“微电子器件”课程探究式小班教学模式

钟智勇， 张怀武， 任 敏， 刘继芝， 金立川

(电子科技大学 微电子与固体电子工程学院，四川 成都 610054)

“微电子器件”课程探究式小班教学模式

钟智勇， 张怀武， 任 敏， 刘继芝， 金立川

(电子科技大学 微电子与固体电子工程学院，四川 成都 610054)

当前，注重对学生的能力与思维培养的探究式小班(seminar)教学模式越来越受重视。本文介绍了我校“微电子器件”课程在探究式小班教学模式的实践中，构建启发式、案例式、讨论式的探究式教学形式的具体措施，最后还介绍了课程考核方式的改革方法。

探究式小班教学；微电子器件课程；教学方法

0 引言

经过1999年至今十余年的高校扩招，我国大学在校生人数已居世界前列，教育模式从精英教育转向大众化教育。受制于软硬件的限制，各高校普遍采用大班授课制授课，然而大班授课存在诸多问题，如：教师不能很好地因材施教，教学进度整齐划一，难以照顾到学生的个体差异；学生参与教学活动的自主性较弱，不利于创新能力和实践能力的培养；评价制度单一，只注重对学生的知识传授，而疏于关注学生的全面发展等等。针对大班教学存在的问题，小班教学的呼声越来越高[1]。进入2010年以来，北京大学、四川大学等高校均对小班教学有所尝试，北京大学以优势学科经典课程为小班教学的主要试点项目，四川大学强调大班授课、小班讨论，实行25人的小班化精英教育[2]。2014年，我校根据学校的人才培养综合改革目标，下达了“电子科技大学'探究式小班教学'实施意见”文件。2015年5月，国务院办公厅“关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见”中明确要求各高校改革教学方法和考核方式，其中特别提到扩大小班化教学覆盖面。

正是在这种背景下，我校“微电子器件”课程便开展了探究式小班教学的实践。

1 “微电子器件”课程简介

我校“微电子器件”课程是电子科学与技术(微电子技术)与集成电路设计与集成系统专业的一门专业主干课[3]。该课程要求学生能掌握现代微电子器件和集成电路的基本理论，熟悉微电子器件和集成电路的实际结构、工作原理、基本特性、测试应用和设计方法。为了实现专业培养目标，本课程集中介绍三类微电子器件，即PN结二极管、双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)。这三类微电子器件既是集成电路的基本单元，同时又是不断涌现的各种新型分立器件的基础。因此学生必须掌握这三类微电子器件的基本原理、基本结构、工作特性和设计方法，了解微电子器件的宏观特性与微观结构参数之间的内在联系。通过该课程的学习，学生可以举一反三、触类旁通地进一步学习、研究及设计微电子器件[4]。

该课程的课时数为60学时，其中PN结部分20学时，BJT部分18学时，MOSFET部分22学时。

2 探究式小班教学的研究与实践

探究式小班教学就是要创造一个宽松的教学环境，改变传统的教师传授为师生研讨的课堂教学形式。在研讨课上，由于学生人数少以及对知识性质认识的不同，每一位学生都有参与课堂活动的机会，从而调动了学生的积极主动性。学生对知识的掌握程度，思考问题与解决问题能力的培养是探究式小班教学的主要关注点[1]。为了达到这些目的，“微电子器件”课程尝试构建了启发式、案例式、讨论式的探究式小班教学形式。下面谈谈具体做法。

1)以问题为导向的理论教学

“微电子器件”课程中涉及的半导体器件物理相对枯燥、晦涩、公式多、理论性强，学生理解起来有困难，而掌握三种典型器件的物理原理与基本特性是本课程的重点。

为帮助提高学生对各知识点，尤其是重点和难点的理解，在教学实践中，对物理机理，结合半导体物理的基础知识，以问题为导向，引导学生提问，增加课堂学生讨论时间，并有针对性地组织专题讨论，来完成对基本原理的讲述，同时加深学生的理解。而对器件特性的典型分析方法，则先介绍其求解或处理思路，然后循序渐进地进行基本概念讲解和公式推导, 使学生加深印象并增强对概念的理解。 在定性与定量讲授完每个知识点后都对应一次复习讨论课，通过提供生动的例子增强学生的感性认识，并对所学习的知识进行回顾和复习，加深学生对知识的理解并提高其综合运用能力。

另外，教师不仅提供了教材用书，也给出了很多的参考书目与文献，在每次课后还给出下次上课前学生需要阅读的资料。因为课程涉及的知识面较广，学生只有先阅读资料，才能跟上学习进度并掌握学习内容，并且能提高学生的自学能力。

