半导体物理材料实验 课程教学大纲

《半导体物理材料实验》课程教学大纲一、课程简介课程中文名半导体物理材料实验课程英文名SemiconductorPhysicsMaterialsExperiment双语授课□是R否课程代码21112021课程学分1总学时数24课程类别专业基础课程□专业核心课程□专业选修课程□其他课程性质R必修□选修□其他课程形态□线上R线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示R报告□课堂表现□阶段性测试□平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料科学系面向专业材料科学与工程开课学期第6学期先修课程半导体物理、材料科学基础后续课程毕业论文、毕业实习选用教材刘诺，任敏，钟志亲，半导体物理与器件实验教程[M].北京:科学出版社,2015.参考书目谢德英,陈晖,黄展云,陈军，半导体工艺与测试实验[M].北京:科学出版社,2015.课程资源本课程在超星、中国大学MOOC等智慧网络教学平台相关课程的网址有课程资源。课程简介该课程的性质为实践性课程，通过实验操作来巩固和应用半导体物理的理论知识。旨在培养学生的电工电子技术实验操作能力和实践能力。通过半导体实验课程的学习，学生将学会半导体材料测试和器件制备的实践操作，加深对半导体物理的基本原理和基本知识的理解，提高实践能力和解决问题的能力。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够应用半导体物理理论知识并结合文献检索来分析和解决材料制备或检测及实际生活中遇到相关问题，培育精益求精的工匠精神。课程目标2能够设计针对材料制备或检测及实际生活中遇到的相关问题解决方案，并能够在解决问题的过程中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标3遵守实验室规章制度，养成整洁、有序、珍惜仪器设备的良好实验习惯，具有高度的社会责任感、安全与环保意识。课程目标4明确大学生日常生活劳动的涵义与构成，能设计大学生日常生活劳动教育方案并实施劳动。具有严谨认真、实事求是、积极进取、崇尚科学、探究科学、勇于创新的科学态度和新时代中国特色社会主义的劳动精神。课程目标5积极主动参加小组实验、团队研究与设计实验，具有团队合作精神。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求3：学科素养【H】3.2熟悉半导体专业的学科架构、知识体系；掌握半导体材料基础知识和基本理论；掌握物质的存在与来源、结构、性质、制备与应用；掌握物质结构、性能与应用之间的关系；掌握半导体材料实验基本原理和基本技能，具备半导体材料实验操作的基本能力，掌握实验方案设计、实验装置搭建、样品测试与表征、实验数据处理的基本方法；了解半导体材料学科知识体系的发展历史与发展趋势；了解半导体材料学科与生产生活的联系，了解半导体材料学科与生物、环境、材料等其他学科的联系以及半导体材料在社会中的价值，能对半导体材料有关的社会热点问题作出正确的价值判断；具备综合运用多学科知识分析和解决学习、生活与生产中的实际问题1毕业要求7：学会反思【M】7.3[反思改进]理解教学反思的目的及在教育工作中的作用，初步掌握反思方法与技能，养成反思习惯。具有一定创新意识，在教育教学实践中，能运用批判性思维方法，学会分析和解决教育教学实际问题，并持续改进、提升教学能力。2毕业要求1：师德规范【L】1.1[理想信念]能准确概括和把握社会主义核心价值观的深刻内涵，能够依据社会主义核心价值观正确分析和评判社会现象，树立正确的世界观、人生观和价值观，能够用辩证的观点认识问题，看待世界；熟悉新时代中国特色社会主义本质特征，坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信和文化自信，在学习和生活中，能做到爱国、敬业、诚信、友善。3毕业要求2：教育情怀【M】2.2[职业修养]习得科学锻炼身体的基本技能，形成良好的卫生习惯，具有健康的体魄、健全的人格、良好的心理素质、正确的审美观和积极向上的精神面貌，仪表、语言、举止符合教师礼仪要求。具有良好的人文素养和艺术理论修养，能够传承中华优秀传统文化。具有严谨的科学态度和精益求精、锲而不舍的工作作风。4毕业要求8：沟通合作【L】8.1[团队合作]理解学习共同体在群体学习中的作用，掌握建构学习共同体的各要素功能，具有组织和指导学习共同体的能力；具有团队协作精神，积极主动参加小组学习、专题研讨、团队互动、网络分享等协作学习活动，深入体验观摩互助、合作研究、小组实习等教学实践活动。5三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、教学内容和方法对应关系序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1实验1：晶体结构构建实验教材1.学习晶体结构构建4基础性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导1、2、3、42.