蔡星汉,美国马里兰大学物理学博士,2017年入选中组部第十三批青年千人计划,于2018年7月加入上海交通大学,目前任集成电路学院长聘副教授,课题组长,同时担任微纳电子学系分管本科教学工作的副系主任。入职以来,蔡星汉始终秉持立德树人的根本宗旨,结合本专业特点,以学生全面发展为中心,以服务集成电路国家重大战略需求为导向,以培养专业知识过硬、学术人格健全、思想境界高尚的集成电路领域青年人才为目标,教书育人,成绩斐然。
理论实践并举,打造精品课程
自进入交大以来,蔡星汉一直从事一线教学工作,先后承担《半导体物理与器件》、《半导体物理》、《芯片发电技术基础与应用》、《电类学科创新前沿导论》等15门次本科生专业基础课与选修课程的教学任务。他能够深入钻研教学方法,发展多样化教学手段,提升教学效果,打造精品课程,获得了学生的广泛好评。
建设《半导体物理》市级重点课程,广受学生好评
针对微电子专业核心基础课《半导体物理》涵盖的知识点多面广,其中不乏繁复公式推导与计算的特点,蔡星汉充分运用多媒体教学手段,在Canvas平台建设储备了海量的教学资源,包括:1).课程精讲视频28个,总计时长约640分钟,针对每一个核心知识点进行概括讲解,帮助学生快速把握课程精髓;2).课程实况视频32个,总计时长约1440分钟,详细剖析每一课时的知识要点,并辅以例题讲解,加深学生对知识细节的理解;3).电子版课件28个,同时涵盖知识深度和广度,方便学生配合记录课堂笔记,并对照教材进行知识点梳理和复习。此外,其还建设了讨论题库、作业标准答案、电子版教材等线上学习资源,为每一个知识点提供多元化学习路径,有效解决了课程知识体系复杂难学的问题,极大提升了学习效果。目前,《半导体物理》已入选上海市级重点建设课程,而蔡星汉自2020年担任主讲人以来,历年课程评教成绩均达A档,并依托该课程获得上海交通大学第六届青年教师教学竞赛一等奖和教学能手称号。
对于《芯片发电技术基础与应用》这一以实验和实践为主的选修课程,蔡星汉作为课程负责人之一,积极探索新型教学模式,将课程知识讲授与创新实践探索相结合,把课堂搬到授课教师课题组的实验室,鼓励学生接触科技前沿,自主设计和完成实践项目课题,培养学生的动手能力和创新思维,并进行科技论文/专利的写作。其指导选修该课程的本科学生在《ACS Photonics》等国际一流学术期刊参与发表了与课程实践课题相关的高水平论文。该课程于2023年获评上海交通大学一流本科课程,2024年入选上海市级重点建设课程。蔡星汉在该课程的历次评教成绩均为A0档。
重视思政教育,筑建家国情怀
针对微电子和集成电路领域国际竞争激烈,国内从业人才的使命感与责任感有待提升的问题,蔡星汉在课堂内外教书育人的过程中,充分融入思政元素,以培养学生的家国情怀,激发学生的使命担当。
在《半导体物理》的课堂教学中,蔡星汉注重介绍中国科学家在半导体材料方面的研究成果、半导体器件在国家安全领域的应用、半导体前沿科技进展、重要科技成果的发现历史等,一方面潜移默化地激发学生的民族自豪感和投身祖国建设事业的学习热情,另一方面培养学生勤于思考、敢于创新的科学家精神。该课程2023年入选上海交通大学本科思政示范课程的培育项目。
同时,蔡星汉担任微纳电子学系课程思政建设工作组副组长,积极组织开展系内课程思政建设工作,促进思政元素的发掘和融入,为微纳电子学系储备了一批具备成为思政示范课程潜力的优质课程和优秀思政案例。
此外,蔡星汉担任微米纳米加工技术全国重点实验室党支部书记,其根据重点实验室的国防科研工作特色,积极组织重点实验室参观、国防科普成果展览等活动,面向对象包括本院学生、兄弟院系本科生和研究生、中小学生(如海南中学高中生、微纳电子学系教职工子弟)等。通过实物和展板展示、实验室参观、互动实验体验等方式,各年龄段、不同专业背景的学生都能直观体验集成电路国防科研领域的最新进展,有效激发了同学们爱国热情和奋斗精神。
建设课程体系,开展教学改革
蔡星汉目前担任微纳电子学系分管本科教学的副系主任和系教学分委员会副主任,全面负责系本科教学管理和课程体系建设工作。
参与课程体系建设,完善专业培养方案
