《半导体物理》课程线上线下混合式教学初探

《半导体物理》课程线上线下混合式教

学初探

Jun Wang

上海电机学院 (上海市浦东新区水华路300号，201306)

Shanghai Dianji University (Shanghai Shuihua road 300，201306)

摘要：本文介绍了上海电机学院开展的“半导体物理”线上线下混合式教学，分析了线上教学的利弊；介绍了开展混合式教学的教学设计思路和实践过程，并

通过对比传统课堂教学与混合式教学的期末成绩，得出混合式教学具有一定优势。

Abstract: This paper introduces the online and offline hybrid teaching of Semiconductor Physics carried out by Shanghai Institute of Electrical Engineering, and analyzes the advantages and disadvantages

of online teaching; This paper introduces the teaching design ideas

and practice process of mixed teaching, and by comparing the final results of traditional classroom teaching and mixed teaching, obtains that mixed teaching has certain advantages.

关键词：线上教学online teaching；混合式教学hybrid teaching；半导体物理semiconductor physics

随着国家对半导体芯片相关领域工作的日益重视，“半导体物理”课程作为

半导体行业的入门基础课程，教学方法应该不断改进与完善跟上新时代学生的需要。课程中的基础知识不仅可以应用于工程计算，指导工程实际，更为后续专业

课程的学习奠定基础，并能有效培养学生的科学意识、科学素质与创新能力。因

此该项课程改革受到各个高等院校的高度重视。

自新冠肺炎疫情以来，教育部首先宣布2020年春季延期开学，2021年秋季

各地教育局根据当地疫情情况错峰开学等情况，各高校鼓励教师充分利用互联网

和信息化教育资源为学生提供学习支持，依托各级各类线上课程平台、校内网络

课程系统。各高校积极提供相关教学场地、实验室和教学资源，为线上课程平稳

过渡到线下授课提供便利条件。其中的重要途经就是建设线上线下混合式教学模式，该教学模式既能机动转换为线上教学模式，又能直接进行线下教学，保证特

殊时期教学进度和教学质量，同时为传统课堂授课教学模式的拓展探索新空间[1]。

本文以“半导体物理”课程为实例，分析课程特点与现状，开展线上线下混

合式课程教学，对该课程改革实践。本次课程改革实践主要分为混合式理论课程

教学，混合式实验课程教学和混合式考核方式三个方面，激发学生学习兴趣，提

高学习效率，实现较好的教学效果。

一、“半导体物理”课程简介

“半导体物理”课程作为上海电机学院新能源专业、电子封装专业本科生必

修专业基础课程，为后续的“太阳能电池基础与应用”、“电子封装设计”、

“光伏发电系统集成与设计”等专业课的先修课程。本课程从2017年起，在上

海电机学院开设，已经先后有超过200人次学习本门课程。

“半导体物理”课程是微电子、光电子及新能源科学与工程等专业的必修课程，是后续专业课程学习的基础。通过课程的学习，同学们能掌握半导体物理的

基础理论，了解半导体的发展和应用。课程包含半导体课程先导知识，半导体物

理及半导体器件三部分知识，重点介绍载流子的统计和运动规律、外场同半导体

材料和器件之间的相互作用。本课希望通过通俗化、生活化、图像化的授课方式，激发同学们的学习兴趣，为同学们自学半导体知识、进一步深造等提供有效的学

习途径，奠定理论和工程基础。

通过本课程的理论和实验教学，使学生具备以下能力：

1、掌握半导体的电子状态与能带基本知识；理解半导体中电子的运动状态；理解本征半导体的导电机构空穴了解半导体中电子的运动有效质量；了解半导体

的发展、课程知识框架以及其理论基础量子力学的发展，掌握半导体晶体结构的

基本特征、描述方法和常见的半导体晶体结构，理解半导体的重要性和学习意义。

2、掌握半导体中的杂质和缺陷类型，掌握基本的导电类型，掌握锗、硅晶

体中的杂质能级；理解半导体掺杂的重要意义，了解基本的半导体掺杂工艺。

（支撑毕业要求1.2）

3、掌握载流子浓度的计算公式及其影响因素，掌握半导体迁移率和电阻率

的影响因素，学会抓住主要矛盾的分析方法；理解载流子浓度在半导体导电性中

的重要作用，理解载流子的不同散射机制；了解半导体载流子统计分布的过程、

规律和方法；了解半导体载流子的基本运动-漂移运动。

4、掌握非平衡载流子的相关概念，掌握载流子的基本复合理论和扩散运动，掌握pn结的形成及其特点，掌握能带图在分析半导体问题的基本方法；理解非

平衡少数载流子的重要作用，理解pn结在半导体器件中的重要性。掌握光伏电

池原理及能量转换效率，器件结构和影响光伏电池效率的关键因素；理解光伏电

池工作原理，理解光伏电池性能表征；测量并分析光伏电池效率。

同时通过课程讲授在思想政治方面打到如下目标

1、激发学生的民族自豪感、责任感和家国情怀

通过介绍半导体技术的分类、应用领域、国内外发展现状，引导学生主动去

了解我国半导体工业技术的发展进步过程，认识与国外发达国家的差距，激发学

生的民族自豪感和责任感，帮助学生认识到成为合格社会主义建设者和接班人的

责任。

2、培养学生在工作和生活中遵守法律法规和规章制度的意识

通过半导体技术各方面安全性的介绍，引入案例分析，培养学生的职业道德、责任意识、遵章守纪。

3、培养学生对未知事物的分析能力，激发学生专业学习的动力和积极性