電子信息材料課程的教學改革與實踐

張含卓，馮培忠

（中國礦業大學材料學院，江蘇徐州 221116）

電子信息材料課程的教學改革與實踐

張含卓，馮培忠

（中國礦業大學材料學院，江蘇徐州 221116）

作為通識教育選修課，電子信息材料課程涉及材料、電子、固體物理等多個學科領域，對于培養學生的科技意識和創新能力具有重要作用。針對該課程自身特點和學生的實際需求，從課程內容、教學方法、教學手段和成績評定四個方面開展教學改革。結果表明，教學改革后選課學生人數和出勤率明顯提高，總評成績更加客觀真實，對學生的知識水平和教師的業務能力均有積極作用。

電子信息材料;選修課;教學改革

進入21世紀以來，我國高等教育加快了教育教學改革的步伐，其中一個重要的標志就是在本科教育中建立跨學科的通識教育選修課體系，以提高學生的綜合素質和創新實踐能力［1］。目前很多高校的通識教育選修課不僅學科門類齊全，而且富有時代氣息和多學科交叉滲透的特點。以中國礦業大學為例，2012年春季共開設通識教育選修課187門，分為科學與技術、人文社科、創新創業、體育藝術等六個領域，基本滿足了學生涉獵不同學科領域的學習要求，在打破專業限制、優化知識結構、開闊學生視野等方面發揮了重要作用。

電子信息材料泛指在信息工程領域和電子產品設計制造過程中使用的各類材料，主要包括介電材料、半導體材料、超導材料、傳感材料、磁性材料等。作為現代通信、計算機網絡、微機電系統和工業自動化等高新技術產業的重要支撐，電子信息材料的發展規模和技術水平已成為衡量一個國家經濟、科技和國防實力的重要標志，在國民經濟中具有重要戰略地位和作用［2］。另一方面，隨著電腦、手機等數碼電子產品的普及推廣，高校學生對電子產品所用材料的屬性和功能表現出濃厚的興趣和強烈的學習愿望。在此背景下開設電子信息材料課程作為通識教育選修課，不僅能夠培養學生關注科技前沿、注重自主創新的意識，而且有助于增強學生對電子設備的理解和分析能力。自2005年至今，筆者所在教研組一直從事電子信息材料課程的教學實踐活動，積累了豐富的教學經驗，也通過教學反饋發現該課程的教學還存在著一些缺點和不足。為此，教研組從課程內容、教學方法、教學手段和成績評定四個方面開展了教學改革研究，取得了較好的教學效果。

一、課程教學改革的必要性

從該課程的自身特點來看，電子信息材料涉及材料、電子、固體物理等多個學科領域，綜合性和實用性較強，知識更新速度較快。目前電子工業和電子產品的發展極為迅速，是科技創新和國際競爭最為激烈的領域之一。與此同時，電子信息材料也在不斷更新換代，大量新興電子信息材料的涌現使得這一研究領域具有鮮明的時代特征［3］。因此，與一些教學內容相對穩定的選修課不同，電子信息材料課程的教學必須把握時代脈搏，關注學科前沿和研究熱點，將當前流行和即將流行的新興電子信息材料作為教學重點，而將已經淘汰的電子信息材料作為其發展史的一部分略述。這就要求教師必須將教學和科研有機結合起來，準確把握課程的發展現狀和趨勢，不斷更新教學內容，并對教學方法和考核方式作出相應調整。

從該課程的選修對象來看，最近9個學期的選課學生總數為1 208名，選課率達95．9%，說明學生對該課程普遍持歡迎態度，選修熱情較高。統計結果表明，選課學生幾乎分布于學校設置的所有專業，知識背景參差不齊，其中低年級學生是選修該課程的主要群體。由于學校相關政策的調整，非理工科專業的選課學生人數持續增加。與選課學生交流后發現:學生的選課動機除了獲取學分和盲目從眾等因素之外，普遍希望了解電子行業的發展動態，對電腦、手機等常用電子產品的材料組成和功能更為關心。這就要求教師必須因材施教，充分考慮學生的知識水平和理解接受能力，有針對性地開展教學改革，從而真正滿足學生的學習愿望和實際需求，達到該課程的開設目的。

目前該課程教學中存在的主要問題如下:

（一）教材略顯陳舊，教學內容與學生的實際需求存在差距

教研組一直采用清華大學出版社2001年出版的《電子材料導論》作為主講教材，該教材出版至今已有十余年時間，難以反映當前的電子材料發展水平。同時該教材的理論性和專業性很強，難度較大，部分內容超出了選課學生的理解接受能力。例如教師在講解高溫超導材料的結構特征、激光材料的光諧振腔理論等章節時，缺乏固體物理和材料科學基礎知識的學生往往一臉茫然，不知所云。而對于一些與現代生活密切相關、學生普遍關注的電子材料和元器件，如LED發光、液晶顯示、磁懸浮列車等，該教材并沒有詳細展開論述，教師在教學中也往往一帶而過，導致學生感覺課程內容枯燥乏味，甚至產生厭學情緒。

