微电子论文范文

微电子论文范文第1篇

1．1无锡是我国微电子产业的南方基地，需要大量的微电子专业人才

无锡是中国微电子产业的摇篮，是我国第一块集成电路的诞生地，微电子产业有着优良的传统和深厚的产业基础。近年来，无锡政府出台了一系列优惠政策（比如530计划），大力吸引微电子高端人才，创办了一批有竞争力的集成电路设计公司。2013年无锡市政府又出台了《无锡市微电子产业规划（2013—2020）》，为无锡市微电子产业的进一步发展提供了强有力的支持和保障。经过30多年的发展，无锡微电子产业形成了产业结构比较完整，产业规模庞大，管理比较完善的良好局面。2013年无锡市微电子产业合计完成营业收入652．12亿元，规模列全国第二［7］。SK海力士和华润微电子分别以第二名和第四名入围2013年度中国半导体十大制造企业。江苏新潮科技集团、海太半导体（无锡）有限公司和英飞凌科技（无锡）有限公司分别以第一名、第七名和第九名入围2013年度中国半导体十大封装测试企业［8］。虽然无锡市微电子产业的发展取得了很大的成绩，但也存在一些问题，比如：微电子产业的优秀专业人才比较匮乏，已经成为制约微电子产业发展的瓶颈之一。而高校是优秀人才的聚集地，江南大学微电子专业可以发挥人才优势，为无锡的微电子产业培养大量的优秀人才。

1．2江南大学注重校企合作

无锡日报2013年9月21日发表题为“江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济———做无锡的创新引擎和发展智库”的文章，文章指出：“江南大学提出要以项目为平台，广泛开展校企合作，为地方科技创新和经济转型添砖加瓦，这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径。”江南大学作为无锡唯一的一所211重点建设的高校，非常注重与企业的合作，积极参与国家、无锡地区的科技创新，推进科技成果产业化，为本地区的经济服务。比如：与无锡市政府合作建立的江南大学国家大学科技园，已成为高科技研究项目的重要孵化基地；江南大学的科研经费每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研总经费来自于与企业的合作。总之，江南大学一直探索的校企合作模式取得了显著的成效。这也为我校微电子专业寻求校企合作提供了机遇和挑战。

1．3微电子专业自身建设的特点

微电子产业是近几十年来全球发展最迅猛的产业之一。目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业。集成电路自诞生以来一直遵循摩尔定律的发展规律，即集成度和产品性能每18个月增加一倍。各种半导体新材料和新器件层出不穷。微电子专业又是一个实践性很强的专业。因此，学生在学习过程中不仅要学好专业基础知识，还有必要进行专业的实验技能培训和不断接受新知识、新技术，才能跟得上微电子技术发展的潮流。这就要求学生不仅要进行专业的实验培训，还有必要阅读一些最新的参考文献，参加一些前沿科学的研究，甚至参与企业的技术研发。但是，微电子专业实验室建设的投入非常昂贵，一个小型的微电子工艺实验室的建设要几百万到几千万人民币，这还不包括每年实验室的维护费用。对于一般高校来说，这是很难承受的。其实，对于国内微电子专业实验室建设的比较好的高校，其实验室也主要面向研究生开放。所以，为了更好地提升本科生的教育教学质量，必须寻求校企合作。而微电子作为无锡最主要的优势产业，也给我校微电子专业提供了加强校企合作的机会。因此，无论是从学校周边地区微电子产业发展的状况，以及学校的政策，还是从本专业自身建设的特点来看，校企合作是提升微电子专业本科生教育质量的主要途径之一。因此，积极探索提高我校微电子专业本科生的培养质量的校企合作模式，具有非常重要的意义。

2校企合作联合培养的教学模式

校企合作的目的是共同发展，实现双赢。学校为企业提供智力和技术支持，为企业解决具体的技术难题。企业参与学校教学科研环节，提高教育教学质量，培养优秀的创新型人才。为了更好地实现校企合作，我们从三个方面进行了有益的探索。

