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课程思政与公共基础课融合教学的思考与实践

2020-01-08刘曼玲刘丽敏覃爱娜

科教导刊·电子版 2020年28期
关键词:晶体管二极管半导体

刘曼玲 刘丽敏 覃爱娜

(中南大学自动化学院 湖南·长沙 410075)

0 引言

坚持社会主义办学方向,将“课程思政”建设作为立德树人的根本任务是习近平主席对高校的殷切期望。只有遵循思想政治工作规律、教书育人规律、学生成长规律,不断提高教师的工作能力和水平,才能把思想政治工作贯穿到教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,提高人才质量,为祖国培养德智体美劳全面发展的建设者和接班人。

中南大学为充分发挥课堂主渠道在高校思想政治工作中的作用,确保思政教育落到实处、取得成效,根据《全国高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》等文件精神,按照《中南大学本科教育行动计划》(2019-2023)工作部署及要求,开展了一系列实施方案与活动。成立了以学校、院为单位的课程思政领导小组,建立了一支由对课程思政有前期研究和实践基础、且覆盖各学科门类的教师组成的课程思政专家队伍。组织开展相关的研究和学术交流活动,如观摩示范高校和邀请相关专家对课程思政进行专题辅导。按照“学校规划-学院推进-教师实践”三位一体层层推进课程思政工作。从2019年起,全校建设课程思政立项项目210项,开展课程思政教学设计、实施、反馈和改进的教学法活动,使各门课程与思想政治理论课同向同行。

1 以德立身

榜样的力量是无穷的!首先老师要以身作则,发挥“以德立身、以德立学、以德施教”育人的主体作用,做好示范与表率。老师在上课中所表现出的热爱事业、积极进取、认真负责、博学多才的优秀品德与才华,无疑会潜移默化的引领和激励学生,立志也要做一个像老师一样的人,在言传身教中尽显传帮带的魅力,也避免了一味说教而使学生不服或反感。

2 以德立学

学校要求“课程门门有德育,教师人人讲育人”,而如何上出新意,让学生听得进、效果好,则需要老师润物无声、春风化雨般的高超教学艺术与人文关怀。以电工电子系列课程为例,根据其课程特点首先做好思政设计,对教学大纲、教学日历、教学计划表、教案与课件进行改革,挖掘家国情怀、科学发现、辩证思维与工匠精神等相关的思政元素与范例,实现思政与课程的无缝对接与有机融合。

3 以德施教

“电子技术”是电工电子系列课程之一,在积极挖掘思政与其之间的“触点”和“融点”的基础上,确立价值塑造、能力培养与知识传授作为新的课程目标。

为了能将思政教育落实到实处,按教学日历制定了详细的“电子技术”的教学计划表。

根据章节和上课时数穿插思政元素点与思政范例并希望达到预期的效果。

3.1 半导体基础知识

由半导体两个显著的特点:掺杂性与温度性,研究半导体在掺入不同的杂质形成不同的半导体(N/P)及外部温度对载流子(电子与空穴)数的影响。

(1)说明科学实验的重要性,实践出真知!

(2)拓展讲授超导技术与应用,介绍中国科学家在超导领域取得的成就。

3.2 半导体二极管

从一般二极管的单向导电性、稳压管的稳压特性、特殊二极管的光电与电光性等,从中让学生了解:

(1)器件中也包含了共性与个性的辩证关系,共性和个性在一定条件下可相互转化。

(2)辩证唯物主义中普遍联系规律同样适用于课程内容学习,对事物规律的认识有助于课程内容的理解和学习。

3.3 双极型晶体管(一)/晶体管结构、类型、工作原理、不同工作区特点与判断

(1)讲述晶体管的发明者肖克利、巴丁和布拉顿坚持不懈研究、最终获得诺贝尔奖的经历,鼓舞学生勇攀高峰,敢于创新。

(2)晶体管具有放大作用的内部条件和外部条件,如同人生发展过程中的内因与外因,辩证地看待机遇、寻求发展,勤奋努力是基础与内功,机会总是给予有准备的人。

3.4 双极型晶体管(二)/晶体管共射输入输出特性曲线、小信号模型、分析举例

介绍双极型晶体管三种工作状态的条件和特点。

(1)在不同外部条件下,工作状态能够相互转换,类同于不同的社会环境对促进人类发展的作用也不一样,说明只有把国家建设好,人民才能真正感到幸福。

(2)晶体管只有工作在放大区才能放大信号,正如同习主席强调的人才各尽其能,器件也要尽其才、尽其用。

实例展示法:

讲述传统半导体材料→拓展讲授超导技术与应用→介绍中国科学家在超导领域取得的成就→激励学生努力学习!

