◆王曉丹 毛紅敏
融入地區(qū)優(yōu)勢改革半導體物理與器件課程教學模式*
◆王曉丹 毛紅敏
以培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才為目標,根據(jù)長三角半導體行業(yè)蓬勃發(fā)展的地區(qū)優(yōu)勢,提出因需施教、理論聯(lián)系實踐的教學模式改革。以學生為主體,培養(yǎng)科研創(chuàng)新型人才,從而促進產學研更快發(fā)展及半導體行業(yè)的技術進步。
電子行業(yè);半導體物理與器件;教學改革
10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.103
電子信息產業(yè)是研制和生產電子設備及各種電子元件的軍民結合型工業(yè)。2009年以來,電子信息產業(yè)已成為中國國民經(jīng)濟重要的支柱產業(yè),同時對軍事領域也有著深刻的影響。
電子信息產業(yè)的發(fā)展既依賴于集成電路、數(shù)字化通信等半導體產業(yè)的不斷發(fā)展,又與半導體領域技術的進步和骨干人才的培養(yǎng)息息相關。集成電路差不多每三年就更新一代,成為知識及技術更新最為迅速的行業(yè)[1]。2015年,我國電子信息產業(yè)收入總規(guī)模預計達到15.5萬億元,比2010年進入“十二五”前翻了一番?!笆濉逼陂g,電子信息行業(yè)將以“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略作為依托,加快信息技術的融合創(chuàng)新發(fā)展。如此宏偉的目標和快速的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略,對電子行業(yè)中IC人才在知識結構、創(chuàng)新能力等方面提出更為專業(yè)的要求。
此外,教育部提出高校培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質人才的目標。作為講授電子類課程的高校教師,筆者深感順應科技的發(fā)展、市場的變化,滿足各方面對不同人才的需求,改變教學模式勢在必行[2]。半導體物理與器件課程作為應用物理和電子類專業(yè)本科生和研究生的必修專業(yè)課程,在整體專業(yè)課程中占有重要地位,且為后續(xù)開設半導體制造工藝及集成光學等課程的基礎,亦為半導體行業(yè)人才的入門級必修課。如何改變半導體物理與器件課程教學模式,培養(yǎng)出滿足市場需求的高素質人才,是高校教師必須且迫切要思考的問題。本文結合教學經(jīng)驗,提出以下幾點教學模式改革思路。
*基金項目:國家自然科學基金項目(61306004);江蘇省自然科學基金項目(BK20130263);校級重點專業(yè)(應用物理學)建設項目資助(No.2013ZYXZ-08)。作者:王曉丹,蘇州科技學院數(shù)理學院副教授,博士;毛紅敏,蘇州科技學院數(shù)理學院(215009)。
江蘇半導體是我國半導體產業(yè)的發(fā)祥地之一,在20世紀80年代就實現(xiàn)了我國集成電路的大規(guī)模生產,積累了晶圓制造經(jīng)驗,培養(yǎng)了大批IC骨干人才,有利推動了半導體產業(yè)的快速發(fā)展。江蘇省現(xiàn)擁有蘇州工業(yè)園區(qū)、高新區(qū),無錫新區(qū),常州新區(qū),南京江寧開發(fā)區(qū)等國家和省級信息化產業(yè)基地。僅蘇州地區(qū)就有和艦科技、三星、瑞薩、英飛凌、東芝、飛利浦、AMD、賀利氏等眾多著名大公司。因此,半導體領域的人才需求數(shù)量巨大,素質要求較高。
為了滿足半導體公司的用人需求,培養(yǎng)高素質的IC人才,深入多家半導體公司進行調研,參觀公司生產線,與企業(yè)工程師會談,根據(jù)企業(yè)對半導體領域人才知識結構的需求,修改培養(yǎng)方案和課程大綱,在原有半導體物理知識的基礎上,根據(jù)企業(yè)需求側重于器件結構的講解,實施因需施教的教學方法。
如對于最基礎的結構P-N結,結合在LED、光探測器和太陽能電池領域的應用進行講解,并與蘇州阿特斯陽光電力有限公司建立友好的合作關系,組織學生走進公司的太陽能電池制造生產線進行參觀,更好地掌握此結構。在工藝方面,重點介紹封裝和測試。在蘇州地區(qū)集成電路產業(yè)中封裝和測試收入占全年總收入的75%左右,因而此方向人才需求量巨大。
