“半導(dǎo)體物理學(xué)”課程教學(xué)中的幾點建議

陳麗佳

摘要：教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及理論與實驗相結(jié)合，可以有效的提高半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體物理學(xué);教學(xué);建議

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）05-0082-02

半導(dǎo)體物理學(xué)課程是固體物理學(xué)的一個分支，以半導(dǎo)體內(nèi)的原子、電子以及半導(dǎo)體器件中的電子過程為基礎(chǔ)的學(xué)科。該課程為物理學(xué)、電子技術(shù)以及光電檢測及相關(guān)學(xué)科奠定了一定的理論和實踐基礎(chǔ)。半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)效果直接關(guān)系到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和就業(yè)以及未來發(fā)展的方向。因此，在課堂教學(xué)中有效地改進半導(dǎo)體物理教學(xué)模式，讓學(xué)生從本質(zhì)上理解半導(dǎo)體物理學(xué)的精髓，這也是未來半導(dǎo)體物理教學(xué)發(fā)展的大勢所趨。

一、半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)的弊端

半導(dǎo)體物理學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)課，但是由于這門課程相對比較抽象，導(dǎo)致學(xué)生失去對其學(xué)習(xí)的興趣。并且半導(dǎo)體物理教學(xué)中常忽視系統(tǒng)教學(xué)的方法，學(xué)生接受知識的主動性降低，導(dǎo)致很多學(xué)生被動地接受課堂知識，缺乏自主學(xué)習(xí)的動力，失去學(xué)習(xí)的興趣，直接導(dǎo)致半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)質(zhì)量下降。針對半導(dǎo)體物理教學(xué)中存在的主要問題歸納為以下幾點：

1.課程內(nèi)容較為抽象。半導(dǎo)體物理學(xué)課程主要介紹了半導(dǎo)體中的能帶、電子狀態(tài)、有效質(zhì)量、雜質(zhì)和缺陷、費米能級、載流子的統(tǒng)計分布、載流子的遷移運動和遷移率以及非平衡載流子的擴散和漂移等。教學(xué)過程中涉及的公式推導(dǎo)較多，知識面較寬，容易混淆的知識點較多并且比較抽象，學(xué)生較難理解。需要有扎實的物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)以及量子力學(xué)等課程作為基礎(chǔ)，單靠教師的講解無法滿足學(xué)生對知識的要求。學(xué)生由于感覺內(nèi)容抽象，失去主動學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理學(xué)的興趣。

2.教學(xué)方式單一。受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)過程主要采取傳統(tǒng)的教師講解加多媒體課件的教學(xué)方式。這種單一的教學(xué)方式讓學(xué)生對知識的理解不夠透徹，知識和實踐相脫離，學(xué)生對基本知識的學(xué)習(xí)感到吃力，教學(xué)效果不明顯。因此單一的教學(xué)方式，使學(xué)生對該課程知識的接受程度減小。

3.理論與實驗相脫離。通常情況下，學(xué)生通過實驗等直觀的方式接受知識會輕松些。但是，半導(dǎo)體物理學(xué)這門課程中很少讓學(xué)生做實驗，這就降低了學(xué)生的動手能力，讓理論與實踐脫離。

二、半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)改進方法

根據(jù)半導(dǎo)體物理學(xué)的課程特點，為了培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動性并提高學(xué)生學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理的興趣，提出以下方案：

1.整合教學(xué)內(nèi)容。半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)過程中涉及到很多概念，應(yīng)注重概念與模型相結(jié)合，加深學(xué)生對概念的理解。半導(dǎo)體物理學(xué)課程涉及的領(lǐng)域較廣，因此，可以在教學(xué)內(nèi)容上進行整合。半導(dǎo)體物理學(xué)內(nèi)容較多，如果每一節(jié)都講，學(xué)生學(xué)起來就比較吃力，所以盡量做到對教學(xué)內(nèi)容進行合理的壓縮，并且合理刪除與固體物理重復(fù)的內(nèi)容。為了把重點展現(xiàn)給學(xué)生，就需要教師們專門開展研討活動，每位教師匯報所教課程的主要內(nèi)容，做到心中有數(shù)。在教學(xué)過程中不再重復(fù)學(xué)生所學(xué)過的舊知識。