(1)了解半导体的掺杂特性与载流子的运动规律。(2)激发学生探讨半导体材料与器件内部奥妙的兴趣。(3)了解基础材料的进步在科技进步中的作用。

循序渐进法:用掺杂半导体可以构成半导体二极管→利用二极管的单向导电性进行整流和作电子开关→利用硅二极管的反向特性构成稳压管稳压电路→运用光、电能量转换制作发光二极管LED等→共性与个性、普遍联系辩证关系。(1)学会从一般到特殊的辩证法,提高思维能力。(2)加强环保意识,充分发挥LED在节能与低耗中的作用,提倡使用LED灯等。

榜样激励法:晶体管发明→激励学生勇于探索和创新→晶体管放大作用和条件→内因和外因的辩证关系。(1)了解晶体管发明者的艰难探索历程及对社会的巨大贡献,培养科学探索精神。(2)了解辩证法在学习自然科学中的运用。

分析归纳法:

晶体管三种不同工作状态的条件和特点→环境与人发展的关系。(1)让学生学会归纳总结,这也是一种综合能力。(2)挖掘自身特点,扬长避短。

半导体基础知识:

由半导体两个显著的特点:掺杂性与温度性,研究半导体在掺入不同的杂质形成不同的半导体(N/P)及外部温度对载流子(电子与空穴)数的影响。

(1)说明科学实验的重要性,实践出真知!

(2)拓展讲授超导技术与应用,介绍中国科学家在超导领域取得的成就。

半导体二极管:

从一般二极管的单向导电性、稳压管的稳压特性、特殊二极管的光电与电光性等,从中让学生了解:

(1)器件中也包含了共性与个性的辩证关系,共性和个性在一定条件下可相互转化。

(2)辩证唯物主义中普遍联系规律同样适用于课程内容学习,对事物规律的认识有助于课程内容的理解和学习。

双极型晶体管(一)/晶体管结构、类型、工作原理、不同工作区特点与判断。(1)讲述晶体管的发明者肖克利、巴丁和布拉顿坚持不懈研究、最终获得诺贝尔奖的经历,鼓舞学生勇攀高峰,敢于创新。(2)晶体管具有放大作用的内部条件和外部条件,如同人生发展过程中的内因与外因,辩证地看待机遇、寻求发展,勤奋努力是基础与内功,机会总是给予有准备的人。

双极型晶体管(二)/晶体管共射输入输出特性曲线、小信号模型、分析举例。

介绍双极型晶体管三种工作状态的条件和特点。

(1)在不同外部条件下,工作状态能够相互转换,类同于不同的社会环境对促进人类发展的作用也不一样,说明只有把国家建设好,人民才能真正感到幸福。

(2)晶体管只有工作在放大区才能放大信号,正如同习主席强调的人才各尽其能,器件也要尽其才、尽其用。

实例展示法:讲述传统半导体材料→拓展讲授超导技术与应用→介绍中国科学家在超导领域取得的成就→激励学生努力学习!(1)了解半导体的掺杂特性与载流子的运动规律。(2)激发学生探讨半导体材料与器件内部奥妙的兴趣。(3)了解基础材料的进步在科技进步中的作用。

循序渐进法:用掺杂半导体可以构成半导体二极管→利用二极管的单向导电性进行整流和作电子开关→利用硅二极管的反向特性构成稳压管稳压电路→运用光、电能量转换制作发光二极管LED等→共性与个性、普遍联系辩证关系。(1)学会从一般到特殊的辩证法,提高思维能力。(2)加强环保意识,充分发挥LED在节能与低耗中的作用,提倡使用LED灯等。

榜样激励法:晶体管发明→激励学生勇于探索和创新→晶体管放大作用和条件→内因和外因的辩证关系。(1)了解晶体管发明者的艰难探索历程及对社会的巨大贡献,培养科学探索精神。(2)了解辩证法在学习自然科学中的运用。

分析归纳法:晶体管三种不同工作状态的条件和特点→环境与人发展的关系。(1)让学生学会归纳总结,这也是一种综合能力。(2)挖掘自身特点,扬长避短。在第1章1.1半导体基础知识的讲授实例中,介绍我国科学家对超导体材料的研究所做出的贡献,分案例意义、教学过程两部分介绍。

教学过程:

问题导入:电子材料的发明与发现,为二极管、三极管、MOS管及晶闸管等的问世奠定了基础,也带来了电子技术的飞跃发展,现在的手机、计算机与通信技术均与电子材料及器件的创新密切相关。

讲授过程:最常用的半导体材料是硅Si和锗Ge,当人为掺入不同的杂质到纯净的硅Si和锗Ge,可形成 N型半导体与P型半导体,这是构成二极管、三极管等电子器件的基础。

超导体的发明与应用带来了电子技术的革命。1911年荷兰物理学家Onnes首先发现超导,至此,已有10人在超导研究方面5次获诺贝尔奖。中国科学院物理研究所与中国科技大学联合攻关,“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质的研究”获2013年度国家自然科学一等奖,打破了之前这一奖项已经连续3年空缺的记录。随后,中国科学家又发现了系列的50K以上的铁基超导体,使我国在这方面的研究走在世界前列。

“超导家族”的“超能力”体现在生产、生活的各个方面:如超导输电时电阻为0,就可以减少线路传输上的损耗达10%;高温超导滤波器应用于手机和卫星通讯,可以改善通信信号;医院里使用的各种设备:磁共振成像仪器、超导量子干涉器件可以帮助医生准确诊断病情,提高人体心脑探测检查的精确度和灵敏度;我国建立的全球首个示范性超导变电站开辟了世界先河。

4 结束语

青年是祖国的未来,大学生是强国的中坚力量,通过课程思政与高校公共基础课融合教学的探索与实践,让同学们在学好专业知识的同时,注重道德修养、文化素养、科学精神,树立正确的世界观、人生观和价值观,为祖国的发展繁荣做出贡献。

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