“半導(dǎo)體物理器件”課程思政建設(shè)方法

王少熙 汪鈺成 李偉

[摘 要] 價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授三位一體模式是我國人才培養(yǎng)的重要內(nèi)涵，是培養(yǎng)微電子拔尖領(lǐng)軍人才的重要手段。立德樹人、用新時(shí)代特色社會(huì)主義思想鑄魂育人、培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷是根本任務(wù);具有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新精神、專業(yè)發(fā)展最新理解并具備實(shí)踐能力是重要手段;通過課程平臺(tái)的構(gòu)建，打好扎實(shí)的工程理論知識(shí)，完成專業(yè)傳授是核心內(nèi)容。然而半導(dǎo)體物理與器件傳統(tǒng)教學(xué)存在理論深、理解難、重視知識(shí)傳授、缺乏與價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)的有機(jī)融合。通過結(jié)合半導(dǎo)體物理與器件的知識(shí)點(diǎn)，提煉課程思政元素，從多角度融合課程思政內(nèi)容，同時(shí)注重課程思政的有效性和長效性，有效地實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)和知識(shí)傳授的融合人才培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 半導(dǎo)體物理;器件;課程思政;思政元素;融合人才

[基金項(xiàng)目] 2021年度西北工業(yè)大學(xué)半導(dǎo)體物理器件“課程思政”示范課程（202161）

[作者簡介] 王少熙（1981—），男，江西九江人，博士，西北工業(yè)大學(xué)微電子學(xué)院副教授（通信作者），主要從事微電子可靠性、集成電路與系統(tǒng)和生物微電子研究;汪鈺成（1993—），男，湖北黃岡人，博士，西北工業(yè)大學(xué)微電子學(xué)院副教授，主要從事生物微電子，新型半導(dǎo)體器件機(jī)理和應(yīng)用研究;李 偉（1990—），男，甘肅定西人，博士，西北工業(yè)大學(xué)微電子學(xué)院副教授，主要從事生物微電子，二維材料特性和應(yīng)用研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）42-0105-04? ?[收稿日期] 2021-05-24

一、引言

在當(dāng)前世界不斷發(fā)展變遷的環(huán)境下，作為人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，塑造具備家國情懷的合格人才具有重要的作用和意義。如何培養(yǎng)人才、培養(yǎng)什么樣的人才、為誰培養(yǎng)人才是教育工作者需要明確認(rèn)識(shí)的事情。人才的培養(yǎng)不僅在于科學(xué)體系知識(shí)的傳授，更要塑造合格的靈魂，引導(dǎo)學(xué)生胸懷家國情懷，才能更好地實(shí)現(xiàn)自我光明的未來，才能體現(xiàn)人生的價(jià)值和意義。

半導(dǎo)體物理與器件是微電子學(xué)專業(yè)的最重要的理論基礎(chǔ)課，課程全面地論述半導(dǎo)體的一些基本物理概念、現(xiàn)象、物理過程及其規(guī)律。學(xué)習(xí)和掌握半導(dǎo)體物理和器件的基本理論和分析方法，是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，是從事微電子學(xué)的研究以及現(xiàn)代VLSI與系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造工作的理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，一直存在學(xué)生聽課難、理解難、考試難的現(xiàn)象。在教學(xué)改革過程中，如何有效提高知識(shí)傳授效果的同時(shí)融合課程思政教學(xué)，塑造健康積極向上的心態(tài)，培養(yǎng)為社會(huì)主義事業(yè)奮斗的家國情懷，是體現(xiàn)人才培養(yǎng)水平和質(zhì)量的關(guān)鍵。本文結(jié)合半導(dǎo)體物理與器件課程的思想政治建設(shè)，展現(xiàn)實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授三位一體融合的人才培養(yǎng)模式[1]。

二、課程思政目標(biāo)

