半導體物理材料實驗 課程教學大綱

《半導體物理材料實驗》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名半導體物理材料實驗課程英文名SemiconductorPhysicsMaterialsExperiment雙語授課□是R否課程代碼21112021課程學分1總學時數(shù)24課程類別專業(yè)基礎課程□專業(yè)核心課程□專業(yè)選修課程□其他課程性質(zhì)R必修□選修□其他課程形態(tài)□線上R線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示R報告□課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)材料科學系面向?qū)I(yè)材料科學與工程開課學期第6學期先修課程半導體物理、材料科學基礎后續(xù)課程畢業(yè)論文、畢業(yè)實習選用教材劉諾，任敏，鐘志親，半導體物理與器件實驗教程[M].北京:科學出版社,2015.參考書目謝德英,陳暉,黃展云,陳軍，半導體工藝與測試實驗[M].北京:科學出版社,2015.課程資源本課程在超星、中國大學MOOC等智慧網(wǎng)絡教學平臺相關課程的網(wǎng)址有課程資源。課程簡介該課程的性質(zhì)為實踐性課程，通過實驗操作來鞏固和應用半導體物理的理論知識。旨在培養(yǎng)學生的電工電子技術實驗操作能力和實踐能力。通過半導體實驗課程的學習，學生將學會半導體材料測試和器件制備的實踐操作，加深對半導體物理的基本原理和基本知識的理解，提高實踐能力和解決問題的能力。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠應用半導體物理理論知識并結合文獻檢索來分析和解決材料制備或檢測及實際生活中遇到相關問題，培育精益求精的工匠精神。課程目標2能夠設計針對材料制備或檢測及實際生活中遇到的相關問題解決方案，并能夠在解決問題的過程中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標3遵守實驗室規(guī)章制度，養(yǎng)成整潔、有序、珍惜儀器設備的良好實驗習慣，具有高度的社會責任感、安全與環(huán)保意識。課程目標4明確大學生日常生活勞動的涵義與構成，能設計大學生日常生活勞動教育方案并實施勞動。具有嚴謹認真、實事求是、積極進取、崇尚科學、探究科學、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和新時代中國特色社會主義的勞動精神。課程目標5積極主動參加小組實驗、團隊研究與設計實驗，具有團隊合作精神。表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求3：學科素養(yǎng)【H】3.2熟悉半導體專業(yè)的學科架構、知識體系；掌握半導體材料基礎知識和基本理論；掌握物質(zhì)的存在與來源、結構、性質(zhì)、制備與應用；掌握物質(zhì)結構、性能與應用之間的關系；掌握半導體材料實驗基本原理和基本技能，具備半導體材料實驗操作的基本能力，掌握實驗方案設計、實驗裝置搭建、樣品測試與表征、實驗數(shù)據(jù)處理的基本方法；了解半導體材料學科知識體系的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢；了解半導體材料學科與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，了解半導體材料學科與生物、環(huán)境、材料等其他學科的聯(lián)系以及半導體材料在社會中的價值，能對半導體材料有關的社會熱點問題作出正確的價值判斷；具備綜合運用多學科知識分析和解決學習、生活與生產(chǎn)中的實際問題1畢業(yè)要求7：學會反思【M】7.3[反思改進]理解教學反思的目的及在教育工作中的作用，初步掌握反思方法與技能，養(yǎng)成反思習慣。具有一定創(chuàng)新意識，在教育教學實踐中，能運用批判性思維方法，學會分析和解決教育教學實際問題，并持續(xù)改進、提升教學能力。2畢業(yè)要求1：師德規(guī)范【L】1.1[理想信念]能準確概括和把握社會主義核心價值觀的深刻內(nèi)涵，能夠依據(jù)社會主義核心價值觀正確分析和評判社會現(xiàn)象，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，能夠用辯證的觀點認識問題，看待世界；熟悉新時代中國特色社會主義本質(zhì)特征，堅定中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信和文化自信，在學習和生活中，能做到愛國、敬業(yè)、誠信、友善。