电子类半导体化学交叉学科试验班立体式科研训练体系构筑的探索与研究

何 艳，张 彤，刘向威，杨立梅，沈 亮

（吉林大学 电子科学与工程学院，长春 130012）

电子类半导体化学交叉学科试验班立体式科研训练体系构筑的探索与研究

何 艳，张 彤，刘向威，杨立梅，沈 亮

（吉林大学 电子科学与工程学院，长春 130012）

吉林大学电子科学与工程学院经过交叉学科试验班立体式科研训练体系的构筑，培养和造就了一批知识面宽、融会贯通能力强，在物理、化学和电子3个领域有着雄厚理论基础和坚实实验技能的优秀人才，通过后续攻读硕士、博士学位，进一步深造，成为了从事固体电子学领域前沿研究的研究者或高端产品开发的精英人才。

半导体化学；试验班；立体式科研；训练体系；交叉学科

0　引 言

吉林大学电子科学与工程学院于1978年开设了五年制半导体化学专业，其鲜明的物理-化学-电子跨学科人才培养模式，理化结合、理工结合的理念，系统的、高强度的专业技能培养使学生在走出校门之前，就对半导体材料与器件的生成流程积累了丰富的一手经验，半导体化学专业的学生具有思路宽、解决问题能力强的特点。半导体化学专业从1979年到1988年共招收10届学生，约300名学生，他们如今活跃在物理、化学、电子、材料以及交叉学科的各个领域，成为教学、科研的骨干力量，在国内外涌现出一批杰出的人才。由于经历了1988年和2005年两次专业调整，半导体化学专业被取消。

随着科学技术的迅猛发展，学科壁垒的界限已经越来越模糊。从近几年诺贝尔奖获得者的人选可明显观察到，物理学和化学，旧的学术界限已在不同的方面被突破。它们相互交叉，而且形成了没有鲜明界限的连续区。建设创新型国家，其前提之一是要有足够数量具有创新水平的新型人才。全面完成这个任务，需要国家的整个教育体系作出响应。作为系统人才培养链条终端的高等教育在这个问题上大有可为，率先出击有可能牵动整个教育体系和理念的更新和改革。打破学科壁垒不能仅仅依靠不同领域研究者的个人合作，而要从改变和优化个体研究者自身的知识结构做起。培养大批量的创新型人才必须有明确的制度作为后盾和保证，制度的建设需要探索本科生教学方式方法。多年以来，吉林大学电子科学与工程学院在学校的积极支持下一直积极探索，总结半导体化学专业的办学经验和教训，制订了一套完整的培养方案，申请并获批了电子科学与技术 理化结合、理工结合的试验班，即“半导体化学试验班”，主要目的是探索在四年制下“理化结合、理工结合”的人才培养模式。试验班于2009年正式招生，经过几年的探索发展逐步形成了一套比较成熟的拔尖人才培养模式。

在试验班办学宗旨的指导下，依靠微电子和光电子实验教学中心的基础教学平台以及集成光电子学国家重点实验室的科研平台，建立4个阶段的科研训练体系，探索交叉学科实验班的科研训练新模式。建立每一个阶段的科研训练的评价制度和评价体系，目的是把学生的评价结果纳入成绩管理中，把指导教师的评价结果纳入到奖励机制中。建立试验班本科生科研训练和学院课题组科研平台的互动机制，目的是本科教学和攻读研究生产生联动效应。建立立体科研培训的跟踪机制，目的是跟踪后续学生的科研能力，反馈信息，构筑更合理更完整的科研培训体系。面向电子学员交叉学科试验班的这一群体，通过以上4个方面的教学改革，以学生兴趣为主导，探索立体式科研训练培养模式，实现教学和科研的互动，课内和课外的互动，同时探索在4个阶段针对教师和学生的科学评价制度和评价体系。

电子类半导体化学交叉学科试验班立体式科研训练体系的构筑主要从以下几个方面展开。

1　全方位立体化顶层设计，将教学改革引向纵深

对于试验班这个群体，目标是培养具有化学、物理、电子交叉学科基础的高素质、从事前沿高技术科学研究和开发人员。从入校之初，他们就开始接触科研工作，形成对科研的初步认识。

