李月鋒 鄒 軍 李 楊 郭春鳳 楊波波 石明明 胡蓉蓉

（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 上海 201418）

《功率器件熱管理及應(yīng)用》是一門理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究生專業(yè)課程。本課程基于工程傳熱學(xué)、功率半導(dǎo)體封裝工藝、微納傳熱學(xué)、新型熱界面材料、功率器件機(jī)械結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的傳熱和散熱方法、有限元熱分析為基礎(chǔ)，以分立器件和功率IC的熱分析和熱設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，以設(shè)計(jì)系統(tǒng)綜合散熱效果從而有效控制功率半導(dǎo)體器件結(jié)溫為目的，詳細(xì)闡述了功率器件的熱管理的基本原理和常用方法，并且講述了國(guó)內(nèi)外功率器件的最新研發(fā)成果和進(jìn)展，在解決熱管理方面的最新工藝和成就。功率半導(dǎo)體器件不僅關(guān)系到各國(guó)民生問(wèn)題，還逐漸成為各國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)地和戰(zhàn)略性領(lǐng)域。中國(guó)功率半導(dǎo)體發(fā)展之路，尤其是最近幾年中美在該領(lǐng)域的制裁與自我崛起，出現(xiàn)了許多名人軼事，留下了許多可歌可泣的事跡，展示了中華兒女的勵(lì)志愛(ài)國(guó)情懷[1]。但是，在功率半導(dǎo)體的相關(guān)課程教學(xué)與人才培養(yǎng)中，缺乏大國(guó)工匠精神的引領(lǐng)、奮斗激情的激勵(lì)、危難時(shí)刻的擔(dān)當(dāng)意識(shí)。

1 初步構(gòu)想

本課程以功率器件熱管理為主線，結(jié)合工程傳熱學(xué)、電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)及分析技術(shù)和FLoEFD有限元熱仿真等相關(guān)知識(shí)，融合工程案例，將功率器件熱管理的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)組合為傳熱學(xué)基本知識(shí)、功率器件基本熱結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)三大模塊，通過(guò)凝練理論知識(shí)點(diǎn)，增加應(yīng)用性工程案例，融入思政元素，強(qiáng)化工程實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化立德樹(shù)人的教育初心。

1.1 構(gòu)建功率器件熱管理及應(yīng)用新工科教學(xué)體系

基于工科教育專業(yè)認(rèn)證，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，吸收行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和最新發(fā)展成果，注重工程實(shí)踐和學(xué)生就業(yè)，注重實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)的重構(gòu)與整合，補(bǔ)充完善課程內(nèi)容，修訂教學(xué)大綱，編制基于校企合作的專業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈相銜接的教學(xué)內(nèi)容，探索線上線下混合式深入互融教學(xué)方法，構(gòu)建多維考核機(jī)制和方法，吸納半導(dǎo)體前沿技術(shù)，打造功率器件熱管理及應(yīng)用新工科知識(shí)體系，在工程傳熱學(xué)的基礎(chǔ)上，從功率器件本身特征出發(fā)，收集整理以SiC、GaN為代表的第三代半導(dǎo)體在高鐵、新能源汽車、5G通訊、雷達(dá)、機(jī)器人等前沿應(yīng)用中的熱管理問(wèn)題，結(jié)合前沿的材料工藝，形成具有專業(yè)特色的功率器件熱管理及應(yīng)用的新工科教學(xué)知識(shí)體系。

1.2 構(gòu)建散熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)新工科知識(shí)體系

該課程涉及工程傳熱學(xué)、流體力學(xué)、強(qiáng)化傳熱技術(shù)及應(yīng)用、熱界面材料、微納米尺度流動(dòng)與傳熱學(xué)基礎(chǔ)、有限元熱分析、熱工測(cè)量技術(shù)與方法等多門學(xué)科和技術(shù)。隨著5G通信、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、新能源汽車等技術(shù)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件迅速向高電壓、大電流、高頻化、模塊化、智能化的方向發(fā)展，功率器件的散熱設(shè)計(jì)越來(lái)越成為電力電子產(chǎn)品穩(wěn)定工作的保障，該課程的授課內(nèi)容及知識(shí)框架也需要不斷更新及優(yōu)化，同時(shí)也應(yīng)該吸收相關(guān)行業(yè)的新材料、新工藝，形成散熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)新工科知識(shí)體系。

