窦瑶
成都职业技术学院
摘要：半导体物理与器件是新能源相关专业的基础课程，也是电子科学与技术，光电子信息工程，微电子等专业的重要基础课程。为了适应新时代高等教育的要求，应着重于培养学生的创新和创业技能，学生的实践技能和学生的自主学习技能。本文主要从课程教育改革入手，分析当前课程存在的问题和不足，并结合本课程的专业特点，探索教育理念，教学方法，教学模式和综合绩效评价标准的改革，并改进这一过程。提高教育质量，提高学生的创新创业能力和实践能力，提高学生的整体素质。
关键词：半导体物理与器件；课程教学；有效策略
1.引言
随着新能源产业、半导体技术和集成电路的飞速发展，现代半导体产业已经形成了设计，制造，封装和测试的完整产业链，其应用包括计算机，汽车电子，太阳能电池，光纤通信，半导体照明和平板显示器，已经成为国民经济发展的重要战略产业。半导体物理和器件课程是获取半导体技术的主要课程，旨在研究半导体材料和器件的基本性能和内部机理，并且是集成电路技术，设计和应用研究的重要理论基础。该课程理论基础较深，知识点多，范围广，理论推导复杂，纪律性强，对学生的数学物理基础有很高的要求。当前教科书和传统教学方法的大多数特征都强调的理论推导，导致学生逐渐失去对学习兴趣，从而影响教学质量。因此，迫切需要改善这些问题和不足，并优化和整合教育内容。
2.半导体物理与器件教学面临的问题
2.1课程内容抽象，教学方法缺乏吸引力
“半导体物理和器件”课程是一门涵盖了广泛的内容，抽象的概念和知识点，以及更复杂的理论推导和公式的课程。该课程的传统教学方法采用“以课本为中心，知识驱动”的教学方法，这种教学方法忽略了学生的主体地位，缺乏生动的案例描述。理论知识中许多乏味的知识点和复杂公式的推导都使学生产生抵制心理。灌输式的教学模式会抑制学生独立学习的能力，会抑制想象力和创新精神，并且不利于学生对知识的理解和判断，无法提升学生的创造力。
2.2缺乏实践技能
学生仅专注于半导体物理学的理论知识，缺乏实践技能，不能将理论与实践相结合。在半导体物理学的过程中，学生很少有机会进行相关的实验或日常练习，并且很难发展学生的实践技能并且使理论和实践相背离。
2.3缺乏必要的沟通
在信息时代，手机已成为大学生进入教室必不可少的工具，尽管手机可以带来便利，使学生可以随时随地查看资料，但也带来了一系列缺点。由于大学生的自我控制力不足，他们无法摆脱手机和网络游戏，导致学习效率差。使用灌输式教学方法完成教学任务纯粹是围绕知识传授，而不是强调过程的交互作用，这会导致学生在课堂上失去学习活力和动力，课堂学习发展成为课堂娱乐活动。
2.4考核方式单一
课程考核方式相对简单，考核方法不规范，无法完全反映学生的整体能力。期末考试成绩占比较大，考试课本的知识也相对固定。许多学生可以通过短时间的复习就可以通过，而无法提供有关学生课程水平的反馈。在某种程度上，学生的综合素质和能力导致了不良的学习氛围，例如不活跃的课堂学习气氛。
3.半导体物理与器件课程教学的有效策略
3.1教育理念改革
根据“半导体物理与器件”课程的讲授内容和特点，主要学习主题是半导体。但是，随着先进技术的飞速发展，半导体技术变得越来越成熟，半导体产品变得越来越丰富和多样化，半导体器件产品结构设计，性能和功能差异化要求日益突出，由于不能用一门课程和教科书涵盖与半导体器件有关的所有工艺技术，因此，如何利用有限的课堂时间来提高学生的认知能力是教育的核心。同时，提高学生的认知能力也是教师的教学理念。更新教学观念是提高教育质量的关键前提。教师应摒弃传统教学模式的缺点，解放思想，改变观念，树立正确的教育观念，以学生为中心，营造积极为学生服务的教学氛围。鼓励学生的积极性和自主学习意识。该课程应充分发挥教师引导学生讨论和分析过程中的作用，并应培养学生提出问题，分析问题和解决问题的能力。
