提高課堂教學效果探索

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一、用科技成果與成就激發學生學習積極性

眾所周知，半導體物理學因涉及到的理論知識較多且較深，所以要求學習這門課程的學生應具備高等數學、量子力學、固體物理、熱力學、統計學等基礎學科的知識。現使用的教科書中多以選用電子工業出版社出版的劉恩科等編著的《半導體物理學》為教材[2]。該教材注重知識系統性、全面性，如教材中包含了半導體中的電子狀態、能帶、費米與波爾曼統計、載流子、復合機理、半導體表面特性等等，所以教材的深度和知識體量都是比較大的。這首先給初學者，尤其是對安排少學時來學習這門課程的學生形成巨大壓力。這就要求任課教師結合后續課程要求合理拆減[3]，選擇但又不能拋棄知識系統這一要求，從而安排講授內容。同時，能調動學生對這門課程的學習積極性，就會大大提高教學效果。比如，在學生學習這門課前就明白這門課對自己擇業、創業，甚至未來的發展都起著不可替代的重要作用，下決心將這門課程學好。同時注意教授新的理論、概念前注意學習引導，使學生持續保持學習積極性。如我們給學生講，現代世界里，沒有人可以說自己跟“半導體”沒有關系。你每天用的手機、電腦，看的電視，聽的音響里面都有半導體元件，可以說若沒有半導體，就沒有現代世界里的輕巧而又好用的高科技產品。半導體的重要性不言而喻，為此，有人將半導體譽為世界上第四大重要發明。因為半導體能將電、聲、光、磁等物理現象聯系起來[4]，它與人類的生存、環境改善密不可分，尤其是進入人工智能化時代，半導提高課堂教學效果的初步探索劉進張威虎王安義(西安科技大學通信與信息工程學院陜西西安710054)體理論與技術更是領頭羊。誰發展得快，誰就會占有科學技術的先機。又如，在教師講授半導體材料壽命這一知識前，首先講述多處使用的光電池、激光器，還有電子器件中的快速開關等等現象，指明這是應用了半導體材料性質與能級關系，在半導體的不同區域摻入施主和主要受主雜質，從而實現對載流子壽命的控制，實現了人們不同用途的要求。這些理論與應用離我們并不遠，我們能學習、掌握半導體理論與技術，我們就能很快參與其中，也將用我們的聰明才智為半導體研究、應用做出我們的貢獻，由此來激發、調動學生學習積極性。

二、介紹科技前沿與研究熱點，激發學生探求知識的欲望

我們處在一個科技快速發展時期，實現強國、強軍、富民的中國夢，工業上從加工大國轉變為制造強國，這就要求學校培養出更多具有高素質的創新型人才，為國家的強大、為改善人類生存環境做出貢獻。學生普遍存在努力上進，不甘落后的激情，有宏圖、有遠大抱負的理想。如果教師能把學生中這部分激情引導到投入學習和探究未知世界的鉆研中，無疑會提高學生的學習，達到培養的效果。教師因材施教，為學生創新能力打下基礎，通過課堂上介紹科學發展史與現今科學研究熱點，使學生清楚方向，煥發出求知欲和探索的勇氣。如講述半導體科學發展史與其研究的熱點。1947年12月23日，貝爾實驗室在助聽器中展示了人類第一塊晶體管，肖克萊（WilliamShockley）被譽為晶體管之父。在隨后的10年里，人們發明了單鍺晶硅、生長型晶體管、接觸型硅晶體管和固態晶體管開關等；1958年到1982年期間，人們先后研制成了集成電路，互補金屬氧化物半導體CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductors)技術；運算放大器，動態隨機存儲器DRAM，靜態隨機存儲器SRAM、只讀存儲器EPROM和微處理器4004。隨著單芯片微處理器問世，數字信號處理器(DSP)TMS320，推動智能化機器設備的發展。到了21世紀，除了PC以外，汽車和手機等產業對半導體的需求表明，已進入了半導體無處不在的時代。已過去的70年半導體技術發展是快速的，成就是輝煌的。這向我們學生昭示什么？正如美國LSI公司的首席執行官泰爾瓦卡（AbhiTalwalkar）所說，我們今天之所以能夠取得如此輝煌的成就，是因為我們站在前輩巨人的肩膀上。發明晶體管的創新精神今天仍然像過去一樣綻放著進取的光芒[5]。就是要求我們學者義無反顧地投入到學習、研究、創造、發明的隊伍中，繼續人類的發明與創造，進行半導體的研發。

