摘要：太陽能作為一種新興的清潔能源，受到了能源行業(yè)的普遍重視。在這種情況下，光伏類人才的培養(yǎng)也受到了人們的廣泛關注。針對創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)需求及其課程的教學特點，從內(nèi)容設置、教學方法和考核方式三個方面探討了太陽能技術及應用課程的改革，旨在優(yōu)化課程內(nèi)容之間的銜接，提高學生的邏輯思維能力以及分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)出更多符合社會需要的光伏類人才。

關鍵詞：太陽能技術及應用；新工科；光伏類人才

為主動應對新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，并連續(xù)下發(fā)通知，來探索領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗。新工科建設倡導重實踐、跨學科，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，通過產(chǎn)學合作，協(xié)同育人，持續(xù)改進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案、課程體系和教學要求[1]。為培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新精神和較強實踐能力的應用型技術人才，燕山大學信息科學與工程學院光電子工程系結合專業(yè)特色以及新工科建設要求，為燕山大學里仁學院2017級學生及之后的電子科學與技術專業(yè)學生開設了太陽能技術及應用課程，將太陽能光伏作為主要的教學方向，以培養(yǎng)具有材料、半導體物理、光電子、光電信息等科學與工程方面基本知識和基本理論的綜合型技術人才。通過對該課程的學習，學生能夠掌握太陽能電池材料的基本制備技術、表征手段以及光伏系統(tǒng)的設計，了解光伏系統(tǒng)在國民經(jīng)濟各個領域中的應用，并能夠進行基本的太陽能電池性能測試。

一、太陽能技術及應用課程的內(nèi)容設置

由于燕山大學里仁學院電子科學與技術專業(yè)未開設半導體物理課程，其最終選擇將半導體物理基礎知識、太陽能電池的基本原理、光伏材料制備、電池片的制造工藝和性能測試評價、新型太陽能電池的原理和特點以及太陽能電池的應用六大模塊作為授課內(nèi)容。太陽能電池的核心是半導體材料。由于電子科學與技術專業(yè)的學生較少接觸到固體物理、半導體物理方面的知識，教師可將其作為太陽能技術及應用課程理論部分的講述重點。在教學的過程中，教師可主要講述半導體的基本性質(zhì)，如半導體晶體的結合方式、電子的共有化運動、半導體的能帶結構等。同時，教師還可重點分析半導體中的光吸收、載流子的產(chǎn)生和復合、半導體的電學性質(zhì)、PN結等現(xiàn)象的形成及成因，并引出太陽能電池的工作原理。隨著高科技新材料的不斷發(fā)展，太陽能電池也由晶硅電池（單晶硅電池、多晶硅電池等）、薄膜太陽能電池（碲化鎘薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等）發(fā)展成第三代太陽能電池（染料敏化太陽能電池、鈣鈦礦型太陽能電池等）[2]，但目前市場上的電池還是以晶硅電池為主。因此，太陽能技術及應用課程以晶硅電池為例，為學生介紹了晶硅的制備技術以及電池的結構、各部分的功能、生產(chǎn)技術和工藝，并以此為基礎對其進行擴展，讓學生分組討論和介紹其他的新型電池材料或電池結構。太陽能電池性能的優(yōu)劣在于將光能轉(zhuǎn)為電能效率的高低，而其效率由工作時的電流、電壓等性能參數(shù)決定[3]。因此，太陽能技術及應用課程為學生介紹了短路電流、開路電壓、填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率的定義和基本公式，并通過等效電路和J-V曲線分析了光電轉(zhuǎn)換效率的影響因素及可能的解決方案，再借助視頻演示講述了電池效率的測試方法、測試設備和測試條件，同時介紹了電池性能的極限和損失分析。太陽能發(fā)電的形式主要有兩種，即熱發(fā)電和光生伏特效應發(fā)電。太陽能技術及應用課程主要向?qū)W生介紹了光伏發(fā)電的相關內(nèi)容，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、各組成部件的功能和特點等，同時介紹了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和混合光伏發(fā)電系統(tǒng)。