3畢業(yè)要求2：教育情懷【M】2.2[職業(yè)修養(yǎng)]習得科學鍛煉身體的基本技能，形成良好的衛(wèi)生習慣，具有健康的體魄、健全的人格、良好的心理素質(zhì)、正確的審美觀和積極向上的精神面貌，儀表、語言、舉止符合教師禮儀要求。具有良好的人文素養(yǎng)和藝術理論修養(yǎng)，能夠傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。具有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和精益求精、鍥而不舍的工作作風。4畢業(yè)要求8：溝通合作【L】8.1[團隊合作]理解學習共同體在群體學習中的作用，掌握建構學習共同體的各要素功能，具有組織和指導學習共同體的能力；具有團隊協(xié)作精神，積極主動參加小組學習、專題研討、團隊互動、網(wǎng)絡分享等協(xié)作學習活動，深入體驗觀摩互助、合作研究、小組實習等教學實踐活動。5三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3課程目標、教學內(nèi)容和方法對應關系序號項目名稱項目來源教學目標（觀測點、重難點）學時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學方法課程目標1實驗1：晶體結構構建實驗教材1.學習晶體結構構建4基礎性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導1、2、3、42.掌握晶體結構構建的方法2實驗2：晶體電子結構仿真與分析實驗教材1.晶體電子結構仿真（重點）4驗證性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導1、2、3、4、52.晶體電子結構分析（重點、難點）3實驗3：單波長橢偏法測試分析薄膜的厚度與折射率實驗教材1.單波長橢偏法測試分析薄膜厚度4設計性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導11、2、3、4、52.單波長橢偏法測試分析薄膜折射率（重點）4實驗4：阻抗的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)實驗教材加深對阻抗的概念和定義的理解4基礎性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導1、2、3、4、5學習如何計算串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的總阻抗（重點、難點）驗證串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的阻抗特性（重點）5實驗5：四探鐘測試半導體電阻率實驗教材理解四探鐘測試半導體電阻率工作原理（重點、難點）4基礎性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導1、2、3、4、5掌握四探鐘測試半導體電阻率（重點）6實驗6：霍爾效應實驗實驗教材1.理解霍爾效應的工作原理4設計性必做2人自學講授法演示法提問法現(xiàn)場指導1、2、3、4、5四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習項目考核占比考核方式課程目標11.理解四探鐘測試半導體電阻率工作原理2.掌握四探鐘測試半導體電阻率3.加深對阻抗的概念和定義的理解4.學習如何計算串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的總阻抗5.驗證串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的阻抗特性1-3560%網(wǎng)絡學習、平時實驗課程目標21.單波長橢偏法測試分析薄膜厚度2.單波長橢偏法測試分析薄膜折射率3.理解霍爾效應的工作原理4.晶體電子結構仿真5.晶體電子結構分析6.學習晶體結構構建7.掌握晶體結構構建的方法4-620%網(wǎng)絡學習、平時實驗課程目標31.是否具有良好的實驗習慣、高度的社會責任感2.是否具有完全與環(huán)保意識1-65%網(wǎng)絡學習、平時實驗課程目標41.是否具有嚴謹認真、實事求是、積極進取、崇尚科學、探究科學的科學態(tài)度2.