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臺灣半導體科技人才扎根：高中微課程啟動

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半導體產業是全球科技競爭的核心動力，驅動著科技創新和經濟增長，隨著數位化和智能化的迅速發展，各國在半導體技術上的投入和競爭愈加激烈。臺灣作為全球半導體技術的領先者，面臨著如何確保未來人才永續供應的挑戰，為此，將半導體教育延伸至高中階段成為重要策略，有助於提早培養潛在的科技人才，以緩解人才短缺問題，滿足未來的科技發展需求。

首先，高中是學生確立職業興趣和專業方向的關鍵時期，在此階段引入半導體相關課程，學生可以接觸到半導體的基本概念與技術，因而激發他們對該領域的興趣和熱情。這樣的早期啟蒙有助於引導學生選擇半導體相關專業，並提高其學習投入與未來的職業發展。

其次，半導體課程有利於學生建立扎實的基礎知識和技能。高中階段的課程可以涵蓋從電學原理到半導體製程的基本知識，並通過實作課程提升學生的實務技能，不僅幫助學生在進入大學後能夠更快掌握進階知識，還能提高他們在專業學習中的效率和成效。

臺灣在108課綱的彈性政策下，高中可靈活安排每學年1-2學分的「多元選修」課程（每學分18小時），或者每周2-3堂課的「彈性學習」課程來實施主題式教學，非常適合導入因應前瞻科技或探究社會發展的多樣化微課程。教育部、台積電，以及陽明交通大學等產官學界，近年已經與領域專家、高中老師合作，啟動半導體微課程，以培養學生的科技素養和興趣。

 

教育部之高中半導體課程計畫

教育部於2023年試辦高中半導體微課程，並培訓種子教師，在今（2024）年8月正式實施，共有36所高中和高職參與。課程採彈性化模組設計，教師可根據學生特性（例如社會組或自然組），與教學時間考量等等，靈活選用合適的授課內容。

課程涵蓋六大主題：「電的科學知識」、「半導體原理」、「半導體製程」、「半導體在生活中的應用」、「電路設計」及「半導體產業社會面向」。整合自然、科技及社會領域的學習內容，並按初階、進階和高階三個層次進行設計，搭配實作練習，旨在激發學生興趣，並將課程內容與生活應用緊密結合。此外，課程還鼓勵引入校外的產學資源，如與大學或業界合作，安排講座或參訪活動。

而實作課程包括動手操作或者數據分析等多元探究模式，例如「半導體製程」可透過製作鰭式場效電晶體（FinFET：Fin Field-Effect Transistor）與環繞閘極場效電晶體（GAAFET：Gate All Around Field Effect Transistor）的3D模型，探討電晶體設計發展；「半導體產業的社會面向」則藉由各國半導體製程在全球市佔率的數據資料分析，瞭解臺灣在先進製程技術遙遙領先，因此具備矽盾保護的現況，進而探討地緣政治及其影響。

教育部期待透過此計畫培養教師教學與課程開發的能力，已開辦相關工作坊協助教師提升知識與技能，並規劃種子教師製作簡報與錄製線上教學節目，以擴散成效，同時促進學生的自主學習能力。

圖一、教育部高中生半導體課程架構圖

資料來源：教育部官方網站（本文重新製圖）

 

台積電半導體雲端學院

台積電於2022年推出專為高中生打造的半導體雲端學院，目前提供「SEMI神秘積星站」、「無所不在的晶片半導體」兩個系列的動畫影片，分別包括9則及6則動畫，每則長度約6-12分鐘，並附有課後測驗題目（每則3題），學生完成學習後可申請完課證明。

(一)「SEMI神秘積星站」：

從介紹電子和電流開始，進一步說明n型與p型半導體、電子元件和二極體，最後介紹雙極性接面型電晶體（BJT：Bipolar Junction Transistor）與金屬氧化物半場效電晶體（MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）的結構與特性。

(二)「無所不在的晶片半導體」：

解釋通訊、電源、控制、運算和記憶體等五大晶片的功能及信號傳送過程，介紹電晶體概念和半導體基本原理，並透過日常生活中的應用情境，簡述科技演進的歷史。

除了線上自主學習的內容外，台積電還與超過10個校次的高中合作開設實作和參訪相結合的混成課程，課程為期6週，共18小時；此外，還啟動「校園師資培訓計畫」，提升中學教師對半導體知識及其產業應用的理解，以深化教學內涵。台積電更與清華大學合作舉辦高中生營隊，透過講座分享和公司參訪，推動半導體人才的深耕培育。

圖二、台積電「SEMI神秘積星站」課程列表

資料來源：台積電半導體雲端學院

 

陽明交通大學之高中半導體課程

陽明交通大學以自建的ewant育網開放教育平臺，推動兩種高中半導體相關課程，採用網路與實體結合的混成學習模式。

(一)「半導體基礎微學程」：

自2019年起在該校「中學人才培育計畫」的物理科學人才培育項目，規劃兩門半導體概論（量子理論的發展、半導體原理與元件），提供影音、線上教材與線下評量活動等學習資源，總計24小時的內容（學生修完額外一門物理科指定課程後可獲得學程證書）。

(二) 「半導體原理與製造概論」：

屬於該校「大學與高中共創線上學習（University/High-school Collaboration On Online Learning，UHCOOL）」計畫，自2023年起，與世界先進公司及各高中教師合作設計，教材內容包含數位影音、講義、課程評量指標、教學活動建議及各式參考資料。今（2024）年8月起提供高中作為2學分的多元選修或加深加廣課程，總計30 小時學習內容。課程分為「量子理論的出現與運用」、「半導體材料與元件原理」、「半導體製造與產業概論」三大部分，探討原子結構、半導體特性與訊號控制等原理，並介紹半導體工廠與製造管理等產業知識。

教師透過ewant線上平台，不僅能收集學生的學習歷程數據，動態追蹤其成效表現來調整教學外，還能透過教師間共構的互動專區促進交流與觀摩，並有機會與大學教授及企業講師合作，協助學生深化學習、探索志趣與規劃未來發展方向。

 

參考資料：

1. 教育部(2023)。教育部研發「高中半導體課程」培力未來科技人才

2. 高級中等學校數位學習資源中心(2024)。臺灣高中職半導體課程 課程簡介

3. 台積電半導體雲端學院網站。SEMI神秘積星站、無所不在的晶片半導體

4. 國立陽明交通大學高等教育開放資源研究中心(2023)。半導體原理與製造概論課程說明。