1.3 構(gòu)建多維考核體系

課程考核的目的不在于分?jǐn)?shù)，而在于對(duì)學(xué)生的學(xué)風(fēng)、學(xué)習(xí)方法、人生觀價(jià)值觀的正面引導(dǎo)。加大平時(shí)學(xué)習(xí)及實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的比重，引入課程思政分值比重，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人的目的。在理論知識(shí)考核的基礎(chǔ)上加入能力素質(zhì)考核、思政元素考核，使考試成績(jī)不僅反映了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，還考察了其創(chuàng)造力、想象力以及專業(yè)素養(yǎng)、家國(guó)情懷等綜合素質(zhì)。

總之，通過(guò)該課題的建設(shè)，能夠吸收先進(jìn)的知識(shí)和技術(shù)，構(gòu)建功率器件熱管理及應(yīng)用新工科教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)線上線下無(wú)縫銜接，積極滲透價(jià)值引領(lǐng)，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求和為社會(huì)服務(wù)的應(yīng)用人才。

2 提煉典型思政案例，精心設(shè)計(jì)課程，構(gòu)建“三融三促”育人新舉措

系統(tǒng)挖掘課程中的“價(jià)值”因素，凝練形成課程思政“案例樹(shù)”。以專業(yè)技能為載體，將思政融入知識(shí)傳授（第一課堂），促進(jìn)思政因素的學(xué)深悟透和工心匠能的培養(yǎng)；以科研實(shí)訓(xùn)（第二課堂）為途徑，促進(jìn)勇于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新、為民服務(wù)和報(bào)效祖國(guó)的決心；以潛移默化的文化浸潤(rùn)（第三課堂）為手段，促進(jìn)人文知識(shí)、家國(guó)情懷、民族底蘊(yùn)的傳承和發(fā)揚(yáng)。通過(guò)“三融三促”育人體系，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)顯性教育與潛性教育相統(tǒng)一，崇尚科學(xué)和服務(wù)社會(huì)相統(tǒng)一，家國(guó)情懷與社會(huì)責(zé)任相統(tǒng)一，敬畏生命與人文關(guān)懷相統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人。

2.1 思政融入知識(shí)傳授

總書記指出：“守好一段渠，種好責(zé)任田，同向同行，協(xié)同效應(yīng)?！弊鳛楦咝＝逃ぷ髡?，肩負(fù)著教書育人的歷史使命，是對(duì)學(xué)生的思想和成長(zhǎng)影響最大的角色，建設(shè)好第一課堂（知識(shí)傳授）的“課程思政”是落實(shí)立德樹(shù)人的首要任務(wù)。為此，需要深入挖掘?qū)I(yè)課程思政元素，并有機(jī)融入到課程教學(xué)和實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)，將純理論的灌輸教學(xué)轉(zhuǎn)為有實(shí)踐性的案例教學(xué)，并設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行修正和改進(jìn)。近年來(lái)，我國(guó)功率器件制造水平顯著提升，國(guó)產(chǎn)航母、高鐵、C919飛機(jī)、大型驅(qū)逐艦、天眼等裝備已經(jīng)投入國(guó)防、生活、交通等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中。這些大國(guó)重器研發(fā)案例不僅包含著一定的半導(dǎo)體內(nèi)容，還蘊(yùn)含著大量的思想政治教育因素，因此，可以將其作為在功率器件專業(yè)教育中滲透思想政治教育的切入點(diǎn)。

2.2 思政融入科研實(shí)踐

功率器件熱管理與應(yīng)用是一門特別重視實(shí)踐和應(yīng)用的工程學(xué)科。課程思政與科研實(shí)訓(xùn)、學(xué)科競(jìng)賽等專業(yè)課實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合，可將專業(yè)知識(shí)體系之外的主題式思政背景有效地融入到實(shí)踐環(huán)節(jié)中。

