《半導(dǎo)體加工技術(shù)》的線上教學(xué)模式探討

（南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇 南京 210001）

0 引言

《半導(dǎo)體加工技術(shù)》是針對(duì)工科類研究生而開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門內(nèi)容豐富、動(dòng)態(tài)發(fā)展、實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生后續(xù)的研究工作及綜合能力的培養(yǎng)具有重要作用。該課程教學(xué)有助于學(xué)生了解和掌握半導(dǎo)體加工技術(shù)基本知識(shí)和基本理論的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力[1]。在線教育是師生基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)生的時(shí)空分離、教學(xué)分離的教育方式。線上教學(xué)能夠減輕教師的工作量，與傳統(tǒng)教學(xué)方式有很大不同，能突破時(shí)間和空間的限制，留給學(xué)生更多的思考與探究時(shí)間，打消學(xué)生的依賴性心理，變被動(dòng)為主動(dòng)。另外，通過互聯(lián)網(wǎng)還能掌握專業(yè)發(fā)展的最前沿知識(shí)和技術(shù)，拓寬學(xué)生的知識(shí)層面。但在這種分離式的教學(xué)活動(dòng)中，如何像傳統(tǒng)線下教育那樣進(jìn)行教學(xué)互動(dòng)，保證教學(xué)效果成為目前困擾廣大一線教師的頭等難題。本文根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有的條件，結(jié)合課程特點(diǎn)，靈活多樣地開展線上教學(xué)[2-6]。

1 課程內(nèi)容

1.1 教學(xué)內(nèi)容

《半導(dǎo)體加工技術(shù)》課程系統(tǒng)地介紹了半導(dǎo)體材料的基本概念、制備方法、加工方法和基本應(yīng)用。具體內(nèi)容包括半導(dǎo)體的特性及制備、傳統(tǒng)切割及磨削方法、電火花切割方法、硅太陽(yáng)能電池的制備、集成電路的曝光及刻蝕及封裝工藝等。在講述基本加工原理及理論的同時(shí)，注重聯(lián)系半導(dǎo)體材料在太陽(yáng)能及集成電路方面的工程應(yīng)用背景。本課程教學(xué)模式以課堂理論教學(xué)為主，課后自學(xué)和課堂討論為輔。理論教學(xué)主要講述半導(dǎo)體加工的系統(tǒng)理論和特有工藝。課后學(xué)生通過查詢綜述近年發(fā)表的高水平論文，課堂進(jìn)行簡(jiǎn)短課件討論交流，了解半導(dǎo)體加工前沿理論和技術(shù)。

1.2 三大應(yīng)用領(lǐng)域

課堂教學(xué)包括以技術(shù)應(yīng)用為背景，由淺入深的系統(tǒng)講解課程的專門知識(shí)點(diǎn)。課程以硅晶體為主要對(duì)象，包括晶體電池，集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)，如圖1所示。這三者的關(guān)系是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，晶體電池通常只有一個(gè)PN結(jié)，加工方法通常是印刷和擴(kuò)散；集成電路由多個(gè)晶體管構(gòu)成，PN結(jié)是晶體管基本結(jié)構(gòu)，加工方法為光刻和蝕刻；而微機(jī)電系統(tǒng)是由微機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，LIGA是常用方法。

晶體電池：制作太陽(yáng)能電池主要是以半導(dǎo)體晶體為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電子轉(zhuǎn)換反應(yīng)。