微電子專業(yè)目標(biāo)為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需求的德智體美勞全面發(fā)展、在集成電路設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域內(nèi)掌握堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專門知識(shí)的復(fù)合型領(lǐng)軍人才。結(jié)合課堂教學(xué)與課后資料，引導(dǎo)學(xué)生了解世情國情黨情民情，增強(qiáng)對黨的創(chuàng)新理論的政治認(rèn)同、思想認(rèn)同、情感認(rèn)同，堅(jiān)定中國特色社會(huì)主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。引導(dǎo)學(xué)生把國家、社會(huì)、公民的價(jià)值要求融為一體，提高個(gè)人的愛國、敬業(yè)、誠信、友善修養(yǎng)，自覺把小我融入大我，不斷追求國家的富強(qiáng)、民主、文明、和諧和社會(huì)的自由、平等、公正、法治，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀內(nèi)化為精神追求、外化為自覺行動(dòng)[2]。結(jié)合典型事例和人物，大力弘揚(yáng)以愛國主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時(shí)代精神，教育引導(dǎo)學(xué)生傳承中華文脈，富有中國心、飽含中國情、充滿中國味。

三、課程思政內(nèi)容

（一）建設(shè)思想政治元素庫

圍繞半導(dǎo)體物理與器件課程內(nèi)容相關(guān)性，從國內(nèi)外事件和領(lǐng)域著名人物等提煉課程思政元素，同時(shí)考慮學(xué)生的興趣點(diǎn)和關(guān)注點(diǎn)，形成有效的課程思路元素庫。如講述量子阱效應(yīng)牽引出量子計(jì)算和量子通訊，結(jié)合潘建偉教授團(tuán)隊(duì)在量子通訊領(lǐng)域成就展示大國重器和民族的脊梁;講述晶體管時(shí)引申出美國硅谷“八叛徒與仙童半導(dǎo)體”故事，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新與敬業(yè)之精神;講述隧道二極管應(yīng)用引申出芯片，結(jié)合中興、華為等與美國芯片之爭，熏陶學(xué)生以愛國為己任奮發(fā)圖強(qiáng)[3]。

（二）融合思想政治多元化

知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)是課程教學(xué)的首要目的，價(jià)值塑造需和兩者相互結(jié)合，但不能舍本逐末。課程思政建設(shè)過程中，一方面需要保障知識(shí)講述的主體性和流暢性，在知識(shí)傳授的主線上合適的節(jié)點(diǎn)自然穿插思想政治元素，形成連貫整體;另一方面又需要增加生動(dòng)性和趣味性，提升學(xué)生的興趣點(diǎn)和注意力，提高教學(xué)效果[4]。采用的方法包括：直接在教案中給出與課程內(nèi)容關(guān)系密切的人物或者事件信息，教學(xué)過程中針對這人物或者事件進(jìn)行相關(guān)思想政治元素的展開;間接在教案中給出思想政治元素，教案中僅留有提示，教師可以根據(jù)提示進(jìn)行擴(kuò)展深入，再引申出提示背后的思想政治元素;師生互動(dòng)法，在部分學(xué)生聽課效果不佳的時(shí)候（如長時(shí)間理論推導(dǎo)）針對思想政治庫中某個(gè)事件相互討論發(fā)表看法，同時(shí)以正確的方法引導(dǎo);課堂課后協(xié)同，建設(shè)微信公眾號，圍繞半導(dǎo)體物理器件及集成電路內(nèi)容定期推送行業(yè)動(dòng)態(tài)和體現(xiàn)思想政治特色的信息，增加學(xué)生知識(shí)面，熏陶學(xué)生愛國敬業(yè)等情操。

（三）實(shí)現(xiàn)思想政治教育長效性

課程內(nèi)容和思想政治教育的最終目標(biāo)是培育具有家國情懷的專業(yè)領(lǐng)軍人才。評價(jià)一門課程思政的效果需要結(jié)合短期和長期的評價(jià)機(jī)制：短期效果體現(xiàn)在學(xué)生對專業(yè)的熱愛程度，對學(xué)業(yè)的投入熱情程度以及課堂學(xué)習(xí)氛圍的狀態(tài)[5]。任課教師從課堂表現(xiàn)得到感受，制定課程反饋表收集學(xué)生對課程內(nèi)容和效果評價(jià)，從到課率、聽課狀態(tài)以及課程考試分?jǐn)?shù)進(jìn)行直觀評價(jià)。另一方面，對畢業(yè)生實(shí)行長期跟蹤評價(jià)方法，針對之前沒有思想政治元素教學(xué)和有思想政治元素教學(xué)的畢業(yè)生定期收集反饋表，對比畢業(yè)生的就業(yè)狀態(tài)和個(gè)人思想，綜合跟蹤反饋[6]。