半导体化学试验班应通过全方位立体化顶层设计，来逐步培养学生的能力，如图1所示。在第一个阶段，通过开设两门讲座课程，稳定专业思想，进行科研启蒙，激发学习兴趣；在第二个阶段，结合理论教学，利用一个学期的时间，以化学实验为桥梁，引领学生由基础化学渐渐过渡到专业电子材料的实验中；第三个阶段是一个十分关键的阶段，利用大三学年的3个学期，创造条件使学生全面接触学院和重点实验室的科学研究内容，采用分组编队、总量控制等办法，学生根据自己的兴趣选择并加入各个课题组；第四个阶段是科研实战阶段，学生根据自己的兴趣爱好以及对学院研究方向的了解，找寻指导教师，通过参加“吉林大学大学生创业训练计划项目”“全国大学生数学建模竞赛”“吉林大学大学生电子设计竞赛”等课外科技活动，同时兼顾培养方案中的毕业设计，进行相对独立的科研活动。

通过以上的4个阶段，由入门启蒙—基础培训—专业认识—实地参与，形成立体式的科研培训体系的培养模式，如图2所示。在这个过程中，引领本科生在宏观的电子类领域中，找到自己的兴趣，特别是在交叉领域中发挥自己的专业优势，明确自身优势和兴趣所在，为今后的深入学习或实际应用进一步深造奠定基础。

图1 半导体化学试验班顶层设计示意图

图2 交叉学科试验班科立体式科研训练体系示意图

2　本硕课程统筹安排，科学化、合理化制订培养方案

吉林大学电子科学与工程学院实行的“理化结合”培养理念突出体现在物理和化学的互补性上，在培养学生的过程中实现研究内容上的互补和思维训练方面的互补。半导体化学试验班的培养在培养方案制订和课程体系建设的过程遵循以下原则，充分体现出交叉学科试验班科立体式科研训练体系。

2.1 整合电路类课程及实验

把电路分析基础、数字电子技术及实验、模拟电子技术及实验等电路类课程，进行合并整合，减少学时。

2.2 优化物理类课程及实验

目前电子科学与技术专业开设的物理类课程有普通物理、电磁学、光学、理论力学、电动力学、量子力学及热力学统计物理等，对于实验班的教学，进行合理的优化，结合即将开设的化学类课程，优化整体的物理类课程设置，内容上减少交叠，提高教学效率。

2.3 加强化学类课程及实验

参考七九级五年制半化专业教学计划的培养方案，开设无机化学、有机化学、物理化学、分析化学等经典课程，有详有略，有所侧重，利用化学学院国内一流的师资和国家实验教学中心加强基础实验技能的培训。

2.4 新增特色类课程及实验

为了激发学生学习兴趣，增进对所学内容的理解和吸收，结合吉林大学电子科学与工程学院的优势研究方向，为学生从大学二年级开设项目课程，包括设计类项目和实验类项目，争取把这门课程建设成为特色课程。

2.5 实行课题组轮转学习制度

为了尽早培养学生的科研兴趣，更好地将理论知识运用到实验中去，将学院的优秀导师队伍分成几大研究方向，让学生们早进课题组、早进团队、早进实验室，实行课题组轮转学习制度。通过对科研工作初步的了解，在头脑中形成一套“发现问题—分析问题—解决问题”的科研思维方法。同时，对学院的研究方向有了深入的了解，有助于他们有的放矢地学习研究，为研究生阶段投入科研工作打下了坚实的基础。

2.6 专门设计的实验课

为了更好地实现“理工结合、理化结合”这一理念，为试验班量身定制了化学基础及专门实验课。针对基础化学实验，学院组建了化学实验室，配备了各种化学仪器设备。通过观看反应现象等手段，使学生们对化学实验过程有了深入的了解。针对专业实验，学校进一步优化传统的物理实验，让学生们在物理机制上有更加深刻的理解。

3　完善名师班主任和科研实 践训练制度，提高学生科学素养

“名师班主任计划”中规定名师班主任将坚持名师责任优先原则，人选涵盖国家杰出青年基金获得者和教育部长江学者特聘教授、唐敖庆特聘教授、各级教学名师等。名师班主任工作重在指导与交流，在学生辅导员和学生助理的协助下，具体在学生的身心健康成长和全面发展上给予指导。“名师班主任计划”旨在进一步增强和改进大学生思想政治教育工作，建立健全全员育人、全过程育人和全方位育人的长效机制。为学生配备名师班主任，集合导师的科研课题开展科研训练，开展研究小组，补充知识。设立本科生研究训练项目，按照科学基金的流程组织、评审、检查、验收、结题。