掌握晶体结构构建的方法2实验2：晶体电子结构仿真与分析实验教材1.晶体电子结构仿真（重点）4验证性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导1、2、3、4、52.晶体电子结构分析（重点、难点）3实验3：单波长椭偏法测试分析薄膜的厚度与折射率实验教材1.单波长椭偏法测试分析薄膜厚度4设计性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导11、2、3、4、52.单波长椭偏法测试分析薄膜折射率（重点）4实验4：阻抗的串联、并联和混联实验教材加深对阻抗的概念和定义的理解4基础性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导1、2、3、4、5学习如何计算串联、并联和混联电路的总阻抗（重点、难点）验证串联、并联和混联电路的阻抗特性（重点）5实验5：四探钟测试半导体电阻率实验教材理解四探钟测试半导体电阻率工作原理（重点、难点）4基础性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导1、2、3、4、5掌握四探钟测试半导体电阻率（重点）6实验6：霍尔效应实验实验教材1.理解霍尔效应的工作原理4设计性必做2人自学讲授法演示法提问法现场指导1、2、3、4、5四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习项目考核占比考核方式课程目标11.理解四探钟测试半导体电阻率工作原理2.掌握四探钟测试半导体电阻率3.加深对阻抗的概念和定义的理解4.学习如何计算串联、并联和混联电路的总阻抗5.验证串联、并联和混联电路的阻抗特性1-3560%网络学习、平时实验课程目标21.单波长椭偏法测试分析薄膜厚度2.单波长椭偏法测试分析薄膜折射率3.理解霍尔效应的工作原理4.晶体电子结构仿真5.晶体电子结构分析6.学习晶体结构构建7.掌握晶体结构构建的方法4-620%网络学习、平时实验课程目标31.是否具有良好的实验习惯、高度的社会责任感2.是否具有完全与环保意识1-65%网络学习、平时实验课程目标41.是否具有严谨认真、实事求是、积极进取、崇尚科学、探究科学的科学态度2.是否能阐述大学生日常劳动的涵义与构成，能设计大学生日常生活劳动教育方案并实施劳动，是否具有新时代中国特色社会主义的劳动精神1-610%网络学习、平时实验、素质考核课程目标5是否具有团队合作精神1-65%网络学习、平时实验、素质考核表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比网络学习成绩比例20%实验项目成绩比例60%素质考核成绩比例20%课程目标160%80%060%课程目标230%20%10%20%课程目标30025%5%课程目标410%040%10%课程目标50025%5%（二）成绩评定（二）成绩评定1.平时成绩评定平时成绩（100%）=网络学习（20%）+实验项目成绩（60%）+素质考核（20%）（1）网络学习（20%）：包括学生课前完成网络学习平台任务点的情况、测验情况和章节学习次数等。（2）实验项目成绩（60%）：各实验项目平时成绩总和/项目数。其中每个实验的成绩＝实验操作（25%）+实验结果（25%）+实验报告（50%）。①实验操作（25分）：通过学生实验时的操作是否规范来评价学生的操作技能与相关能力水平。②实验结果（25分）：包括实验数据的记录、产品质量的多少、产品的纯度、外观是否正常等。③实验报告（50分）：包括实验目的、原理、操作步骤、实验装置、注意事项、成功关键、实验数据处理（或产率计算）、结果报告、结果分析、讨论与建议、作业等。（3）素质考核（20%）：通过线上和线下评价学生的学习态度（如平台学习任务完成情况、卫生、纪律、课堂发言与提问、回答问题等）、学习兴趣、科学精神、实验习惯、社会责任、安全与环保意识、创新精神与创新能力水平、沟通交流、团队合作与终身学习意识、劳动态度、劳动精神等。2.期末成绩评定半导体物理不进行期末考核。3.总成绩评定总成绩（100%）=平时成绩（100%）（二）评分标准本课程非试卷考核项目评分标准如表5。表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)网络学习（1）学完了90%以上任务点课件与视频（60%）。（2）完成全部平台测验，且正确率在90－100%（30%）。（3）章节学习次数达到应学习的知识点90%以上（10%）。（1）学完了80-89%任务点课件与视频（60%）。（2）完成全部平台测验，且正确率在80-89%（30%）。（3）章节学习次数达到应学习的知识点80-89%（10%）。（1）学完了70-79%任务点课件与视频（60%）。（2）完成全部平台测验，且正确率在70-79%（30%）。（3）章节学习次数达到应学习的知识点70-79%（10%）。（1）学完了60-69%任务点课件与视频（60%）。（2）完成全部平台测验，且正确率在60-69%（30%）。（3）章节学习次数达到应学习的知识点60-69%（10%）。（1）学完了<60%任务点课件与视频（60%）。