同时，“半导体物理和器件”课程的综合性能评估不是单个的期末考试评估，还要体现在学生自主预习，阅读材料和视频，自主推导公式，自主提出问题和解决问题。问题解决等，以反馈学生的整体能力水平。综合技能的提高可以帮助学生全面解决与半导体器件有关的复杂问题，并且不再害怕未知问题。
3.2重视实验教学方法，培养学生的实践和创新能力
充分利用学院的专门实验室，安排学生进行相关的半导体实验。通过将现有的大学物理实验和专业实验（非线性分量电压-安培特性测量，LED特性实验，太阳能电池特性测量等）纳入课程章节，学生可以阐明与该实验相对应的半导体理论知识，例如电压，开路电压，短路电流，整流特性，伏安特性，光伏效应，单向导电性，线性组件，非线性组件，普通二极管，齐纳二极管，发光二极管等。然后继续进行实验，以测试与半导体相关的知识的获取。通过该实验，学生将学习如何测量半导体特性和基本测量电路，熟悉绘图软件和实验数据的处理方法（外延法，线性拟合等），并学习半导体发光原理，太阳能特性和不对称整流。学生发展他们的思维，并加深与半导体相关知识的理解。
3.3可视化演示，引入CASTEP仿真软件
在半导体物理与器件课程教学中，为了进行可视化演示，可以将CASTEP仿真软件引入课程中。例如，搭建金刚石结构元素的半导体硅和锌矿结构的化合物半导体砷化镓，计算其能带结构，态密度等特性，演示模拟过程，并直接证明结果。这样不仅生动的表达了实验过程，而且帮助学生对结构，费米能级，导带，直接带隙半导体，间接带隙半导体等抽象概念有更深入的了解。此外，用于描述外源半导体特性的公式很复杂，这使学生难以理解。通过添加基于公式推导的CASTEP仿真计算，学生可以更好地了解掺杂对半导体电导率的影响。半导体中有两种掺杂类型是间隙式和替位式。例如本征半导体硅，随着受体杂质浓度的不断增加，引入三族元素硼作为受体杂质的CASTEP模拟了能带结构和态密度的变化，分析表明费米能级逐渐向价带靠近。随着能带的接近和作为施主杂质的五族元素磷的引入，并且施主杂质的浓度不断增加，通过CASTEP模拟计算出的能带结构图，分析表明费米能级逐渐接近导带。因此，使用CASTEP仿真软件来计算难以理解的半导体的抽象概念，可以加深学生对半导体特性的理解，使学生能够更牢固，更灵活地掌握半导体知识。
3.4综合成绩考核标准改革
半导体物理和器件课程的综合课程分数通常使用两个部分：平时成绩和期末成绩。而传统的考核模式比较单一，无法反馈学生的学习真实性和学生的综合能力。期末考试分数占比相对较高，而且试题库有限，这使得无法反馈学生的问题分析和解决技能。因此，必须改革综合成绩评估标准，以帮助提高课程整体成绩的综合性，公平性，公正性和开放性。重组综合成绩评估标准后，平时成绩比率将得到充分扩大，期末成绩比率将下降，并且增加平时成绩评估类型，例如预习课程视频材料，课堂互动，团队协作，作业，课后讨论和自测等，并使用学习平台自动管理每个学生的分数，充分利用考核的全面性。同时，探索在整个课程中实现新的考核标准“综合考核”和“过程检查”，并对学生的综合素质和创新能力进行科学的综合评估。
4.结语
半导体物理和器件课程的目的是根据电子的精细运动定律讨论各种电子器件的工作原理，主要讲授各种半导体器件的基本结构，工作原理，影响电性能的因素和器件参数。对于新能源相关专业而言，本课程是一门非常重要的必修课，其内容是抽象的，理论的和全面的，对教师和学生而言都是困难的。以半导体物理和器件的教学过程为基础，提高学生的应用质量和综合创新能力为基本目标，进行各种教学，了解研究热点和学科发展方向，学习半导体物理的基础理论知识，全面了解基本技能，以提高学生的应用技能并提高学生的工程素质。
参考文献?
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基金项目：成都职业技术学院科研平台（19KYPT01）