电子信息时代半导体课程思政教育建设的实践探索

高校专业课程既有专业性，也有很强的思想性，具有重要的思政功能，是对学生进行思想政治教育的重要途径。党的十八大以来，习近平总书记高度重视科技自立自强，并提出“科技兴则民族兴，科技强则国家强”。《半导体物理学》是以能带理论为基础，讲述半导体材料中载流子浓度、迁移率、产生与复合以及非平衡载流子寿命等的一门专业基础课程。该课程为半导体器件与制造工艺、半导体工程技术、太阳能电池等相关领域提供必要的理论知识。作为一门电子信息领域的专业课程，《半导体物理学》所传授的基础知识是科技发展创新的基石。在我国面临高端芯片制造难题和“双碳”目标战略推动生态文明建设的社会发展背景下，激励学生学好《半导体物理学》，用勤奋、严谨、求实的态度夯实专业知识，以进取的信心和决心攻克半导体领域的一道道科学难题，从而树立科技报国的远大目标和理想就显得尤其重要。本文从课程思政的实践意义、课程思政元素的挖掘和课程思政的实施方式三个方面，探索《半导体物理学》课程中思政教育建设的实践过程。

一、课程思政的实践意义

我国正在习近平新时代中国特色社会主义思想的引领下，谋求高质量发展并全面建成社会主义现代化强国。“中国制造”是国家现代化科技强国的标志；“生态文明建设”是国家现代化文明强国的体现。无论是支撑中国制造的电子芯片，还是推动生态文明建设的太阳能电池，都离不开半导体材料。然而，半导体材料的导电性能对材料纯度的要求非常高，因此芯片的制造过程极其复杂，这对高科技人才的培养和国家财力都提出极大挑战。在《半导体物理学》课程中融入思政教育内容，把学好专业知识和我国高质量发展的目标结合起来，引导学生认识到储备理论知识的重要性，并且树立为国家高科技产业和生态文明建设贡献自己力量的远大目标。因此，在《半导体物理学》课程中融入思政教育，对于培养有爱国情怀和科学创新精神的半导体科技人才具有重要的实践意义。

二、课程思政元素的挖掘

（一）科学引领技术的故事

19世纪20年代，科学家们发现硅晶体中有百万分之一的掺杂浓度，就会使材料的导电性能发生巨大变化，但当时晶体制备技术的不成熟导致实验现象无法完全重复，因此人们对材料导电性能的本质没有定量认识。后来，在英国物理学家威尔逊提出的能带理论的指导下，实验物理学家们不断提高材料的纯度，才逐渐明确杂质引入改变半导体的能带结构和导电性能的科学本质。1947年，物理学家肖克利、巴丁、布拉坦三人在半导体科学理论的基础上设计和发明了晶体管，并于1956年获得诺贝尔物理学奖。为此，量子理论知识成为一代代半导体人才必备的科学知识，正是基于这些科学知识的牢固掌握，才促成今天的智能化电子信息芯片时代。科学引领技术的重要性，在晶体管的研发过程中被淋漓尽致地展现出来。

（二）中国半导体科学家的故事

19世纪50年代初，中国在半导体物理方面的研究还处于起步阶段。1956年，为了适应迅速发展的半导体事业，教育部将北京大学、复旦大学、吉林大学、南京大学和厦门大学5所高校相关师生召集到北京大学，开办第一个半导体专业培训班，由黄昆、谢希德、王守武、林兰英等人担任任课教师，培养了我国第一批半导体人才，也为我国半导体事业的发展奠定了基础。

1.谢希德——一位心怀祖国的“斗士”。1949年10月1日，正在美国攻读硕士学位的谢希德听到新中国成立的消息振奋不已。然而，谢希德迫切回国的想法因抗美援朝战争不得已而暂时搁置，后继续在麻省理工学院攻读博士学位。在当时的政治环境下，美国对中国理工科留学生回国加以限制，但谢希德克服了层层困难，于1952年绕道英国回到祖国。为了培养我国的半导体人才，谢希德与黄昆一起开设半导体培训班，并且自编教材，担任任课教师。后来，自编教材出版成书《半导体物理学》，成为我国半导体领域第一本专著。

