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摘要：半导体物理课程是微电子技术领域的专业课，其内容抽象，综合性强，且相关知识更新速度快。传统的半导体物理授课多为教师讲授为主，学生探讨为辅的模式，存在着一些弊端。本文针对该课程的特点以及目前教学模式存在的问题，从教学内容的优化、教学方法与教学手段的改进、考核方式的优化等方面进行了具有实际意义的探讨。通过以上几个方面的改革从而激发学生对半导体物理教程的学习积极性，提高学生的学习效率和课程教学质量。
关键词：半导体物理；教学改革；创新
引言
半导体物理是微电子技术领域的理论基础学科，是一门综合性很强的专业课。由于该课程涉及内容较广泛、概念繁杂难懂，使其成为一门学习难度较大的学科。且随着社会的进步和科技的发展，半导体物理相关的知识也日新月异，新器件、新工艺、新技术层出不穷，这对教学模式也提出了更高的要求。而传统的教学模式中，教学内容匮乏、教学方法过于单一，已经跟不上时代的进步。因此，新的半导体物理教学改革应该提上日程。在新的教学过程中应该结合实际中存在的问题，改善教学模式、创新教学方法，只有这样才能培养出满足社会的需求的半导体专业人才。
一、半导体物理教学现状
半导体物理是一门理论性、综合性很强的学科，目前半导体物理课程的教学环节存在着一些问题：（1）课程内容抽象。半导体物理课程内容抽象、物理概念多、易混淆知识点多，如能带理论、电子隧道效应等，学生面对这些比较抽象的概念理解起来难度较大。另外，该课程在教学过程中涉及知识面广，理论计算、公式推导等占据主要部分，例如平衡载流子和非平衡载流子浓度、掺杂半导体的载流子浓度及费米能级以及漂移和扩散运动的相关公式等，这些理论计算和公式推导需要很高的微积分基础，单纯的靠老师讲授可能无法达到预期效果。（2）课程内容陈旧。半导体行业的发展速度非常之快，新器件、新工艺、新技术层出不穷，现有的半导体物理课程内容陈旧，缺乏对于新知识的介绍，这使得我们的教学与社会对于半导体行业人才的需求不匹配。有的学生在课上把半导体物理的理论学习的很好，然而一进入企业实践却发现自己什么都不会。（3）教学模式单一，学生知识水平参差不齐。半导体物理涉及的知识面广，内容多，学校大多采用的也就是课堂板书加多媒体放映的教学模式。这种教学模式太过单一，可能会导致学生感觉到课程内容枯燥，丧失学习的主动性，日积月累导致其对课程内容理解的不透彻，进入恶性循环。另外，由于课程内容多，难度大，学校设置的课时少，在有限的课时中教师很少能将知识点全面展开讲授，逐一把课程内容的来龙去脉全部讲明白，学生在学习的过程中一知半解，这使得教师虽然付出了大量的精力和心血，但是得到的学生反馈效果却不理想。（4）学生课程参与度不高。半导体物理课程本身的理论性较强、内容比较枯燥，如果老师在授课过程中不注意方式方法，很容易导致课堂沉闷缺乏活跃氛围，学生慢慢的会对半导体物理学这门课程产生抵触心理。尽管现在有一些高校已经明文禁止学生在课堂上使用手机等电子产品，但不少学生在课堂上依然表现得非常安静沉默，不愿意和教师交流回应，没有自己的独立思考，填鸭式的接受知识。在课外也很少有学生主动学习课程相关知识，更别提参加相关的项目及竞赛等，这对于半导体物理课程的学习是非常不利的。
二、半导体物理教学改革措施
根据社会对于半导体专业人才的需求，综合半导体物理的教学现状以及传统教学中存在的诸多问题，可以看到教学改革刻不容缓。新的教学改革目的是把学生置于教学的中心地位，创造使学生主动参与的教学场景，解决传统教学中课堂沉闷、学生参与度低的问题，并通过将理论知识与科研实践有效结合，最终培养具有创新实践能力的半导体物理专业方面的人才[1]。出于这种目的，提出了以下教学改革的具体措施。
（一）优化教学课程内容。对课程内容的优化主要体现在三个方面：首先，理清与其他学科重复的教学内容。半导体物理教学内容颇多，并且有许多内容与微电子其他学科重复，教学过程中应该对这部分内容进行合理删减，这使得教师可以将有限的课堂时间用于课程的重点及难点，将这些知识点全面展开进行讲授，利于学生理解和掌握。其次，抽象概念实例化。半导体物理内容里概念多、抽象难懂，对于一些比较难懂隐晦的概念，可以采取举例子等方式，引导学生自己大胆的展开想象，自己思考，也可以和其他同学一起研讨，这样有助于学生更深层次的理解。另外在讲授过程中还可以增加一些半导体物理方面的小故事等等，活跃课堂气氛的同时也能增加学生学习知识的兴趣。最后，适当引入新器件、新技术的相关原理与知识。由于半导体行业的发展日新月异，半导体物理课程的相关知识更新速度快。在教学过程中，教师不能仅仅只停留在课本知识上，还应该吸取新的知识，把最新知识与半导体物理课程结合起来传授给学生。