2)典型案例与前沿教学

“微电子器件”课程只重点讲述三种微电子器件的基本原理、基本结构与工作特性。在教学过程中为了让学生对基本器件的知识融会贯通，引发学生的学习兴趣。还适当扩充与日常生活紧密相关的器件的基本原理介绍，并要求学生查阅与这些器件相关的文献资料后，就某一种器件的1-2个特性进行深入调研，写出3000字具有规范格式的读书报告，并在课堂上做PPT陈述。这些器件包括发光二极管器件、光伏型太阳能电池和光电检测探测器，以及当今图像领域发展十分迅速的两类器件--CCD 图像传感器和CMOS 图像传感器等等。通过读书报告，课堂PPT陈述，加上教师穿针引线地组织讨论，可以让学生在研究型学习过程中,提高知识的应用能力，进而培养了他们举一反三、触类旁通地研究及设计微电子器件的能力。

3)基于Matlab的课程设计

将Matlab软件引入“微电子器件”课程将有助于学生加深数学推导过程的理解，掌握微电子器件参数之间以及参数与器件性能之间的内在关系，提高微电子器件的分析能力。而且由于采用Matlab数学工具，可以方便地得到图形化的输出结果，非常有利于学生对器件的物理图像的掌握，提高学生的定量分析能力。

在“微电子器件”探究式小班教学实践中，要求学生组队(2-3人)用Matlab完成课程设计，这些课程设计的内容分成：加深器件机理理解、掌握器件宏观特性与微结构参数关系以及拓展知识三类。通过课程设计，学生要能够熟练使用Matlab工具，培养自学能力和团队合做能力，提高分析问题和解决问题的能力。

为了检查课程设计实际效果，学生在期末要进行课程设计答辩。答辩时，学生必须以PPT 的形式汇报课程设计的要求、原理、内容、结论以及收获和心得体会。同时学生须递交正式的设计报告和源代码。最后教师综合学生在整个课程设计的表现，给出评价。

(钟智勇等文)

4) 改革考核方式，实现全程学习

伟统的以期末笔试为主的考核方式，学生往往会在考前进行突击复习，通过死记硬背的方式，获得较好的成绩，平时则缺乏学习的动力。为了对学生综合素质、创新意识以及应变能力等的有正确的评估，也与探究式小班教学的目标一致，本课程在探究式小班教学的考核方式中，大幅度降低了期末考试成绩在最终成绩中的比例，由原来的70%降到了30%，课后作业(10%)，基于Matlab的课程设计或微电子器件前沿报告(20%)，3次小测验(3×10%=30%)，另外10%用于加分。值得一提的是，在本课程中采取了两条新措施：①期末试卷的制作，邀请学生参加，具体做法是每位学生制作1份期末考试试卷，然后由课程导师参考学生们的试卷情况，并结合题库，重新整理一份正式的期末考试试卷；②在课程设计评价成绩时要求所有学生参与，最后取平均成绩为学生的该项成绩。这两条措施增加了学生对课程设计考核的参与感，也增强其学习动力，实现了全程学习的目的。

3 结语

实施探究式小班化教学在我国目前还是一种新尝试，它是一个复杂的过程，要对师资、课程内容及开课对象做好相应的准备，并在实施过程中及时进行调整。“微电子器件”课程采用上述措施，已经取得了良好的教学效果，但是作为一种新事物、新的教学模式，还需要经过实践、认识、再实践、再认识，循环往复，在调整中不断发展和完善。

[1] 孙燕君，卢晓东，小班研讨课教学：本科精英教育的核心元素[J]，北京：中国大学教学，No.8, 2012:16-19

[2] 温才妃，大学小班教学的中国之路，北京：中国科学报，2014.9.25

[3] 任敏，张波，张庆中，刘继芝，陈勇，“微电子器件”课程的教学方法[J]，南京：电气电子教学学报，Vol.36, No.1, 2014.2, 54-56

[4] 陈星弼，张庆中，陈勇． 微电子器件( 第三版) [M]． 北京: 电子工业出版社，2008 年.

[5] 陈桂明. 应用MATLAB 建模与仿真[M]. 北京: 科学出版社，2001.

Seminar Teaching Mode of Microelectronic Devices Course

ZHONG Zhi-yong, ZHANG Huai-wu, REN Min, LIU Ji-zhi, JING Li-chuan

(SchoolofMicroelectronicsandSolid-stateElectronics,UniversityofElectronicScienceandTechnology，Chengdu610054，China)

In present, Due to emphasizing to cultivate students' ability and thinking, the seminar teaching mode is payed more attention in classroom teaching. in this paper, the seminar classroom teaching of Microelectronic Devices course is constructed by three modular teaching forms of heuristic, case and discussion. The concrete measures of the course are introduced. The reformed methods of evaluation of the course are also introduced in the end of the paper.

seminar teaching; course of microelectronic devices; teaching method

2016-06-12;

2017-07- 30

电子科技大学教学改革研究项目(项目编号：2016XJYYB014)

钟智勇(1970-)，男，博士，教授，主要从事电子信息材料与器件教学与科研工作，E-mail: zzy@uestc.edu.cn

TN303

A

1008-0686(2017)02-0017-03