電子材料與元器件課程的教學(xué)改革探討

鐘鐵鋼 蔣芳 趙旺

摘要：本文對“電子材料與元器件”課程性質(zhì)進(jìn)行了描述，并對教材內(nèi)容的選取以及教學(xué)方法改革進(jìn)行了討論。筆者在教學(xué)改革中大幅度增強(qiáng)了半導(dǎo)體材料、光電子材料與器件、敏感陶瓷材料與器件內(nèi)容，增加了化合物晶體的缺陷化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，減少了磁性材料與器件的內(nèi)容。參考教材內(nèi)容的選擇以課程體系完整性為前提，結(jié)合國內(nèi)外研究動態(tài)、應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢，并考慮教學(xué)單位及教師的研究特長以及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)需求等多方面因素。

關(guān)鍵詞：電子材料與元器件;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法

中圖分類號：G642.4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）41-0090-02

一、電子材料與元器件課程簡介

電子材料與元器件課程是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)性課程，是后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著以集成電路技術(shù)為基石的電子信息技術(shù)的加速發(fā)展，各類電子器件及系統(tǒng)都在朝著小型化、集成化的方向發(fā)展，而其中的集成化不僅意味著要盡可能地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中電路的單芯片集成，而且要實(shí)現(xiàn)將包括聲、光、電、磁等物理量感知的傳感器集成在系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)多功能集成[1]。

處于電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈前端的電子材料與元器件是眾多核心基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊、數(shù)字音頻等系統(tǒng)和相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展的基礎(chǔ)[2]。

二、電信學(xué)院電子材料與元器件課程參考教材內(nèi)容的選取

我院電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，采用科學(xué)出版社出版、王巍主編的，普通高等教育電子科學(xué)與技術(shù)類特色專業(yè)系列規(guī)劃教材《現(xiàn)代電子材料與元器件》作為“電子材料與元器件”課程的主要參考教材，其內(nèi)容涵蓋了電子信息技術(shù)中的主要電子材料與器件類型。筆者結(jié)合國內(nèi)外研究動態(tài)、應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢，并考慮我院微電子教研室及教師的研究特長以及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)需求等多方面因素，對授課內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑鰷p。

1.增強(qiáng)半導(dǎo)體材料內(nèi)容。半導(dǎo)體材料是集成電路的基礎(chǔ)，在信息的存儲、傳輸、加工處理和顯示方面都有重要的應(yīng)用[1]。筆者授課過程中除了介紹半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備工藝方法外，還增加了有機(jī)半導(dǎo)體材料、液晶材料等相關(guān)內(nèi)容，為集成電路的設(shè)計(jì)與制造、發(fā)光顯示儲備了扎實(shí)的半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)知識。

2.增強(qiáng)光電子材料與器件內(nèi)容。授課時(shí)，詳細(xì)介紹了光纖材料、激光材料與器件，還增加了半導(dǎo)體中光吸收及光電效應(yīng)基礎(chǔ)知識、光電導(dǎo)效應(yīng)型與光伏效應(yīng)型光敏器件相關(guān)內(nèi)容。

3.增強(qiáng)敏感陶瓷材料與器件內(nèi)容。除了講解常見敏感陶瓷器件特性及應(yīng)用外，增加了各種敏感器件結(jié)構(gòu)、制作工藝和ZnO、SnO2等無機(jī)敏感陶瓷材料和有機(jī)敏感材料的制備方法、工藝等內(nèi)容，為信息技術(shù)中傳感器的設(shè)計(jì)與制作奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4.增加了化合物晶體缺陷化學(xué)內(nèi)容。鑒于我校電子科學(xué)與技術(shù)相關(guān)教師在傳感器、光電、太陽能電池等方面的研究，以及國內(nèi)外對于高性能敏感陶瓷材料與器件和太陽能電池等涉及到新能源材料與器件方面的迫切需求，結(jié)合筆者在納米半導(dǎo)體材料與器件方面的研究，授課中增加了缺陷化學(xué)表示方法、晶體中缺陷平衡、雜質(zhì)對晶體中缺陷平衡影響、晶體中點(diǎn)缺陷擴(kuò)散與分布等相關(guān)內(nèi)容。為敏感陶瓷材料制備，太陽能電池材料制備奠定良好的基礎(chǔ)。

5.弱化磁性材料與器件內(nèi)容?？紤]到磁性材料的獨(dú)特性，授課時(shí)只講述磁性材料特性、應(yīng)用，對于磁性元器件內(nèi)容采用學(xué)生自學(xué)的方式。

三、課程教學(xué)方法改進(jìn)

1.課堂講授與研討并行。該課程采取課堂講授與研討并行，學(xué)習(xí)與研討相結(jié)合的教學(xué)方法，提倡教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生研討問題，從而提高學(xué)生對于汲取、創(chuàng)造知識的興趣。通過研討啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使整個課堂教學(xué)成為教師為輔、學(xué)生為主，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生互動的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[3]。

研討的內(nèi)容可以為教師擬題，學(xué)生自選。采取分組討論，并且每一組派代表到講臺上進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的講解，所有學(xué)生進(jìn)行討論。從而促使學(xué)生主動出擊去學(xué)習(xí)、解決相關(guān)問題，最終實(shí)現(xiàn)教師傳授、學(xué)生自學(xué)研究、教師與學(xué)生相互解惑的教學(xué)模式。

