半導體物理教學論文

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摘要：知識、技能、情感、態度是研究性學習不可或缺的四要素，當然，對主體性和創造性價值的培養也同樣重要,以此方式促進教師向以學生為主體這一現代教學理念的轉變。我們將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中，來探討研究型學習教學模式對學生學習方式與學習興趣的影響。

關鍵詞：研究性學習；半導體物理；微電子技術；教學

微電子技術已經發展的越來越廣泛，已經應用到生活中的各個領域。隨著半導體、集成電路技術的發展的越來越快，繼續研究半導體基礎理論是非常重要的。目前,大多數高校工科學生現在都重視做實驗而忽視了理論的發展,而對于微電子學專業的學生來說,是重視電路的設計而忽視了半導體的發展，所以，學生學習半導體物理的積極性并不高,這與教學課程設計有很大的關系，教學中理論聯系實際缺乏，教學方法單一等都是造成學生積極性不高的原因。而半導體物理是微電子學專業一門重要的專業基礎課，主要內容包括能帶的概念、本證光譜和能帶結構、雜質電子態、載流子運輸、半導體表面和界面、非晶態半導體、非平衡載流子和運動規律等基本概念和理論，這些知識為學生后面進行相關學科的學習奠定了基礎。在半導體物理的專業實驗課上開展諸如半導體電阻率、非平衡少數載流子壽命、電容電壓特性和霍爾遷移率測量等簡單的測試性實驗。在實驗過程中，實驗的操作和實驗數據的處理過于簡單化，而且，實驗時長安排不妥，學生往往用不到一半的時間就可以完成全部內容，所以，實際上，學生在實驗過程中收獲的并不是很多。綜上所述，在半導體物理的教學過程中還存在一些不足需要改進，內容如下:（一）基礎知識掌握不牢固。半導體物理涉及的內容包括固體物理、量子力學等多門學科。這樣學生所學知識點變得更多，頭緒不清，不知道什么是重點，對基本概念的理解更是不清不楚，且不能將所學的知識融會貫通。（二）教材上的內容不能隨發展而變。也就是說教材的教學內容更新已經跟不上半導體相關科學知識的飛速發展。因為半導體學科領域極速發展,不斷涌現新理論和新成果。（三）教學枯燥無味。只靠教師口述教學內容會讓學生感覺內容枯燥、缺乏學習興趣。教學內容抽象化學生被強加灌輸知識，導致學習者在學習方面缺乏主動性和創造性。（四）學生自主學習主管能動性差。現在的教學模式顯得被動、單一，這樣的教學模式只會導致學生學習興趣不高，自主學習和主動探索的能力差。（五）學生動手能力差。實驗課的設置較少，學生動手的機會也就少了，導致學生缺乏創新精神。半導體物理的學習強調理論與實驗相結合，但目前開展的實驗內容單一、實驗環節固化，感覺不到學生對實驗的融入，不僅無法引起學生學習理論課的興趣，也無法達到訓練學生創新性的目的。我們探索并實踐了將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中[1]，重視主體性和創造性價值的培養。以此方式來解決目前半導體物理教學中存在的這些問題，具體的改革如下：

一教師教學觀念的轉變是實施研究性學習的前提

半導體物理的特點是概念多，理論多，物理模型抽象，不易理解，在課本上上學習，學生會感到內容枯燥，缺少直觀性和形象性，學習起來比較困難。因此，教師想盡其所能改變傳統的教育方式，在教學中進行專題講座、分組討論、充分利用PPT，flash等多媒體軟件，安排學生針對具體研究問題進行研究實踐等教學形式，轉變教學觀念，改變學習方式和狀態，把學生置于學習的主體地位，創設使學生主動參與的教學情景，激發學生學習的主動性[2]。