（1）筆者所在課題組研究生連續(xù)三年參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，并在第七屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中以團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目《燈欽-深紫外殺菌消毒的領(lǐng)航者》榮獲上海市金獎(jiǎng)?；诖隧?xiàng)目，團(tuán)隊(duì)基于原創(chuàng)的核心技術(shù)，研發(fā)了以下三款產(chǎn)品，分別為空氣凈化器、智能殺菌保溫杯和移動(dòng)加濕器。在產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程不免會(huì)涉及有關(guān)功率器件的應(yīng)用，以及散熱的相關(guān)問(wèn)題，但團(tuán)隊(duì)成員沒(méi)有因此就止步不前，而是充分利用團(tuán)隊(duì)合作，結(jié)合理論知識(shí)，克服重重困難，最終榮獲上海市金獎(jiǎng)。

（2）保護(hù)熱帶雨林是全球的共識(shí)，是成本最低最有效的減碳手段之一。但是目前“退膠還林”政策的提出具備一定的可行性，但是橡膠也是國(guó)家的戰(zhàn)略資源之一，也像守住18億畝耕地一樣重要。因此需要提高橡膠林下的生物多樣性，也就是林下套種的模式，不僅能保住農(nóng)戶在橡膠林下的正常收入，還能增加額外的收入，防止林下土地的營(yíng)養(yǎng)流失。

本課題組團(tuán)隊(duì)響應(yīng)號(hào)召，研制了林下專用的激光補(bǔ)光系統(tǒng)，照射覆蓋面積可達(dá)2畝，可適應(yīng)草本植物、瓜果類植物、育苗補(bǔ)光等。

2.3 思政融入文化傳承

電力電子學(xué)科的發(fā)展是靠一輩輩電力電子人接力傳承實(shí)現(xiàn)的，功率器件作為電力電子學(xué)科的分支，更應(yīng)該將前輩們的工匠精神、家國(guó)情懷、勇于探索、創(chuàng)新實(shí)踐、艱苦奮斗等優(yōu)良基因在新時(shí)代得以傳承和發(fā)揚(yáng)；并注重吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)理念和行業(yè)創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)中西融通和產(chǎn)學(xué)研交融。

本課程借助信息化技術(shù)平臺(tái)，在知網(wǎng)學(xué)習(xí)通、微信群等信息化平臺(tái)進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，討論內(nèi)容國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展的奮發(fā)歷程，有賽貝克發(fā)明熱電偶、熱成像的廣泛應(yīng)用及不足之處，陶文銓院士的數(shù)值傳熱情懷和IEC熱學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，華為手機(jī)艱難的結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)過(guò)程等，充分展示了科學(xué)家和企業(yè)技術(shù)人員的家國(guó)情懷、人文素養(yǎng)、國(guó)際視線、創(chuàng)新精神和工匠精神。

3 總結(jié)與展望

本課程在教學(xué)過(guò)程中立足我校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的學(xué)校辦學(xué)定位，依托功率器件熱管理和應(yīng)用課程培養(yǎng)具備青年政治特質(zhì)、適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展所需要的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，基于“三融三促”育人新舉措，融入愛(ài)國(guó)精神、工匠精神、團(tuán)隊(duì)精神；提高學(xué)生穩(wěn)定意識(shí)、大局意識(shí)、協(xié)作意識(shí)、規(guī)劃意識(shí)、底線意識(shí)；培養(yǎng)工科人文情懷、專業(yè)素養(yǎng)等，實(shí)現(xiàn)價(jià)值觀的引領(lǐng)，使課程內(nèi)容變得更鮮活、更有感染力。針對(duì)本課程的內(nèi)容特點(diǎn)，深入挖掘思政元素，以“人和事”為主線，由國(guó)家到地方，由團(tuán)隊(duì)到個(gè)人，由遠(yuǎn)及近，由歷史傳承到時(shí)政熱點(diǎn)。