微电子材料与器件课程教学模式探讨与思考

元勇军 沈志凯 裴浪

摘要：微电子材料与器件是一门专业性和应用性较强的课程，如何更好地教授本课程，让学生更容易地掌握课程相关知识，通过分析课程教学实践中存在的问题，提出课程内容、教学模式和考核方式改进的建议。

关键词：微电子技术;教学模式;教学改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）22-0194-02

21世纪被称为电子信息时代，“十三五”规划也将电子信息列为重点突破的领域和掌握的核心技术。而电子信息的基础就是微电子技术，因此增进大家对微电子技术的了解，提升大家对微电子技术的兴趣，培养更多微电子技术领域的专业人才，显得尤为重要[1]。微电子材料与器件课程作为电子和材料类专业重要的基础课程之一，将带领学生初步了解微电子领域相关知识及集成电路制造流程，为其今后从事相关的设计研发及制造工作打下基础。本课程不仅涉及理论基础，还要求对实际生产制造有较深的理解，这就要求在授课时要结合理论与实际生产，改善教学模式[2]。目前，虽然微电子产业对相关人才有较高的要求，但对于该方面人才的培养标准尚未成熟，其原因是微电子技术的发展太快，课程更新速度与实际生产进化脱节，因此如何改善教学模式，提升教学质量具有重要的现实意义。

一、微电子材料与器件课程存在的主要问题

1.教学内容与实际发展脱节。区别于其他已经发展到具有经典及长期适用性教材的学科，微电子技术是一门正在发展的学科，这就导致了它是一门需要由实际发展推动教学内容及时更新的课程。目前已经出版的相关教材与参考书，均面临着严峻的时效性问题，或还在介绍早已被淘汰的技术，或尚未引入最新的技术，再加上各版本的侧重点不一样，就使得教材的选择成为了本课程的难点之一。为了让学生实时掌握微电子技术最新的生产方式和发展趋势，必须加快相关教材的更新速度，这是本课程面临的最迫切的一个问题。

2.课程内容抽象难懂。本课程主要介绍的是半导体芯片的制造，而在这整个过程中，不论是前期的单晶生长与切割，还是后面诸如光刻、掺杂等过程，都是大家平时无法接触到的，内容比较抽象，这就使得学生在理解相关步骤与知识点时会存在一定的困难。该课程也是一门理论性较强的课程，内容需要与材料科学基础、半导体物理等课程进行联动，从而对教师的知识面提出了一定的要求，需要其将各种原理都讲清楚，否则学生容易产生乏味感，从而影响学习效率。

3.教学模式陈旧。目前依然采用老师在教室向学生授课这样的传统教学方法。在这种方法下，学生仅通过图片和文字来理解知识点，缺少从实际角度出发来思考问题的条件，有很大的局限性。

二、课程教学模式探讨与实践

1.结合实际，增强学生代入感。目前微电子技术已经广泛应用于我们的生活之中，因此在课程开始时，可以从我们身边的应用出发，提升学生对本课程的学习兴趣，同时使学生理解和认识本课程的重要意义，这对本课程的顺利开展有着重要的推动作用。

2.教学与现场实践相结合。本课程主要讲的是整个半导体芯片的制造过程，而大规模的制造需要经历上百道工序，历时数月。尽管本课程只是讲一些基础性的流程，但仍涉及清洗、氧化、气相沉积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化等多个工艺，而且每个工艺流程都有多个细节与注意事项，这就导致了整个课程内容多且复杂。基于此，如果能让学生实地观看和体验整个生产流程，将帮助他们更好地理解课程内容。由于芯片制造車间对清洁度等环境条件有着很高的要求，所以建议有条件的学校与生产企业进行合作，在确保安全的情况下让学生进行实地体验。

3.教学模式多样化。在传统的教学模式下，学生获取知识的方式单一，仅通过课上的PPT图片、文字以及课本来学习，容易使学生产生乏味感，失去对课程学习的兴趣。而且在这种模式下，老师单向给学生灌输知识，学生对是否理解与接受未有反馈，从而逐渐割裂老师的教学进度与学生的接受程度。因此在教学实践中，老师需要将自己的语言丰富化、专业化，将信息传递模式多样化、形象化，从而使得课堂生动化、活跃化。本课程知识点众多，老师需要明确重点与次重点，在课堂上加强与学生的交流，实时了解学生的接受程度，把握教学进度。