2.王守武——中国半导体的奠基者。1950年9月，已在美国普渡大学任教的王守武和夫人葛修怀决意放弃优厚的待遇，回到百废待兴的新中国。1957年，王守武亲手设计了我国第一台拉制半导体锗材料的单晶炉，并成功拉制出我国首根锗单晶。相比于锗，地壳中硅材料储量丰富，而且硅的禁带宽度较大，应用更为广泛。但是，硅的熔点为1420摄氏度，对设备的要求相对较高，利用锗单晶炉制备硅半导体经常出现“跳硅”和籽晶熔化现象。为此，林兰英院士在锗单晶炉的基础上研制了硅单晶炉。

3.林兰英——中国半导体之母。1951年，林兰英在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位后，进入美国著名的索菲尼亚公司参与半导体材料研发工作。当时正值新中国成立初期，科研设备简陋，技术人员缺乏，国家面临巨大的发展压力。1957年，林兰英放弃国外优厚的待遇和先进的科研环境，决心回国为建设祖国贡献自己的力量。1960年秋天，她研发出中国第一根硅单晶；1961年，研制出中国第一台开门式硅单晶炉；1962年，中国第一根无位错硅单晶拉制成功，无位错硅单晶达国际先进水平。林兰英无私奉献的爱国故事，激励着中华儿女接续奋斗，为实现科技强国而努力。

三、课程思政的实施方式

（一）影视资源融入课堂

芯片的核心材料是半导体材料，而《半导体物理学》的理论知识指引着半导体材料的应用。然而，仅凭学习课本上的理论知识，学生难以把理论和实际应用联系起来。因此，教师在教学中引入介绍晶体管器件或光电子器件的制作过程以及我国在半导体芯片方面发展动态的一些视频资源，能够引导学生认识到理论知识在实际应用中的指导作用，促其感受到芯片生产的难度和迫切需要，激发学生的学习动力和科技报国的愿望。此外，半导体领域科学家的故事已被拍摄成许多微视频发布在网上，甚至以话剧、舞台剧等形式搬上荧幕。观看这些育人视频，对于培养学生正确的价值观和人生观具有重要意义。

（二）实习体会融入课堂

半导体作为科技行业的幕后英雄，支持着玩具、智能手机、电脑、汽车、人工智能等多个行业的发展。晶澳太阳能科技有限公司和中环半导体有限公司是我校材料物理专业学生多年的实习基地。学生们通过实习参观我国知名半导体材料公司的智能化产业链和企业文化，可以增强对所学专业和国家制度的自信。同时，通过在企业与一线工作人员交流，学生们对半导体行业目前存在的科学技术问题有了一定了解，认识到科技创新是建立在扎实的基础知识之上的，从而端正学习态度，提高学习热情。

（三）科研文献融入课堂

科技的发展是与时俱进的。在国家高质量发展的目标要求下，材料的开发需要把材料性能、经济效益和环保理念密切结合起来。基于课本的基础知识内容，教师在课堂上开展阅读相关专业文献的交流活动，有助于提高学生的学习热情，促进学生对半导体电子器件前沿问题的了解。通过阅读相关专业文献，学生能够认识到课本中的公式、模型可以为实际产品的制备和应用服务，进而培养开发半导体新材料的创新思维。

在实现中华民族伟大复兴的前进道路上，每个人都是社会主义建设的主人。正如习近平总书记所说：“建成社会主义现代化强国，实现中华民族伟大复兴，是一场接力跑，我们要一棒接着一棒跑下去，每一代人都要为下一代人跑出一个好成绩。”高校肩负着培养社会主义建设人才的重任，课堂是专业知识和思政教育的主战场，课程是专业知识和思政教育的载体。把思政教育融入《半导体物理学》课程，有助于引导学生求真学问、练真本领，坚持正确政治方向，促进专业知识教育与思想政治教育相结合，为实现立德树人根本任务打下坚实基础。

注：本文系河北工业大学本科教育教学改革研究与实践项目“半导体物理课程渗透思政教育的思政研究”（编号：20222015）和“基于‘专业—职业—创业—敬业’路径的专创融合人才培养新模式探索与实践”（编号：20221023）的研究成果。

（柳艳芳）