2．1学研结合

我们可以采取多种方式的校企合作，实现微电子专业本科生培养过程中的理论学习和研究相结合。例如：实施以项目为导向的校企合作模式，鼓励老师承担企业和研究所的横向课题，让大三和大四的一些优秀学生参与项目的研发，这样既发挥了学校的智力优势，为企业解决了技术难题，也使得学生积累了宝贵的实践经验，提高了教学质量，实现了共赢。也可以让学生在学习过程中，参观一些重点企业、研究所的生产车间和设计实验室；并且，让学生在参与的过程中，积极地与企业、研究所的一线工作人员进行交流，让学生切实感受一下微电子工艺和设计的实践过程。学校也积极为大四的学生联系周边的微电子企业和研究所，鼓励学生去这些企业实习，让学生积极参与企业的研发和生产，既为企业提供了优秀的人才，又培养了学生的实践与创新能力。

2．2在职人员互聘

我校微电子专业80％以上的教师具有博士学位，而且，有许多教师具有海外留学的背景。目前的状况是老师有很扎实的基础知识，并且对微电子学科的前沿比较了解。但是，对企业的需求和微电子产业的市场需求不是很了解，导致研究与市场需求脱节。还有一些教师，在多年的研究过程中，获取了一些核心技术，但苦于没有资金的投入，没法把一些研究成果产业化。而我国的一些微电子企业研发能力相对不强，没有自己的核心技术，在市场上的竞争力不强。因此，有必要加强学校和企业的联系，通过校企合作，鼓励教师积极承担企业和研究所的课题，发挥自己的专业特长，为企业技术攻关。或者，鼓励教师到企业中挂职，真正深入的生产的第一线，与企业的研发人员合作，研发新产品，增强企业竞争力。同时也鼓励企业和研究所的工程师和专家来学校做兼职教授，讲授一些微电子专业的核心课程和实践课程，甚至也可以请这些有实际生产和研发经验的专家参与编写本科生的教材。由于这些工程师和专家均来自生产的第一线，他们有更丰富的生产和研发经验，对微电子产业的市场寻求更了解，对提升微电子专业本科生的实践和创新能力非常重要。

2．3共享实验室

微电子实验室的建设需要一笔很大的费用，但凭高校自身的力量是无法完成的，需要微电子企业的大力支持和帮助。当然，高校可以为企业培养大量的优秀人才和提供智力支持。企业可以有偿开放一些实验设备和设计软件让学生用于科学研究、实践操作甚至参与企业的研发；这样既有助于企业能提前了解这些学生的实践和创新能力，从而能留住一部分优秀人才；也有助于提升学生的实践能力和更好地了解企业文化，从而使学生也愿意留在企业工作。而高校的微电子实验室，也可以面向企业开放，从而共享实验室。总之，通过共享实验室，提高了实验室的利用效率，高校和企业实现了共赢。

3结论

本文分析了我校微电子专业实现校企合作的可能性和重要意义。并在此基础上提出了在三个方面进行校企合作的探索—“学研结合”、“在职人员互聘”、“共建实验室”。这三种教学模式在一定程度上解决了我校微电子专业的学生在学习、实践和研究中普遍存在的问题。因此，只有加强校企合作，才能提供更好的教学条件和资源，有效提高学生的理论知识水平和实践创新能力，培养更多的优秀微电子专业创新型人才。

微电子论文范文第2篇

1.1微电子机械系统的概念

微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。

1.2微电子机械系统技术的特点

1.2.1尺寸微型化

传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。

1.2.2集成化

微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势，其能够随意组合排列，组成更加复杂的系统。

1.2.3硅基材料

微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅，经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近，密度与铝相近，热传导率与钨相近。

1.2.4综合学科英语

微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科，电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件，创造了一个全新的技术领域。

2微电子机械系统的技术类别

2.1体微机械加工技术

体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺，其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件，最大的弊端是难以制造出精细化的灵敏系统。并且使用体微加工工艺难以优化器件的平面化布局，制作出来的器件难以与微电子线路直接兼容。体微机械加工工艺一般在压力传感器和加速度传感器的制造中普遍应用。

2.2表面微机械加工技术

表面微机械加工技术就是通过集成电路中的平面化技术来实现微机械装置的制造。其主要优势表现在充分利用了已有的IC工艺，能够灵活掌握机械器件的尺寸，因此表面为微机械加工技术与IC之间是兼容的。表面微机械加工技术与集成电路的良好兼容性使得其在应用领域实现了快速普及。