集成電路：集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。

微機(jī)電系統(tǒng)：微機(jī)電系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。

2 課堂教學(xué)過程

2.1 課前準(zhǔn)備

線上教學(xué)主要利用網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行一系列的教學(xué)活動(dòng)，首先要選擇好平臺(tái)，老師把原本在教室里的課程錄制成視頻放在學(xué)校學(xué)習(xí)網(wǎng)站上，視頻內(nèi)容不宜過長(zhǎng)，把知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)化為幾個(gè)小點(diǎn)分別錄制成小視頻的形式，可使學(xué)生更有觀看欲望，視頻中對(duì)本節(jié)課所講的重點(diǎn)、難點(diǎn)和掌握程度等都應(yīng)該明確說明，讓學(xué)生充分了解，這樣學(xué)生才能心中有數(shù)的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，最后把課件、視頻上傳到學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生在上課時(shí)間自己登進(jìn)去觀看即可。錄制的視頻下面還有對(duì)應(yīng)播放的PPT及其解釋文字，學(xué)生如果第一遍沒聽清楚又不想再看一遍視頻，可直接觀看下面文字介紹及PPT，為線上教學(xué)的順利開展做了充分準(zhǔn)備。

2.2 上課期間

線上教學(xué)教師不可能時(shí)時(shí)刻刻對(duì)學(xué)生的聽課情況進(jìn)行操控，如果采用傳統(tǒng)的“教師講學(xué)生聽”的教學(xué)方式，會(huì)造成學(xué)生喪失興趣，授課期間應(yīng)該抓住核心知識(shí)講解，以點(diǎn)帶面，萬物皆有聯(lián)系，知識(shí)也一樣，這樣教師就能把原本50分鐘的課時(shí)控制在20分鐘內(nèi)來講解，課程就空出了大量的時(shí)間可讓學(xué)生們互相討論本節(jié)課的知識(shí)，可讓學(xué)生把知識(shí)運(yùn)用到自己的研究領(lǐng)域中去討論聯(lián)系起來。

線上學(xué)習(xí)要善于總結(jié)，溫故而知新可以為師矣，在線上授課每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都拆分成一個(gè)個(gè)短而簡(jiǎn)潔的小視頻，這勢(shì)必造成學(xué)生學(xué)到的知識(shí)會(huì)成碎片狀，這個(gè)時(shí)候就需要老師或自己把知識(shí)總結(jié)到一起，找到知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，從而運(yùn)用到具體實(shí)踐中。

2.3 課后作業(yè)

作業(yè)是對(duì)上課知識(shí)的有效反饋，是對(duì)課堂知識(shí)的總結(jié)及延伸，由于線上教學(xué)不可能每次都書寫書面作業(yè)，老師采用建群方式并讓每個(gè)學(xué)生在上完每節(jié)課之后，自主對(duì)本節(jié)課程知識(shí)點(diǎn)提出問題，由其他學(xué)生解答，來判斷學(xué)生的接受和理解程度。可能多個(gè)學(xué)生會(huì)對(duì)同一個(gè)問題產(chǎn)生不同看法，這時(shí)就可讓他們查閱相關(guān)論文來驗(yàn)證自己猜想。如果最終還是難以解決，可由教師進(jìn)行輔導(dǎo)答疑，對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行文字、圖片、語音等形式及時(shí)給予回復(fù)。此外，還能通過群里在線討論組織學(xué)生針對(duì)本節(jié)課重難點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

2.4 結(jié)課考察

課程的考核是為了檢驗(yàn)學(xué)生在這門課中學(xué)習(xí)到了多少知識(shí)，并要學(xué)會(huì)把學(xué)到的知識(shí)用到實(shí)際問題或?qū)?yīng)專業(yè)的具體研究中去，結(jié)課考察分為以下三個(gè)部分進(jìn)行。（1）最后一節(jié)課中發(fā)試卷在群里，學(xué)生開啟攝像頭進(jìn)行做題，上傳答案，考核學(xué)生對(duì)課程理解程度。（2）學(xué)生查閱論文找到自己研究方向和課程有關(guān)的知識(shí)寫一篇小論文，可以反映對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用能力。（3）學(xué)生在課程內(nèi)容中選一個(gè)感興趣的點(diǎn)查閱資料做成PPT匯報(bào)，上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，其他學(xué)生進(jìn)行打分，促進(jìn)學(xué)生之間的交流。