是否能闡述大學生日常勞動的涵義與構成，能設計大學生日常生活勞動教育方案并實施勞動，是否具有新時代中國特色社會主義的勞動精神1-610%網(wǎng)絡學習、平時實驗、素質(zhì)考核課程目標5是否具有團隊合作精神1-65%網(wǎng)絡學習、平時實驗、素質(zhì)考核表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比網(wǎng)絡學習成績比例20%實驗項目成績比例60%素質(zhì)考核成績比例20%課程目標160%80%060%課程目標230%20%10%20%課程目標30025%5%課程目標410%040%10%課程目標50025%5%（二）成績評定（二）成績評定1.平時成績評定平時成績（100%）=網(wǎng)絡學習（20%）+實驗項目成績（60%）+素質(zhì)考核（20%）（1）網(wǎng)絡學習（20%）：包括學生課前完成網(wǎng)絡學習平臺任務點的情況、測驗情況和章節(jié)學習次數(shù)等。（2）實驗項目成績（60%）：各實驗項目平時成績總和/項目數(shù)。其中每個實驗的成績＝實驗操作（25%）+實驗結果（25%）+實驗報告（50%）。①實驗操作（25分）：通過學生實驗時的操作是否規(guī)范來評價學生的操作技能與相關能力水平。②實驗結果（25分）：包括實驗數(shù)據(jù)的記錄、產(chǎn)品質(zhì)量的多少、產(chǎn)品的純度、外觀是否正常等。③實驗報告（50分）：包括實驗目的、原理、操作步驟、實驗裝置、注意事項、成功關鍵、實驗數(shù)據(jù)處理（或產(chǎn)率計算）、結果報告、結果分析、討論與建議、作業(yè)等。（3）素質(zhì)考核（20%）：通過線上和線下評價學生的學習態(tài)度（如平臺學習任務完成情況、衛(wèi)生、紀律、課堂發(fā)言與提問、回答問題等）、學習興趣、科學精神、實驗習慣、社會責任、安全與環(huán)保意識、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力水平、溝通交流、團隊合作與終身學習意識、勞動態(tài)度、勞動精神等。2.期末成績評定半導體物理不進行期末考核。3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（100%）（二）評分標準本課程非試卷考核項目評分標準如表5。表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)網(wǎng)絡學習（1）學完了90%以上任務點課件與視頻（60%）。（2）完成全部平臺測驗，且正確率在90－100%（30%）。（3）章節(jié)學習次數(shù)達到應學習的知識點90%以上（10%）。（1）學完了80-89%任務點課件與視頻（60%）。（2）完成全部平臺測驗，且正確率在80-89%（30%）。（3）章節(jié)學習次數(shù)達到應學習的知識點80-89%（10%）。（1）學完了70-79%任務點課件與視頻（60%）。（2）完成全部平臺測驗，且正確率在70-79%（30%）。（3）章節(jié)學習次數(shù)達到應學習的知識點70-79%（10%）。（1）學完了60-69%任務點課件與視頻（60%）。（2）完成全部平臺測驗，且正確率在60-69%（30%）。（3）章節(jié)學習次數(shù)達到應學習的知識點60-69%（10%）。（1）學完了<60%任務點課件與視頻（60%）。（2）未全部完成平臺測驗，且正確率在60%以下（30%）。（3）章節(jié)學習次數(shù)<任務點60%以下（10%）。實驗項目成績（1）操作正確、規(guī)范，動作嫻熟有美感，未損壞任何儀器（25%）。（2）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品外觀等記錄正確、規(guī)范；產(chǎn)品純度高，產(chǎn)量高，外觀（晶形等）符合要求（25%）。（3）實驗報告書寫規(guī)范，內(nèi)容全面；實驗注意事項、成功關鍵總結全面、正確；實驗裝置畫得規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象簡明扼要；實驗結果、數(shù)據(jù)處理正確，且結果分析深刻；提出創(chuàng)新性建議；習題正確率達90%以上（50%）。（2）操作正確、規(guī)范，但動作不夠嫻熟，未損壞儀器（25%）。（2）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品外觀等記錄基本正確、規(guī)范；產(chǎn)品純度不夠高，或產(chǎn)量不夠高，或外觀（晶形等）不符合要求（25%）。（3）實驗報告書寫規(guī)范，內(nèi)容全面；但實驗注意事項或成功關鍵總結不夠全面、正確，缺少1-2條；實驗裝置畫得較規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象正確；實驗結果、數(shù)據(jù)處理正確，但結果分析不夠深刻；未提出創(chuàng)新性建議；習題正確率達80-89%（50%）。