2.與實(shí)驗(yàn)中心“聯(lián)動教學(xué)”機(jī)制。我院傳統(tǒng)課程講授往往局限于普通的多媒體教室，學(xué)生無論是聽取教師傳授還是互動研討都是憑空進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解。筆者講授該課程是采取與實(shí)驗(yàn)中心“聯(lián)動教學(xué)”模式，使傳統(tǒng)的課堂講授與研討“搬入”實(shí)驗(yàn)中心相關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，學(xué)生在真實(shí)接觸電子材料的制備和元器件制作的過程中，更加深入地理解所學(xué)的知識，并能夠更好地啟發(fā)并鍛煉學(xué)生提出問題、分析研討問題、解決問題的能力。該課程的講授采取二分之一學(xué)時(shí)分配機(jī)制，即：一半學(xué)時(shí)在普通多媒體教室進(jìn)行;一半學(xué)時(shí)在相應(yīng)電子材料與元器件實(shí)驗(yàn)室“聯(lián)動教學(xué)”進(jìn)行。

3.多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成。多媒體教學(xué)是指采用計(jì)算機(jī)和視頻技術(shù)相結(jié)合的一種教學(xué)方式，與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同，它有其自身鮮明的特色，如信息量輸入緊湊、量多、質(zhì)高，文字圖像清晰直觀、風(fēng)格多樣，內(nèi)容豐富等等[4]。電子材料與元器件課程教學(xué)中，采用多媒體教學(xué)能豐富多彩地演示各種元器件結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體材料的制備工藝等相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。并且在教學(xué)過程中輔以相關(guān)的視頻，讓學(xué)生更加清楚地了解電子材料制備、元器件制作相關(guān)設(shè)備，更清楚地理解相應(yīng)的原理。并且安排相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正能動手接觸實(shí)物，不但可增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，而且可以提高學(xué)生對電子材料及元器件實(shí)體的感性認(rèn)識，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。

4.理論考試與科學(xué)研究相結(jié)合。素質(zhì)教育的電子材料與元器件課程學(xué)生評價(jià)機(jī)制應(yīng)該區(qū)別于傳統(tǒng)的僅考試評價(jià)方式，教師應(yīng)將學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)、理論基礎(chǔ)知識掌握、實(shí)踐動手能力、科學(xué)研究（綜合訓(xùn)練項(xiàng)目）等納入對學(xué)生的評價(jià)體系中。課程考核除了前面提到的配套實(shí)驗(yàn)外，還包括平時(shí)表現(xiàn)、考試和綜合訓(xùn)練情況?？荚囀菣z驗(yàn)學(xué)生對電子材料與元器件課程基礎(chǔ)知識掌握程度的手段，但不宜開發(fā)學(xué)生自身科學(xué)研究的潛力，有時(shí)更無法判別學(xué)生對所學(xué)知識是死記硬背還是融會貫通。我院本課程實(shí)施過程中要進(jìn)行綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，即通過分組開展綜合訓(xùn)練題目（題目可以是教師提出，也可根據(jù)自身知識儲備自擬），進(jìn)行電子材料或元器件相關(guān)設(shè)計(jì)，最終形成綜合訓(xùn)練報(bào)告，并且所做設(shè)計(jì)要分組在課堂上進(jìn)行展示講解和討論。

5.學(xué)生對該課程授課的評價(jià)。雖然教師在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過程中可提出一些創(chuàng)新性的方式方法，但畢竟只是從教師的角度去設(shè)計(jì)課程。我院在面向每一屆電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)電子材料與元器件課程后，開展學(xué)生對本課程講授內(nèi)容、授課方式方法等的意見和建議的活動，并形成書面意見書存檔。從學(xué)生角度了解學(xué)生各方面的需求，集思廣益發(fā)揮學(xué)生對于本課程創(chuàng)新性的教學(xué)方式方法。

四、結(jié)語

本文通過對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)以及電子材料與元器件課程性質(zhì)及內(nèi)容的分析，結(jié)合國內(nèi)外研究動態(tài)、應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢，并考慮教學(xué)單位及教師的研究特長以及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)需求等多方面因素，對電子材料與元器件教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方式方法的改進(jìn)等方面進(jìn)行了改革。教學(xué)過程中增強(qiáng)了半導(dǎo)體材料、光電子材料與器件、敏感陶瓷材料與器件內(nèi)容，增加了化合物晶體的缺陷化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。對電子材料與元器件課程的教學(xué)方式方法提出了課堂講授與研討并行、與實(shí)驗(yàn)中心“聯(lián)動教學(xué)”機(jī)制、多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成、理論考試與科學(xué)研究相結(jié)合、學(xué)生對課程授課評價(jià)的改進(jìn)，以便提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，提升本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王春雨，王春青，張威，溫廣武.“電子材料”課程教學(xué)實(shí)踐與提高措施探討[J].石家莊：價(jià)值工程，（2010），14.

[4]于英霞，劉小敏，張益華，謝鐳.多媒體教學(xué)在土木工程施工教學(xué)中的應(yīng)用和實(shí)踐[J].廊坊：廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），（2011），11（4）.

The Reform in Teaching of Electronic Materials and Component Course

ZHONG Tie-gang，JIANG Fang，ZHAO Wang

（College of Electronics and Information Engineering，Liaoning Technical University，Huludao，Liaoning ? 125105，China）

Abstract：The nature of "Electronic Materials and Component" course have been described in this paper. The selection of the teaching content for "Electronic Materials and Componet"course and teaching method are discussed. The contents relating to semiconductor，optoelectronic materials and component，sensitive ceramic materials and devices are enhanced greatly. The compound crystal defect chemistry is added to the teaching content，the content of magnetic materials and devices are reduced. Choices of the teaching content are based on the premise of curriculum system integrity，combining with the overseas research developments，application prospect and development tendency，simultaneously in consideration of the research skill of the teacher as well as the employment needs for the graduates of electronic science and technology specialty and so on.

Key words：electronic materials and components;the teaching content;teaching method