針對較難理解的概念，教師可以用類比、舉例等方式讓學(xué)生思考，這樣也有助于學(xué)生對概念的理解。就教材內(nèi)容看，可以把一些知識進行系統(tǒng)結(jié)合。例如在教材中，先講非簡并半導(dǎo)體再講簡并半導(dǎo)體，可以把先學(xué)的一些知識類比到簡并半導(dǎo)體中，讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)起來。在學(xué)習(xí)一些半導(dǎo)體器件時，比如發(fā)光管和光電池時，可以把他們都?xì)w結(jié)為p-n結(jié)器件，這樣學(xué)生把這類器件對比，找到異同可以加深學(xué)生對這門課程的理解。在半導(dǎo)體物理教學(xué)過程中，如果只針對課堂知識的講解，難免會覺得有些乏味，所以在教學(xué)過程中，可以多加入一些半導(dǎo)體的發(fā)展史以及未來的發(fā)展趨勢，這樣學(xué)生對半導(dǎo)體物理學(xué)的內(nèi)容的學(xué)習(xí)有一個系統(tǒng)的了解，同時可以增加知識的完整性和學(xué)習(xí)的興趣。例如：半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、有機太陽能電池等方面的研究成果的簡介，再把研究領(lǐng)域拓展，把半導(dǎo)體物理與化學(xué)、生物等方面結(jié)合。讓半導(dǎo)體物理與實際生活相結(jié)合，在有限的課時里讓學(xué)生學(xué)到更多的知識。

2.采用新型的教學(xué)方式。（1）嘗試“研究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)方式。在教學(xué)過程中，教師要嘗試改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式。在之前的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)方式是單純的接受性學(xué)習(xí)，在半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)中，可以讓學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，要改變過去在學(xué)習(xí)過程中過多的依賴接受性學(xué)習(xí)，現(xiàn)在在接受性學(xué)習(xí)中穿插研究性學(xué)習(xí)，讓二者相輔相成，促進學(xué)習(xí)進步，改變學(xué)生單一枯燥的學(xué)習(xí)方式。在研究性學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生自己主動地提出問題，再由學(xué)生和教師一起確定課題，確定這個研究是否具有可操作性和可行性，再由教師適當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生完成課題。學(xué)生在研究和探索中始終處于主體地位。學(xué)生通過已經(jīng)學(xué)到的經(jīng)驗將知識進行重組，融合各個方面的知識，運用獨立探索問題和小組合作交流的方式來解決問題。激活學(xué)生在學(xué)習(xí)中的“知識存儲”，不再像以前那樣單純記憶知識，追求知識數(shù)量，而忽視知識質(zhì)量，開闊了知識視野，就使學(xué)生由原來的“知識存儲器”轉(zhuǎn)變成了“知識加工廠”的角色。研究性學(xué)習(xí)可以充實學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生更加深刻的探究、獲取豐富的學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生在探索過程中獲得領(lǐng)悟，探索到豐富多彩的多樣化的學(xué)習(xí)過程，這種領(lǐng)悟有學(xué)生合作交流的領(lǐng)悟，有對半導(dǎo)體物理科學(xué)探索學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)態(tài)度的體悟，這種領(lǐng)悟可以讓學(xué)生把知識和信息融合在一起，深化情感層次，拓展學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的思維空間。（2）運用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂最大的改變是改變了教師和學(xué)生的角色。傳統(tǒng)課堂上的教師是知識傳授者，主要以講授的方法為學(xué)生灌輸知識，而翻轉(zhuǎn)課堂讓教師不再是知識傳授的中心，他們成了為學(xué)生獲取知識資源、解決問題提供必要支持的腳手架。在傳統(tǒng)課堂上學(xué)生只是被動的接收知識、課后去消化學(xué)到的東西，缺少獨立學(xué)習(xí)和實際操作的機會，造成創(chuàng)造性思維的缺失。翻轉(zhuǎn)課堂下的學(xué)生可以自己決定學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)環(huán)境等，成為學(xué)習(xí)的主體，在一定技術(shù)支持的課堂上學(xué)生還可以高度參與課堂，與教師、同學(xué)一起討論、交流、實際操作，成為課堂的主人。翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)了素質(zhì)教育要求的“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教育思想。