2.3复合微机械加工技术

复合微机械加工技术就是体微机械技工技术与表面微机械加工技术的结合，其结合了两者的优点，但又同时避免了相应缺点。

3微电子机械技术的应用

3.1环境科学领域

微电子机械系统技术下的微型设备可以在环境监测和数据处理分析上发挥巨大的作用。由化学传感器、生物传感器以及数据处理系统所集合的测量与处理设备。该微型装置可以用来监测空气和液体的成分，其独特优势在于尺寸微小，便于携带。

3.2军事领域

纳米器件所构成的装置先要对半导体器件运行速度高，携带方便，信息输出和处理快捷，在军事领域其能够用来制作各种微型设备，例如“蚊子导弹”、“麻雀卫星”等。

3.3医疗领域

在临床化验分析、介入治疗领域其也能够实现巨大的价值。近几年获得发展的介入治疗技术与传统治疗技术相比临床治疗效果优越，能够有效缓解患者痛苦。但是当前介入治疗仪器价格高，体积巨大，准确性难以保证，尤其是在治疗重要器官时风险较大。微电子机械系统技术的微型与智能特性可以显著降低介入治疗的风险。

4结束语

微电子机械系统技术将机电系统的实用性、智能化和多样化发展到了一个全新的高度。当今微电子机械系统技术已经对农业、环境、医疗、军事等领域产生了重大的影响，也影响着人们的生产和生活方式，相信在不久的以后微电子机械系统技术将会成为我国社会经济发展不可或缺的重要部分，为我国经济发展起到巨大的推动作用。

微电子论文范文第3篇

预计在未来10到20年，微电子器件抗辐射加固的重点发展技术是：抗辐射加固新技术和新方法研究；新材料和先进器件结构辐射效应；多器件相互作用模型和模拟研究；理解和研究复杂3－D结构、系统封装的抗辐射加固；开发能够降低测试要求的先进模拟技术；开发应用加固设计的各种技术。本文分析研究了微电子器件抗辐射加固设计技术和工艺制造技术的发展态势。

2辐射效应和损伤机理研究

微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应（TID）、单粒子效应（SEE）和剂量率（DoesRate）效应。总剂量效应源于由γ光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏，包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移，以及双极晶体管的增益衰减。SEE是由辐射环境中的高能粒子（质子、中子、α粒子和其他重离子）轰击微电子电路的敏感区引发的。在p－n结两端产生电荷的单粒子效应，可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁。SEE中的单粒子翻转（SEU）会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。剂量率效应是由甚高速率的γ或X射线，在极短时间内作用于电路，并在整个电路内产生光电流引发的，可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏［1］。辐射效应和损伤机理研究是抗辐射加固技术的基础，航空航天应用的SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理是研究重点。研究新型器件的辐射效应和损伤机理的重要作用是：1）对新的微电子技术和光电子技术进行分析评价，推动其应用到航空航天等任务中；2）研究辐射环境应用技术的指导方法学；3）研究抗辐射保证问题，以增加系统可靠性，减少成本，简化供应渠道。研究的目的是保证带宽／速度不断提升的微电子和光（如光纤数据链接）电子电路在辐射环境中可靠地工作。图1所示为辐射效应和损伤机理的重点研究对象。研究领域可分为：1）新微电子器件辐射效应和损伤机理；2）先进微电子技术辐射评估；3）航空航天抗辐射保障；4）光电子器件的辐射效应和损伤机理；5）辐射测试、放射量测定及相关问题；6）飞行工程和异常数据分析；7）提供及时的前期工程支持；8）航空辐射效应评估；9）辐射数据维护和传送。

