課程體系教學(xué)案例的探索與融入

劉志福 田甜 李楊 李瑩

【摘要】? ? 半導(dǎo)體材料作為當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心和革命先導(dǎo)，一直處于微電子、信息、綠色能源等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿，成為新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但是，作為培養(yǎng)企業(yè)一線高端應(yīng)用創(chuàng)新人才的平臺(tái)基地，應(yīng)用創(chuàng)新型大學(xué)擔(dān)負(fù)著重要的使命，同時(shí)在現(xiàn)代化的教育體系中扮演著引領(lǐng)性的關(guān)鍵作用。除了傳道授業(yè)解惑以外，提高學(xué)生的思政素養(yǎng)、主人翁意識(shí)，更是大學(xué)的培養(yǎng)方向。應(yīng)用創(chuàng)新型人才德育素養(yǎng)的提升與職業(yè)精神的培育也在教學(xué)中發(fā)揮著很大作用。挖掘課程中的思政元素，與專業(yè)知識(shí)相融合，讓思政教育輔助專業(yè)內(nèi)容，使專業(yè)內(nèi)容在思政教育中升華。提升學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，樹(shù)立專業(yè)意識(shí)，對(duì)自己的職業(yè)生涯進(jìn)行認(rèn)識(shí)和定位。

【關(guān)鍵詞】? ? 半導(dǎo)體專業(yè)? ? 教學(xué)案例? ? 應(yīng)用創(chuàng)新型人才

前言

材料科學(xué)與工程專業(yè)是培養(yǎng)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用創(chuàng)新人才的核心專業(yè)，面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)人才的培養(yǎng)要求也越來(lái)越高。可以說(shuō)，材料科學(xué)的快速發(fā)展是關(guān)系國(guó)家未來(lái)國(guó)際地位的重要保障?！栋雽?dǎo)體器件與工藝》課程體系作為面向該專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，課程涉及的半導(dǎo)體器件原理與制造工藝不僅在半導(dǎo)體微電子行業(yè)，還在芯片設(shè)計(jì)、集成電路、LED產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，也是目前國(guó)家在芯片卡脖子核心領(lǐng)域中重要的一環(huán)，在材料專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)重要的地位。近年來(lái)，我校已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生憑借所掌握的知識(shí)，已經(jīng)進(jìn)入半導(dǎo)體核心企業(yè)工作，如中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體、日月光半導(dǎo)體、晶澳太陽(yáng)能等。這說(shuō)明該課程體系有助于培養(yǎng)該行業(yè)急需的應(yīng)用型人才。然而，現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)過(guò)程中，大學(xué)除了教授專業(yè)知識(shí)外，對(duì)于學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)時(shí)間和占比欠缺，這是目前教育體系中缺失的重要一環(huán)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入社會(huì)后難以短時(shí)間適應(yīng)新的評(píng)價(jià)機(jī)制，降低了人才的培養(yǎng)力度，在多方面使得學(xué)生缺乏一定的職業(yè)素養(yǎng)。如：工匠精神、團(tuán)隊(duì)合作、知恩圖報(bào)等精神。因此，該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果直接影響學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)和就業(yè)率。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容中涉及大量的半導(dǎo)體物理與工藝器件知識(shí)，具有很強(qiáng)的理論性，以及學(xué)生的就業(yè)要求與職業(yè)發(fā)展前景，在《半導(dǎo)體器件與工藝》課程體系教學(xué)過(guò)程中將德育教育與專業(yè)內(nèi)容相融合，即采取課程思政的舉措是教學(xué)必需與行業(yè)亟需的，也更加符合我校培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的辦學(xué)特色。

本文通過(guò)國(guó)內(nèi)外專家在行業(yè)發(fā)展、科學(xué)研究、企業(yè)管理及國(guó)家發(fā)展等方面的案例分析各種技術(shù)及應(yīng)用。從國(guó)情出發(fā)，了解我們的發(fā)展優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的危機(jī)感及責(zé)任感，同時(shí)讓學(xué)生明白“落后就要挨打”的道理，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)企業(yè)精神的灌輸，讓學(xué)生明白“企業(yè)精神”的意義，通過(guò)學(xué)生的工匠精神，思考人生的目標(biāo)及價(jià)值。因此，將課程思政元素與專業(yè)知識(shí)內(nèi)容相融合，讓思政教育反哺專業(yè)內(nèi)容，讓思政滲透專業(yè)，使專業(yè)知識(shí)在思政教育中得到提高、升華。通過(guò)半導(dǎo)體器件與工藝體系的學(xué)習(xí)，不僅讓學(xué)生掌握半導(dǎo)體器件的基本理論知識(shí)，還為后續(xù)課程以及從事微電子行業(yè)的工作打下基礎(chǔ)，提升學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，樹(shù)立專業(yè)意識(shí)，對(duì)自己的職業(yè)生涯進(jìn)行認(rèn)識(shí)和定位。

