新質(zhì)生產(chǎn)力視角下“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)改革路徑探析

摘"要：隨著科技的迅猛發(fā)展，新質(zhì)生產(chǎn)力理論應(yīng)運(yùn)而生，為我國現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)升級與新舊動能轉(zhuǎn)換指明了方向，并逐步重塑全國各產(chǎn)業(yè)的格局。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代科技的核心領(lǐng)域，其對新質(zhì)人才培養(yǎng)具有重要意義。本文基于新質(zhì)生產(chǎn)力視角，深入探究“半導(dǎo)體工藝原理”課程在教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核評價方法以及課程思政等方面所存在的問題，并針對性地提出教學(xué)改革路徑，期望借此提升該課程教學(xué)質(zhì)量，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)培育契合新質(zhì)生產(chǎn)力需求的創(chuàng)新型與復(fù)合型人才，助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展與進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：新質(zhì)生產(chǎn)力；半導(dǎo)體工藝原理；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)模式

一、概述

在全球科技競爭趨于白熱化的當(dāng)下，習(xí)近平總書記于2023年9月在黑龍江省考察期間，開創(chuàng)性地首次提出“新質(zhì)生產(chǎn)力”這一極具重要意義的概念［1］。這是馬克思主義中國化的又一項(xiàng)璀璨成果，為我國現(xiàn)階段前沿科技的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級清晰地指明了前進(jìn)方向。新質(zhì)生產(chǎn)力以科技創(chuàng)新作為主導(dǎo)力量，徹底擺脫傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長模式以及生產(chǎn)力發(fā)展的固有路徑，呈現(xiàn)出高科技、高效能、高質(zhì)量等顯著特征，是與新發(fā)展理念高度契合的先進(jìn)生產(chǎn)力形態(tài)［2］。創(chuàng)新型與復(fù)合型人才恰是推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的核心動力源泉［3］，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為信息技術(shù)的根基所在，對新質(zhì)生產(chǎn)力的孕育與演進(jìn)起著不可或缺的關(guān)鍵支撐功效。“半導(dǎo)體工藝原理”課程作為半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)的核心課程，在培育半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力方面，發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。然而，當(dāng)前“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)中普遍存在諸多弊?。?5］，諸如教學(xué)內(nèi)容滯后、教學(xué)方法與評價方法過于單一，專業(yè)知識傳授與思政教育相互脫節(jié)，難以契合現(xiàn)階段新質(zhì)人才的培養(yǎng)需求。鑒于此，深入探尋該課程在新質(zhì)生產(chǎn)力視角下的教學(xué)改革路徑，無疑具有重大的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義，這不僅關(guān)乎教育質(zhì)量提升，更與國家科技產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展緊密相連，勢在必行且刻不容緩。

二、新質(zhì)生產(chǎn)力對“半導(dǎo)體工藝原理”課程的教學(xué)要求

（一）對人才培養(yǎng)的要求

在新質(zhì)生產(chǎn)力的視角之下，半導(dǎo)體人才首先要扎實(shí)地掌握傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝原理知識，涵蓋半導(dǎo)體材料制備、光刻、刻蝕、摻雜等工藝技術(shù)。不僅如此，他們還需具備跨學(xué)科知識整合的能力，以便能將半導(dǎo)體技術(shù)與其他新興技術(shù)相融合并開展創(chuàng)新。與此同時，創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神對于半導(dǎo)體人才而言也是必不可少的素養(yǎng)，唯有如此，才能契合半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境的快速變動以及復(fù)雜工程實(shí)踐的需求。這一系列的要求意味著我們必須對當(dāng)下課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式加以改革。

（二）對教學(xué)模式的要求

新質(zhì)生產(chǎn)力以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，著重融合新一代信息技術(shù)，諸如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等，以及先進(jìn)制造技術(shù)和新能源技術(shù)等前沿性與顛覆性技術(shù)。這為我們實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合教學(xué)、虛擬仿真等新型教學(xué)模式提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。換言之，我們應(yīng)運(yùn)用前沿信息技術(shù)來變革現(xiàn)有的教學(xué)手段與教學(xué)方法，從而提升教學(xué)效果。

