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摘要:專業(yè)課程思政是高校落實立德樹人根本任務(wù)的重要舉措，是培養(yǎng)思想政治覺悟高、專業(yè)素養(yǎng)強的青年學(xué)生的重要抓手。該文以半導(dǎo)體物理課程為例，從四個方面分別剖析課程思政與專業(yè)課的深度融合方法。課程思政與專業(yè)課的有機結(jié)合可以為培養(yǎng)思想政治表現(xiàn)良好、道德品質(zhì)高尚的中國特色社會主義建設(shè)高水平人才打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:課程思政；半導(dǎo)體物理；實踐方法

2016年，在全國高校思想政治會議上提出“使各類課程與思想政治理論課同向同行”[1]。自此，課程思政的重要性逐漸凸顯，圍繞課程思政的教學(xué)研究猶如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。各高校圍繞課程思政加快改革步伐，不斷創(chuàng)新工作舉措。具體的舉措包括課程思政教學(xué)工作坊的建設(shè)、課程思政示范專業(yè)建設(shè)、課程思政建設(shè)項目的開展。這些舉措實施的著力點就是將課程思政與高校的專業(yè)課有機融合[2]。關(guān)鍵是既要保證課程思政教學(xué)的有序開展，又要確保專業(yè)知識教學(xué)的通暢性、連貫性。本論文以半導(dǎo)體物理這門課程為例，探索半導(dǎo)體物理與課程思政的有機結(jié)合。半導(dǎo)體物理是工科類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握半導(dǎo)體的基本概念和基礎(chǔ)理論。主要包括掌握半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)的分類及其價鍵的結(jié)合性質(zhì)，半導(dǎo)體的電子狀態(tài)及其能帶結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體中載流子的分布、遷移、復(fù)合特性，pn結(jié)的物理特性，金屬和半導(dǎo)體的接觸特性。顯然，這門課程專業(yè)性非常強，如果機械地將其與思政元素結(jié)合，那么思政教學(xué)與專業(yè)課教學(xué)就會格格不入。因此，我們有必要采用多種方法，多維度地將課程思政元素融入課程，實現(xiàn)二者的無縫對接。圍繞立德樹人的主線，采用的思政教學(xué)方法由淺入深、循序漸進，使學(xué)生將專業(yè)知識和思政理論融會貫通。第一種方法是在半導(dǎo)體物理課程的知識點中發(fā)掘思政元素，多個知識點協(xié)同開發(fā)，達到以點帶面的效果。第二種方法是從我國目前亟待解決的難題出發(fā)，在本課程的教學(xué)內(nèi)容中尋找突破口，從而將本門課程從單一的理論性課程發(fā)展為理論與國家發(fā)展的現(xiàn)實性相結(jié)合的課程。第三種方法是將哲學(xué)問題引入課堂，鼓勵學(xué)生積極發(fā)言探討，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第四種方法是介紹我國半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展簡史以及半導(dǎo)體領(lǐng)域大師的成長經(jīng)歷。那么，我們就從這四個方面闡述半導(dǎo)體物理中的課程思政教學(xué)：

