導(dǎo)語：半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:為適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)需要，在我校教學(xué)項(xiàng)目的支持下，對(duì)大四專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一系列的教學(xué)改革，旨在側(cè)重于學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提高。通過兩年的實(shí)踐，教師和學(xué)生普遍感覺到新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的調(diào)整，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力得到增強(qiáng)，大大提高了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;專業(yè)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)環(huán)節(jié)中的一個(gè)重要組成部分，不僅因?yàn)槠涫钦n堂教學(xué)的延伸，更由于通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，拓展學(xué)生的創(chuàng)造思維［1，2］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩部分［3，4］:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)面向全校學(xué)生，如大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，其主要任務(wù)是鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和規(guī)律的理解，旨在提高學(xué)生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識(shí)儲(chǔ)備［5，6］;與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不同，專業(yè)實(shí)驗(yàn)僅面向某一專業(yè)，是針對(duì)專業(yè)理論課程的具體學(xué)習(xí)要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生專業(yè)方向能力的提高具有極強(qiáng)的促進(jìn)作用［7～8］。通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生能夠更好的理解、掌握和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業(yè)的實(shí)際問題，為學(xué)生開展專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［9～11］。

1半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程存在的問題與困難

半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)專業(yè)電子材料與器件工程方向必修的一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體材料和器件的制備及測(cè)試方法的實(shí)踐操作能力，其教學(xué)效果直接影響著后續(xù)研究生階段的學(xué)習(xí)和畢業(yè)工作實(shí)踐。通過對(duì)前幾年本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況分析，發(fā)現(xiàn)該專業(yè)畢業(yè)生缺乏對(duì)領(lǐng)域內(nèi)前沿技術(shù)的理解和掌握。由于沒有經(jīng)過相關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，不少畢業(yè)生就業(yè)后再學(xué)習(xí)過程較長，融入企事業(yè)單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單陳舊。目前，國內(nèi)高校在半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上大同小異，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)居多，對(duì)于新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其實(shí)驗(yàn)效果遠(yuǎn)不如學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作。我校的半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)原有教學(xué)內(nèi)容主要參照上個(gè)世紀(jì)七、八十年代國家對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的要求所設(shè)置，受技術(shù)、條件所限，主要以傳統(tǒng)半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊。但是在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中添加新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的技術(shù)方法，對(duì)于增加學(xué)生對(duì)所學(xué)領(lǐng)域內(nèi)最新前沿技術(shù)的了解，掌握現(xiàn)代技術(shù)中半導(dǎo)體材料特性相關(guān)的實(shí)驗(yàn)手段和測(cè)試技術(shù)是極為重要的。1．2儀器設(shè)備嚴(yán)重匱乏。半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生熟練掌握半導(dǎo)體材料和器件的制備、基本物理參數(shù)以及物理性質(zhì)的測(cè)試原理和表征方法，為半導(dǎo)體材料與器件的開發(fā)設(shè)計(jì)與研制奠定基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)隨著專業(yè)知識(shí)的更新及行業(yè)的發(fā)展及時(shí)調(diào)整，從而能更好的完成課程教學(xué)目標(biāo)的要求，培養(yǎng)新時(shí)代的人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整和更新需要有新型的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備做保障，但我校原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備絕大部分生產(chǎn)于上個(gè)世紀(jì)六七十年代，在長期實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不少儀器因無法修復(fù)的故障而處于待報(bào)廢狀態(tài)。由于儀器設(shè)備不能及時(shí)更新，致使個(gè)別實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無法正常進(jìn)行，可運(yùn)行的儀器設(shè)備也因?yàn)槟甏眠h(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)誤差大、重復(fù)性低，有時(shí)甚至?xí)玫藉e(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只能作學(xué)生“按部就班”的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整，將新技術(shù)新方法應(yīng)用于教學(xué)中。因此，在改革之前半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性、綜合性等提高類實(shí)驗(yàn)較少，且無法開展創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。缺少自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、協(xié)作等實(shí)踐能力的訓(xùn)練，不僅極大地降低學(xué)生對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的興趣，且不利于學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程的改革勢(shì)在必行。