三、“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

廣西師范大學(xué)的“半導(dǎo)體工藝原理”課程于2022年春季開設(shè)，至今已順利完成三個學(xué)期的教學(xué)工作。結(jié)合筆者在教學(xué)過程中的切身體會來看，在眾多高等院校里，“半導(dǎo)體工藝原理”課程的教學(xué)普遍存在以下亟待解決的問題。在教學(xué)內(nèi)容層面，其與實(shí)際應(yīng)用需求之間存在顯著的脫節(jié)現(xiàn)象，未能緊密貼合半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展與現(xiàn)實(shí)訴求；教學(xué)方法上，呈現(xiàn)出較為單一的態(tài)勢，互動環(huán)節(jié)匱乏，創(chuàng)新性不足，難以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與深度參與度；從師資角度審視，教師在專業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)方面仍有較大的提升空間，無法充分滿足課程教學(xué)的高標(biāo)準(zhǔn)要求；此外，課程的考核評價體系亦不夠完善，所涉及的指標(biāo)未能全面且科學(xué)地涵蓋學(xué)生的學(xué)習(xí)成果與綜合能力，難以精準(zhǔn)地衡量學(xué)生對半導(dǎo)體工藝原理知識的掌握程度與應(yīng)用能力。具體表現(xiàn)在以下方面。

教學(xué)內(nèi)容陳舊。傳統(tǒng)的“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于基礎(chǔ)理論知識的傳授，對于半導(dǎo)體工藝的前沿技術(shù)涉及相對較少，教學(xué)內(nèi)容更新速度滯后于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與實(shí)際產(chǎn)業(yè)需求存在一定差距。教學(xué)方法單一。目前，課程教學(xué)仍以教師課堂講授為主，學(xué)生被動接受知識，缺乏主動探索和創(chuàng)新的機(jī)會。教學(xué)方法較為單一，缺乏多樣化的教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱?！鞍雽?dǎo)體工藝原理”作為一門實(shí)踐性與工程性極為突出的學(xué)科，在當(dāng)前課程教學(xué)狀況下，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)總體較為薄弱，可利用的教學(xué)資源也相對匱乏，這極大地限制了學(xué)生實(shí)踐動手能力的養(yǎng)成以及解決實(shí)際問題能力的提升?？己嗽u價指標(biāo)單一。課程考核評價方式主要以傳統(tǒng)的考試成績?yōu)橹?，平時成績占比較小，且平時成績主要依據(jù)考勤、作業(yè)等簡單指標(biāo)評定。這種考核評價方式難以全面、準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和綜合能力，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新意識。

四、新質(zhì)生產(chǎn)力視角下，課程的教學(xué)改革策略

鑒于“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀中存在的不足之處，本文基于新質(zhì)生產(chǎn)力的視角，提出了如下改革路徑，旨在培育出契合新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展需求的創(chuàng)新型與復(fù)合型半導(dǎo)體人才。

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

首先，需積極融入前沿技術(shù)與應(yīng)用案例，達(dá)成教學(xué)內(nèi)容的及時更新。把半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域諸如極紫外光刻技術(shù)、3D單片集成工藝等最新研究成果與前沿技術(shù)，以及抗輻射集成電路工藝加固設(shè)計等實(shí)際應(yīng)用案例融入教學(xué)進(jìn)程。借助對前沿技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景的講解，讓學(xué)生知悉半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前沿動態(tài)，拓寬其視野，進(jìn)而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新意識。

其次，著重加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合?！鞍雽?dǎo)體工藝原理”課程屬于典型交叉學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容涵蓋材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)與數(shù)學(xué)等多學(xué)科范疇。通過對相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論及前沿科技的認(rèn)知，有助于培育學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識處理半導(dǎo)體工藝實(shí)際問題的能力，提升其綜合應(yīng)用能力并塑造跨學(xué)科思維。

（二）教學(xué)方法改革

首先，應(yīng)運(yùn)用多樣化教學(xué)手段，重視信息技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合應(yīng)用。例如采用多媒體教學(xué)、動畫演示、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等方式，提升教學(xué)的直觀性與互動性［6］。以動畫展示半導(dǎo)體工藝微觀物理進(jìn)程，像晶體生長、雜質(zhì)擴(kuò)散等，助力學(xué)生理解抽象理論；借助Silvaco等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，使學(xué)生能在虛擬情境中開展半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)操作，熟悉流程與參數(shù)設(shè)置，增強(qiáng)實(shí)踐動手及自主探索能力。