蔡星汉与系教学分委员会的各位老师共同制定了以交叉知识赋能为目标的全链条教学课程体系,培养卓越创新人才:围绕“器件与工艺-EDA与电路-算法与系统”三大模块,组建教材、课程建设工作组等扁平化教学组织,打造国家级/市级的一流和重点课程,铸成微电子科学与工程模块化专业主干;针对集成电路产业链长、多学科交叉、知识密度高等特点,建设多元化师资面向物理、化学、材料、人工智能等多专业学生,构建“模块化主干专业+交叉型微专业”的多学科交叉课程体系;推动建设"本科专业先修-研究生专项班深研"的阶梯式贯通培养机制。通过打破单一学科培养边界,扭转传统学科培养惯性,托举具有集成电路专业素养的自强卓越创新人才,孕育原创性变革,引领自主化发展。
同时,蔡星汉积极投身教学方法和教学模式改革的研究,目前主持一项校级教改项目(上海交通大学SophX知识图谱专项课题),并作为主要参与人员承担上海交通大学第二批“AI+专业”改革立项论证项目(集成电路英才试点班)。
探索AI赋能教学,构建创新实践体系
推进科研创新,培养科学精神
蔡星汉担任课题组长,建立了低维量子材料与新型纳米电子器件实验室,聚焦于低维量子物理与后摩尔新型信息器件的研究,先后承担国家自然科学基金委重大研究计划培育项目、面上项目、青年项目、科技部重点研发计划青年科学家项目、上海市科委浦江人才计划项目、上海交通大学基础研究特区计划项目、国防重点实验室基金项目等,指导了多名博、硕士研究生的科研工作,以及微电子、物理等专业本科生的毕业设计和暑期生产实习,课题组相关成果发表于PNAS、Nano Letters、ACS Nano等业内权威期刊。蔡星汉通过科研指导和训练,激发学生的创新精神,磨练其耐心与意志,提升攻坚克难的能力,塑造了学生的优秀科学家品格。截至目前,蔡星汉已指导博、硕士研究生和本科生20余名,其中,毕业研究生就职于包括航天八院等在内的国家重点企业和单位,毕业本科生则保送或通过考研进入清华大学、上海交通大学等国内顶级学府深造,部分学生获得上海市优秀毕业生、上海交通大学致远荣誉学士等称号。
加强班风建设,全面关怀成长
蔡星汉担任21级微电子科学与工程专业本科班主任,其通过座谈、班会、集体活动等形式,对班级同学在道德养成、学业进步、科研规划、素质提升等方面进行了全面关心和帮助。
在班风建设方面,蔡星汉自掏腰包,多次组织小型午餐会座谈,实现全班覆盖的面对面交流,对学生思想、学习、生活上的困惑给出意见和建议;对部分后进同学,赴寝室了解学习状况,帮助其端正态度;协助组织班级主题团日活动,与全班同学一同歌咏青春,筑建家国情怀。在专业指导方面,蔡星汉组织专业课程学习交流会,邀请微电子专业多位任课教师对后续专业课程的授课内容进行总体介绍,使同学们明确学习目标;邀请高年级学长现身说法,介绍各专业课程的学习方法、上课体验,使班级同学能够根据自身情况,找到感兴趣的专业方向,在今后的课程修读中更加得心应手,游刃有余。在科研引领方面,蔡星汉协调联系全国重点实验室的多个课题组,带领班级同学赴实验室参观学习。通过专业教师的讲解以及与科研工作者的面对面交流,同学们熟悉了各课题组的研究方向,增强了专业认同感,树立起了服务国家需求的远大理想。在此基础上,其积极帮助班级同学与感兴趣的课题组联系,搭建科研导师与同学间沟通的桥梁,促进班级同学尽早开展科研工作。
在师生共同努力下,蔡星汉担任班主任的班级获得校团日活动优秀奖、校“活力班团”二等奖,电院“E竞到底 ”一等奖和班团集体建设二等奖等荣誉。同时,班级内有多位同学获得优秀学生干部、优秀团员、三好学生称号,并获得包括何宜慈博士纪念奖学金、正阳奖学金、华为奖学金等各级各类奖学金。蔡星汉本人2023和2024年度连续两年获评上海交通大学优秀班主任称号。
结语
桃李不言,下自成蹊。蔡星汉自进入上海交通大学工作以来,能够一直坚持“学生为本”的教学思想,始终践行“价值引领、知识探究、能力建设、人格养成”四位一体的育人理念,在课堂上致力于为学生提供高质量、有深度的理论与实践教学,在课堂外力图关心到身边的每一位同学,因材施教、因势利导,注重学生正确人生观的树立和综合素质的提升,是一位在教书育人道路上不断追求卓越、勇于创新的优秀教师。