席筱颖 黄玮 谢亚伟

【摘要】    2019年国务院发布《国家职业教育改革实施方案》，启动1+X制度试点工作，全面提高职业教育的人才培养质量。《半导体器件物理》是微电子技术专业的专业核心课，为其他核心专业课奠定最重要的知识基础，对专业人才培养起到支撑作用。本文意在探索如何在《半导体器件物理》课程中融入《集成电路开发与测试》1+X证书的考核标准，以提高教学质量，提升学生的应用能力。

【关键词】    “1+X”制度    半导体器件物理    课程改革

引言：

“1+X”制度试点工作开展以来，我院微电子专业参与朗讯科技（中国）有限公司的《集成电路开发与测试“1+X”证书》（以下简称为“1+X”证书）申报工作的，课程具有实现“1+X”课证融通的先天优势。《集成电路开发与测试》（中级）主要包括：版图辅助设计、晶圆制程、晶圆测试、集成电路封装、集成电路测试、集成电路应用几方面。本文主要研究如何将《“1+X”证书》中相关职业技能与《半导体器件物理》的课程内容有机融合，提高教学质量，提升学生综合能力。

一、课程整体设计

从培养学生能力本位出发，推翻原有“教师讲授、学生验证”的演绎策略，采用“任务驱动法”将理论教学融入学生实践过程中。分析与后续课程的关系，将后续课程中的实践技能应用到本门课程中，以支撑学生对理论知识的理解。同时将核心岗位所需的分析方法和职业技能融入到教学中，提升教育教学质量。本课程以往的理实一体教学，只是分散的针对一些理论知识点进行验证性的实践教学，教学设计缺乏整体性与连续性。本次课程改革，以常用半导体器件综合设计为任务导向，将《集成电路开发与测试》1+X证书的职业技能标准融入到各单元的教学中，重构教学内容。下面以MOS型晶体管的分析与设计为例，说明教学的具体实施情况。

1.1教学策略

根据人才培养方案、课程标准及学生学情分析数据，确定“MOS型晶体管的分析与设计”的三维教学目标及教学重、难点。该单元的教学重点是MOS管的结构和原理，阈值电压和输出电流等参数的计算，器件结构参数和几何尺寸的设计;教学难点为MOS管的特性测试，MOS管结构设计与仿真，MOS管的版图设计。为突出重点，突破难点，将1+X证书的技能指标融入教学，增加大量的实践操作完成整体教学设计。教学内容整体划分为基础理论、学以致用、提升拓展三个模块，将理论知识与实践内容有效结合，进行递进式学习。通过本单元学习，学生不仅要具备MOS管特性分析和参数计算的专业知识，还要提升相应的专业能力和学习能力，达到“学而会用”的教学目的。

1.2教學方法

教学方法的选择设计始终围绕“学生为主体，教师为主导”这一原则，主要的教学方法有以下几种。

1.2.1讲授教学法

本单元教学任务包含有非常重的理论知识，需通过教师的系统讲解使学生获得MOS管结构和工作原理的相关知识，能使学生在较短时间内获取大量知识信息。

1.2.2任务驱动法

教师设置MOS管参数测试、MOS管版图设计的任务，围绕任务组织和开展教学，学生在教师引导下完成知识学习、能力训练、素质培养。

1.2.3分组教学法

将全班学生合理搭配，根据学习难度可分2到6人学习小组。课堂上合作完成参数仿真、测试、版图设计等任务，充分发挥学生的主体作用，形成“组内成员合作，组间成员竞争”的学习模式，激发学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。

1.2.4实验教学法

学生在教师的指导下，使用集成电路测试仪和半导体管特性图示仪，测量MOS管电流的变化及输出特性曲线，从观察这些现象的变化中获取或验证新知识。使学生把一定的直接知识同书本知识联系起来，又能够培养他们的独立探索能力、实验操作能力和科学研究兴趣。

1.2.5对分课堂法

基于“讲授—作业—讨论”三个模块展开课堂教学，学生通过独学和分组讨论化被动学习为主动学习，培养学生批判性思维、创造性思维、沟通能力、合作能力的4C核心素养。

1.2.6同伴教学法

教师讲授MOS管结构、原理、阈值电压等重点、难点内容，启发学生思考，引导师生互动、生生互动，在传授知识的同时引导学生探究、合作，培养学生获取知识并融会贯通的能力。