吉林大学电子科学与工程学院在科研上，一直连续承担着国家和省部级的重要研究课题，包括 “863”“973”高科技项目、国家自然科学基金和省部级科研项目。科研经费年均1 400余万元。曾获国家发明奖6项，国家自然科学二等奖1项，部委级科技进步奖50余项。每年有200余篇学术论文被SCI和EI收录。现与美国、日本、乌克兰、新加坡、韩国等国际知名院所及国内多家科研院所积极开展国内外科研合作与学术交流。师资方面，学院有长江学者1人、国家杰出青年科学基金获得者4人、国家优秀青年基金获得者2人、中组部“青年千人”1人、“国家特支计划”百千万工程领军人1人、唐敖庆特聘教授4人、百篇优博指导教师2人、优秀青年基金计划资助2人、教育部跨世纪人才10人、香江学者2人、省管优秀专家3人、学科领军教授2人。电子学院有着强大的科研实力，为半导体化学试验班学生的科研实践训练提供了便利的条件。

学院为半导体化学专业学生聘请学院专家进行关于“科研的素质、科研的艺术”讲座，旨在让学生尽早明确科研的基本方法，科研工作者必备的道德、技能及高尚的情操。开设专门科研训练课程，包括文献检索、文献阅读、科技论文写作等，是学生在兴趣迸发的第一时间就能迅速切入科学研究活动，尽早进入动态学术研究。

在对半导体化学专业学生进行科研实践训练过程中，把课题组轮转制度化，学院依托集成光电子学国家联合重点实验为半导体化学专业提供的学院课题组实习轮转的课题方向供学生选择，每组3人，利用除上课时间以外的时间段到课题组进行科研实习，学生对每次课题组实习撰写实习报告。试验班学生大三学年到学院8个课题组进行科研实践训练，与研究生融合，让试验班学生在导师指导下参与课题组组会，体验高层次科学研究和科研合作，使半导体化学试验班的本科阶段教育与后续更高层次培养计划更好地衔接。电子学院试验班轮转实习课题组列表，如表1所示。

表1 电子学院试验班轮转实习课题组列表

4　搭建良好的国际化教学平台，培养学生国际交流能力

优秀人才的国际竞争力离不开其国际化的视野。吉林大学电子科学与工程学院一方面加强与海境外高校的联系，选派试验班优秀学生“走出去”进行交流或者参加夏令营，交流学校包括英国曼彻斯特大学、日本德岛大学、日本大阪大学、日本理化学研究所、韩国延世大学等，并与英国曼彻斯特大学有联合培养“2+2项目”；另一方面，为了能让试验班全体学生拥有国际化经历的机会，学院采取“请进来”的办法，聘请国外兼职教授或国外知名学者为半导体化学试验班开展前沿导论讲座，为学生担当学院承办国际会议志愿者提供机会，并与国外学者进行交流，使学生能尽早地走向国际化舞台。

经过几年的研究与探索，半导体化学试验班成绩斐然。2009级、2010级半导体化学试验班班级情况、获奖情况、实践情况，分别见表2、表3、表4。

表2 2009级、2010级半导体化学试验班班级情况列表

表3 2009级、2010级半导体化学试验班奖项情况列表

表4 2009级、2010级半导体化学试验班课外实践情况列表

半导体化学试验班教学方式方法改革最显著、最有特色的地方是在培养过程中构筑交叉学科试验班立体式科研训练体系，多学科课程的综合设计，以及提早创造条件使学生早期进去实验室、进入课题组，接受科研训练，最终造就具有雄厚的物理、化学、电子、材料基础，具备较强的科研潜质和社会适应能力的高级复合型人才。学院拟培养一批本学科领域或者相关的交叉学科领域的接触人才。电子科学与工程学院半导体化学试验班既是教学方式方法改革的“实验田”，也是在大众教育的大背景下继续小范围“精英教育”的“黄埔军校”。对于交叉学科人才培养模式的探索不是一蹴而就的，需要教师提升自我思想，转变传统的教育理念，并进行长期的教育探索，从根本上保证培养模式的探索成功。

［1］张小乾.学校与科研机构联合培养研究生的机制研究［J］. 西南科技大学高教研究，2014（4）.

［2］黄秋萍.研究生培养基地评价体系构建研究——基于教育资源利用效率的视角［J］. 中国成人教育，2014（22）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.10.150

G642.4

A

1673-0194（2016）10-0214-03

2016-04-08