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微纳电子器件课程思政案例教学的探索和实践

2020-12-23刘森李智炜王玺

教育教学论坛 2020年47期

刘森 李智炜 王玺

[摘 要]微纳电子器件是一门涉及微电子、集成电路先进制造工艺和表征技术的课程。由于“中兴”“华为”事件,我国微电子科学与产业技术引起广泛关注和讨论。文章以微纳电子器件课程改革为契机,在课堂教学中融入思政元素,展示我国微电子领域取得的成就,引导大家客观评价我国微电子产业技术,建立对我国微电子科学发展的信心和兴趣,实现知识传授和价值引领同频共振。

[关键词]课程思政;教学改革;微纳电子器件

[作者简介]刘 森(1988—),男,河南南阳人,博士,副研究员,研究方向为智能信息器件与电路系统;李智炜(1989—),男,江西南昌人,博士,讲师,研究方向为电子电路与信息器件;王 玺(1979—),女,陕西咸阳人,博士,副教授,研究方向为嵌入式电子系统。

[中图分类号] G641[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324(2020)47-0-03[收稿日期] 2020-10-04

一、引言

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调:“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面。”[1]进入新时代,党和国家的思想政治教育工作也应该步入新台阶。课堂不仅仅是传授知识的舞台,更应该成为思政育人的平台。大学生正处于人生观、世界观、价值观成长成熟的关键时期,网络中的一些负面新闻对大学生价值观的形成带来了冲击。在高校课堂中融入思想政治元素有利于大学生形成正确的社会主义核心价值体系观念,有助于培养有理想、有信念、有责任、有担当的科技英才。

微纳电子器件课程蕴含丰富的思政教育元素,课程主要讲授微纳电子器件的制造工艺和表征技术,课程讲授内容与当前舆论关注的热点密切相关。当前我国在微电子领域面临“卡脖子”问题,特别是2018年、2019年的“中兴”和“华为”事件、中芯国际EUV光刻机禁运事件,引起了国内对我国微电子技术的广泛关注和讨论。作为微电子领域的科研人员、为我国微电子领域培养青年英才的教师,在讲授知识的同时要引导大家客观看待事物,去伪存真。诚然我国微电子技术距离美国最先进水平还有一定的差距,但是国内许多科研院所、民营企业已经开始在该领域布局,而且取得了显著成绩且达到世界领先水平,比如华为海思的麒麟芯片、中微半导体生产的5nm刻蚀机等。最后通过这些典型案例的教学,引导大家积极客观评价我国微电子产业,激发学生投身微电子领域的热情。

思想政治工作从根本上说是做人的工作,必须围绕学生、关照学生、服务学生,不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养,让学生成为德才兼备、全面发展的人才[2]。微纳电子器件的课程思政改革将紧紧围绕以学生为中心,通过鼓励和启发式教学,让学生走向讲台,以同龄人的身份和体会向大家讲述对某一技术领域发展现状的认识,尽量引起同学们的共鸣。

教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话指出:“对大学生思想言行和成长影响最大的第一因素是专业课教师。”[3]微纳电子器件是学院微电子科学与工程专业的核心课程,开设在大三下学期,正处于价值观和思想认知趋于成熟的关键时期。本门课程将注重讲解微电子产业的发展现状和发展趋势,微纳制造过程中关键核心技术的基本原理和基本概念,在课程关键内容部分采用案例教学,将学院相关方向的科研成果融入课堂进行讲授,注重科研思维和学科思维的培养。从目前来看,微纳电子器件推进课程思政改革,探索思政案例的设计与实施正当其时,通过展示国内微电子产业发展成就,以及将身边的科研成果带入讲堂,坚定学生对我国微电子科学的理想信念,引导学生正确认识历史规律,增强四个自信,努力成为爱国、励志、求真和力行的社会主义建设者和接班人。