2半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程改革的內(nèi)容與舉措

半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)開設(shè)時(shí)間為本科大四秋季學(xué)期，該實(shí)驗(yàn)課與專業(yè)理論課半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體器件、薄膜物理學(xué)在同一學(xué)期進(jìn)行。隨著半導(dǎo)體技術(shù)日新月異發(fā)展的今天，對(duì)半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容也提出了新的要求，因此，要求這門實(shí)驗(yàn)課程不僅能夠通過對(duì)半導(dǎo)體材料某些重要參數(shù)和特性的觀測(cè)，使學(xué)生掌握半導(dǎo)體材料和器件的制備及基本物理參數(shù)與物理性質(zhì)的測(cè)試方法，而且可以在鋪墊必備基礎(chǔ)和實(shí)際操作技能的同時(shí)，拓展學(xué)生在電子材料與器件工程領(lǐng)域的科學(xué)前沿知識(shí)，為將來獨(dú)立開展產(chǎn)品的研制和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2．1實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2013年年底，基于我校本科教學(xué)項(xiàng)目的資金支持，半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過調(diào)研國內(nèi)外高?，F(xiàn)行半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料，結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的自身特點(diǎn)，按照創(chuàng)新教育的要求重新設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并根據(jù)所開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容合理配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，新配置儀器設(shè)備具有一定的前瞻性，品質(zhì)優(yōu)良，數(shù)量合理，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。由于作為一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，每學(xué)年只有一個(gè)學(xué)期承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，為了提高儀器設(shè)備的利用率，做到實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的不浪費(fèi)，計(jì)劃成立一間半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)專屬的實(shí)驗(yàn)室，用于陳放新購置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在沒有教學(xué)任務(wù)的學(xué)期，該實(shí)驗(yàn)室做為科研實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用。通過近三年的建設(shè)，半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)專屬實(shí)驗(yàn)室———新能源材料與電子器件工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建成并投入使用，該實(shí)驗(yàn)室為電子材料與器件工程方向的本科生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)以及全院本科生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了基本保障，更為重要的是該實(shí)驗(yàn)室的建成極大地改善了半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的原有教學(xué)條件，解決了實(shí)際困難，使得半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果顯著提升。不僅加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)核心知識(shí)理解和掌握，而且啟發(fā)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題，有效提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。2．2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新。半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)是一門72學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，在專屬實(shí)驗(yàn)室建成后，按照重視基礎(chǔ)、突出綜合、強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新、提升能力的要求，逐步培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，構(gòu)建了“九—八—五”新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，包括如下三個(gè)層次(表1)。第一層次為“九”個(gè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，涵蓋對(duì)半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)(結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué))的測(cè)定，通過對(duì)物理量的測(cè)量驗(yàn)證物理規(guī)律，訓(xùn)練學(xué)生觀察、分析和研究半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，掌握常用基本半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)儀器的原理、性能和測(cè)量方法等。第二層次為“八”個(gè)提高型實(shí)驗(yàn)(綜合、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn))，學(xué)生通過第一層次的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，已掌握了基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能，在此基礎(chǔ)上，開展綜合性實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)以及分析和解決問題的能力。通過應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生將來利用設(shè)備原理從事生產(chǎn)或者技術(shù)服務(wù)的能力。第三層次為“五”個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)、綜合多學(xué)科內(nèi)容，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新研究，通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生組織和自主實(shí)驗(yàn)的能力，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和基本的科研素質(zhì)。每個(gè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，提高型實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)，規(guī)定基礎(chǔ)型為必修實(shí)驗(yàn)，提高型、創(chuàng)新型為選作實(shí)驗(yàn)。九個(gè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)全部完成后，學(xué)生可根據(jù)興趣和畢業(yè)設(shè)計(jì)要求在提高型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)中各分別選做一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)，在開課學(xué)期結(jié)束時(shí)完成至少72個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)并獲得成績方為合格。2．3實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的優(yōu)化。在教學(xué)方式上，建立以學(xué)生為中心、學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。將之前老師實(shí)驗(yàn)前的講解轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生代表講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后老師提問并補(bǔ)充完善，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)安排過程中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺入深、由簡(jiǎn)單到綜合、逐步過渡至設(shè)計(jì)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形成連貫的實(shí)驗(yàn)梯度教學(xué)體系，在充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自發(fā)解決問題的能力。2．4實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制的改革。目前大部分實(shí)驗(yàn)課的成績由每次實(shí)驗(yàn)后的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的平均成績決定，然而單獨(dú)一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能夠完整反應(yīng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟悉程度。因此，本課程將此改革為總成績由每次“實(shí)驗(yàn)”的平均成績決定。每次實(shí)驗(yàn)成績包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分，實(shí)驗(yàn)開始前通過問答以及學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來給出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績;實(shí)驗(yàn)操作成績是個(gè)團(tuán)隊(duì)成績反映每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的動(dòng)手能力以及組員之間的相互協(xié)助情況;針對(duì)提高型和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，特別是創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，要求以科技論文的形式來撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以此來鍛煉本科生的科技論文寫作能力。通過三部分綜合來給出的實(shí)驗(yàn)成績更注重對(duì)知識(shí)的掌握、能力的提高和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)等方面的考核。

3半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程改革后的成效

半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)在我校本科教學(xué)項(xiàng)目的支持下，購置并更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備建立了專屬實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了“九—八—五”新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，并采用新的教學(xué)方式和考核機(jī)制，教師和學(xué)生普遍感覺到新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高。教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的調(diào)整，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力得到增強(qiáng)，提高了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)增多，對(duì)知識(shí)的渴求程度明顯加強(qiáng)，為了更好地完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，部分本科生還會(huì)主動(dòng)去查閱研中英文科技文獻(xiàn)，真正做到了自主自覺的學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，學(xué)生掌握了科技論文的基本格式，數(shù)據(jù)處理的圖表制作，了解了科學(xué)研究的過程，具備了基本的科研能力，也為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，利用新購置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備建立的實(shí)驗(yàn)室，在做為科研實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)，也取得了優(yōu)異的成績。依托本實(shí)驗(yàn)室，2015年“國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”立項(xiàng)3項(xiàng)，2016年“國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”立項(xiàng)4項(xiàng)。

4結(jié)語

專業(yè)實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生繼續(xù)攻讀研究生和進(jìn)入社會(huì)就業(yè)前的重要實(shí)踐和創(chuàng)新能力訓(xùn)練，對(duì)提高學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐能力有著非常重要的作用，因此專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)隨著專業(yè)知識(shí)的更新及行業(yè)的發(fā)展及時(shí)調(diào)整，做到與科研緊密銜接，為學(xué)生研究生階段的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);做到與企業(yè)零距離接軌，提高畢業(yè)生的實(shí)踐能力。

作者:盛英卓 蘇 慶 張振興 潘孝軍 王 琦 蘭 偉 謝二慶 單位:蘭州大學(xué)