一、教學(xué)案例的優(yōu)選與融入

1、 “揚(yáng)眉吐氣中國(guó)芯”——介紹半導(dǎo)體器件發(fā)展史，讓學(xué)生感受國(guó)情的變化及國(guó)人的智慧，提升學(xué)生的國(guó)情觀念、政治認(rèn)同和民族自豪感

美國(guó)對(duì)“中國(guó)半導(dǎo)體威脅論”的聲明進(jìn)一步激發(fā)了國(guó)人的愛(ài)國(guó)熱情，作為新一代的大學(xué)生也應(yīng)出一份力，學(xué)習(xí)最新的科學(xué)理論，指導(dǎo)半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步。對(duì)于中國(guó)芯片行業(yè)來(lái)說(shuō)，2018年8月8日是一個(gè)非常值得紀(jì)念的日子。因?yàn)樵谶@一天，來(lái)自中國(guó)杭州的芯片開(kāi)發(fā)商嘉楠耘智正式宣布，全球首個(gè)7納米芯片成功量產(chǎn)，為這場(chǎng)曠日持久的“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”帶來(lái)重大轉(zhuǎn)折，中國(guó)芯具有里程碑的意義?？v觀我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的歷史，每一次發(fā)展都是暗合世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。

2、人工智能離不開(kāi)半導(dǎo)體芯片，讓學(xué)生了解人工智能的未來(lái)及飛速變化，擴(kuò)展學(xué)生國(guó)際視野，了解半導(dǎo)體及人工智能的未來(lái)

人工智能之父 John McCarthy說(shuō)：人工智能就是制造智能的機(jī)器。同時(shí)，人工智能也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中新的增長(zhǎng)點(diǎn)，既能引起大學(xué)生的興趣，也能促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。人工智能在未來(lái)會(huì)成為半導(dǎo)體行業(yè)新的刺激點(diǎn)和催化劑，包括寒武紀(jì)、在內(nèi)的多數(shù)AI芯片創(chuàng)業(yè)公司紛紛獲得多輪融資，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。這些內(nèi)容會(huì)讓學(xué)生認(rèn)為所學(xué)知識(shí)是有前途的，是有發(fā)展的，是有未來(lái)的。人工智能與半導(dǎo)體之間是一個(gè)相互促進(jìn)、相互增長(zhǎng)、相互依賴的關(guān)系，這些產(chǎn)業(yè)未來(lái)市場(chǎng)趨勢(shì)分析、合作發(fā)展策略、各國(guó)政策導(dǎo)向、行業(yè)前沿技術(shù)是向?qū)W生展示發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)秀機(jī)會(huì)。這可讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，及時(shí)了解行業(yè)變化，增強(qiáng)對(duì)世界上相關(guān)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)。

3、鏡頭下的芯片內(nèi)部震撼記錄，原來(lái)芯片也可以這么美，感受芯片中的美，提升學(xué)生對(duì)審美情趣的感知，體會(huì)到科學(xué)與藝術(shù)的統(tǒng)一

世界上目前最復(fù)雜的芯片，已經(jīng)集成了上百億顆晶體管。在只有指甲蓋幾分之一大的空間內(nèi)，完全就是一個(gè)微觀宇宙。我們跟隨著電子顯微鏡，去這個(gè)世界探究一番。在芯片微觀結(jié)構(gòu)圖中，可以看到小到幾微米的材料，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是不可思議的。在這些微細(xì)的結(jié)構(gòu)中，很像城市里的高樓大廈、河流穿梭、馬路交錯(cuò)。學(xué)生會(huì)感覺(jué)自己好像是這座城市的建設(shè)者，置身城市上方，帶領(lǐng)學(xué)生以一個(gè)全新的絢爛的視角來(lái)了解科技，原理芯片真不簡(jiǎn)單。

4、芯原董事長(zhǎng)戴偉民：做芯片設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)耐得住寂寞，經(jīng)得起誘惑，使學(xué)生感受職業(yè)素養(yǎng)對(duì)職業(yè)發(fā)展和社會(huì)責(zé)任的重要性

芯原公司經(jīng)過(guò)千難萬(wàn)險(xiǎn)才發(fā)展成如今的集團(tuán)公司，正是基于對(duì)于行業(yè)、理論認(rèn)真的思考，才選擇了一條正確的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)道路。從臺(tái)灣到北美乃至日本市場(chǎng)，再到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，盡管遇到多種困難和挑戰(zhàn)，但都一一克服，面對(duì)未來(lái)卡脖子的諸多問(wèn)題，尋求特定解決方案，這樣才成為顛覆芯片產(chǎn)業(yè)的科技新貴，進(jìn)而引導(dǎo)當(dāng)前芯片發(fā)展的主流模式。

