半導(dǎo)體物理課程思政路徑研究

徐金榮 王影

摘 要：課程思政是實(shí)現(xiàn)教學(xué)和育人雙重功能的重要舉措，結(jié)合我校半導(dǎo)體物理課程的具體情況，針對(duì)目前存在的問題，分析半導(dǎo)體物理課程思政的可行性，探索如何實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體物理課程和思想政治教育相結(jié)合的具體路徑方法。該項(xiàng)研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)物理類課程與思想政治教育同向同行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：課程思政;半導(dǎo)體物理;實(shí)施路徑

一、我校半導(dǎo)體物理學(xué)課程思政目前情況

半導(dǎo)體物理學(xué)主要講授半導(dǎo)體物理的基本理論、基本知識(shí)和基本規(guī)律的一門科學(xué)，我校半導(dǎo)體物理學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干課程，它為后續(xù)的光電檢測(cè)，半導(dǎo)體器件，納米材料等課程提供了理論基礎(chǔ)。目前該課程的學(xué)習(xí)主要停留在知識(shí)傳授階段，半導(dǎo)體物理學(xué)這門課程相對(duì)比較抽象，學(xué)生很難接受課堂知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力，學(xué)生對(duì)該門課程的興趣不高。教學(xué)過程主要存在的問題如下：

（一）課程內(nèi)容抽象難懂，物理圖像不易理解

半導(dǎo)體物理學(xué)課程的學(xué)習(xí)需要有量子力學(xué)和固體物理知識(shí)作為基礎(chǔ)，這些知識(shí)需要學(xué)生前期的充分掌握，而不是在半導(dǎo)體物理課程上重新講解。課程中關(guān)于能帶、缺陷等相關(guān)知識(shí)可能比較容易理解，但涉及到載流子的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律、載流子的遷移率及非平衡載流子的計(jì)算等內(nèi)容，由于公式較多，學(xué)生物理圖像不夠清晰，導(dǎo)致厭學(xué)情緒發(fā)生，最終失去學(xué)習(xí)的興趣。

（二）教學(xué)方式限于多媒體課件

隨著信息化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方式受到了很大的沖擊?，F(xiàn)在絕大多數(shù)專業(yè)課程都采用多媒體課件教學(xué)。這種教學(xué)方式信息量大，講解速度快，學(xué)生理解膚淺，往往上課時(shí)聽懂了，下課后再看課件又記不清楚了，循序漸進(jìn)，惡性循環(huán)，導(dǎo)致后面的學(xué)習(xí)越來越吃力，教學(xué)效果不夠好。這樣的單一教學(xué)方式，致使該課程的課后評(píng)價(jià)不好。

學(xué)生能力的培養(yǎng)較薄弱。這門課程培養(yǎng)學(xué)生的能力體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生分析問題和應(yīng)用半導(dǎo)體理論解釋各種物理效應(yīng)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的理論計(jì)算能力和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。但從每年的教學(xué)反饋來看，學(xué)生分析問題和應(yīng)用半導(dǎo)體理論解釋物理效應(yīng)的能力還有待提高。由于理論與實(shí)驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算相脫離。通常情況下，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算等直觀的方式接受知識(shí)會(huì)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(shí)驗(yàn)，也很少讓學(xué)生就某種材料進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。這就降低了學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)生的理論計(jì)算能力也得不到提高，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)電子材料的能力。

半導(dǎo)體物理學(xué)課程教學(xué)中價(jià)值引領(lǐng)很少。半導(dǎo)體物理內(nèi)容很多，培養(yǎng)計(jì)劃安排的學(xué)時(shí)只有32學(xué)時(shí)，教師在講課時(shí)往往急于追趕進(jìn)度，很少有時(shí)間去引領(lǐng)學(xué)生的價(jià)值觀，也很少有時(shí)間在理論和實(shí)踐課堂中結(jié)合課程內(nèi)容發(fā)掘思政元素，無形地開展課程思政教育，將辯證唯物主義思想、方法論、正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀等貫穿到課堂教學(xué)中去。此外，上課時(shí)就算提到的思政教育，也只是零散化和碎片化的方式，沒有系統(tǒng)地把思政教育和半導(dǎo)體物理課程結(jié)合起來深入研究過。

半導(dǎo)體物理學(xué)課程背后，依托安徽省省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心及校低維結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生參加半導(dǎo)體物理相關(guān)的科學(xué)研究數(shù)量較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)有不到五分之一的學(xué)生參加過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，安徽省教育廳和科技廳項(xiàng)目及國家級(jí)項(xiàng)目。學(xué)生在科研素養(yǎng)方面還有待提高。

