性，也切實調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生充分認識到要掌握哪些知識和技能，才會在求職中立于不敗之地。如此便實現(xiàn)了因需而學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)習(xí)效果較之前有很大改善。

4　理論與實踐相結(jié)合，學(xué)以致用

在半導(dǎo)體物理與器件課程的授課過程中，對于某些重要的物理概念，在講解的同時利用本?，F(xiàn)有實驗儀器引入實驗環(huán)節(jié)，通過實驗使學(xué)生更加深入透徹地掌握半導(dǎo)體物理的知識。如在講授半導(dǎo)體的電阻率概念時，增加學(xué)生利用探針臺采用四探針法來測量一些常規(guī)半導(dǎo)體的電阻率的實驗。通過學(xué)生的實際操作，更加牢固地掌握了電阻率的概念。在講授半導(dǎo)體材料特性的霍爾效應(yīng)時，學(xué)生利用霍爾效應(yīng)儀來測量半導(dǎo)體的載流子濃度，從而更加深入地了解霍爾效應(yīng)的應(yīng)用［3］。

此教學(xué)模式的改革歸功于蘇州科技學(xué)院擁有電子薄膜材料實驗教學(xué)示范中心和固態(tài)物理與材料研究中心。中心擁有磁控濺射鍍膜系統(tǒng)、激光分子束外延、脈沖激光沉積、光刻機、原子力顯微鏡、光譜分析儀及綜合物性測量系統(tǒng)等設(shè)備，還配備傳感器實驗分室和太陽能電池實驗分室。中心可以為教學(xué)模式改革提供設(shè)備上的支持。

此外，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和學(xué)生就業(yè)需求，增設(shè)半導(dǎo)體器件方面的課程設(shè)計，從薄膜生長、電極制作到太陽能電池的組裝等［4］。將課程設(shè)計融入教學(xué)對應(yīng)的章節(jié)中，使學(xué)生在掌握了半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，動手進行簡單器件的設(shè)計制作，將理論與實踐結(jié)合。此方法充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，效果較好。

5　培養(yǎng)創(chuàng)新能力，推動產(chǎn)學(xué)研發(fā)展

當前多元化社會需要全能型人才，大學(xué)生的就業(yè)壓力日益增大。教師在講授半導(dǎo)體物理方面基礎(chǔ)知識的同時，更要注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［5］。教師獲得多項半導(dǎo)體方面國家及省部級科研項目資助。教師在授課的同時，鼓勵學(xué)生進入實驗室，參與半導(dǎo)體項目的研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，并將最新的科研成果融入到課堂教學(xué)中。此外，建立高校優(yōu)勢學(xué)科和氧化物薄膜材料與光學(xué)信息協(xié)同創(chuàng)新中心，在教師帶領(lǐng)下，增加與香港大學(xué)、南京大學(xué)、中科院物理所、蘇州納米所等其他院校學(xué)生的科研交流，取長補短，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，并聯(lián)合推動微納器件的產(chǎn)業(yè)化進程。

根據(jù)蘇州地區(qū)優(yōu)勢，大力提倡產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。蘇州科技學(xué)院與昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司簽訂了共建“蘇州動態(tài)力敏傳感器工程技術(shù)研究中心”的產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。在講授半導(dǎo)體課程的同時，組織學(xué)生參觀昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司，使學(xué)生切實了解半導(dǎo)體器件在產(chǎn)品中的應(yīng)用、銷售和市場情況。研成果融入到課堂教化物薄膜材料與光學(xué)增加與香港大學(xué)、南等其他院校學(xué)生的科創(chuàng)新能力，并聯(lián)合推學(xué)研相結(jié)合。蘇州科公司簽訂了共建“蘇的產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。參觀昆山雙橋傳感器半導(dǎo)體器件在產(chǎn)品中

6　結(jié)束語

依據(jù)長三角地區(qū)半導(dǎo)體企業(yè)眾多，IC人才需求量巨大的優(yōu)勢，本文提出因需施教、理論聯(lián)系實際及注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)等教學(xué)模式的改革。通過改革，希望學(xué)生能扎實掌握知識，切實提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，以適應(yīng)半導(dǎo)體行業(yè)市場對人才的需求?！?/p>

［1］王芬，陳益文.長江三角洲與珠江三角洲電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較分析［J］.中國信息導(dǎo)報，2005（10）：15-21.

［2］王印月，趙猛.改革半導(dǎo)體課程教學(xué) 融入研究性學(xué)習(xí)思想［J］.高等理科教育，2003（1）：69-71.

［3］施敏.半導(dǎo)體器件物理與工藝［M］.趙鶴鳴，錢敏，黃秋萍，譯.江蘇：蘇州大學(xué)出版社，2002.

［4］夏定元.電子信息工程專業(yè)實驗室建設(shè)探討［J］.實驗室研究與探索，2003，22（1）：131-132.

［5］徐煒煒，黃靜.從半導(dǎo)體物理課程教學(xué)談高素質(zhì)人才培養(yǎng)［J］.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，8（4）：97-99. IC人才需求量巨大系實際及注重創(chuàng)新能希望學(xué)生能扎實掌以適應(yīng)半導(dǎo)體行業(yè)市

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1671-489X（2016）12-0103-02