二、微纳电子器件课程特点与思政改革

(一)课程特点

微纳电子器件课程属于当代电子学的前沿和基础科学之一,与微电子行业的发展紧密相连。在当代电子信息系统中,微电子科学与技术具有十分重要的地位,处于电子信息系统产业链的上游,为众多电子信息系统提供基础器件支撑。进入新时代以来,我国微电子科学技术产业发展迅猛,仅2018年我国微电子产业相关的销售额同比增长20%。但是由于我国长期在微电子领域技术薄弱,在当前中美贸易冲突背景下,微电子领域的薄弱导致我国面临“卡脖子”问题。只有掌握微电子领域的核心技术才能成为真正意义上的经济强国。而发展微电子技术的核心在于培养微电子领域的专门人才。微纳电子器件课程针对学院微电子科学与工程、电子科学与技术两个专业开设,主要讲授微纳电子器件的制造工艺和表征技术两个方面。课程内讲述的光刻技术、刻蚀技术等内容与当前网络舆论热点密切相关,非常适合开展思政教学。课程授课过程中,注重通过对网络舆论的热点开展分析,实施案例教学,引导大家客观正面评价网络事件,鼓励大家积极思考未来“我该怎么做”,才能助力国家摆脱目前的被动局面。

(二)课程思政改革

当前我们国内微纳电子器件相关的教学活动中,主要还是采用传统的教学模式,教师讲什么,学生被动接受什么,学生自动参与教学活动的热情不高,没有充分调动同学们的积极性。教学内容沿用传统知识体系,内容科学性较强,但是学生自主学习程度不高。另一方面,教学内容中的案例较少,而且大多数案例比较陈旧,和当前最先进的工艺技术相比有较大的出入。针对以上问题,并结合当前课程思政的要求,本课程在授课时注重强调案例教学,在精讲概念、严格要求的基础上,通过将学院微电子领域最新的科研成果帶入讲堂,让大家了解课堂内讲授的加工工艺和表征技术在实际中的应用。引导大家思考为什么在该问题研究的时候会选用这种加工工艺,为什么选择这种表征技术进行表征,在案例教学的背后着重讲述学科思维。在科研成果案例讲述的过程中,与国内外最先进水平相对比,强调我国在该领域的发展与进步,坚定同学们对微电子领域的信念,激发同学们学习的积极性。

三、微纳电子器件课程教学中“课程思政”的设计与实施

(一)“课程思政”设计思想

微纳电子器件课程思政将紧紧围绕社会主义核心价值观开展思政教学。以坚持以马克思主义为指导,自觉把中国特色社会主义理论体系贯穿研究和教学全过程,转化为清醒的理论自觉、坚定的政治信念、科学的思维方法。坚持以专业知识的传授与社会主义核心价值观引领相结合。针对当前大学生的特点,针对性开展思政教学,思想道德教育融入知识教育中,使学生成为新时代德才兼备的高水平人才。

微纳电子器件课程思政改革将贯穿教案撰写、教学设计、课堂教学以及课程考核等各个环节,将选取社会主义核心价值观中的爱国、敬业、富强等内容展开。通过课程专业知识讲授和思政教学,使同学们更加热爱祖国,脚踏实地追求卓越的工匠精神。引导大家通过自己的努力,促使我国微电子领域的现代化发展,助力中国梦的实现。

(二)“课程思政”改革实践

微纳电子器件课程思政建设过程中还认真分析了教学内容各个部分的思政设计,总体如表1所示:

在第一部分绪论的教学计划中,除了讲授国际上微电子的发展历史外,还将讲授我国微电子发展的布局,通过引入我国“两弹一星”工程的奋斗历史,增强同学们对我国微电子产业发展的信心。同时,引导同学们分析和讨论当前美国对我国微电子产业的“卡脖子”事件,要用发展观的辩证思维看待该事件,等中国下大力气突破微电子领域技术后,美国还能拿什么来制裁我们?“两弹一星”都制造出来了,还能突破不了微电子产业的核心技术吗?增强学生的爱国情怀。

第二部分讲授微纳图形化技术时,讲授光刻技术,包括紫外光刻、深紫外光刻、极紫外光刻技术。在讲授光刻技术发展历程的过程中,引入当前网络舆情比较关注的中芯国际极紫外光刻机禁运事件,同时介绍上海微电子研发的国产光刻机,让同学们了解到我国光刻机的发展水平和布局。增强学生爱国和敬业精神,对于微电子领域的关键核心设备一定要牢牢掌握在自己手中。

第三部分讲授刻蚀技术时,适时讲授我国中微半导体公司生产的5nm刻蚀机被全球最大的半导体代工企业台积电引入其5nm芯片制造线的事迹,让同学们了解到我国在部分微电子领域设备的先进性,增强学生的爱国情怀。