四、課程思政方法

（一）思想政治元素精練方法

經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)多次討論、定期更新和維護(hù)，形成本課程的思想政治元素庫。圍繞引導(dǎo)學(xué)生的政治認(rèn)同、思想認(rèn)同、情感認(rèn)同，堅(jiān)定中國特色社會(huì)主義四個(gè)自信，引導(dǎo)學(xué)生的愛國、敬業(yè)、誠信、友善修養(yǎng)等精神追求定位，從半導(dǎo)體物理與器件的歷史發(fā)展重大事件和關(guān)鍵人物、當(dāng)前國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)重要事件和關(guān)鍵人物提取思想政治元素，構(gòu)建半導(dǎo)體物理與器件課程思政元素庫。圍繞課程知識(shí)點(diǎn)，尤其是在授課PPT上出現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)搭建思想政治元素關(guān)系，保障教學(xué)內(nèi)容銜接的流暢性。

（二）一體四翼課程思政方法

以課堂教學(xué)為主體，以參與性教學(xué)、體驗(yàn)性教學(xué)、研究性教學(xué)、實(shí)踐性教學(xué)為支撐的一體四翼課程思政教學(xué)方法。案例：半導(dǎo)體器件課堂授課為主體教學(xué)，參與性教學(xué)是通過教師設(shè)計(jì)論題和問卷，學(xué)生參與反饋和論題闡述，如本課程出題討論中國芯片之爭帶來的機(jī)遇與責(zé)任;體驗(yàn)性教學(xué)是通過微信公眾平臺(tái)分享半導(dǎo)體器件新興技術(shù)和國家第三代半導(dǎo)體政策信息，擴(kuò)展課程內(nèi)容和提升學(xué)生責(zé)任感;研究性教學(xué)是通過專家學(xué)者專題講座討論，開展研究性教學(xué)，深化課程內(nèi)容。本課程邀請柔性電子器件教授講座，補(bǔ)充新興半導(dǎo)體器件內(nèi)容;實(shí)踐性教學(xué)是組織學(xué)生和教師通過假期瞻仰中共一大舊址，接受愛國主義教育。

五、課程思政教學(xué)案例

理論部分涉及了固體物理、量子力學(xué)、熱力學(xué)等多門課程的知識(shí)，內(nèi)容較為深?yuàn)W復(fù)雜。融合思想政治元素，課堂教學(xué)過程中主要有三種方式進(jìn)行。

1.講述某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，在PPT上給出提示，引申出相關(guān)的課程思政元素，在相對較短的時(shí)間內(nèi)與學(xué)生互動(dòng)交流，如當(dāng)講解到回旋共振實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)提示，引申出實(shí)驗(yàn)儀器的國外壟斷儀器和當(dāng)前局勢下受其打壓，部分儀器難以購買等事件，鼓勵(lì)學(xué)生任重道遠(yuǎn)自強(qiáng)不息。

2.第二種方式是直接融入行業(yè)重大事情或者重要人物，以整頁P(yáng)PT形式加入。舉例：以整個(gè)半導(dǎo)體理論的發(fā)展歷史為主線，將各個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，介紹了重要的理論背后的科學(xué)家以及他們的故事。我國著名物理學(xué)家、中國固體物理學(xué)和半導(dǎo)體物理學(xué)奠基人之一——黃昆院士的故事。介紹了他在微電子領(lǐng)域的地位和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，講解他在中國微電子發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，毅然決然回國的故事，講解了他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度以及重視基礎(chǔ)教學(xué)的師德師風(fēng)和一心為國家做貢獻(xiàn)的精神。一方面為學(xué)生樹立了榜樣，增強(qiáng)了學(xué)生的民族自信心和自豪感，另一方面激發(fā)了學(xué)生為國家做貢獻(xiàn)的責(zé)任心，同時(shí)利用大師的事跡幫助學(xué)生培養(yǎng)了良好的學(xué)術(shù)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法。

3.第三種方式就是在課堂教學(xué)活動(dòng)剛開始、課堂教學(xué)活動(dòng)即將結(jié)束或者某個(gè)時(shí)間段學(xué)生聽課狀態(tài)很差時(shí)候，引入思想政治元素，調(diào)動(dòng)學(xué)生注意力以及提供有意幫助和熏陶。