三、加強知識系統性的概念，促進學生從被動學習向主動學習的跨越

知識成體系，形成系統知識便于記憶和深刻的理解，才能實現從自然向必然的跨越，用知識指導實踐。半導體物理學這門課程同樣具有知識構成系統的概念。在講授這門課時要為學生建立起系統知識的概念，就本門課程而言，半導體物理學是研究半導體晶體的結構特性與電子運動規律，半導體內部導電與半導體內部電子分布和電子密度，半導體本構缺陷或加入人工干擾（摻入雜質）影響或改變半導體內部電子密度的規律。而相對于教材中各章節的內容為：半導體的電子狀態，雜質與缺陷能級，載流子的統計分布，半導體的導電性與非平衡載流子，費米能級，遷移率，非平衡載流子壽命等，構成了半導體知識系統。學習過程中的相互聯系，有助于融會貫通，建立起半導體系統知識。學生有渴求知識的欲望，有明確構成知識系統的要求，加上教師在教學中的正確引導，比如講解到某部分內容后，明確它對后續內容的基礎作用，而這一部分知識是當今半導體的某科技成果或應用。學生在教師的引導下，不但認真學好當下的內容，而且還能在其求知欲的催動下，主動與教師探討或主動學習后續還未學習的內容。既實現了從被動學習向主動學習的跨越，又培養了學生自學能力和解決問題的能力。另外，授課過程中，需要引導學生們的互動，以促進課堂教學效果及教學質量的提升。在授課過程中，不能只專注于講授已經準備好的授課內容而忽視學生們的接受能力和效果。僅僅依靠簡單的課堂提問并不能完全獲得學生們的真實想法和接受知識的進度，在提問的基礎上，輔以身邊實例，尤其是大家都感興趣的實例的講解和分析，激發學生們交流的欲望，使學生們積極參與授課過程。這樣，學生們對知識的理解和記憶將更加理性和深刻。同時，教師也能夠從交流過程中改進教學方法，提高教學技巧，達到互相促進的效果。最后，多種信息化教學手段的應用是一種趨勢。新型的、信息化教學形式、教學手段和教學過程改變了傳統教學方式，為教師教學帶來了方便的同時，也使學生們由被動學習轉變為主動學習。

四、結束語

隨著科學技術的發展，培養人才更為重要。探討和創新教育方法與教學技巧，為國家多培養人才，培養高素質人才是必須的。美國著名教育家杜威認為，最成功的教學方法就是“讓學生去做事情，而非讓他們學東西”[6]。以學生為中心，問題為主導，培養學生的主動學習能力以及解決問題的能力至關重要。

參考文獻：

[1]蔣龍，裴啟明，張靜.大學生創新創業背景下半導體物理教學改革實踐[J].曲靖師范學院學報，36（3）：53-55.

[2]劉恩科，朱秉豐，羅晉生.半導體物理學[M].北京，電子工業出版社，2018.

[3]王月，李雪，張經慧.“研究型學習”教學模式在半導體物理學中的應用[J].教育現代化，2017（13）：142-143.

[4]劉城芳.融合多種教學方法于半導體物理教改中的初步探索[J].廣東化工，2016，22（43）：184-185.

[5]百度，全球半導體發展歷史-VSOP專欄，2008.11.21

[6]李洪安，李占利，杜卓明.基于構建主義學習理論的“自頂向下”教學法研究[J].科技視界，2016.07（19）:285-286.

作者:劉進 張威虎 王安義 單位:西安科技大學通信與信息工程學院