二、太陽能技術及應用課程的教學方法

【內(nèi)容摘要】電子封裝專業(yè)是一個相對較新而且包含內(nèi)容較為豐富的專業(yè)，其本科教學模式也處于發(fā)展階段?；陔娮臃庋b專業(yè)的多學科交叉及工程化應用較強等方面的特點，通過課程設置、實習基地建設和實驗平臺搭建，構建出從封裝專業(yè)的理論學習，到實際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認知，再到封裝設備的實踐操作這幾個方面對電子封裝專業(yè)本科教學模式進行探索。

【關鍵詞】電子封裝;課程設置;實習基地;實驗平臺

隨著電子技術的迅速發(fā)展，越來越多的電子器件應用到許多領域中，也帶動了相關行業(yè)的飛速發(fā)展。尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的進步，各式各樣的傳感器構成了智能網(wǎng)絡的基礎。封裝技術作為電子產(chǎn)品領域中的關鍵技術之一，具有舉足輕重的作用。電子封裝是將利用半導體加工方法制備出的微元件、電路等用特定的封裝材料保護起來，形成機械保護并進行電學信號傳輸，從而構成微系統(tǒng)及工作環(huán)境的制造技術。由于電子封裝專業(yè)在半導體制程中屬于后道工序，其前道和半導體制備芯片相關聯(lián)，后道和器件的使用息息相關，所以其涵蓋的內(nèi)容非常多，牽涉到材料、化學、電子、機械等學科，尤其許多新型傳感器的出現(xiàn)，對電子封裝專業(yè)提出了更高的要求。近些年來，電子封裝對器件的可靠性評價、性能測試等領域也開始有所擴展和延伸。作為一門較新的專業(yè)，電子封裝專業(yè)建設和本科生培養(yǎng)處于探索性階段。目前國內(nèi)高校的電子封裝專業(yè)大多起源于材料學院，尤以焊接技術、金屬材料專業(yè)居多。如哈爾濱工業(yè)大學、上海交通大學、南京航空航天大學等。但是電子封裝專業(yè)作為一門全新的學科和專業(yè)，在信息技術飛速發(fā)展的今天，其本科生教育培養(yǎng)模式需要與時俱進，才能夠跟上當今時代的發(fā)展。江蘇科技大學電子與封裝專業(yè)借鑒了國內(nèi)其他高校在電子封裝專業(yè)方面的建設，同時根據(jù)自身的特點，結合長三角地區(qū)半導體行業(yè)蓬勃發(fā)展的優(yōu)勢，對電子封裝專業(yè)本科生培養(yǎng)及專業(yè)建設進行一些有益的探索。因此，本文從電子封裝專業(yè)的多學科交叉及工程化應用較強等方面的特點出發(fā)，通過課程設置、實習基地建設和實驗平臺搭建，從封裝專業(yè)的理論學習，到實際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認知，再到封裝設備的實踐操作，構建電子封裝專業(yè)的本科教學理論－認知－實踐的系統(tǒng)性模式。