3抗辐射加固设计技术

3．1抗辐射加固系统设计方法

开展抗辐射加固设计需要一个完整的设计和验证体系，包括技术支持开发、建立空间环境模型及环境监视系统、具备系统设计概念和在轨实验的数据库等。图2所示为空间抗辐射加固设计的验证体系。本文讨论的设计技术范围主要是关于系统、结构、电路、器件级的设计技术。可以通过图2所示设计体系进行抗辐射加固设计：1）采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏，这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。2）采用冗余或加倍结构元件（如三模块冗余）的逻辑电路设计方法，即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。3）采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术，以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计；4）加入误差检测和校正电路，或者自修复和自重构功能；5）器件间距和去耦。这些加固设计器件可以采用专用工艺，也可采用标准工艺制造。

3．2加固模拟／混合信号IP技术

最近的发展趋势表明，为了提高卫星的智能水平和降低成本，推动了模拟和混合信号IP需求不断增加［2］。抗辐射加固模拟IP的数量也不断增加。其混合信号IP也是相似的，在高、低压中均有应用，只是需在不同的代工厂加工。比利时IMEC，ICsense等公司在设计抗辐射加固方案中提供了大量的模拟IP内容。模拟IP包括抗辐射加固的PLL和A／D转换器模块，正逐步向软件控制型混合信号SoCASIC方向发展。该抗辐射加固库基于XFab公司180nm工艺，与台积电180nm设计加固IP库参数相当。TID加固水平可以达到1kGy，并且对单粒子闭锁和漏电流增加都可以进行有效加固。

3．3SiGe加固设计技术

SiGeHBT晶体管在空间应用并作模拟器件时，对总剂量辐射效应具有较为充分和固有的鲁棒性，具备大部分空间应用（如卫星）所要求的总剂量和位移效应的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS设计加固的热点主要集中在数字逻辑电路上。SEE／SEU会对SiGeHBT数字逻辑电路造成较大破坏。因此，这方面的抗加设计技术发展较快。对先进SiGeBiCMOS工艺的逻辑电路进行SEE／SEU加固时，在器件级，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模级联结构器件、适当的版图结构设计等来进行SEE／SEU加固。在电路级，可使用双交替、栅反馈和三模冗余等方法进行加固设计。三模冗余法除了在电路级上应用外，还可作为一种系统级加固方法使用。各种抗辐射设计获得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件级和电路级并用的加固设计方案，经过LET值为75MeV•cm2／mg的重粒子试验和标准位误差试验后，结果显示，该移相器整体抗SEU能力得到有效提高，对SEU具有明显的免疫力。

4抗辐射加固工艺技术

目前，加固专用工艺线仍然是战略级加固的强有力工具，将来会越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性，因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如，单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺，总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺，IBM的45nmSOI工艺，Honeywe1l的50nm工艺，以及BAE外延CMOS工艺等。主要的抗辐射加固产品供应商之一Atmel于2006年左右达到0．18μm技术节点，上一期的工艺节点为3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗辐射加固专用工艺不需改变设计和版图，只用工艺加固即可制造出满足抗辐射要求的军用集成电路。0．18μm是Atmel当前主要的抗辐射加固工艺，目前正在开发0．15μm技术，下一步将发展90nm和65nm工艺。Atmel采用0．18μm专用工艺制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存储器、加固处理器等，如图3所示。

5重点发展技术态势

5．1美国的抗辐射加固技术

5．1．1加固设计重点技术

美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》，详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力［4］。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中，拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗辐射加固设计的主力军，2006年就已达到从10μm到65nm的15个技术节点的产品设计能力。15家公司具备10μm～1μm的设计能力，22家公司具备1μm～250nm的设计能力，24家公司具备250nm～65nm设计能力，7家公司的技术节点在65nm以下，如图5所示。纯设计公司的抗辐射加固设计能力较弱。美国IDM在设计抗辐射产品时所用的材料包括体硅、SOI，SiGe等Si标准材料，和蓝宝石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物、非结晶硅等非标准材料两大类。标准材料中使用体硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非标准材料的公司数量在明显下降。非标材料中，GaN是热点，有7家公司（4个小规模公司和3个中等规模公司）在开发。SiC则最弱，只有两家中小公司在研发。没有大制造公司从事非标材料的开发。