4.考核模式创新。考核是了解学生对一门课程掌握程度的最直接的方式，而其中使用最多的方式就是书面考试。这一方式常常为人诟病，因为在这样的方式下，学生往往觉得上课听不听无所谓，只要考试通过就行了，从而出现平时不认真，考前疯狂复习的情况。学生通过临时记忆知识点应对考试，而不是靠长期理解知识点来学习，这与课程开设的初衷相违背。这种情况更是催生了学生的考试作弊心理甚至是行动，从而导致教师不能真实地了解学生的学习情况。因此，采用一个合理的考核模式，对于课程的顺利进行至关重要。在课程实践中，采用考试、课堂演讲、课堂交流活跃度相结合的考核方式，最终得出综合总评成绩。全班分成若干组（每组人数不可过多，3～5人一组较为合适），要求每组同学完成一个指定课程相关内容的调查报告，需要结合书本知识来进行，在课堂上做10分钟的报告。在此过程中，学生需要自主理解该知识点，并进行相关检索与调查，因此该组学生对该知识点必定会有很深的理解。而对于其他知识点，或许学生听其他同学以学生的方式、从学生的角度来呈现会比听老师讲更觉有趣。在这种模式下，学生能够更好地掌握本课程。

三、对微电子材料与器件课程教学的几点思考和建议

1.构建知识网络。微电子材料与器件课程内容丰富，知识覆盖面广，涉及半导体物理、材料科学基础等多门专业基础课程。这些学科的知识点互相渗透，如果每门课程都自顾自地进行，那无疑割裂了它们的联系。这些专业基础课程基本都由本院的老师开设，因此老师之间应该加强交流。在课程进行的过程中，当讲到与其他课程相关的内容时应该相互提及，让学生明白这些课程都是相互关联的。这样一方面能让学生意识到这些课程的重要性，同时也能减小他们的心理压力，有助于构建相互关联的知识体系，形成知识网。

2.增设微电子材料与器件认识实习。目前半导体行业蓬勃发展，相关的企业也越来越多，若学校当地有相关的企业，可与其开展合作，在确保学生安全与不影响企业生产的情况下，让学生到生产线实地体验，与工作人员进行适当的交流，以帮助学生打通课本知识与实际应用之间的隔阂，有助于扩展学生的知识面，不被书本内容所局限，提高创新能力。

3.深化教学改革，培养应用型人才。开设微电子材料与器件课程的最终目的是培养社会经济发展所需要的应用型人才，这就要求一切从实际出发，以培养学生的实践能力为目标，使其在学习知识的同时也注重知识的应用，提高学生的动手能力。

四、结语

随着社会向电子信息化时代的迈进，对于微电子方向的人才的需求量正在逐年上升，培养从事半导体研发与制造的优秀人才，是高校教育的一個重要方向[3]。作者结合在微电子材料与器件课程实践中遇到的问题，以及学生反馈的问题进行了总结和分析，从实际情况与教学目的出发，结合课程知识和行业发展现状，针对本课程的授课方式、创新实践、考核方法等提出了一些改进措施，并将其付诸实践，取得了一定的效果。在接下去的课程实践中，将进一步优化方式方法，提高教学水平，培养学生的实践能力与创新能力，培养出与社会发展相适应的人才。

参考文献：

[1]刘兴辉，康大为.《微电子工艺及器件仿真》课程教学方法研究[J].教育教学论坛，2017，（1）：215-217.

[2]杨辅军.《微电子封装与测试》课程教学的改革与实践[J].新课程研究（中旬刊），2014，（9）：44-46.

[3]段理，张亚辉，樊继斌.《半导体材料及器件》教学改革与实践[J].教育教学论坛，2017，（4）：169-170.

Discussion on the Teaching Model of Microelectronic Materials and Devices

YUAN Yong-Jun， SHEN Zhi-kai， PEI Lang

（School of Materials and Environmental Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Microelectronic Materials and Devices is a professional and applied course. To improve the teaching of this course and make students more easily grasp the relevant knowledge， this paper makes a thorough analysis of the problems encountered in teaching and puts forward suggestions on the course content， the teaching model and assessment methods.

Key words： microelectronics technology; teaching model; teaching reform

收稿日期：2019-09-18

作者简介：元勇军（1987-），男（汉族），江西抚州人，博士，副教授，研究方向：太阳能制氢;沈志凯（1995-），男（汉族），江苏苏州人，硕士研究生，研究方向：光催化能源材料;裴浪（1989-），男（汉族），湖北荆门人，博士，讲师，研究方向：光电极能源材料。