（二）教學方法單一，學生的主體地位有待提高

課堂教學仍然采用教師在臺上講、學生在臺下聽的灌輸式教學法，按照各類電子信息材料的定義、分類、工作原理、功能及用途這一傳統模式進行講解，忽視激發學生的學習興趣和發展邏輯思維能力，師生之間缺少交流和互動。學生總體處于被動接受的地位，學習積極性和主動性不高，難以將知識消化吸收并做到學以致用。

（三）教學手段過分依賴多媒體課件，缺少實物展示和演示實驗

多媒體教學設備的普及和推廣，為課堂教學提供了豐富生動的教學手段。但是過分依賴多媒體課件，勢必給教學效果帶來負面影響。該課程的多媒體課件中含有大量的圖片、動畫和視頻資料，教師為此付出了很多時間和精力，但能否提高教學質量卻值得商榷。教學實踐表明，課件中植入過多的影音資料容易喧賓奪主，僅僅滿足了學生的視聽感官需求，學生的求知欲望和理解分析能力卻有所下降。另一方面，課堂教學缺乏必要的實物展示和演示實驗，學生的認知水平往往停留在紙上談兵的階段，難以對課程內容進行鞏固和強化。

（四）成績評定體系不完善，不能準確評價學生對課程的掌握程度

合理的成績評定體系不僅能夠真實反映教師的教學效果和學生的學習情況，而且對教師和學生都會起到督促和引導作用［4］。目前該課程的總評成績由平時成績和結課考核成績兩部分組成，平時成績以到課情況（點名）為主要依據，結課考核則采用開卷考試或者考查報告的形式。由于選課學生眾多，教師逐一點名會浪費不少時間，個別點名又似乎缺欠公正。還有一些學生平時缺課嚴重，結課考核時卻善于投機取巧，如臨時借閱大量參考書在開卷考試中使用，或者抄襲甚至剽竊他人學術成果作為考查報告上交。顯然，這種成績評定體系不能準確評價學生對課程的掌握程度。

二、教學改革具體措施

（一）圍繞人才培養目標和學生認知規律，優化課程內容

教研組明確提出，該課程的開設目的是讓學生了解電子信息材料的發展歷史和前沿動態，掌握其基本工作原理、性能和用途，初步具備正確選擇和使用電子信息材料的能力。由于大多數學生的專業基礎薄弱，認知水平較低，因此在教學過程中，不應過分強調知識細節和理論公式，而應從信息技術對人類社會的深遠影響入手，闡述電子信息材料在信息技術中的重要地位和作用，以培養學生的學習熱情和創新意識，最終達到提高學生科技素質和實踐能力的教學目標。為此，教研組對課程內容進行了大膽創新，刪減了原有教材中理論性過強的部分章節，同時廣泛查閱科技文獻，增加了電子信息材料發展簡史、前沿動態、亟待解決的技術問題等內容，并對國內外電子領域的技術差距作出了客觀評價。以超導材料為例，教學中不再集中講解復雜的超導原理，而是將其穿插于人類發現和認識超導材料的歷史中，按照“獲得低溫條件→發現超導現象→提出物理假說→部分驗證→發現反例→修正原有假說”的主線融會貫通，同時強調超導材料在當今社會的應用。在課堂教學的最后6個學時，以智能手機、平板電腦（iPad）等最新科技產品為主題，總結回顧電子信息材料在這些產品中的功能和用途，力求將教學內容與學生的日常生活聯系起來，避免理論與實踐相脫節。

（二）啟發式和互動式教學方法相結合，提高課堂教學趣味性

電子信息材料種類繁多，與人們的生產和生活息息相關。根據這一特點，教學采用啟發式和互動式相結合的教學方法，重視學生的角色投入，多渠道調動學生的積極性和主動性，培養學生獨立思考、勇于鉆研的精神。在課堂教學中，根據教學內容設置若干問題，鼓勵學生討論和解答，允許學生發表不同的觀點和見解，引導學生創新。每堂課結束前安排一定的答疑時間，了解學生的真實感受和存在的疑惑，對學生尚未理解消化的知識進行重點講解。通過課間交談、電子信箱等方式收集學生的反饋信息，總結教學經驗和不足，不斷提高教學質量。

實施啟發式和互動式教學法，必須設法提高課堂教學的趣味性。事實上，如果教學過程沉悶乏味，學生參與程度不高，那么教師啟發和師生互動的效果都會大打折扣［5］。對于本課程而言，趣味化教學主要依靠以下途徑:一是教師應當精神飽滿，對課程內容了然于胸，能夠運用生動幽默的語言進行講解。電子信息材料的發展進步，離不開眾多科學家和發明家的勤奮鉆研。如果教師能將這些發明創造的小故事串聯起來，引導學生思索故事背后的科研思想和智慧，則會使課堂教學引人入勝，意味深長。二是借助多媒體等現代化教學手段，形象生動地展示教學內容。顯然，趣味化教學是啟發式和互動式教學法的重要鋪墊，對于消除學生畏難情緒，發揮學習潛能等方面具有明顯作用。