因此我校半導(dǎo)體物理課程目前的現(xiàn)狀是“知識(shí)傳授”為主，“能力培養(yǎng)”為輔，“價(jià)值引領(lǐng)”鮮有。

二、半導(dǎo)體物理學(xué)課程和思政教育結(jié)合的可行性

物理學(xué)展現(xiàn)的科學(xué)的世界觀和方法論，深刻影響著人類對(duì)物質(zhì)世界的基本認(rèn)識(shí)和以及人們的思維方式，它研究的對(duì)象保羅萬象，大到宇宙天體，小到微觀粒子。與整個(gè)社會(huì)和人民的生活息息相關(guān)，是自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，是人類文明發(fā)展的基石。半導(dǎo)體物理與現(xiàn)在的電子化、信息化密切相關(guān)，正是由于半導(dǎo)體物理技術(shù)的發(fā)展，才推動(dòng)了現(xiàn)代社會(huì)的快速進(jìn)步，因此半導(dǎo)體這門專業(yè)課完全可以借助課程思政，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識(shí)傳授的有機(jī)融合。復(fù)旦大學(xué)物理系教授金曉峰曾說：“專業(yè)課、思政課從來不曾割裂，每一門課都應(yīng)該求真、觸情，并傳遞價(jià)值，不僅要幫助學(xué)生‘專業(yè)成才，更要促進(jìn)‘精神成人，高校所有課程都要有育人功能，所有教師都負(fù)有育人職責(zé)，知識(shí)傳授與價(jià)值觀教育必須同頻共振。”復(fù)旦大學(xué)黨委書記焦揚(yáng)也曾表示：“學(xué)校應(yīng)力圖形成以思想政治理論課為核心圈，中國系列課程、綜合素養(yǎng)課程、專業(yè)教育課程多層次互補(bǔ)的‘課程思政育人圈層效應(yīng)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育貫穿到課堂教學(xué)的各個(gè)方位、各個(gè)層面?！?/p>

因此說半導(dǎo)體物理課程思政是切實(shí)可行的，是大勢(shì)所趨。

三、半導(dǎo)體物理課程思政的路徑方法

我們從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體物理課程思政，以我校為例。

（一）意識(shí)形態(tài)上的足夠重視課程思政

課程教學(xué)要把握住“方向”，經(jīng)得起“考驗(yàn)”，因此，“思政”是課程思政的“靈魂”，“思政”是實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)中知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)的橋梁和紐帶。高校課程思政的發(fā)展必然會(huì)引起教學(xué)活動(dòng)組織以及教學(xué)改革措施等方方面面帶來新的挑戰(zhàn)，這就要求高校應(yīng)做好頂層設(shè)計(jì)，建立起學(xué)校教務(wù)部門——院系二級(jí)管理體制。最近我校黨委和教務(wù)部門已經(jīng)頒布了《安徽建筑大學(xué)普通課程思政實(shí)施方案》，體現(xiàn)了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)課程思政的重視。但學(xué)校的教學(xué)前線是二級(jí)學(xué)院，學(xué)院需要把課程思政的內(nèi)容深入到培養(yǎng)計(jì)劃，專業(yè)建設(shè)，課程改革，師資培訓(xùn)，教學(xué)管理和職能績(jī)效考核及人才培養(yǎng)中去。

（二）挖掘半導(dǎo)體物理學(xué)課程思政元素

（1）現(xiàn)代電子行業(yè)等新技術(shù)的發(fā)展和半導(dǎo)體物理學(xué)的關(guān)系， 挖掘社會(huì)發(fā)展和民族振興的思政教育。從手機(jī)到數(shù)碼相機(jī)，從計(jì)算機(jī)CPU到DRAM內(nèi)存，從通訊設(shè)備到智能化生活，我們的生活已經(jīng)越來越依賴這些電子產(chǎn)品。這些電子產(chǎn)品只是電子工業(yè)中的一小部分。如今電子工業(yè)已經(jīng)成為全世界最大的工業(yè)，而這個(gè)工業(yè)的理論基礎(chǔ)就是半導(dǎo)體物理學(xué)。

（2）從半導(dǎo)體物理學(xué)的國內(nèi)外發(fā)展歷史，了解我國該行業(yè)在世界中的地位，引入愛國主義教育。

（3）對(duì)半導(dǎo)體超晶格的講解中，涉及到的量子霍爾效應(yīng)及低維體系的研究，講授半導(dǎo)體物理與當(dāng)今熱門的研究方向之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注最新的科學(xué)研究方向。