其次，積極推進(jìn)問題導(dǎo)向式教學(xué)與項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)。通過構(gòu)建問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動思考并探索半導(dǎo)體工藝原理核心問題。如講解光刻工藝時提出光刻分辨率提升問題，讓學(xué)生經(jīng)查閱文獻(xiàn)、小組討論等途徑探尋解決方案，以此培育創(chuàng)新思維與問題解決能力。同時開展項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)，將課程內(nèi)容分解為多個項(xiàng)目，如設(shè)計制作簡易半導(dǎo)體器件。學(xué)生分組實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)，從規(guī)劃、工藝設(shè)計到器件制作與測試全程參與，于項(xiàng)目實(shí)踐中深化知識理解與應(yīng)用，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作及工程實(shí)踐能力。

（三）實(shí)踐教學(xué)改革

新質(zhì)生產(chǎn)力以科技創(chuàng)新為核心驅(qū)動。實(shí)踐教學(xué)對于培育學(xué)生創(chuàng)新精神與工程能力而言，是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，起著決定性作用。對此，主要從以下三個層面推進(jìn)改革，以穩(wěn)固實(shí)踐育人的根基。

其一，深入推動產(chǎn)學(xué)研協(xié)同教育機(jī)制的深化。積極構(gòu)建高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間的合作渠道，全力整合各方資源，共同建設(shè)優(yōu)質(zhì)的聯(lián)合培養(yǎng)或者學(xué)生實(shí)習(xí)基地，從而為實(shí)踐教學(xué)源源不斷地注入能量，達(dá)成前沿科研成果以及行業(yè)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)同教學(xué)過程的深度交融與無縫對接。

其二，用心打造多層次實(shí)踐教學(xué)體系，涵蓋基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競賽以及企業(yè)實(shí)習(xí)等多個重要模塊?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)著重聚焦于半導(dǎo)體工藝的基本操作，致力于夯實(shí)學(xué)生對原理的認(rèn)知基礎(chǔ)，助力其扎實(shí)掌握學(xué)科的“基本功”；綜合實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注多個工藝環(huán)節(jié)的整合運(yùn)用，有力地磨煉學(xué)生融會貫通的能力以及系統(tǒng)思維；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)則以充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性為目標(biāo)，積極鼓勵學(xué)生自主選題，大膽地去探索新型半導(dǎo)體材料或工藝在特定領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，從而有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與潛能。在企業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，合理安排學(xué)生深入半導(dǎo)體企業(yè)的一線崗位，使其能夠沉浸式地感受生產(chǎn)流程、技術(shù)研發(fā)以及質(zhì)量管理等實(shí)際操作場景，促進(jìn)理論知識與企業(yè)實(shí)際需求之間的精準(zhǔn)匹配與高效銜接，使其順利轉(zhuǎn)化為職場的“硬實(shí)力”，全方位提升學(xué)生的就業(yè)競爭力，確保學(xué)生踏出校園后便能順利投身于行業(yè)前沿，充分彰顯其專業(yè)素養(yǎng)與實(shí)踐能力。

其三，大力強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)。充分借助單位已有的國家和省部級實(shí)驗(yàn)室、工程中心等高水平產(chǎn)學(xué)研平臺，并進(jìn)一步加大對實(shí)踐教學(xué)平臺的資源投入力度，全力建設(shè)先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)室，配備齊全如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備等實(shí)驗(yàn)儀器。持續(xù)加強(qiáng)校企合作，設(shè)立校外實(shí)踐教學(xué)基地，實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源的共享，拓寬學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會。同時，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺作為有益補(bǔ)充，豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與場景的種類，切實(shí)滿足學(xué)生多樣化的實(shí)踐需求。

（四）考核評價改革

精準(zhǔn)且完善的考核評價體系對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性與創(chuàng)新意識意義重大，其核心在于構(gòu)建多元評價指標(biāo)并著重考量實(shí)踐及綜合運(yùn)用能力。

1.多元考核評價體系構(gòu)建

著力打造以過程性評價為主體、終結(jié)性評價為輔助的多元考核架構(gòu)。過程性評價涵蓋課堂參與度、小組研討成效、項(xiàng)目報告質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)操作精準(zhǔn)度等維度，綜合評定學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)過程與綜合素養(yǎng)。終結(jié)性評價采取考試與答辯相融合的模式，考試聚焦基礎(chǔ)知識的掌握與綜合應(yīng)用水平檢驗(yàn)，答辯環(huán)節(jié)著重考量學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐成果與創(chuàng)新亮點(diǎn)。借助多元考核手段，精準(zhǔn)且全面地呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成效，推動學(xué)生踴躍投身學(xué)習(xí)與實(shí)踐，全方位培育其綜合素質(zhì)。