六、課程思政教學(xué)成效

當(dāng)前，半導(dǎo)體物理與器件課程思政融入的成效體現(xiàn)如下：與以往氣氛沉悶對比，課堂表現(xiàn)積極，學(xué)生能夠以飽滿的熱情參與課堂討論，以專注的態(tài)度聆聽教師授課;學(xué)生上課出勤率和發(fā)言率有明顯變化，少數(shù)學(xué)生能夠主動(dòng)分享感受和體會(huì)，達(dá)到學(xué)生之間相互影響的效果;課后收集的課程反饋體現(xiàn)了學(xué)生對課程思政內(nèi)容的肯定，在對學(xué)生進(jìn)行知識(shí)傳授的同時(shí)，對學(xué)生的道德情操具有積極的影響和促進(jìn);尤其在三航報(bào)國情節(jié)和華為芯片事件的影響下，學(xué)生進(jìn)入微電子專業(yè)深造的比例明顯增加。

半導(dǎo)體物理與器件是微電子科學(xué)與工程專業(yè)第一門專業(yè)相關(guān)課程，直接影響后續(xù)課程教學(xué)的效果和學(xué)生對專業(yè)的理解和認(rèn)同。在本課程教學(xué)模式改革后，學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同感明顯增強(qiáng)。學(xué)生考研選擇半導(dǎo)體物理與器件作為考試科目的人數(shù)兩年增加了三倍，學(xué)生保研和考研選擇本院的人數(shù)兩年增加了三倍以上。

七、結(jié)語

當(dāng)前國際環(huán)境日趨惡化，中國與西方的競爭在于科技的較量，拋棄幻想發(fā)展自我強(qiáng)大的科技力量是關(guān)鍵。而科技力量的核心是人才，價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授的三位一體人才培養(yǎng)模式是當(dāng)前我國人才培養(yǎng)的重要內(nèi)涵和關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)微電子領(lǐng)域拔尖領(lǐng)軍人才目標(biāo)的重要手段。立德樹人、用新時(shí)代特色社會(huì)主義思想鑄魂育人、著力培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷是根本任務(wù);具有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)、富有創(chuàng)新精神、專業(yè)發(fā)展的最新理解并具備實(shí)踐能力是重要手段。

在半導(dǎo)體物理的教學(xué)實(shí)踐中，通過深入調(diào)研，精心設(shè)計(jì)，師生共同參與，建立起較為科學(xué)、完整的課程體系，探索學(xué)習(xí)教學(xué)模式的途徑和方法，培養(yǎng)學(xué)生富有主動(dòng)的學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量，收到一定的成效。通過課程平臺(tái)的構(gòu)建，打好扎實(shí)的工程理論基礎(chǔ)知識(shí)，完成專業(yè)內(nèi)容的傳授是核心內(nèi)容。在課程思政教學(xué)改革項(xiàng)目的支持下，半導(dǎo)體物理與器件課程思政建設(shè)取得明顯成效，結(jié)果不僅驗(yàn)證了論文描述方法的正確性和有效性，同時(shí)為其他課程思政建設(shè)起到示范作用。

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On the Method of “Curriculum Ideological and Political Education” in the Course of Semiconductor Physics and Devices

WANG Shao-xi， WANG Yu-cheng， LI Wei

（School of Microelectronics， Northwestern Polytechnical University， Xian， Shaanxi 710072， China）

Abstract： The trinity model of value shaping， ability training， and knowledge imparting is the important connotation of talent training in the country， and it is an important means to achieve the goal of cultivating top-notch talents in the field of microelectronics. It is the fundamental task to build students morality， cast their souls and educate them with the socialist thoughts with the characteristics of the new era， and focus on cultivating students patriotism. Having a solid professional foundation， an innovative spirit， an understanding of the latest professional development， and practical ability are important means to all students. Through the construction of the course platform， students can learn a solid foundation of engineering theories and teachers can complete the teaching of professional content， which are the core contents. However， the traditional teaching process of Semiconductor Physics and Devices has some problems such as too many obscure theories， difficulties in students understanding， too much emphasis on knowledge imparting， and the lack of organic integration between value shaping and ability training. This paper combines actual cases and the knowledge points of Semiconductor Physics and Devices to refine ideological and political elements， integrates ideological and political content from multiple perspectives， and at the same time focuses on the effectiveness and long-term effect of “curriculum ideological and political education”， so as to effectively realize value shaping， ability training and knowledge transfer in talent training.

Key words： semiconductor physics; device; “curriculum ideological and political education”; ideological and political elements; compound talents