5．1．2重点工艺和制造能力

美国有51家公司从事辐射容错、辐射加固、中子加固、单粒子瞬态加固IC产品研制。其中抗单粒子效应16家，辐射容错15家，抗辐射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工艺节点从10μm到32nm。使用的材料有标准Si材料和非标准两大类。前一类有体硅、SOI和SiGe，非标准材料则包括蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅（amorphous）。晶圆的尺寸有50，100，150，200，300mm这几类。抗辐射加固产品制造可分为专用集成电路（ASIC）、栅阵列、存储器和其他产品。ASIC制造能力最为强大，定制ASIC的厂商达到21家，标准ASIC达到13家，结构化ASIC有12家。栅阵列有：现场可编程阵列（FPGA）、掩膜现场可编程阵列（MPGA）、一次性现场可编程阵列（EPGA），共19家。RF／模拟／混合信号IC制造商达到18家，制造处理器／协处理器有11家。5．1．3RF和混合信号SiGeBiCMOS据美国航空航天局（NASA），SiGe技术发展的下一目标是深空极端环境应用的技术和产品，例如月球表面应用。这主要包括抗多种辐射和辐射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃温度范围内正常工作的能力。具有更多的SiGe模拟／混合信号产品，微波／毫米波混合信号集成电路。系统能够取消各种屏蔽和专用电缆，以减小重量和体积。德国IHP公司为空间应用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工艺SGB25RH［5］，其工作频率达到20GHz。包括专用抗辐射加固库辐射试验、ASIC开发和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工艺可达到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用该技术，可实现SiGeBiCMOS抗辐射加固库。

5．2混合信号的抗辐射加固设计技术

如果半导体发展趋势不发生变化，则当IC特征尺寸向90nm及更小尺寸发展时，混合信号加固设计技术的重要性就会增加［6］。设计加固可以使用商用工艺，与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比，能够在更小的芯片面积上提高IC速度和优化IC性能。此外，设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在20～30年长的时期内，加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化，而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新的屏蔽和／或封装技术，一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外，提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。当前，没有迹象表明模拟和RF电路会最终使用与数字电路相同的元件和工艺。因此，加固混合信号电路设计者需要在模拟和数字两个完全不同的方向开展工作，即需要同时使用两种基本不同的IC技术，并应用两种基本不同的加固设计方法。

6结束语

微电子器件抗辐射加固是军用微电子技术争夺的焦点之一。对微电子、光电子器件辐射效应和损伤机理的研究是抗辐射加固技术的基础。CMOS，SOI，SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理的研究是基础研究的热点。为了保证战略级加固能力，美国等国家保留了相当数量的专用抗辐射加固设计、工艺和制造能力。同时，也在开发采用标准商用工艺线的加固设计技术（RHBD），这是快速发展的热点技术之一。建立一个完善的设计和验证体系是抗辐射加固设计的基础设施和体制保障。在技术趋势方面，亚微米CMOS，SOI，SiGe微电子器件、电路、系统的抗固设计和工艺技术是信号处理集成电路的重点发展方向。蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅等非标准材料也是某些特定应用的重点发展技术。

微电子论文范文第4篇

关键词：固体物理学；专业特色；教学调整与优化

作者简介：关玉琴（1975-），女，蒙古族，内蒙古通辽人，内蒙古工业大学理学院，副教授。（内蒙古 呼和浩特 010051）

基金项目：本文系内蒙古工业大学精品课程建设项目的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0121-02

固体物理学是主要研究固体的结构，研究组成固体的粒子之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的课程，在当代高新技术的发展中起着关键的作用。[1]固体物理课程，不仅是物理学专业而且是电子学、材料学等相关专业的专业必修基础课，是基础理论和众多高科技应用学科之间的桥梁。该课程本身涵盖的知识面广，不同类型学校的固体物理课程均有不同的取舍和特点 。随着学科的发展和人才需求的变化各专业的课程体系和人才培养模式应与时俱进地作相应的改革，不断完善和发展以适应专业特点和新形势下的培养目标。本文针对固体物理教学自身的特点，结合电子信息科学与技术非微电子专业学生的培养模式和特点，讨论了几点关于固体物理课程教学的优化与调整方案。