1半導(dǎo)體物理知識點中的課程思政元素

在“原子的能級”這一小節(jié)中，從“電子的共有化運動”這個知識點可以挖掘出思政元素。電子的共有化運動的物理意義是某一原子的核外電子不僅可以在原有的軌道上運動，而且可以遷移到相鄰原子的電子殼層上運動，那么電子可以在晶體內(nèi)運動[3]。從中我們可以看出，原子的電子殼層不僅可以容納本身的電子，還可以容納相鄰原子的電子。這與我國開放共享發(fā)展的理念是契合的，中國未來會更加開放包容地與其他國家共同參與世界經(jīng)濟的發(fā)展。同樣，在生產(chǎn)生活中要學(xué)會共享、敢于共享，打破行業(yè)壁壘，實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通。載流子的俄歇復(fù)合本質(zhì)上反映的是兩個電子（或空穴）之間能量的傳遞，其物理意義是當一對電子-空穴發(fā)生復(fù)合的同時，另一個電子（或空穴）會被激發(fā)至能量更高的能級，這個電子（或空穴）往低能級躍遷的同時釋放出聲子。我們傳授這個知識點的時候，可以引入中國一句古語“近朱者赤，近墨者黑”。那么這句古語和俄歇復(fù)合的關(guān)聯(lián)在哪里呢？空穴傳遞能量給相鄰的空穴，能量往更正的方向傳遞，這使我們聯(lián)想到國家大力弘揚正能量，與“近朱者赤”是關(guān)聯(lián)的。正能量可以使人們積極樂觀地工作、生活，社會的風氣變得更好，人們互幫互助、傳遞美德、弘揚正義。電子傳遞能量給相鄰的電子，能量往更負的方向傳遞，這與“近墨者黑”是相關(guān)聯(lián)的。如果一個人自己的負能量太多，整天渾渾噩噩、不思進取、怨天尤人，那么他傳遞給身邊人的也是負能量，這樣對他人、對社會都是不利的。pn結(jié)是半導(dǎo)體物理中非常重要的一個章節(jié)，這種結(jié)構(gòu)是晶體二極管必備的結(jié)構(gòu)[4]。pn結(jié)具有單向?qū)щ娦裕攑n結(jié)的兩端加上正向電壓時，pn結(jié)呈導(dǎo)通狀態(tài)，而且正向電流的密度隨著正向電壓的增大呈指數(shù)級增長。當pn結(jié)的兩端加上反向電壓時，pn結(jié)呈截止的狀態(tài)，反向電流密度非常小，且隨著反向電壓的增大電流密度變化非常小。針對pn結(jié)加上正向電壓引起的電流密度的變化，我們可以類比政策對生產(chǎn)力的影響，只要選擇好正確的發(fā)展政策，那么國民經(jīng)濟與社會就會得到跨越式發(fā)展。我國堅持社會主義制度，改革開放的決策落地之后，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，人民生活水平不斷改善。我國社會現(xiàn)階段的主要矛盾已經(jīng)不再是人民日益增長的物質(zhì)文化需要同落后的社會生產(chǎn)之間的矛盾，而轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。這說明我國的改革開放發(fā)展政策取得了舉世矚目的成就，其重要性不言而喻。然而，當我們制定了錯誤的發(fā)展政策時，社會經(jīng)濟的發(fā)展必然受到制約，甚至?xí)磺埃@正好與pn結(jié)加上反向電壓后呈截止狀態(tài)的道理類似。以半導(dǎo)體物理中電子的共有化運動、俄歇復(fù)合和pn結(jié)的單向?qū)щ娦匀齻€知識點為例，我們分析了如何在已有的知識點中挖掘思政元素，找出知識點和思政元素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，使二者形成一個有機的整體。

2半導(dǎo)體物理與國家經(jīng)濟社會發(fā)展中的問題相結(jié)合

將我國經(jīng)濟社會發(fā)展亟待解決的問題引入課程，鼓勵青年學(xué)生積極從事相關(guān)行業(yè)，為國家的發(fā)展積累人才。目前，我國天然氣探明的儲量不到全球總量的1%，人均天然氣資源遠低于世界平均水平，排名在100位以后；我國石油資源約為1040億噸，雖然總量排在世界第6位，但是我國大多數(shù)石油開采難度極大，可勘探的石油儲量并不高，人均石油資源只占世界平均水平的五分之一；我國煤炭資源排在世界第3位，但是人均煤炭占有量還不及世界平均水平。顯然，我國的三大資源相較于其他資源大國還是非常匱乏的，這嚴重影響了我國的能源安全。因此，有必要開發(fā)新型可再生能源來替代傳統(tǒng)的化石能源。太陽能是全球儲量巨大、分布廣泛的可再生能源。目前，能夠有效利用太陽能的途徑主要是光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。其中，光電轉(zhuǎn)換的研究方向主要有太陽能電池、光電化學(xué)分解水制氫等。光電轉(zhuǎn)換所用到的材料就是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體吸收光子產(chǎn)生光生載流子（電子和空穴），這些載流子驅(qū)動了光電反應(yīng)，產(chǎn)生光電流。因此，學(xué)習(xí)半導(dǎo)體的相關(guān)理論基礎(chǔ)是非常必要的。半導(dǎo)體物理這門課程詳細介紹了半導(dǎo)體的電子狀態(tài)、能帶理論、非平衡載流子等理論，學(xué)生掌握這些理論就能對光電轉(zhuǎn)換的機理有深刻的理解，只有真正理解掌握才能突破創(chuàng)新。目前，芯片產(chǎn)業(yè)幾乎被日本和歐美等發(fā)達國家瓜分，我國每年需要進口3000多億美元的芯片，芯片的自產(chǎn)能力不足使我國的經(jīng)濟發(fā)展難以得到堅實的保障。我國急需相關(guān)的儀器設(shè)備和技術(shù)，最緊缺的就是芯片相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人才。硅基半導(dǎo)體是生產(chǎn)芯片的必備材料，而硅是一種非常重要的半導(dǎo)體，是半導(dǎo)體物理必須要教學(xué)的內(nèi)容，半導(dǎo)體物理正是芯片人才必須要掌握的一門課程[5]。本課程解析了硅的能帶結(jié)構(gòu)，給出了硅導(dǎo)帶等能面示意圖、硅中導(dǎo)帶底電子的有效質(zhì)量和價帶頂空穴的有效質(zhì)量，使學(xué)生從基本結(jié)構(gòu)上對硅有深刻的理解。通過本征半導(dǎo)體的載流子濃度和雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度這兩部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握本征硅和摻雜硅的載流子濃度與溫度之間的關(guān)系。在硅基芯片的生產(chǎn)和使用過程中，可以應(yīng)用溫度和載流子濃度的關(guān)系篩選出芯片高效運行的溫度區(qū)間，使器件穩(wěn)定工作。