一、課程設置

由于電子封裝專業(yè)是一門典型的交叉學科，牽涉到的基礎學科較多，因此在課程設置方面既要考慮到其知識專業(yè)性，又要考慮到其知識綜合性。江蘇科技大學立足于長三角區(qū)域，針對目前電子封裝技術專業(yè)存在較大的人才供需矛盾(據(jù)統(tǒng)計我國每年對電子封裝專業(yè)本科層次的人才需求超過7萬人)，以半導體材料和器件制備為基礎，結合電子元器件的設計與模擬，對電子元件的封裝材料、封裝工藝、封裝設計等方面進行基礎教育，培養(yǎng)電子封裝及其相關領域中工藝開發(fā)、材料改進、儀器研制等方面的專業(yè)工程技術人員。在專業(yè)課設置上，涵蓋從器件的原理、封裝的工藝和可靠性測試方面等，具體有以下7門專業(yè)必修課。半導體器件物理、微連接原理、電子封裝材料、封裝結構與工藝、電子封裝可靠性、封裝熱管理。在選修課程的設置上重視電子封裝專業(yè)中的基礎理論、實際應用、動手能力、思維開拓方面的培養(yǎng)，對目前迅速發(fā)展的封裝領域中的知識進行了綜合性的構建，從理論到實際，從工藝到應用，設置了10門專業(yè)選修課，包括微加工工藝、MEMS器件與封裝技術、電子設計自動化、集成電路設計、微電子制造及封裝設備、表面組裝技術、微波與射頻電路、電磁兼容技術、先進封裝技術、有限元技術及在封裝中的應用。江蘇科技大學電子封裝專業(yè)的課程體系設置，一方面體現(xiàn)了電子封裝專業(yè)的綜合化、專業(yè)化的特點，另一方面突出了實踐性和理論性結合的特色。尤其在現(xiàn)代化的教育體系下，既要突出學生的專業(yè)性特點，又要兼顧學生的知識綜合性，同時還需對目前學生的動手能力和實踐能力進行專業(yè)化培養(yǎng)。尤其對于半導體及信息技術專業(yè)方面日新月異的發(fā)展，開設了“先進封裝技術”課程，對目前晶圓級封裝、三維封裝等目前較為新穎的封裝模式進行關注，及時反映封裝領域的最新動態(tài)。

二、實習基地

摘要：針對“新基建”背景下納米材料科學與技術前沿課程的教學實際，分析其多學科交叉的特點，從優(yōu)化教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法、拓展教學資源、完善評價體系等方面，探索跨學科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探討符合“新基建”需求的新型人才培養(yǎng)理念和實踐教學方法。

關鍵詞：新基建；納米材料科學與技術；教學改革

隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，以“新基建”多學科交叉為特征的人才培養(yǎng)目標對教學工作提出了新的要求。近年來，納米材料科學與技術是世界上爆炸式發(fā)展的最廣闊和多學科交叉研究領域，在信息、材料、能源、環(huán)境、微電子、生物、醫(yī)學和國防等方面顯示了廣泛的應用前景。因此，立足于“新基建”建設理念和人才培養(yǎng)總體方向，納米材料科學與技術前沿課程在教學內(nèi)容、教學方法、教學資源和評價體系等方面進行了探索，提出了全方位優(yōu)化方案，努力培養(yǎng)適應國家“新基建”要求的創(chuàng)新人才。

一、優(yōu)化教學內(nèi)容

納米材料科學與技術是了解納米材料理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)及納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況的學科。該課程以納米材料發(fā)展為主線，了解納米材料發(fā)展的重大事件，討論納米材料和技術的最新動態(tài)和發(fā)展趨勢。納米材料科學與技術前沿課程對實施材料通才教育，開闊學生視野起到重要的作用。為使學生了解各領域納米材料的研究方法、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)，教學內(nèi)容選擇方面考慮到更多方面的應用需求。講授納米半導體材料及器件研究前沿、納米功能材料在環(huán)境和能源領域的應用及發(fā)展前景；介紹納米生物技術研究前沿，了解納米生物材料及納米生物技術研究前沿、應用及發(fā)展前景；介紹新概念納米構造及功能化，了解新概念微納加工方法、納米器件構造及功能化前沿研究等。通過在教學內(nèi)容上精心選擇納米材料與技術領域的最新科技進展，注重與生活實踐緊密聯(lián)系，重視理論聯(lián)系實際。把最新科研成果與問題引入課堂教學，設問留疑，組織課堂討論，使學生對國內(nèi)外納米材料科學與技術前沿現(xiàn)狀與趨勢有較為全面的了解。例如，在向未來社會發(fā)展的進程中，人類活動對于智能化的需求，使得智能傳感器成為研究熱點。目前智能傳感器技術發(fā)展有三種趨勢。一是新材料應用。傳感器技術的重要基礎是敏感材料的不斷發(fā)展，如低維納米材料等。隨著科學技術不斷創(chuàng)新發(fā)展，將會有更多適用于傳感器的新型材料誕生。新材料的開發(fā)利用使得傳感器高性能化、微型化、集成化、多功能化、低成本化。二是新工藝采用。隨著微納技術、三維技術等的不斷開發(fā)，對于新型傳感器未來的產(chǎn)業(yè)化、商品化將會有很大的促進作用。三是新型傳感器設計。這種新型傳感器主要具備柔性、透明、多功能、小型化和高性能等特點，需要在新原理、新材料和新技術等諸多方面進行不斷創(chuàng)新[1]?；谝陨纤悸?，在課堂教學中以石墨烯基應力、應變傳感器為例，闡述納米傳感器的設計、組裝、原理及其性能調(diào)控，并介紹柔性應力、應變傳感器在健康監(jiān)控、柔性觸摸屏、柔性電子皮膚等領域的應用。通過上述教學內(nèi)容，使學生在掌握基本概念和基本理論的基礎上，獲得更多新材料、新技術及材料研究新進展等知識內(nèi)容和研究方法。