2.5 線上教學(xué)成果

傳統(tǒng)教學(xué)每次課時(shí)間地點(diǎn)固定，學(xué)生可能因?yàn)槟承┦虑榈⒄`就無法學(xué)習(xí)本節(jié)課程，線上教學(xué)優(yōu)點(diǎn)在于無視時(shí)間空間限制，任何學(xué)生在任何時(shí)間都可以反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生參與熱情高漲，開展一個(gè)學(xué)期教學(xué)之后，學(xué)生訪問次數(shù)達(dá)到30015次，遠(yuǎn)超每個(gè)學(xué)生只看一次的訪問次數(shù)，說明學(xué)生對(duì)本次線上教學(xué)方式十分滿意并對(duì)內(nèi)容產(chǎn)生濃重興趣，都愿意反復(fù)觀看該視頻，本課程的播放點(diǎn)擊情況如圖2所示。

3 線上教學(xué)優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 線上教學(xué)缺點(diǎn)

（1）條件短缺。線上的教學(xué)開展需要以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，學(xué)校應(yīng)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完善創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)環(huán)境，但學(xué)生在家里未必有良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這個(gè)問題有待解決。并且對(duì)于工科類課程學(xué)習(xí)更加注重于實(shí)踐，學(xué)生在家期間可能由于條件短缺無法做對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)。（2）無法關(guān)注每個(gè)學(xué)生。線上教學(xué)雖然已經(jīng)建立學(xué)習(xí)群，想營(yíng)造一個(gè)師生互動(dòng)和生生互動(dòng)的平臺(tái)，但是老師無法及時(shí)的掌控學(xué)生的動(dòng)態(tài)，也無法看到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏對(duì)學(xué)生具體學(xué)習(xí)效果做出更改的舉動(dòng)，難以做到因材施教，盡管大部分學(xué)生能適應(yīng)教學(xué)方式的改變帶來的好處，但對(duì)于學(xué)習(xí)積極性不高的學(xué)生，可能很難適應(yīng)教學(xué)方式的改變，甚至?xí)a(chǎn)生抵觸心理，導(dǎo)致效果大不如前。（3）缺乏感情。在線教育缺乏情感注入，畢竟學(xué)生對(duì)著的是一臺(tái)冷冰冰的電腦以及錄好的視頻，教師難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 線上教學(xué)優(yōu)點(diǎn)

（1）便捷性?；ヂ?lián)網(wǎng)讓學(xué)生在家里甚至是任何地方都可以進(jìn)行學(xué)習(xí)，無需到固定的教學(xué)場(chǎng)所，節(jié)約了學(xué)習(xí)時(shí)間。（2）豐富了學(xué)習(xí)方式?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源很豐富，可供選擇的平臺(tái)也很多，很多都是直播加錄制的形式呈現(xiàn)，如果在直播時(shí)時(shí)間沖突可觀看回放，自主學(xué)習(xí)，并且可以找到不同的教師的教育資源，例如可以調(diào)取哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)的課程，只要這些學(xué)校愿意把課程分享到互聯(lián)網(wǎng)上，我們就可以去學(xué)習(xí)。尤其對(duì)一些自覺的、積極性高的學(xué)生而言，通過線上教學(xué)模式效果可能會(huì)更好。（3）豐富了教學(xué)方式。線上教學(xué)也是對(duì)教師應(yīng)用水平的檢驗(yàn)和提高，促使教師們勇于上陣、主動(dòng)取經(jīng)、共同學(xué)習(xí)。與此同時(shí)教師在探索的過程中，通過互聯(lián)網(wǎng)能獲取到更多的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，例如微課、教學(xué)課件、習(xí)題庫(kù)等，豐富了教學(xué)資源，能有效推動(dòng)教學(xué)水平的提升。

4 結(jié)論

《半導(dǎo)體加工技術(shù)》是一門重要的專業(yè)課程。教師針對(duì)線上教育逐漸大眾化的趨勢(shì)，根據(jù)自身的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立了線上教學(xué)方法，使學(xué)生在家也能很好地進(jìn)行學(xué)習(xí)本門課程。