（1）操作不夠正確、規(guī)范，未損壞任何儀器（20%）。（2）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品外觀等記錄不夠正確、規(guī)范；或產(chǎn)品純度低，且產(chǎn)量低，外觀（晶形等）不符合要求（25%）。（3）實驗報告書寫較規(guī)范，內(nèi)容較全面；但實驗注意事項或成功關鍵總結不夠全面、正確，缺少3-4條；實驗裝置畫得較規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象正確；實驗結果、數(shù)據(jù)處理基本正確，但結果分析不夠深刻；未提出創(chuàng)新性建議；習題正確率達70-79%（50%）。（1）操作不正確、規(guī)范，動作較生硬，未損壞任何儀器（20%）。（2）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品外觀等記錄不正確、規(guī)范；產(chǎn)品純度低，且產(chǎn)量低，外觀（晶形等）不符合要求（25%）。（3）實驗報告書寫不夠規(guī)范，內(nèi)容不夠全面；實驗注意事項、成功關鍵總結不全面、正確，缺少5-6條；實驗裝置畫得不夠規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象基本正確；實驗結果、數(shù)據(jù)處理不正確，且結果分析較馬虎；未提出創(chuàng)新性建議；習題正確率達60-69%（50%）。（1）操作不正確、規(guī)范，動作生硬，且損壞儀器（20%）。（2）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品外觀等記錄不正確、規(guī)范；產(chǎn)品純度低，且產(chǎn)量低，外觀（晶形等）不符合要求或?qū)嶒炇。?5%）。（3）實驗報告書寫不規(guī)范，內(nèi)容不全面；實驗注意事項未寫，或成功關鍵未寫，或缺少7-8條；實驗裝置畫得不規(guī)范；實驗步驟、現(xiàn)象不正確；實驗結果、數(shù)據(jù)處理不正確，且未分析結果；未提出創(chuàng)新性建議；習題正確率低于60%（50%）。素質(zhì)考核（1）實驗態(tài)度端正，能按時完成課前預習任務的90-100%；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況；實驗興趣濃厚，上課討論發(fā)言積極；有嚴謹認真、事實求是、刻苦鉆研的工作作風與科學精神（30%）。（2）勤于思考，經(jīng)常問問題，上課積極回答問題，能反思、改進實驗操作（10%）。（3）珍惜儀器設備、厲行節(jié)約，有強烈的社會責任感；有良好的實驗習慣，實驗臺面整潔，有強烈的環(huán)保和安全意識，從不亂倒亂扔（20%）。（4）和搭檔配合默契，能積極完成合作學習任務，有團隊合成精神（20%）。（5）能積極參與實驗勞動，態(tài)度端正，有熱愛勞動、崇尚勞動、尊重勞動的精神（20%）。（1）實驗態(tài)度較端正，能完成課前預習任務的80-89%；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況；實驗興趣較濃厚，上課討論有發(fā)言；實驗較認真，有事實求是的工作作風，但尚缺少刻苦鉆研的科學精神（30%）。（2）勤于思考，經(jīng)常問問題，上課有回答問題，能反思、改進實驗操作（10%）。（3）珍惜儀器設備、能節(jié)約，有一定的社會責任感；有良好的實驗習慣，實驗臺面較整潔，有環(huán)保和安全意識，基本不亂倒亂扔（20%）。（4）和搭檔配合還算默契，能完成合作學習任務，有一定團隊合成精神（20%）。（5）能參與實驗勞動，態(tài)度較端正，較熱愛勞動，有崇尚勞動、尊重勞動的精神（20%）。（1）實驗態(tài)度基本端正，能完成課前預習任務的70-79%；遵守紀律，無遲到、早退、缺勤情況；實驗興趣較濃厚，上課討論無發(fā)言；實驗較認真，有事實求是的工作作風，但尚缺少刻苦鉆研的科學精神（40%）。（2）很少問問題，上課很少回答問題，能反思、改進實驗操作，但反思不夠深刻（10%）。（3）較愛惜儀器設備、基本能節(jié)約，有一定的社會責任感；但實驗習慣不夠好，實驗臺面不夠整潔，有環(huán)保和安全意識，基本不亂倒亂扔（20%）。（4）和搭檔配合不夠默契，或不能很好完成合作學習任務，團隊合成精神不足（20%）。（5）能參與實驗勞動，態(tài)度一般，不是很熱愛勞動，崇尚勞動、尊重勞動的精神不足（20%）。（1）實驗態(tài)度不夠端正，能完成課前預習任務的60-69%；不遵守紀律，有遲到、早退，無缺勤情況；實驗興趣不夠濃厚，上課討論無發(fā)言；實驗不夠認真，無事實