二、創(chuàng)新教學方法

一、生動形象記得住

在電子教學中還有一些公式、概念很難記，易混淆，如果使用比喻形象生動，回憶公式概念時是就想一種場景，很容易記起來。比如電容定義公式：C=Q/U。有時搞不清Q和U哪一個在上邊。我讓學生建立這么一個場景：在一個杯子上搭一塊木板，木板上放一個雞蛋，把木板迅速抽掉，雞蛋掉進杯子里。學生很容易記住雞蛋（Q）在上邊，杯子（U）在下邊。在講電容和電感對信號波形有移相作用時，學生總記不住，電感和電容哪一個使波形超前，哪一個滯后。于是我說了一句話：“趕鴨超前，絨鴨落后”。并做了一個形象的比喻：在趕鴨子的時候，趕的鴨子在前面，而毛絨絨的笨鴨子在后邊，然后再雙手放在腰間，做一個笨鴨子走路的動作，學生哄堂大笑，一下就記住了：感壓（趕鴨）超前，容壓（絨鴨）落后。在講授有PN結的形成過程時。只簡單告訴學生：在半導體中，由于P型半導體空穴濃度高，N型半導體自由電子濃度高，當P型半導體和N型半導體緊密相鄰時會引起擴散運動，在交界面形成空間電荷區(qū)，即PN結。這樣講解學生既不能理解也記不牢固。在講課過程中，我把一滴墨水滴入清水中，墨水慢慢四周散開，清水逐漸變黑。若將這個過程描述或加以實驗，學生會形成對擴散的印象并很難忘卻。這樣用同學們身邊的事物說明電子技術中的深奧道理，把理論生動化、具體化，學生在回顧理論知識時就會把相關的身邊熟悉的情景回憶起來，既能使教學流暢自如、簡潔明了，又可以引起學生的注意，激起學生的興趣，讓學生能夠聽得明白記得牢。

二、妙趣橫生氣氛活

傳統(tǒng)的課堂枯燥無味，很難調(diào)動學生的積極性，學生上課是一種“受罪”；如果我們運用豐富教學語言，妙趣橫生、妙“比”生花，一堂課下來，學生就會感覺津津有味、回味無窮，上課就會變成一種“享受”。我們在講電容充放電時，電容的充電電流逐漸減小，兩端的電壓越來越大，充電結束后充電電流變?yōu)榱?。學生難以理解，也枯燥無味。在講課過程中，我們把電容的充電過程比喻為人的吃飯過程，充電電流比喻為某人的吃飯速度，把電容比喻為人的肚子，人在剛吃飯時，由于胃里嚴重缺貨饑餓難耐，強烈想進食，所以吃飯速度很快，隨著吃飯的進行，胃里的東西越來越多，吃飯速度越來越慢，當吃飽后，吃飯速度為零，胃里東西恒定；電容在放電時，由于放電電流逐漸減小，電容兩端的電壓逐漸減小，放電結束后電路的放電電流為零，電容的電壓為零。我們可以把電容放電過程比喻成人的花錢過程，放電電流比喻為某人的花錢速度，把電容電壓比喻為某人擁有錢的數(shù)量，在人們有錢時，由于錢較多花錢速度很快，隨著花錢進行，錢越來越少，花錢速度越來越低，直至把錢花光。通過這樣的比喻學生既能夠把問題聽明白，又能夠激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛，收到了事半功倍的效果。