（三）采用新型的教學(xué)方式體現(xiàn)思政內(nèi)容

（1）探索“研究性學(xué)習(xí)和知識(shí)游戲闖關(guān)結(jié)合”的教學(xué)方式。專業(yè)課程內(nèi)容深?yuàn)W，純粹的照本宣科，學(xué)生會(huì)疲倦。在一些知識(shí)點(diǎn)上，完全可以脫離書本，讓學(xué)生發(fā)散思維，充分利用目前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。例如在講解遷移率的計(jì)算時(shí)，可以針對(duì)某種具體材料，從遷移率的影響因素出發(fā)，查找相關(guān)模型和數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)探索，最后得出合理結(jié)果。在這樣的研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生不自覺地掌握率遷移率的計(jì)算公式，而且每個(gè)物理量的含義也清楚了，真正做到理解透徹，完全改變依賴性、接受性的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在一起基本概念的教學(xué)中，可以采用知識(shí)游戲闖關(guān)的方式進(jìn)行，只有達(dá)到一定的分?jǐn)?shù)，才能進(jìn)行下一節(jié)的學(xué)習(xí)，獲得一定學(xué)分。學(xué)生在游戲闖關(guān)中有些知識(shí)點(diǎn)會(huì)多次出現(xiàn)，學(xué)生掌握的更深刻。研究性學(xué)習(xí)也是科學(xué)研究中必備的科學(xué)素養(yǎng)，也是重要的思想政治教育的切合點(diǎn)。

（2）運(yùn)用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂最大的改變是互換了教師和學(xué)生的角色。傳統(tǒng)課堂上的教師是站在課堂上，是知識(shí)的傳授者，學(xué)生是坐在教師里，無條件地接受知識(shí)。而“反轉(zhuǎn)課堂”讓學(xué)生的思維實(shí)現(xiàn)了自我放飛，成為學(xué)習(xí)的主體，教師只是起到主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。雖然“反轉(zhuǎn)課堂”能提高學(xué)生的積極性，增強(qiáng)教學(xué)效果，但學(xué)生面對(duì)知識(shí)的海洋，可能無從下手，或者獲取有些糟粕丟棄的知識(shí)，這就要求教師把握好尺度，特別是違反辯證唯物主義的知識(shí)就要及時(shí)的擯棄，引導(dǎo)學(xué)生從積極向上的教學(xué)資源獲取知識(shí)，體現(xiàn)課程思政的內(nèi)涵。

（3）理論與科學(xué)前沿材料模擬計(jì)算相結(jié)合——課程思政的升級(jí)。

把理論和實(shí)踐結(jié)合是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力的很好手段。能在教學(xué)過程中，如雜質(zhì)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，可以通過一些第一性原理軟件包模擬計(jì)算出真實(shí)的電子結(jié)構(gòu)，把計(jì)算過程詳細(xì)講解出來，往往學(xué)生更容易接受，而且有興趣的學(xué)生更想一探究竟。學(xué)生在做完一個(gè)流程的計(jì)算后，明白了科學(xué)研究過程，其中涉及到的與半導(dǎo)體物理、固體物理相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，理解起來更透徹，更牢靠。模擬計(jì)算過程中涉及到的數(shù)據(jù)處理，參量變化等因素，更能反映出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。這正好體現(xiàn)了思政教育。通過模擬計(jì)算和實(shí)踐操作，學(xué)生的理論計(jì)算能力得到了提高，而且在計(jì)算過程中所體現(xiàn)出來的研究方法及實(shí)事求是的態(tài)度也正是思政教育的好元素。

（4）課程思政的及時(shí)反饋

課程結(jié)束后需要教師和學(xué)生及時(shí)地反饋課程思政內(nèi)容。教師應(yīng)對(duì)課堂中專業(yè)知識(shí)和思政元素結(jié)合點(diǎn)的教學(xué)方式進(jìn)行及時(shí)總結(jié)。例如可通過以下幾點(diǎn)進(jìn)行歸納：是否能從不同的角度進(jìn)行更好地教學(xué);能否把課程思政的精髓融入到多樣化的教學(xué)方式中;能否在潛移默化中實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)。學(xué)生在課程結(jié)束后的應(yīng)把感受及時(shí)通過我校的學(xué)評(píng)教系統(tǒng)、學(xué)評(píng)輔系統(tǒng)、或者當(dāng)面反饋給教師，輔導(dǎo)員。教師及時(shí)收集和梳理輔導(dǎo)員和學(xué)生反饋來的合理建議，有效地調(diào)整課程內(nèi)容和教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)“課程思政”教學(xué)與育人功能的統(tǒng)一。

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基金項(xiàng)目：文章為安徽省教學(xué)研究項(xiàng)目：高校通識(shí)教育基礎(chǔ)課程教學(xué)獲得感評(píng)價(jià)——基于DEA方法的實(shí)證分析的研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：2017jyxm0350;文章為安徽建筑大學(xué)課程思政示范課程：半導(dǎo)體物理學(xué)資助的課題的成果，項(xiàng)目編號(hào)：2018szkc03。

作者簡(jiǎn)介：徐金榮（1982- ），男，安徽建筑大學(xué)，博士，副教授;王影（1980- ），女，安徽建筑大學(xué)，碩士，講師。