一、根据专业特色调整和优化教学内容

电子信息科学与技术专业是整个电子信息科学的基础和支柱，专业覆盖面宽，属于多学科的交叉学科。内蒙古工业大学（以下简称“我校”）的电子信息科学与技术专业方向为光电子技术，固体物理是光电技术专业重要专业基础课。重视基础是我国本科教育的优良传统，培养创新型人才已成为新世纪教学改革的中心议题。培养创新型人才要重视基础抓好“五基”教学。[2]“五基”教学要求在基础理论、基础知识和基本技能这“三基”基础上，加入基本思维和基本能力。固体物理是一门综合性很强，除了需要原子物理、量子力学和统计物理等方面的内容外在传统的内容上增加了不少现代科技内容。电子信息科学与技术等非物理专业的学生本身基础知识薄弱，学时少，再加上固体物理课程本身的内容多、与应用和前言领域联系密切等因素，很容易导致教师教不下去，学生学不下去的恶性循环。为了适应课程特色与专业培养目标，本文提出了以下几点教学调整与优化方案。

1.传统教学内容的调整和优化

工科类光电技术专业的学生主要从事光电工程技术与光电器件应用等工作，需要理论与实际结合，把理论知识能够应用在生产与工作当中。而固体物理面对的是复杂而具体的体系和问题，需要抓住物理过程的主要方面，构造简化的模型，才能有效地进行数学处理，其中最关键的是必须有清楚的物理图像。因此讲述固体物理传统内容时，紧扣物理思想和模型，适当降低起点，适当减少传统固体物理内容与光电技术类专业关联不大的内容；在使学生初步具备固体物理的基础知识，如周期结构结构、能带论、晶格动力学等内容的前提下，将与光电技术专业密切结合的晶体的缺陷、晶体衍射和金属电子论等章节作为重点讲授的内容。教学内容顺序上尽量保持知识的系统性和连惯性。例如，第四章的布里渊区的内容[3]应该放在倒格空间内容之后，布里渊区之后应该讲解晶体衍射。有了倒格空间和原胞的基础知识再讲解布里渊区，学生清楚地理解和掌握布里渊区的概念及物理图像。接着讲解晶体衍射，一方面无形中强调了抽象而难理解的倒格空间和布里渊区概念的重要性，另一方面使得教学内容具有很强的系统性和连贯性。

2.现代科技内容的弹性增加

新的实验条件和技术日新月异，正为固体物理不断开拓新的研究领域。结合我国本科教学的专业核心能力[4]和创新能力的培养目标，考虑到传统的固体物理教学内容和日新月异的固体物理前沿内容问的关联，在教学中引入和穿插与专业相关的学科前沿研究的具体问题。比如，与晶体结构有关的C60和碳纳米管的研究进展、[1]与能带理论有关的LED的研究进展和应用和固体激光器等与光电技术相关的前言知识穿插在教学当中，强化学生的基础知识学习，明确学生的专业方向，提高学生的学习兴趣，拓宽学生的视野。

二、根据专业特色调整和优化教学方法

教学实际上是教员与学员互动的过程，科学有效的教学方法是培养学员创新意识、增强创新能力的催化剂。传统固体物理偏重理论体系的学习，学习起来枯燥，不易引起学员兴趣，教学方法多样化和相互结合不够。不同层次的大专院校开办专业也应定位于不同的培养层次上。因此，教学过程中应该做到根据专业特色调整和优化教学方法。为满足人才培养以及专业教学内容和课程体系改革的需要，结合学生实际情况，在教学中贯彻“教为主导，学为主题”[5]的基础上，在教学方法上进行了以下几点调整和优化，达到了事半功倍的效果。

1.引导式教学法在教学当中的应用

引导式教学方法的前提条件是有一定的基础知识，而对于工科类院校的学生来说固体物理基础知识比较薄弱，针对这一现象，本文中用大学物理基础知识引导学生掌握固体物理学的内容。例如，从大学物理中的光的衍射增强现象[6]引入倒格矢的概念；再如，从牛顿第二定律引导学生掌握一维单原子链和一维双原子链的振动方程而不是泰勒展开式出发；从大学物理中理想气体的刚性和非刚性双原子模型引导学生掌握声学波和光学波的异同点。这样，即使是只有大学物理基础的学生也很轻松地掌握固体物理中的难而抽象概念的物理图像及物理本质。