三、鼓足勇氣信心足

通過在教學中大量使用比喻可以使學生感覺學得會，記得牢，有意思。同時在學生專業(yè)教育中我也常使用比喻，我用“天使的翅膀”和“點石成金”形容了專業(yè)的作用。任何一個傳統(tǒng)的領域和電子專業(yè)結合起來，就變得先進和神奇了，比方說：普通的水壺加上一個溫控開關，就變成了全自動熱水壺了；普通的一扇門加上一塊線路板（單片機）就變成自動門，有人來了他就開，人走了它又閉上了。再有照明、汽車、輪船等領域都是因為有了電子技術這雙“天使的翅膀”，才變得先進和神奇的；SI是地球上含量最多的元素之一，是粘土、玻璃、水泥、石頭的主要成分，可是經(jīng)過提取、切片、摻雜等工藝，一個像手指甲大小的SI片，做上幾十萬個元器件變成集成塊，可以買到幾十元甚至幾百元，所以電子專業(yè)是一個“點石成金”的專業(yè)。學生聽了熱血沸騰，信心百倍，充滿了對專業(yè)的信心和熱愛。五、幾點問題要注意比喻雖好但不是萬能的，使用不好也會弄巧成拙，適得其反。在教學過程中使用比喻要注意以下三點：首先比喻要確切，不能生搬硬套。比喻在教學中固然有生動、形象的作用，但比喻得不確切，非但起不到好的作用，反而會弄巧成拙，使學生更加迷惑不解。其次，比喻使用時既要強調(diào)相似的一面，也要指出不相同的一面，否則，容易引起學生的誤解。最后就是比喻切勿以學生為對象對人身進行攻擊，否則會傷害學生的感情，造成不良影響。

論文關鍵詞：單晶材料多晶材料非晶材料非晶硅非晶磁性材料非晶傳感器

論文摘要：摘要：對敏感功能材料研究開發(fā)所呈現(xiàn)的主要趨勢之一就是從單晶材料向多晶材料和非晶材料方向過渡發(fā)展。由于非晶材料具有光吸收系數(shù)高、基片材料的限制性小、性能易于擴展、制作工藝簡單等優(yōu)點，因而受到多方面青睞。本文側(cè)重介紹非晶材料的現(xiàn)狀、基本特性及其在傳感器中的應用與展望。

一、引言

最近，對敏感功能材料的研制開發(fā)所呈現(xiàn)的主要趨勢之一就是從單晶材料向多晶材料和非晶材料的方向過渡發(fā)展。到目前為止，傳感器中應用的敏感功能材料多為單晶材料，特別是物理類傳感器更是如此。例如，光敏傳感器一直就是用Si、GaAs之類的單晶半導體。另一方面，氣敏傳感器主要由多晶材料或多孔陶瓷構成。陶瓷由粉末混合物經(jīng)模壓、燒結而形成。采用理想特性的原材料并對燒結工藝嚴加管制，便可制成一種精細陶瓷，使之應用于傳感器，從而開辟了陶瓷拓寬應用的新天地。單晶傳感器僅利用了晶體的體性能，而多晶傳感器和陶瓷傳感器則利用了多孔性和晶粒邊界特性，從而開辟了拓寬應用于氣敏傳感器和熱敏傳感器的新途徑。

非晶材料大致分為非晶磁性材料和非晶半導體材料。引人注目的非晶合金現(xiàn)已步入實用階段，特別是近年來又在基礎和應用方面作了深入研究，從而了解非晶金屬在結晶狀態(tài)所具有的獨特物性，使之拓寬應用于傳感器，頗具實用價值。

二、背景材料以及非晶材料的應用現(xiàn)狀