二、教学实施过程

2.1实施过程

教学实施过程按课前、课中、课后三个环节来开展。

2.1.1课前

利用超星泛雅平台发布学习任务，引导学生查阅资料、搜集信息，并提交自学报告或完成相关知识的测试，通过系统分析统计结果调整教学内容和教学方法。

2.1.2课中

以MOS管综合设计为任务驱动，学生以小组为单位完成器件结构仿真、阈值电压影响因素分析、电学参数测试、MOS管几何尺寸设计、MOS管版图绘制等一系列任务，最终完成一款MOS型晶体管的综合设计。教学过程淡化理论讲解，注重激发学生的学习兴趣，提高学生的专业能力。推翻以往“理论内容教师先讲解，实践环节教师先演示，实验结果教师先分析”的方式，反其道而行。做到“实践操作学生先完成，实验结果学生先讨论，理论内容大家来推断”。充分调动学生的积极性，对实验结果进行小组讨论和汇报，赋能学生，让学生成为课堂主讲人。利用网络教学平台和自主创建的国家资源库、省在线开放课程等线上资源，中央财政支持的微电子综合实训基地、校企合作产教深度融合实训平台的生产型实训基地等实验实训资源，以及Silvaco、Cadence、Multisim等专业仿真软件，进行线上线下教学。实践环节精心设计，对照1+X证书上的技能要求把学生难理解的知识融入到实践环节里去，从实验数据的变化学生能直观理解器件的原理、公式、特性。通过项目训练激发学生的探索兴趣、求知欲望，进而引导学生进行理论分析和应用。使学生掌握MOS管的基本结构和工作原理、重要参数和工作特性等专业知识;具备用仿真软件进行参数设计的能力、使用专业软件绘制MOS管版图的能力以及利用仪器仪表进行特性参数测试的能力。在实践过程中还培养学生的家国情怀和责任担当，培养学生的工匠精神和劳动意识。同时通过分组实践，使学生体验到完成相关内容操作的成就感、幸福感;小组之间的竞争使学生具有代入感、竞争感，使学生产生内在动力完成相应内容和环节的学习，变被动学习为主的学习。

2.1.3课后

1.上传资料，巩固拓展。及时上传拓展资源等供学生复习和自学，发布课后练习并设置答题期限，以学习平台自动评分和人工评分两种方式提供时效反馈。2.收集反馈，汇总回应。实时收集学生的问题和反馈，挑重点整理成文档分享给学生，转化为学习资源供下次上课使用。

2.2教学过程特色创新

2.2.1探索1+X课证融合，提升职业技能、培养工匠精神

本专业参与申报《集成电路开发与测试》1+X证书试点，将1+X证书的高级职业技能标准融入教学，努力提升综合应用能力的同时，培养学生劳动意识和工匠精神。

1.增加器件参数的测试，令学生逐渐掌握集成电路测试仪的使用方法，培养学生集成电路测试的专业技能，培养良好的劳动意识。

2.增加器件工艺仿真，令学生逐步建立器件与制造流程、物理结构和工艺参数之间的概念，培养学生细心严谨、精益求精的工匠精神。

3.增加器件参数设计和版图设计，对接专业核心岗位，逐步培养学生掌握版图设计的专业技能。

2.2.2以学生为主体，实施个性化服务的精准教学

通过分组教学形式，使不同学习基础的学生在课前、课中和课后完成学习、讨论、设计，实现简单MOS管的综合设计，调动学生学习的自信心，培养学生的自主学习能力。

课外，对基础薄弱的学生加强辅导，对学业突出的学生采取导师制的教学方式，组建专业社团进行更深层次的学习，进行项目课题研究与开发，提升学生的专业技能，为社会培养出具有实践技能和创业能力的高素质技能人才。

2.2.3聘请企业导师，拓宽学生的视野

聘请企业中有多年工作经验的资深工程师、项目负责人和企业领导为企业导师。邀请企业导参与课堂活动，以在线答疑、访谈的形式对学生完成的MOS管设计进行点评，从企业实际工作的角度对学生进行相应的指导，一方面使学生深入理解相关设计要求，了解本课程在专业学习中的作用，强化学生对基础知识的理解;另一方面可以使学生了解本专业的工作性质及发展前景，开拓学生视野，让学生能提前对未来的工作有所了解，提前培養相关的职业素养和劳动意识。

三、评价方法

课程采用多元化的方式对学生进行综合评价。学生的考评分三个模块：教师评价、组间互评和组内自评。

教师评价包括客观评价和主观评价两部分。客观评价注意是利用课程平台的反馈数据。比如学生作业、课堂测试的成绩，课程资源和讨论等参与程度。主观分是同学们在课堂上的表现情况，比如操作的规范程度、在项目实施过程中表现出的能力和参与度。

组间互评根据项目设计完成度、交流展示情况和答辩情况等，主要针对学生专业素养进行小组之间的评分。小组自评根据组内同学的参与度、工作交流情况、在查阅资料等情况表现出的非专业素养进行小组间成员的打分。

1+X证书制度是推进职业教育深化改革，培养高质量人才的有利推动。实现课证融通，多角度直观化、形象化的将专业知识呈现在学生面前，仍是课程改革的重点方向。通过程序改革，使学生理论基础方面的理解更加深入，动手能力显著增强。融入1+X考核标准后，学生的综合职业素养显著提高。

参  考  文  献

[1] 徐振邦主编.半导体器件物理[D].北京：电子工业出版社，2017.

[2]方娥，宋国芳.“1+X”证书制度下《建筑制图与识图》课证融通教学改革研究[J].经济师，2020（11）：188-189.

[2] 陈欣欣. 基于“1+X”的“工业机器人编程与操作”课程设计与实施.福建轻纺，2020（9）：33-36.