2.比较式教学法在教学当中的应用

比较式教学法是指在教学中一些相关、相似或者具有某种关联和区别的教学内容放在一起进行讲解，便于学生理解、掌握和记忆。固体物理的教学现状存在着教材不统一，同一个概念在不同教材中描述方法不一致，除此之外固体物理学中还存在不少的概念容易混淆。针对工科类院校的学生基础薄弱，学时有限的情况，若应用比较法进行对比、辨析、比较它们的共同点和差异性，进而抽象和概括，达到理解、巩固、深化概念、开拓学生的思维、培养学生的能力，也是帮助学生纠正错误最有效的措施。笔者在以下案例教学过程中应用了比较法，明显提高了教学质量。

（1）第一布里渊区和维格纳-塞茨（Wigner-Seitz）原胞的比较：第一布里渊区和维格纳-塞茨（Wigner-Seitz）原胞的概念，一个在正格空间，一个是倒格空间中的两个不同的概念，很多教科书把它们放在不同的章节。但是这两个概念的几何作图法完全一样，把这两个概念放在一起用比较法讲解时很容易指出异同点，学生清楚理解概念，不容易混淆。

（2）米勒指数和晶面指数的比较：不少的固体物理学和结晶学教科书中存在着米勒指数和晶面指数概念的区分度低，学生容易混淆。其一，米勒指数和晶面指数都是晶面在坐标轴上截距系数的倒数的互为整数。但是二者对应的坐标系的不同，米勒指数是指晶胞基矢坐标轴的截距，晶面指数是指原胞基矢坐标轴的截距。此处用比较法指出两个面指数的异同点，能解除初学者的疑惑，提高教学质量。其二，有些教科书[3]讲面指数时强调离坐标原点最近的晶面或第一晶面，而有些教科书[6]强调任一晶面。这样，初学者很容易产生到底是第一晶面还是任一晶面的疑虑。此时，可以用比较法比较出它们的异同点，让学生明确两种讲法的本质是一样的。

三、根据专业特色调整和优化考核体系

学生成绩评定是教学过程的主要环节之一。目前常用的考核方式有闭卷和开卷期末考试两种形式。闭卷考试一般主要考课本上的内容，需要学生记住一些知识，不离开书本，缺乏应用性和综合性的题目，很容易加强学生靠死记硬背通过考试。开卷考试的试题，虽然说更具开放性，更加灵活，为学生回答问题提供了充分的思考空间，有利于学生充分发表自己的见解，展现自己的能力，发挥自己的水平。但是，考试时间安排在结课之后，容易导致大部分学生不及时消化所学内容，考前积累问题过多，复习时概念混淆，掌握不彻底。即便是开卷考试，可能出现“看书能看懂，做题不会做”的现象。因此，对于固体物理课笔者采取以下考核措施：

第一，开卷、闭卷相结合，分章节考试、期末考试相结合。这样做虽然加大任课教师的工作量，但是提高学生学习、听课的主动性，督促学生及时复习所学内容，提高课堂效率。

第二，平时成绩的计算上，除了传统的考勤、作业分以外还设置了小论文的成绩。小论文的题目涉及到本课程基础知识的应用和与本课程相关的前言内容，引导学生主动探索分析学科应用领域和前沿动态，提高学生的综合分析问题和解决问题的能力。

第三，成绩的综合评定上分章节考试占30%，期末考试占30%，平时成绩占40%（其中考勤和作业各站10%，小论文占20%）。这样，在考核体系中包含了与本课程有关的所有教学活动，能够体现出学生对本课程的真实掌握情况。

参考文献：

[1]张礼.近代物理学进展[M].北京：清华大学出版社，1998.

[2]施开良，陈令梅，姚天扬，等.培养创新型人才要重视基础抓好“五基”教学[J].大学化学，2004，19（3）：16-18.

[3]黄昆，韩汝琦.固体物理学[M].北京：高等教育出版社，1988.

[4]谭会生，朱晓青，易吉良.电子信息科学与技术专业建设的研究[J].电气电子教学学报，2012，34（4）：13-15.

[5]邢永富，吕秋芳.素质教育——观念的变革与创新[M].太原：山西教育出版社，2002.