二加強課程建設，根據專業特點及科技發展的需要

合理的安排教學內容，講課內容做到豐富、全面，知識點講解透徹，同時了解行業發展動態半導體物理學教材采用劉恩科主編的《半導體物理學》第七版，結合我校微電子學專業的具體情況，我們對該書的課內精講教學內容進行了整合。首先把握好整體知識結構,在此基礎上突出教學重點。（一）首先做好先修知識的銜接半導體前五章為理論基礎的部分，主要講述了半導體中的電子狀態，雜質和能級缺陷，載流子的統計分布，半導體的導電性與非平衡載流子，在此基礎上闡述了電子的有效質量，費米能級，遷移率，非平衡載流子壽命等基本概念。第一章和第四章的知識點包括晶體結構、晶面、晶向、晶格振動、能帶理論等，講授新課之前將涉及到的知識點讓學生課下進行自主學習。如果有不理解的內容可通過課下答疑的方式進行輔導。（二）重要的知識要精細解讀教師在課堂授課的時候要明確本次課程學習的主線，在主線中穿插重要的概念和主要知識點，復雜公式詳細的推導過程被弱化，力求想法清楚、定義明確、難點清晰。比如在教師教授第三章的課程時，學習載流子濃度，應該讓學生清楚的明白要先計算的是狀態密度，然后再計算費米分布函數或者玻爾茲曼函數，最后計算出平衡時的空穴和電子的濃度。（三）最新的知識擴充因為非常迅速發展的現代半導體技術，以及不斷拓展的技術研究方向，半導體領域的相關知識更新也很快，因此，與時俱進是教師應該做到的，時刻關注研究熱點與科技前沿，更要將教學內容合理安排。對于本書中的第七章、第九章和第十章書本上的知識點不過多講解，只做基礎的介紹即可，主要講解基本理論和基本概念，比較難的內容只做一般性的了解。教師要合理取舍教學內容，與其他課程的重疊內容要壓縮，更要將教材中的陳舊知識刪除。（四）實驗內容和方式的轉變為調動學生實驗的積極性，增加難度，我們將工藝實驗中得到的產品用到測試實驗中，既能夠驗證工藝實驗的成果，也能夠分析更多的實驗參數，達到將理論課和實驗課內容更好結合的目的，還能鍛煉學生對實驗數據分析和處理的能力。在實驗方面也進行了研究性學習的探索，努力引導學生進行研究性實驗。

三引入研究性學習思想，培養學生文獻調研能力

網絡是知識的海洋，讓學生利用網絡來學習半導體物理相關資料提高自主學習性以及運用所學的知識進行自主創新的能力是非常重要的。把學生被動式學習的模式轉化為以學生為主導的教學方式，讓學生融入所設問題的情景中，引出科研中遇到的問題，并對某些問題進行討論。在文獻調研的過程中，讓學生充分、及時地了解半導體產業發展的相關動態，學會“詳讀”和“粗讀”文獻，多多積累文獻中涉及到半導體物理的知識，加強對課堂所學內容的理解，激發學生的創新思維。讀過文獻后要做出相應的總結匯報，可以以PPT的形式給出，方便其他人對文獻的理解，學生也可以嘗試到作為一名老師的感覺。這樣師生互換角色，在教師的引導下使學生成為富有主動性的探究與學習者。四將科研融入到教學中把科研和教學結合起來，讓學生明白自己學習的知識可以具體應用到生產生活的哪些方面。我們可以做的有：（1）針對課堂教學中講到的半導體中的物理現象或者概念應用到某一個器件的制造中，激勵學生通過課程設計過程的方式參與到學院老師的項目中，通過具體的研究工作，將研究結果撰寫成研究論文。（2）將已取得的科研成果作為新的教學內容，充實到教學中去，使課堂上所講的知識和我們實際的工業生產、生活聯系起來，遠離以往單一、抽象、枯燥的教學，使學生帶著問題來學習新知識，鼓勵學生參與真實科研項目的研究。以這兩種方式提高學生了解問題、剖析問題的能力，讓學生積極參與其中，把抽象的東西實物化，教學效果非常明顯。綜上所述，我們將以更新教學內容、改變教學觀念、注重實驗、實踐教學、培養學生的創新精神為目的進行半導體物理的課程改革來解決教學過程中存在的一些問題。

作者:王月 李雪 張經慧 單位:渤海大學

參考文獻

[1]喻思紅，范湘紅，趙小紅.研究性學習教學模式在課堂教學中的實踐及評價[J].中華護理雜志，2005，40(5):380-382.

[2]范秉琳，楊志軍，袁建梅，等.“研究型學習”教學模式在分析化學教學中的應用[J].中國高等醫學教育，2014，(6):62-63.

[3]董茜，李淑華.我國太陽能發電行業發展動態研究[J].科技創新導報，2012，(20):15-16.

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