2.創(chuàng)新與實(shí)踐能力評價強(qiáng)化

在考核評價指標(biāo)體系內(nèi)，顯著提升學(xué)生創(chuàng)新及實(shí)踐能力的賦權(quán)比重。針對課程學(xué)習(xí)期間提出創(chuàng)新構(gòu)想、斬獲創(chuàng)新成果（諸如發(fā)表學(xué)術(shù)論文、申報專利等）或在實(shí)踐項(xiàng)目中表現(xiàn)卓越的學(xué)生予以適度加分激勵。以此導(dǎo)向，驅(qū)動學(xué)生聚焦創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力塑造，有效提升其創(chuàng)新熱忱與主觀能動性。

（五）課程思政融入

課程思政與專業(yè)教學(xué)協(xié)同互促，對培育復(fù)合型人才、提升學(xué)生綜合素養(yǎng)極為關(guān)鍵。其能有效塑造學(xué)生正確價值及道德觀念，拓寬視野與思維境界，使學(xué)生在專業(yè)研習(xí)中深植家國情懷與強(qiáng)烈社會責(zé)任感，筑牢未來發(fā)展的思想根基。

1.厚植家國情懷與產(chǎn)業(yè)擔(dān)當(dāng)

教學(xué)時，詳述我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌跡與現(xiàn)狀，剖析所遇技術(shù)困境及國際競爭態(tài)勢，以激發(fā)學(xué)生民族自信與產(chǎn)業(yè)使命感。如回溯老一輩科學(xué)家在半導(dǎo)體研究早期的艱辛開拓，及近年我國企業(yè)在芯片制造關(guān)鍵技術(shù)方面的持續(xù)突破，激勵學(xué)生為產(chǎn)業(yè)振興而奮進(jìn)。

2.鍛造科學(xué)精神與職業(yè)操守

把科學(xué)精神與職業(yè)道德培育貫穿課程教學(xué)全過程。在半導(dǎo)體工藝原理實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐環(huán)節(jié)，著重嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)規(guī)范以及對知識產(chǎn)權(quán)與行業(yè)準(zhǔn)則的遵循。如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時，要求學(xué)生如實(shí)記錄與分析；介紹產(chǎn)業(yè)專利與創(chuàng)新成果時，引導(dǎo)學(xué)生尊重知識產(chǎn)權(quán)，樹立正確的創(chuàng)新價值導(dǎo)向。

結(jié)語

新質(zhì)生產(chǎn)力視角下的“半導(dǎo)體工藝原理”課程教學(xué)改革是適應(yīng)時代發(fā)展需求、培養(yǎng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新型人才的必然要求。本文通過對教學(xué)現(xiàn)狀的深入剖析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評價方法和課程思政等方面提出了一系列改革路徑。在教學(xué)內(nèi)容上緊跟產(chǎn)業(yè)前沿并整合跨學(xué)科知識；教學(xué)模式創(chuàng)新采用項(xiàng)目驅(qū)動、線上線下混合式以及VR/AR輔助教學(xué)；評價方法改革構(gòu)建多元化評價主體并結(jié)合過程性與終結(jié)性評價；課程思政融入注重培養(yǎng)學(xué)生家國情懷與塑造科學(xué)精神和職業(yè)道德。這些改革措施的實(shí)施將有助于提升“半導(dǎo)體工藝原理”課程的教學(xué)質(zhì)量，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)培育出具有扎實(shí)專業(yè)知識、創(chuàng)新能力和良好職業(yè)素養(yǎng)的高素質(zhì)人才，從而有力地推動我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展浪潮中不斷創(chuàng)新與進(jìn)步。

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資助項(xiàng)目：廣西師范大學(xué)2023年度新工科研究與實(shí)踐立項(xiàng)項(xiàng)目：《新工科背景下半導(dǎo)體工藝原理課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究》，項(xiàng)目號：2023JGXG01；2024年廣西高等教育本科教學(xué)改革A類項(xiàng)目：《“新工科”理念下地方院校集成電路人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐》，項(xiàng)目號：2024JGA133

作者簡介：蔣春生（1990—"），男，漢族，廣西全州人，博士研究生，副教授，主要從事新型半導(dǎo)體器件制備與建模研究。

*通信作者：謝琴（1989—"），女，漢族，廣西全州人，碩士研究生，助理研究員，主要從事高校高層次人才引進(jìn)和培養(yǎng)策略研究。