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摘要：“半导体物理与器件”是一门综合了半导体物理基础知识和经典的半导体器件的课程，也是微电子技术领域的专业核心教程。由于这门学科综合性很强，在课程建设与教学改革方面有许多值得探讨的问题。文章依据自身的教学过程，结合学生特点及课程特色，针对当前教学过程中存在的一些不足，进行探索与改革，以利于学生接受吸收，并灵活运用，进而培养学生学习的兴趣与加强专业素质。
关键词：半导体物理与器件；深入浅出；教学主线
本文引用格式：闫丽娟等.“半导体物理与器件”课程教学改革与探索[J].教育现代化，2019，6（31）：80-
81.
微电子科学的出现对我国经济的发展，居民生活水平的提高以及军事力量的增强都起着很重要的作用[1-2]。“半导体物理与器件”作为微电子学领域的专业核心课程，这门学科不仅理论性极强，知识点繁多，而且涵盖的范围很广，包括量子力学，热力学与统计物理学，固体物理，半导体物理，材料科学，化学，高等数学等内容，并且需要用这些领域的相关知识来解释半导体器件，例如，PN结，双极型晶体，MOSFET，是如何工作的，影响这些器件工作特性的参数有哪些，以及是如何影响的[3-4]。因此，这门学科比一般的基础学科更为复杂繁琐。如何能使学生饶有兴趣地学习好该课，是急需研究与探索的一个问题。本文从半导体器件的基本结构，工作特性，结合能带与载流子分布特点，探索相关的教学方法。
一 目前“半导体物理与器件”教学的现状和主要问题
首先，课程排布的不连续性。本科生“半导体物理与器件”课程一般安排在第五学期（即大三上学期），学生已修完大学物理、高等数学、量子力学、半导体物理或固体物理等相关的课程之后。然而，不同于一般的物理类专业，电科类专业由于专业课程较多，没有半导体物理或固体物理等相关课程的安排，教师在讲授器件知识之前，需要花费很多时间来补充晶体结构，半导体的周期性结构，能带论等内容。由于学生没有太多的时间消化吸收，导致很多学生把握不到这门课程的重点，理论基础薄弱，若要灵活运用这些知识点去理解器件的工作原理，特性也更为困难。可见，教学内容安排要连贯，否则必然会导致教学无重点、课程设计随意化等后续问题。
其次，学生教材选定的不合理。虽然涉及“半导体物理与器件”课程方面的经典教材国内外有很多，例如，《半导体物理学》（刘恩科、罗晋生编著）、《半导体器件物理》（施敏编著）、《半导体物理与器件》（Donald A.Neamen编著），但适合本校大三学生却少之又少。这是因为国内教材过多的涉及到量子力学，能带论，学生的基础相对薄弱，难以理解吸收，国外教材虽说相对简单，原汁原味，但内容过多，对于刚接触专业知识的大三学生来说也有一定的困难。不合理的教材选择反而容易让学生陷入茫然从而丧失对学习“半导体物理与器件”这门课程的兴趣。
再次，教学模式过于僵化以及采用传统单一的考核方法。虽然现在的高校基本都配备多媒体，但就“半导体物理与器件”来说，授课形式还是板书为主，且主要是教师讲授，这样的教学模式，或使学生产生依赖老师的心理，或使学生很快失去学习兴趣。此外，单一的考核方式，造成了学生死读书，读死书，甚至出现背题的现象[5]。这些都是造成目前“半导体物理与器件”教学效果不理想的原因。
二“半导体物理与器件”教学改革内容与具体方法
针对上述存在的问题，笔者结合自己的教学体会主要从以下几个方面谈谈“半导体物理与器件”有效教学的可行方法：
（一）结合学生自身和课程排布特点，合理安排教学大纲，精简内容，深入浅出
“半导体物理与器件”这门课程的特点使得采用传统的教学模式，例如，理论教学为主，‘填鸭式’灌输抽象的概念，死记硬背公式等，将难以提高学生学习的积极性，尤其是在学生没有固体物理或半导体物理等相关材料物理基础的情况下，甚至会泯灭学生学习的兴趣，进而产生抵触情绪。结合本校学生的特点以及课程排布特色，笔者摒弃了传统的教学方式，且精简了一些琐碎的知识点。首先，安排一定的学时（大概18-20学时），让学生了解什么是晶体结构，周期性结构，强化学生识记半导体是晶体结构，以及相应的掺杂，电离情况下，半导体结构和能带结构的特点等，为进一步学习器件打好基础。接着，在学习具体器件时，摒弃一些琐碎且较难理解的知识点，以“器件结构→能带结构→载流分布→载流子运动→电流电压特性”为教学主线，对课程学习中涉及到的每一个器件，如PN结，双极性晶体管，MOSFET，金属半导体接触等都按照这样的思路分析，从结构，能带论的角度一步步强化学生对器件特性，尤其是电流电压特性的认识。另外，在教学过程中，尽量采用浅显易懂的语言，例如，在讲述由于费米面的不同造成载流子的流动时，让学生联想水是如何流动的，避免用晦涩难懂的学术语言授课。
（二）结合学生的基础和专业特色，选定教材以及编写讲义
不同于普通物理类以及电科类专业的课程，适合我校学生基础的教材并不多。上述几本经典的“半导体物理与器件”方面的教材，虽然内容详实，分析透彻入理，但内容偏多，涉及的知识面偏广、偏深，数学计算、推导又相对较为繁杂，我们的学生使用起来存在一定的困难。针对这种情况，笔者选用内容相对简单，全面，主要以器件为主的教材作为学生上课使用的教材，同时结合学生的实际情况，自编讲义供学生参考使用。讲义中会相应的删减一部分教材的内容，重点关注我们教学主线所涉及的知识点，独立而又相对复杂的内容，暂且只是了解，例如，开关特性，非均匀掺杂等，在所有的分析中，除了爱因斯坦关系，都是以均匀掺杂为主要模型。采用自编的讲义，极大地提高了学生学习的积极性和主动性。
（三）多样化的教学方式和考核方式
传统的教学方式，教师是主导型。为了提高学生学习“半导体物理与器件”的积极性，笔者在教学过程中，按照教学主线，同时采用“课本讲授与专题”相结合的方式。课本讲授是以教师为主导型，而专题则以小组讨论的形式由学生负责，并纳入考核之中。同时，随堂练习，也采用学生讲授的方式，纳入考核之中。另外，平时作业，表现都按照一定的比重纳入最终成绩。这样的教学方式和考核方式，极大的激励了学生学习的热情，让学生更多的参与到教学活动中来，而且避免了单一的评判学生能力的标准，能够更全面检测学生能力和教学效果。受到学生和其他教学老师的肯定。
三 结束语
本文笔者根据“半导体物理与器件”课程教学的现状和存在的主要问题，结合本校学生自身的特点，以“器件结构→能带结构→载流分布→载流子运动→电流电压特性”为教学主线，以“课本讲授与专题”相结合的方式，提倡深入浅出，多样化教学，这样的教学方法有效的激发学生的学习兴趣和热情，从而增强学生学习的效果。
参考文献
[1]李锋,任兆玉.微电子器件的研究现状及其展望[J].西安邮电学院学报,2003(8):61-65.
[2]李晓松.浅谈微电子器件的可靠性[J].现代信息科技,2018(2):54-55.
[3]施敏.《半导体器件物理》[M].西安交通大学出版社,2008.
[4]Donald Neamen.《半导体物理与器件》[M].机械工业出版社,2011.
[5]张丽娜,张伟,陆晓东,吴志颖.《半导体器件物理》课程教学改革与实践[J].教育教学,2015(7):200-200.
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