5、感受華為半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)師的精益求精的精神，使學(xué)生具有工程師的科學(xué)精神，有堅(jiān)持不懈的探索精神

2015年，設(shè)計(jì)師Mathieu Lehanneur加盟華為巴黎美學(xué)研究所，成為華為首席設(shè)計(jì)師，這是華為做出的重要決定。他負(fù)責(zé)一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，從事華為特定設(shè)計(jì)機(jī)型的開(kāi)發(fā)。目前，華為公司發(fā)布的折疊屏手機(jī)Mate X已使得華為第一次在設(shè)計(jì)上開(kāi)始引領(lǐng)全球。這樣的案例可引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)闊視野，半導(dǎo)體器件不只是做出硬的產(chǎn)品，柔性的產(chǎn)品也能夠駕輕就熟。

6、智能服裝的未來(lái)：可穿戴電子設(shè)備，了解器件的傳感應(yīng)用，如光學(xué)、電子學(xué)，從技術(shù)創(chuàng)新到實(shí)踐，讓學(xué)生感受夢(mèng)想終歸會(huì)成為現(xiàn)實(shí)

加拿大航天局使用了一種智能襯衫，該襯衫可以通過(guò)遠(yuǎn)距離的幾個(gè)傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。這件襯衫的設(shè)計(jì)旨在追蹤穿著者的健康狀況。智能襯衫可收集有關(guān)活動(dòng)水平，生命體征的健康數(shù)據(jù)，包括血氧水平、血壓、心率和電活動(dòng)，以及呼吸率和睡眠質(zhì)量。跟蹤宇航員健康狀況的調(diào)查結(jié)果將用于醫(yī)療保健系統(tǒng)更容易獲得，并支持新的家庭護(hù)理和遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。

7、邀請(qǐng)世界500強(qiáng)企業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)與學(xué)生交流，感受企業(yè)價(jià)值觀、愿景、使命。

案例分析部門(mén)遇到課題挑戰(zhàn)時(shí)所作方案及危機(jī)預(yù)案。了解企業(yè)喜歡什么樣的大學(xué)生。使學(xué)生近距離感受企業(yè)文化，培養(yǎng)中國(guó)特色社會(huì)主義綠色發(fā)展觀。如：3M是全球性的多元化科技企業(yè)，創(chuàng)建于1902年，素以勇于創(chuàng)新、產(chǎn)品繁多著稱于世，我們生活中的諸多創(chuàng)新產(chǎn)品，涵蓋醫(yī)療器械、智能服飾、辦公用具、智慧交通等核心市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

二、結(jié)語(yǔ)

材料專業(yè)課程都有其發(fā)展的歷史足跡，與生活中的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域以及國(guó)家的綜合國(guó)力有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。結(jié)合半導(dǎo)體課程體系特點(diǎn)，挖掘體系中蘊(yùn)含的育德元素，使之學(xué)生更加容易接受。在教學(xué)方法改革中，注重案例教學(xué)的運(yùn)用，案例能夠把深?yuàn)W的專業(yè)課程深入淺出，起到普通教學(xué)所無(wú)法達(dá)到的效果，實(shí)現(xiàn)課程思政潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的育人功效。在教學(xué)載體創(chuàng)建中，要注重校企的協(xié)同效應(yīng)，讓學(xué)生不光懂知識(shí)，還能用知識(shí)。通過(guò)建立校企合作育人機(jī)制，借助企業(yè)技術(shù)資源引領(lǐng)學(xué)生的專業(yè)取向、愛(ài)崗敬業(yè)和理想追求，確保課程思政不限于課堂，還與學(xué)校的定位、人文的范圍相呼應(yīng)，更與企業(yè)文化、社會(huì)環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)良性互動(dòng)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要，教高<2020>3號(hào).）

[2] 劉志福等，我們真的缺芯嗎？光電專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的若干思考，課程教育研究，2019，18， 233.

[3] 劉志福等，應(yīng)用技術(shù)背景下的光電材料實(shí)驗(yàn)改革思路探討，科技資訊，2016， 25， 81.

[4] 田甜等，基于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)課程教學(xué)研究，高等教育，2016，11，148.

[5] 田甜等， 淺析材料物理應(yīng)用型本科專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展-以上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)為例，中國(guó)設(shè)備工程， 2018， 11， 220.

[6] 高德毅等，從思政課程到課程思政： 從戰(zhàn)略高度構(gòu)建高校思想政治教育課程體系，中國(guó)高等教育，2017，1，43.

[7] 專訪芯原股份董事長(zhǎng)戴偉民，中新網(wǎng)，2020.11.8.