翻轉(zhuǎn)課堂不再有古板的課堂知識傳授，取而代之的是學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課堂上節(jié)省下的講授時間，用來進行有針對性的輔導(dǎo)和問題答疑，留給學(xué)生更多時間交流討論，增加了課堂氣氛，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)時間充足了，學(xué)習(xí)效率高了，學(xué)習(xí)成績必然會更上一層。當(dāng)教師進行教學(xué)評價時，課堂的交互性也會變得更加有效。相比傳統(tǒng)教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)手段上有了更多的選擇，教師可以利用一些軟件制作微課程、微視頻，這些視頻短小精悍，可以適應(yīng)不同學(xué)生學(xué)習(xí)需要。大學(xué)生的接受能力、自控能力都比較強，具備自主學(xué)習(xí)的能力，擁有計算機及網(wǎng)絡(luò)的比例高，而且大學(xué)環(huán)境在一定程度上能更好地提供學(xué)習(xí)資源和翻轉(zhuǎn)課堂實施的條件。

3.理論與實驗相結(jié)合。要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造思維能力，就需要教師把理論和實踐相結(jié)合。如果能在教學(xué)過程中，把實驗加進來，避開以前的“先理論課，再實驗課”的弊端。教師作為課堂的引導(dǎo)者和組織者，根據(jù)實驗內(nèi)容的需要，可以進行分組實驗或者把獨立實驗和團隊合作相結(jié)合。給學(xué)生留足時間，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。學(xué)生實驗可以增強實踐操作能力，把所學(xué)的知識付諸于運用，不僅僅是紙上談兵，泛泛而談，做了實驗以后，對知識點的理解就會更到位，更透徹，記得更勞，半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)要求將實驗教學(xué)作為教學(xué)的主要任務(wù)，根據(jù)教材的特點和學(xué)生實際情況，讓學(xué)生自己動手動腦，在實驗中觀察現(xiàn)象，解釋現(xiàn)象，得出規(guī)律。教師要努力培養(yǎng)學(xué)生掌握和運用知識的態(tài)度和能力，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、主動探索的習(xí)慣，使每個學(xué)生的能力都能得到充分的發(fā)展。

也可以根據(jù)需要，進行演示實驗。它是為配合教學(xué)內(nèi)容由教師操作演示，學(xué)生觀察其現(xiàn)象，深受學(xué)生歡迎的教學(xué)形式之一;也是為學(xué)生建立半導(dǎo)體物理概念和規(guī)律、理解和掌握基礎(chǔ)知識不可缺少的環(huán)節(jié);它也能化抽象為具體，化枯燥為生動，把要研究的物理現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前。能引導(dǎo)學(xué)生觀察，并進行思考，配合講授使學(xué)生認(rèn)識物理概念和規(guī)律，常能達到“事半功倍”的效果;是半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)的一個重要手段，在半導(dǎo)體物理學(xué)教學(xué)中起著十分重要的作用。演示實驗好處是形象、直觀，能快速切入主題，深受學(xué)生歡迎。同時演示實驗也可揭露事物的來龍去脈，引發(fā)學(xué)生思考等。學(xué)生的特點就是好奇心強，興趣廣泛。從記憶的角度來看，結(jié)合演示實驗講解的物理規(guī)律遠(yuǎn)比用單純的語言講解給學(xué)生留下的印象要深刻得多。一些基本概念，學(xué)生憑借原有的經(jīng)驗，在頭腦中形成了很系統(tǒng)的并非科學(xué)的觀念，只憑語言講解，學(xué)生是很難接受的。另外，演示實驗可以解決實驗器材不足的現(xiàn)實問題。只需要一套裝置就能滿足全班學(xué)生的觀察需要，在教學(xué)中的目標(biāo)比較明確，能夠比較清晰地傳授教學(xué)內(nèi)容。演示實驗?zāi)芎芎玫嘏浜现v授或課堂討論，對提高教學(xué)質(zhì)量有重要作用。

三、結(jié)語

針對半導(dǎo)體教學(xué)過程中存在的問題，通過對半導(dǎo)體物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實驗教學(xué)進行改進，可以取得較好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，仍將以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識為目的，為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才而努力。

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