此外,將調研企業(yè)的生產線、人才需求等信息教授給學生,通過實實在在的市場需求、工作崗位等現(xiàn)狀,讓學生了解學習半導體物理與器件課程的必要性,也切實調動了學生學習的積極性,使學生充分認識到要掌握哪些知識和技能,才會在求職中立于不敗之地。如此便實現(xiàn)了因需而學的學習氛圍,學習效果較之前有很大改善。
在半導體物理與器件課程的授課過程中,對于某些重要的物理概念,在講解的同時利用本?,F(xiàn)有實驗儀器引入實驗環(huán)節(jié),通過實驗使學生更加深入透徹地掌握半導體物理的知識。如在講授半導體的電阻率概念時,增加學生利用探針臺采用四探針法來測量一些常規(guī)半導體的電阻率的實驗。通過學生的實際操作,更加牢固地掌握了電阻率的概念。在講授半導體材料特性的霍爾效應時,學生利用霍爾效應儀來測量半導體的載流子濃度,從而更加深入地了解霍爾效應的應用[3]。
此教學模式的改革歸功于蘇州科技學院擁有電子薄膜材料實驗教學示范中心和固態(tài)物理與材料研究中心。中心擁有磁控濺射鍍膜系統(tǒng)、激光分子束外延、脈沖激光沉積、光刻機、原子力顯微鏡、光譜分析儀及綜合物性測量系統(tǒng)等設備,還配備傳感器實驗分室和太陽能電池實驗分室。中心可以為教學模式改革提供設備上的支持。
此外,根據(jù)現(xiàn)有設備和學生就業(yè)需求,增設半導體器件方面的課程設計,從薄膜生長、電極制作到太陽能電池的組裝等[4]。將課程設計融入教學對應的章節(jié)中,使學生在掌握了半導體器件結構的基礎上,動手進行簡單器件的設計制作,將理論與實踐結合。此方法充分調動了學生的學習興趣,效果較好。
當前多元化社會需要全能型人才,大學生的就業(yè)壓力日益增大。教師在講授半導體物理方面基礎知識的同時,更要注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]。教師獲得多項半導體方面國家及省部級科研項目資助。教師在授課的同時,鼓勵學生進入實驗室,參與半導體項目的研究,培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新能力,并將最新的科研成果融入到課堂教學中。此外,建立高校優(yōu)勢學科和氧化物薄膜材料與光學信息協(xié)同創(chuàng)新中心,在教師帶領下,增加與香港大學、南京大學、中科院物理所、蘇州納米所等其他院校學生的科研交流,取長補短,不斷提升學生的創(chuàng)新能力,并聯(lián)合推動微納器件的產業(yè)化進程。
根據(jù)蘇州地區(qū)優(yōu)勢,大力提倡產學研相結合。蘇州科技學院與昆山雙橋傳感器測控技術有限公司簽訂了共建“蘇州動態(tài)力敏傳感器工程技術研究中心”的產學研合作協(xié)議。在講授半導體課程的同時,組織學生參觀昆山雙橋傳感器測控技術有限公司,使學生切實了解半導體器件在產品中的應用、銷售和市場情況。研成果融入到課堂教化物薄膜材料與光學增加與香港大學、南等其他院校學生的科創(chuàng)新能力,并聯(lián)合推學研相結合。蘇州科公司簽訂了共建“蘇的產學研合作協(xié)議。參觀昆山雙橋傳感器半導體器件在產品中
依據(jù)長三角地區(qū)半導體企業(yè)眾多,IC人才需求量巨大的優(yōu)勢,本文提出因需施教、理論聯(lián)系實際及注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)等教學模式的改革。通過改革,希望學生能扎實掌握知識,切實提高學生的創(chuàng)新能力,以適應半導體行業(yè)市場對人才的需求?!?/p>
[1]王芬,陳益文.長江三角洲與珠江三角洲電子信息產業(yè)發(fā)展的比較分析[J].中國信息導報,2005(10):15-21.
[2]王印月,趙猛.改革半導體課程教學 融入研究性學習思想[J].高等理科教育,2003(1):69-71.
[3]施敏.半導體器件物理與工藝[M].趙鶴鳴,錢敏,黃秋萍,譯.江蘇:蘇州大學出版社,2002.
[4]夏定元.電子信息工程專業(yè)實驗室建設探討[J].實驗室研究與探索,2003,22(1):131-132.
[5]徐煒煒,黃靜.從半導體物理課程教學談高素質人才培養(yǎng)[J].南通航運職業(yè)技術學院學報,2009,8(4):97-99. IC人才需求量巨大系實際及注重創(chuàng)新能希望學生能扎實掌以適應半導體行業(yè)市
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1671-489X(2016)12-0103-02