《半导体加工技术》的线上教学模式探讨

（南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210001）

0 引言

《半导体加工技术》是针对工科类研究生而开设的专业基础课，是一门内容丰富、动态发展、实践性和技术性很强的课程，对学生后续的研究工作及综合能力的培养具有重要作用。该课程教学有助于学生了解和掌握半导体加工技术基本知识和基本理论的同时，注重培养学生的创新能力和工程实践能力[1]。在线教育是师生基于互联网平台发生的时空分离、教学分离的教育方式。线上教学能够减轻教师的工作量，与传统教学方式有很大不同，能突破时间和空间的限制，留给学生更多的思考与探究时间，打消学生的依赖性心理，变被动为主动。另外，通过互联网还能掌握专业发展的最前沿知识和技术，拓宽学生的知识层面。但在这种分离式的教学活动中，如何像传统线下教育那样进行教学互动，保证教学效果成为目前困扰广大一线教师的头等难题。本文根据学校现有的条件，结合课程特点，灵活多样地开展线上教学[2-6]。

1 课程内容

1.1 教学内容

《半导体加工技术》课程系统地介绍了半导体材料的基本概念、制备方法、加工方法和基本应用。具体内容包括半导体的特性及制备、传统切割及磨削方法、电火花切割方法、硅太阳能电池的制备、集成电路的曝光及刻蚀及封装工艺等。在讲述基本加工原理及理论的同时，注重联系半导体材料在太阳能及集成电路方面的工程应用背景。本课程教学模式以课堂理论教学为主，课后自学和课堂讨论为辅。理论教学主要讲述半导体加工的系统理论和特有工艺。课后学生通过查询综述近年发表的高水平论文，课堂进行简短课件讨论交流，了解半导体加工前沿理论和技术。

1.2 三大应用领域

课堂教学包括以技术应用为背景，由浅入深的系统讲解课程的专门知识点。课程以硅晶体为主要对象，包括晶体电池，集成电路和微机电系统，如图1所示。这三者的关系是由简单到复杂，晶体电池通常只有一个PN结，加工方法通常是印刷和扩散；集成电路由多个晶体管构成，PN结是晶体管基本结构，加工方法为光刻和蚀刻；而微机电系统是由微机械结构组成，LIGA是常用方法。

晶体电池：制作太阳能电池主要是以半导体晶体为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电子转换反应。

集成电路：集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

微机电系统：微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

2 课堂教学过程

2.1 课前准备

线上教学主要利用网络空间进行一系列的教学活动，首先要选择好平台，老师把原本在教室里的课程录制成视频放在学校学习网站上，视频内容不宜过长，把知识点简化为几个小点分别录制成小视频的形式，可使学生更有观看欲望，视频中对本节课所讲的重点、难点和掌握程度等都应该明确说明，让学生充分了解，这样学生才能心中有数的完成学习任务，最后把课件、视频上传到学习平台，学生在上课时间自己登进去观看即可。录制的视频下面还有对应播放的PPT及其解释文字，学生如果第一遍没听清楚又不想再看一遍视频，可直接观看下面文字介绍及PPT，为线上教学的顺利开展做了充分准备。

2.2 上课期间

线上教学教师不可能时时刻刻对学生的听课情况进行操控，如果采用传统的“教师讲学生听”的教学方式，会造成学生丧失兴趣，授课期间应该抓住核心知识讲解，以点带面，万物皆有联系，知识也一样，这样教师就能把原本50分钟的课时控制在20分钟内来讲解，课程就空出了大量的时间可让学生们互相讨论本节课的知识，可让学生把知识运用到自己的研究领域中去讨论联系起来。

线上学习要善于总结，温故而知新可以为师矣，在线上授课每个知识点都拆分成一个个短而简洁的小视频，这势必造成学生学到的知识会成碎片状，这个时候就需要老师或自己把知识总结到一起，找到知识点之间的联系，从而运用到具体实践中。

2.3 课后作业

作业是对上课知识的有效反馈，是对课堂知识的总结及延伸，由于线上教学不可能每次都书写书面作业，老师采用建群方式并让每个学生在上完每节课之后，自主对本节课程知识点提出问题，由其他学生解答，来判断学生的接受和理解程度。可能多个学生会对同一个问题产生不同看法，这时就可让他们查阅相关论文来验证自己猜想。如果最终还是难以解决，可由教师进行辅导答疑，对学生提出的问题进行文字、图片、语音等形式及时给予回复。此外，还能通过群里在线讨论组织学生针对本节课重难点进行分析探讨。

2.4 结课考察

课程的考核是为了检验学生在这门课中学习到了多少知识，并要学会把学到的知识用到实际问题或对应专业的具体研究中去，结课考察分为以下三个部分进行。（1）最后一节课中发试卷在群里，学生开启摄像头进行做题，上传答案，考核学生对课程理解程度。（2）学生查阅论文找到自己研究方向和课程有关的知识写一篇小论文，可以反映对知识点的应用能力。（3）学生在课程内容中选一个感兴趣的点查阅资料做成PPT汇报，上传到互联网上，其他学生进行打分，促进学生之间的交流。

2.5 线上教学成果

传统教学每次课时间地点固定，学生可能因为某些事情耽误就无法学习本节课程，线上教学优点在于无视时间空间限制，任何学生在任何时间都可以反复进行学习，学生参与热情高涨，开展一个学期教学之后，学生访问次数达到30015次，远超每个学生只看一次的访问次数，说明学生对本次线上教学方式十分满意并对内容产生浓重兴趣，都愿意反复观看该视频，本课程的播放点击情况如图2所示。

3 线上教学优缺点

3.1 线上教学缺点

（1）条件短缺。线上的教学开展需要以互联网为媒介，学校应对校园网络进行完善创造良好学习环境，但学生在家里未必有良好的网络环境，这个问题有待解决。并且对于工科类课程学习更加注重于实践，学生在家期间可能由于条件短缺无法做对应实验。（2）无法关注每个学生。线上教学虽然已经建立学习群，想营造一个师生互动和生生互动的平台，但是老师无法及时的掌控学生的动态，也无法看到学生的学习状态，缺乏对学生具体学习效果做出更改的举动，难以做到因材施教，尽管大部分学生能适应教学方式的改变带来的好处，但对于学习积极性不高的学生，可能很难适应教学方式的改变，甚至会产生抵触心理，导致效果大不如前。（3）缺乏感情。在线教育缺乏情感注入，毕竟学生对着的是一台冷冰冰的电脑以及录好的视频，教师难以调动学生的学习积极性。

3.2 线上教学优点

（1）便捷性。互联网让学生在家里甚至是任何地方都可以进行学习，无需到固定的教学场所，节约了学习时间。（2）丰富了学习方式。现在网络资源很丰富，可供选择的平台也很多，很多都是直播加录制的形式呈现，如果在直播时时间冲突可观看回放，自主学习，并且可以找到不同的教师的教育资源，例如可以调取哈佛大学、耶鲁大学的课程，只要这些学校愿意把课程分享到互联网上，我们就可以去学习。尤其对一些自觉的、积极性高的学生而言，通过线上教学模式效果可能会更好。（3）丰富了教学方式。线上教学也是对教师应用水平的检验和提高，促使教师们勇于上阵、主动取经、共同学习。与此同时教师在探索的过程中，通过互联网能获取到更多的优质教学资源，例如微课、教学课件、习题库等，丰富了教学资源，能有效推动教学水平的提升。

4 结论

《半导体加工技术》是一门重要的专业课程。教师针对线上教育逐渐大众化的趋势，根据自身的教学实践经验，建立了线上教学方法，使学生在家也能很好地进行学习本门课程。