（二）改进教学方法与教学手段。教学方法与教学手段的改进可以从以下几个方面出发：首先，由填鸭式教学向启发式教学改进。传统的半导体物理教学模式多为填鸭式教学，学生对知识的接受程度不高、学习兴趣缺失。故此我们在基础知识传授的基础上，采取以“学生为主体，教师为引导”的启发式教学方式，引导学生激进型启发式学习，由此来改变学生对学习半导体物理课程的抵触心理并且激发其学习兴趣，培养学生的创新意识和创新能力。其次，注重师生互动。在半导体物理课程重点、难点的教学部分，要充分重视与学生之间的互动，采用师生互动的教学模式。这种模式在老师讲授的基础上，增加学生讨论环节，最后由老师进行总结。在教学过程中，首先由老师围绕教学大纲为中心，对重点领域和难点领域逐个讲解。讲授完成引导学生进行讨论，讨论的内容基于课堂内容，但可以不局限于课堂内容，引导学生独立的思考。讨论环节可以更好的了解学生对于知识的掌握程度，哪些地方掌握的较好，哪些地方还存在不足，老师可以根据讨论的情况有目的有针对性的对学生理解上的误区进行进一步加深讲解，从而达到较好的授课效果。再次，理论与实践结合。为了加强学生的实践动手能力，根据微电子学科的特点，可以适当开展一些竞赛或者小组训练。学生可自由组队，通过一些比赛训练来锻炼自己发现问题、解决问题的能力。还可以鼓励学生参与相关的科研项目，通过自己设计设计、加工半导体物理相关的器件，使得学生将自己在课上所学的半导体物理知识进行进一步的梳理，将理论与实践结合起来，达到学以致用的目的。同时，通过实践环节还可以提高学生的创新能力和实践动手能力。最后，注重知识面拓展。由于半导体物理相关知识的更新速度之快，现有的教学内容无法满足社会及企业对于半导体行业人才的需求，因此在平时要将教学与科研结合起来，多开展一些专业讲座让学生进一步了解其学科领域的最新知识，让学生通过自主学习来培养他们的创新思维能力。老师作为知识的传授者，在做好教学工作的同时，也要注意自身学术修养的提高。只有自己时刻保持对于科研的热情，积极关注半导体行业出现的新器件、新工艺、新技术等，才能保持与时俱进，并将这些最近的知识渗透到平时的理论教学工作中去，使得学生的知识面更宽。
（三）优化考核形式。改变过去单一的通过期末考试一卷定成绩的模式，注重平时过程的评价，可以采用课上讨论问题、课后作业、实践及期末考试等多方面、多形式的考核方式，来对学生的学习效果进行测评，综合给出学生的最后成绩。由于半导体物理涉及的公式推导较多，而这些单靠老师的课堂讲解不可能获得很好的教学效果，因此，在学完相关的知识后，可以布置一些练习题，通过随堂练习或者课后作业的方式，让学生独立的完成物理概念的建立、建立物理概念后由物理问题向数学问题的转变、利用数学知识进行公式的推导及计算等。例如，掺杂半导体的载流子浓度和费米能级的位置、平衡载流子及非平衡载流子浓度的计算、扩散与漂移运动等相关的公式推导及计算等。也可以设置一定的实验实践环节或仿真模拟实验，让学生能够把理论概念运用到工程实践中[2]。以上这些都可以计入平时成绩的评价中，通过多方面、全方位的对学生平时的学习过程进行考核，不能使得教师能够更好的了解学生对于知识的掌握情况，还可以激发学生学习的热情，培养学生的创新思维能力和实践动手能力，达到更好的教学效果。
三、结束语
为了适应科技的发展以及半导体行业对人才的需求，针对半导体物理课程目前教学环节中呈现出的问题，本文提出了半导体物理教学改革的措施。半导体物理由于概念多、理论性强、内容抽象，使得部分学生的学习兴趣不高。为了增强学生学习的主动性和积极性，从半导体物理课程教学内容的优化、教学方法与教学手段的改进、考核方式的优化等方面进行了具有实际意义的改革和探索。这些教学改革措施，主要目的在于改变传统教学过程中“教师为主体，学生为辅助”的被动填鸭式教学模式，逐渐向“学生为主体，教师为引导”启发式教学模式改进，增加学生对于半导体物理课程的学习兴趣和积极性，同时通过实践过程的锻炼，培养其创新能力和工程实践能力，以更好的切合社会对于半导体相关专业人才的需求。
参考文献
[1]部建培，王卿璞.半导体物理实验教学改革研究[J].教育现代化，2019，6（66）：47-49.
[2]盛英卓，兰伟，张振兴，等.基于创新型人才培养的半导体物理实验教学改革[J].实验室科学，2020，23（2）：111-114.
作者:王玫 周晓斌 单位:郑州轻工业大学
