融入地区优势改革半导体物理与器件课程教学模式*

2016-02-17王晓丹毛红敏

中国教育技术装备 2016年12期

关键词：半导体器件物理

◆王晓丹毛红敏

◆王晓丹毛红敏

以培养高素质创新人才为目标，根据长三角半导体行业蓬勃发展的地区优势，提出因需施教、理论联系实践的教学模式改革。以学生为主体，培养科研创新型人才，从而促进产学研更快发展及半导体行业的技术进步。

电子行业；半导体物理与器件；教学改革

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.103

1　引言

电子信息产业是研制和生产电子设备及各种电子元件的军民结合型工业。2009年以来，电子信息产业已成为中国国民经济重要的支柱产业，同时对军事领域也有着深刻的影响。

2　半导体物理与器件课程教学改革的必要性

电子信息产业的发展既依赖于集成电路、数字化通信等半导体产业的不断发展，又与半导体领域技术的进步和骨干人才的培养息息相关。集成电路差不多每三年就更新一代，成为知识及技术更新最为迅速的行业［1］。2015年，我国电子信息产业收入总规模预计达到15.5万亿元，比2010年进入“十二五”前翻了一番。“十三五”期间，电子信息行业将以“中国制造2025”的国家战略作为依托，加快信息技术的融合创新发展。如此宏伟的目标和快速的创新发展战略，对电子行业中IC人才在知识结构、创新能力等方面提出更为专业的要求。

此外，教育部提出高校培养创新型高素质人才的目标。作为讲授电子类课程的高校教师，笔者深感顺应科技的发展、市场的变化，满足各方面对不同人才的需求，改变教学模式势在必行［2］。半导体物理与器件课程作为应用物理和电子类专业本科生和研究生的必修专业课程，在整体专业课程中占有重要地位，且为后续开设半导体制造工艺及集成光学等课程的基础，亦为半导体行业人才的入门级必修课。如何改变半导体物理与器件课程教学模式，培养出满足市场需求的高素质人才，是高校教师必须且迫切要思考的问题。本文结合教学经验，提出以下几点教学模式改革思路。

*基金项目：国家自然科学基金项目（61306004）；江苏省自然科学基金项目（BK20130263）；校级重点专业（应用物理学）建设项目资助（No.2013ZYXZ-08）。作者：王晓丹，苏州科技学院数理学院副教授，博士；毛红敏，苏州科技学院数理学院（215009）。

3　结合长三角地区优势，因需施教

江苏半导体是我国半导体产业的发祥地之一，在20世纪80年代就实现了我国集成电路的大规模生产，积累了晶圆制造经验，培养了大批IC骨干人才，有利推动了半导体产业的快速发展。江苏省现拥有苏州工业园区、高新区，无锡新区，常州新区，南京江宁开发区等国家和省级信息化产业基地。仅苏州地区就有和舰科技、三星、瑞萨、英飞凌、东芝、飞利浦、AMD、贺利氏等众多著名大公司。因此，半导体领域的人才需求数量巨大，素质要求较高。

为了满足半导体公司的用人需求，培养高素质的IC人才，深入多家半导体公司进行调研，参观公司生产线，与企业工程师会谈，根据企业对半导体领域人才知识结构的需求，修改培养方案和课程大纲，在原有半导体物理知识的基础上，根据企业需求侧重于器件结构的讲解，实施因需施教的教学方法。

如对于最基础的结构P-N结，结合在LED、光探测器和太阳能电池领域的应用进行讲解，并与苏州阿特斯阳光电力有限公司建立友好的合作关系，组织学生走进公司的太阳能电池制造生产线进行参观，更好地掌握此结构。在工艺方面，重点介绍封装和测试。在苏州地区集成电路产业中封装和测试收入占全年总收入的75%左右，因而此方向人才需求量巨大。

此外，将调研企业的生产线、人才需求等信息教授给学生，通过实实在在的市场需求、工作岗位等现状，让学生了解学习半导体物理与器件课程的必要性，也切实调动了学生学习的积极性，使学生充分认识到要掌握哪些知识和技能，才会在求职中立于不败之地。如此便实现了因需而学的学习氛围，学习效果较之前有很大改善。

4　理论与实践相结合，学以致用

在半导体物理与器件课程的授课过程中，对于某些重要的物理概念，在讲解的同时利用本校现有实验仪器引入实验环节，通过实验使学生更加深入透彻地掌握半导体物理的知识。如在讲授半导体的电阻率概念时，增加学生利用探针台采用四探针法来测量一些常规半导体的电阻率的实验。通过学生的实际操作，更加牢固地掌握了电阻率的概念。在讲授半导体材料特性的霍尔效应时，学生利用霍尔效应仪来测量半导体的载流子浓度，从而更加深入地了解霍尔效应的应用［3］。

此教学模式的改革归功于苏州科技学院拥有电子薄膜材料实验教学示范中心和固态物理与材料研究中心。中心拥有磁控溅射镀膜系统、激光分子束外延、脉冲激光沉积、光刻机、原子力显微镜、光谱分析仪及综合物性测量系统等设备，还配备传感器实验分室和太阳能电池实验分室。中心可以为教学模式改革提供设备上的支持。

此外，根据现有设备和学生就业需求，增设半导体器件方面的课程设计，从薄膜生长、电极制作到太阳能电池的组装等［4］。将课程设计融入教学对应的章节中，使学生在掌握了半导体器件结构的基础上，动手进行简单器件的设计制作，将理论与实践结合。此方法充分调动了学生的学习兴趣，效果较好。

5　培养创新能力，推动产学研发展

当前多元化社会需要全能型人才，大学生的就业压力日益增大。教师在讲授半导体物理方面基础知识的同时，更要注重对学生创新能力的培养［5］。教师获得多项半导体方面国家及省部级科研项目资助。教师在授课的同时，鼓励学生进入实验室，参与半导体项目的研究，培养学生的科研思维和创新能力，并将最新的科研成果融入到课堂教学中。此外，建立高校优势学科和氧化物薄膜材料与光学信息协同创新中心，在教师带领下，增加与香港大学、南京大学、中科院物理所、苏州纳米所等其他院校学生的科研交流，取长补短，不断提升学生的创新能力，并联合推动微纳器件的产业化进程。

根据苏州地区优势，大力提倡产学研相结合。苏州科技学院与昆山双桥传感器测控技术有限公司签订了共建“苏州动态力敏传感器工程技术研究中心”的产学研合作协议。在讲授半导体课程的同时，组织学生参观昆山双桥传感器测控技术有限公司，使学生切实了解半导体器件在产品中的应用、销售和市场情况。研成果融入到课堂教化物薄膜材料与光学增加与香港大学、南等其他院校学生的科创新能力，并联合推学研相结合。苏州科公司签订了共建“苏的产学研合作协议。参观昆山双桥传感器半导体器件在产品中