（三）重新制作多媒體教學課件，注重多種教學手段的綜合運用

在課程內容和教學方法的改革過程中，多媒體課件的重新制作勢在必行。首先，針對優化后的課程內容，對原有課件重新編排，對原有影音資料甄別挑選，保留與課程內容密切相關、有助于學生學習和思考的部分，其余堅決舍棄，防止影音資料充斥而削弱教師的主導地位。其次，結合啟發式和互動式教學法，在課件的某些環節設置問題，便于教師在課堂中發問并與學生共同探討。最后，廣泛搜集資料，將電子信息材料的前沿動態反映到課件之中。另外，教研組購置了幾種典型的電子材料和元器件，在課堂教學中予以展示。例如教師在講解光電材料時，將購置的七彩熒光屏與LED發光板帶入課堂，通電后演示事先設計的文字和圖案。演示過程雖然只有短短的幾分鐘，但卻能充分調動學生的學習興趣和課堂注意力，沒有人因為實驗簡單而不以為然。接下來教師再利用多媒體課件講解發光原理時，大多數學生也會聽得津津有味，對所學知識印象深刻。這說明多種教學手段的綜合運用，比單純使用多媒體課件的教學效果更好。

（四）課堂考核與結課考核并重，強調學生對知識的理解和創新

在考核方式上，實行課堂考核與結課考核并重，二者各占總評成績的50%。采用不定期課堂作業作為課堂考核的主要依據，避免由于點名而浪費教學時間，也有助于教師了解學生對課程內容的掌握程度。教師對作業認真批改后，及時公示課堂考核成績，對學生起到提醒和督促作用，同時體現公正公平原則。采用探究型報告作為結課考核的主要依據，結課前兩周即布置若干題目，讓學生任選其一展開論述，給予學生查閱相關文獻資料的時間。在考核內容上，精心設計考核題目，突出考題的新穎性和實用性，著重考查學生對知識的理解和創新能力。例如在講解液晶材料時，課堂作業布置為“一句話概述液晶顯示的基本原理。”顯然，這類考題的答案無法從教材或課件中直接找到，學生必須對相關知識深入理解并進行總結歸納。同樣，探究型報告也不要求學生對課程內容照搬照抄，而是以電子信息材料的某一特殊性質或功能為主題，啟發學生的科學興趣和創新思維。

三、教學改革效果與體會

電子信息材料課程教學改革前后的相關數據如下表所示。可以看出，教學改革取得了顯著成效。首先，選課學生人數和出勤率明顯提高，最近三次選課率均為100%，出勤率均大于95．5%。這說明學生不僅對課程的選修熱情極高，而且對課程的重視程度加強，能夠在教學改革的推動下自覺上課，選而不修的問題得到有效解決。其次，教學改革后學生的總評成績約為80分，比較客觀地反映了學生對課程內容的掌握程度。而在此之前，由于考核方式或內容存在弊端，學生總評成績不盡合理，缺考學生人數較多。還應看到，教學改革不僅使學生受益，對教師提升自身業務水平也有積極作用。學生的一些新奇想法可能對教師的科研工作有所幫助，達到教學相長的效果。今后，教研組將繼續堅持以學生為本的教育理念，不斷深化教學改革各項措施，努力將電子信息材料課程打造成特色鮮明、內涵豐富的精品課程。

電子信息材料課程教學改革前后的相關數據對比

:

［1］王義遒．大學通識教育與文化素質教育［J］．北京大學教育評論，2006，4（3）:2 －8．

［2］常永勤，強文江，龍毅．“電子信息材料”課程的教學改革［J］．中國冶金教育，2010，（1）:40 －41．

［3］袁桐，王占國．我國電子材料發展六十年［J］．新材料產業，2009，（10）:33 －38．

［4］陳文貴，剛永．高校選修課存在的問題與質量管理對策［J］．教育與職業，2011，（21）:138 －140．

［5］張從容．提高高校課堂教學質量的對策研究［J］．黑龍江高教研究，2007，（12）:164 －166．

Teaching Reform and Practice of Electronic Materials and Information Courses

ZHANG Han-zhuo，FENG Pei-zhong
（School of Materials Science and Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China）

As an elective course for general education，electronic materials and information involves many academic fields such as materials，electronics and solid physics，with important effects in cultivating undergraduates'scientific sense and innovative ability．Based on the course characters and the realistic demand from undergraduates，teaching reform was performed in four aspects，including course content，teaching method，teaching instrument and grade evaluation．The results indicated the number and attending ratio of undergraduates selecting the course increased，with more objective remarks and positive influence on both undergraduates'studying and teachers'professional ability．

electronic materials and information;elective course;teaching reform

G642．3

A

1001－7836（2013）01－0072－03

10．3969/j．issn．1001 －7836．2013．01．026

2012－07－02

張含卓（1979－），男，山東濟南人，講師，博士，從事功能材料與器件研究;馮培忠（1976－），男，陜西合陽人，副教授，博士，從事高溫合金研究。