3半導(dǎo)體物理中的哲學(xué)問題

課程中的部分教學(xué)內(nèi)容涉及一些哲學(xué)思想，通過這些哲學(xué)思想引導(dǎo)學(xué)生充分思考，使學(xué)生的思想得到熏陶和升華。例如，硅在砷化鎵中既可以作為施主雜質(zhì)取代鎵，又可以作為受主雜質(zhì)取代砷，表現(xiàn)出雙性行為。這里面反映的哲學(xué)思想是事物是有兩面性的，所有的事物并不是非黑即白的，我們要善于觀察、清晰判斷。對于中華傳統(tǒng)文化，我們要取其精華、去其糟粕。再比如，pn結(jié)的擊穿中就可以發(fā)掘一定的哲學(xué)思想。pn結(jié)的擊穿是指當反向偏壓增大到一定數(shù)值時，反向電流密度突然迅速增大的物理現(xiàn)象。我們知道，當pn結(jié)外加反向偏壓時，pn結(jié)是截止狀態(tài)的，但是當外加偏壓突破了極限，pn結(jié)就會被擊穿，瞬間形成非常大的反向電流。這個概念蘊含的哲學(xué)思想是“月滿則虧，水滿則溢”，其哲學(xué)意義是當事物發(fā)展到極端之后，就會產(chǎn)生溢出效應(yīng)，甚至往相反的方向發(fā)展。

4我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展簡史以及半導(dǎo)體物理領(lǐng)域的著名科學(xué)家

教師應(yīng)在課程中增加對中國半導(dǎo)體的發(fā)展和領(lǐng)域內(nèi)大師級科學(xué)家的介紹。1953年，京東方的前身———北京電子管廠建成，為中國的晶體管生產(chǎn)提供了保障。1956年，黃坤、謝希德聯(lián)合撰寫了經(jīng)典著作《半導(dǎo)體物理學(xué)》，為中國半導(dǎo)體的研究提供了理論支撐。1958年，謝希德從麻省理工學(xué)院畢業(yè)歸國并入職復(fù)旦大學(xué)，自此開啟了中國半導(dǎo)體物理學(xué)科的發(fā)展進程。1960年，中科院半導(dǎo)體所和河北半導(dǎo)體所正式成立。1985年，中興半導(dǎo)體有限公司在深圳成立，后來發(fā)展為中興通訊。1987年，華為公司成立，并籌備了集成電路設(shè)計中心（海思半導(dǎo)體的前身）。隨后，中芯國際成立，開啟了國產(chǎn)半導(dǎo)體晶圓代工之路。2016年，武漢長江存儲成立，開啟了我國自主生產(chǎn)存儲芯片的道路。緊接著，合肥長鑫存儲成立，壯大了存儲芯片的生產(chǎn)隊伍。2018年，強調(diào)，要提高半導(dǎo)體等關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新能力。我國半導(dǎo)體領(lǐng)域著名科學(xué)家羅晉生教授一生致力于半導(dǎo)體學(xué)科的發(fā)展，他在半導(dǎo)體表、界面，半導(dǎo)體材料合成，半導(dǎo)體器件、導(dǎo)體的橢偏光分析等研究方向上都取得了突破性的進展。他為了半導(dǎo)體學(xué)科的發(fā)展奉獻了畢生的精力，即使在年近古稀時依然堅守在一線，為半導(dǎo)體學(xué)科做出了巨大的貢獻。

5結(jié)語

高校是培養(yǎng)人才的搖籃，承擔著重要的歷史使命。專業(yè)課程是高校課程體系的核心，其教學(xué)的方法尤為重要。筆者以半導(dǎo)體物理這門課程為例，提出了教學(xué)改革的思路，即將課程思政與半導(dǎo)體物理相融合。本文分別從半導(dǎo)體物理課程中的知識點、國家發(fā)展的瓶頸問題、哲學(xué)問題、半導(dǎo)體發(fā)展簡史及行業(yè)大師的介紹四個方面展開論述。在多方面的工作同時開展之后，半導(dǎo)體物理這門課程的思政色彩更加濃厚，教學(xué)的引領(lǐng)示范作用將得到加強。

作者:胡穎飛 單位:金陵科技學(xué)院材料工程學(xué)院