第四部分讲授薄膜沉积技术时,重点介绍一些国产薄膜沉积设备的发展现状,是同学们了解我国在该领域的发展与布局,增强同学们的爱国情怀,以及为国家微电子科技发展而努力奋斗,实现中国梦的理想信念。

第五部分讲授CMP抛光技术时,突出大国工匠精神,让同学们了解国产抛光技术的发展,鼓励脚踏实地、追求卓越的精神。

第六部分讲授电子显微技术时,穿插介绍一些我国聚束科技等公司生产的高通量扫描电子显微镜设备,使同学们了解到我国在扫描电子成像技术领域的水平和进展。同时结合我们学院在该领域最新的科研成果,通过案例教学使同学们了解当前最新的学术研究前沿和热点问题,鼓励大家勇于探索的敬业精神和富强意识。

第七部分在讲授扫描探针显微技术时,将学院最新的研究成果带入课堂,通过身边人的事迹,让同学们了解到我国在本领域的科研实力,鼓励大家投身于微电子领域,为国家富强、实现中国梦而奋斗的信念。

在完成讲授全部课程内容后,将进行“考试与评价”,教育学生爱国、诚信、富强、敬业的优良品德,引导学生为实现中国梦而奋斗的坚定信念。

四、微纳电子器件课程思政改革的效果与改进

专业课的思政教育必须符合专业课程自身的规律与特点,从而达到润物细无声的目的。因此在微纳电子器件课程理论体系的基础上通过教学方法和教学内容的创新,实现理论知识与思政教育的同频共振,将成为微纳电子器件能否顺利实施的关键。

课程授课完毕后,主要通过以下两个方式获得反馈:一是通过学校督导专家获得思政教育效果的反馈,二是通过问卷调查的方式,从授课对象获得思政教育效果的反馈。根据反馈的结果,微纳电子器件课程思政的改进主要从以下两个方面入手:

第一,提高专业课授课教师的思政能力。通常专业课授课教员在专业知识授课能力方面无从挑剔,但是就思政教育而言,和专业的思政教师还有不小的差距。思政教育相当于是在现有事实和案例基础上的提高与升华,这对于理工科背景出身的微电子专业教师还是有一定的苦难,因此如何建设合格的、高水平的专业教师队伍是非常关键的。

第二,思政教育案例与专业教学内容的融合。目前根据反馈,部分案例与专业课教学内容的融合不夠紧密,过渡生硬刻板。针对这个问题需要专业课教师具备熟练的专业知识授课水准,并且能够针对思政案例对教学内容进行部分调整,使之融合更加紧密。

五、结论

微纳电子器件是微电子科学与工程的核心专业课程,直接面向我国半导体、微纳器件制造领域,通过课程的学习能够使学生掌握各种微纳电子器件的制造工艺和表征方法。而且,针对当前的时政热点,微纳电子器件课程开展思政教育正当其时,可以使学生了解我国微电子领域的发展和布局,增强学生对我国微电子产业的信心,鼓励大家积极从事微电子行业,掌握微电子领域的核心技术,为助力中国梦的实现贡献力量。

参考文献

[1]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调:把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报,2016-12-09(1).

[2]付冬娟,夏晓川,张贺秋,等.《微电子技术导论》课程思政改革的探索与实践[J].高教学刊,2020(18):177-179.

[3]解光勇,全沛.基于《微电子学概论》开展“课程思政”的探索[J].高教论坛,2020(2):39-42.

Abstract: Micro-Nano Electronic Devices is a course involving microelectronics, integrated circuit advanced manufacturing technology and characterization technology. Due to the "ZTE" and "Huawei" incidents, China's microelectronics science and industrial technology have been widely concerned and discussed. This paper takes the Micro-Nano Electronic Devices course reform as an opportunity to incorporate ideological and political elements into classroom teaching, demonstrates the achievements in the field of microelectronics in our country and guides students to objectively evaluate China's microelectronics industry, so as to establish students' confidence and interest in the development of microelectronics in the country and realize the goal of knowledge transfer and value guidance.

Key words: "curriculum ideology and politics"; teaching reform; Micro-Nano Electronic Devices