（2）未全部完成平台测验，且正确率在60%以下（30%）。（3）章节学习次数<任务点60%以下（10%）。实验项目成绩（1）操作正确、规范，动作娴熟有美感，未损坏任何仪器（25%）。（2）数据、产品外观等记录正确、规范；产品纯度高，产量高，外观（晶形等）符合要求（25%）。（3）实验报告书写规范，内容全面；实验注意事项、成功关键总结全面、正确；实验装置画得规范；实验步骤、现象简明扼要；实验结果、数据处理正确，且结果分析深刻；提出创新性建议；习题正确率达90%以上（50%）。（2）操作正确、规范，但动作不够娴熟，未损坏仪器（25%）。（2）数据、产品外观等记录基本正确、规范；产品纯度不够高，或产量不够高，或外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写规范，内容全面；但实验注意事项或成功关键总结不够全面、正确，缺少1-2条；实验装置画得较规范；实验步骤、现象正确；实验结果、数据处理正确，但结果分析不够深刻；未提出创新性建议；习题正确率达80-89%（50%）。（1）操作不够正确、规范，未损坏任何仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不够正确、规范；或产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写较规范，内容较全面；但实验注意事项或成功关键总结不够全面、正确，缺少3-4条；实验装置画得较规范；实验步骤、现象正确；实验结果、数据处理基本正确，但结果分析不够深刻；未提出创新性建议；习题正确率达70-79%（50%）。（1）操作不正确、规范，动作较生硬，未损坏任何仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不正确、规范；产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写不够规范，内容不够全面；实验注意事项、成功关键总结不全面、正确，缺少5-6条；实验装置画得不够规范；实验步骤、现象基本正确；实验结果、数据处理不正确，且结果分析较马虎；未提出创新性建议；习题正确率达60-69%（50%）。（1）操作不正确、规范，动作生硬，且损坏仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不正确、规范；产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求或实验失败（25%）。（3）实验报告书写不规范，内容不全面；实验注意事项未写，或成功关键未写，或缺少7-8条；实验装置画得不规范；实验步骤、现象不正确；实验结果、数据处理不正确，且未分析结果；未提出创新性建议；习题正确率低于60%（50%）。素质考核（1）实验态度端正，能按时完成课前预习任务的90-100%；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况；实验兴趣浓厚，上课讨论发言积极；有严谨认真、事实求是、刻苦钻研的工作作风与科学精神（30%）。（2）勤于思考，经常问问题，上课积极回答问题，能反思、改进实验操作（10%）。（3）珍惜仪器设备、厉行节约，有强烈的社会责任感；有良好的实验习惯，实验台面整洁，有强烈的环保和安全意识，从不乱倒乱扔（20%）。（4）和搭档配合默契，能积极完成合作学习任务，有团队合成精神（20%）。（5）能积极参与实验劳动，态度端正，有热爱劳动、崇尚劳动、尊重劳动的精神（20%）。（1）实验态度较端正，能完成课前预习任务的80-89%；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况；实验兴趣较浓厚，上课讨论有发言；实验较认真，有事实求是的工作作风，但尚缺少刻苦钻研的科学精神（30%）。（2）勤于思考，经常问问题，上课有回答问题，能反思、改进实验操作（10%）。（3）珍惜仪器设备、能节约，有一定的社会责任感；有良好的实验习惯，实验台面较整洁，有环保和安全意识，基本不乱倒乱扔（20%）。（4）和搭档配合还算默契，能完成合作学习任务，有一定团队合成精神（20%）。（5）能参与实验劳动，态度较端正，较热爱劳动，有崇尚劳动、尊重劳动的精神（20%）。（1）实验态度基本端正，能完成课前预习任务的70-79%；遵守纪律，无迟到、早退、缺勤情况；实验兴趣较浓厚，上课讨论无发言；实验较认真，有事实求是的工作作风，但尚缺少刻苦钻研的科学精神（40%）。（2）很少问问题，上课很少回答问题，能反思、改进实验操作，但反思不够深刻（10%）。（3）较爱惜仪器设备、基本能节约，有一定的社会责任感；但实验习惯不够好，实验台面不够整洁，有环保和安全意识，基本不乱倒乱扔（20%）。（4）和搭档配合不够默契，或不能很好完成合作学习任务，团队合成精神不足（20%）。（5）能参与实验劳动，态度一般，不是很热爱劳动，崇尚劳动、尊重劳动的精神不足（20%）。（1）实验态度不够端正，能完成课前预习任务的60-69%；不遵守纪律，有迟到、早退，无缺勤情况；实验兴趣不够浓厚，上课讨论无发言；实验不够认真，无事实