基于OBE教學模式的“半導體制造工藝”課程教學改革

大連東軟信息學院電子工程系 楊德超 張 穎 王 莉 曹海燕 宗 楊 宋文斌

基于OBE教學模式的“半導體制造工藝”課程教學改革

大連東軟信息學院電子工程系 楊德超 張 穎 王 莉 曹海燕 宗 楊 宋文斌

針對“半導體制造工藝”課程的特點，結(jié)合ONE教學理念，針對我國高校微電子專業(yè)課程建設(shè)中普遍存在的問題，提出了“半導體制造工藝”課程的改革方案。改革以學生為中心，內(nèi)容涵蓋教學的各個方面，將理論教學與實地動手實踐緊密結(jié)合，提高教學質(zhì)量，使學生的各方面能力得到全面鍛煉與提升。

OBE教學模式；半導體制造工藝；理論結(jié)合實際

1 引言

OBE是Outcome-Based-Education的縮寫，全稱為“基于成果的教育”或“成果導向教育”，于1981年最早被提出，目前已經(jīng)成為世界上最先進的教育改革理念[1]。該理念也被《華盛頓協(xié)議》所接受，成為工程教育認證的標準之一。

與傳統(tǒng)的教育模式相比，OBE教育模式強調(diào)以“學生為中心”，一切教育活動、教育過程和內(nèi)容設(shè)置都圍繞學生進行，讓學生得到預期的學習結(jié)果。同時強調(diào)畢業(yè)生要求達成的能力[2]，從最終的結(jié)果反向設(shè)計教學體系。兩中教學模式的差異如表1所示。

表1 基于OBE的教學模式與傳統(tǒng)教學模式的差異

本文基于OBE教育模式，針對“半導體制造工藝”課程以往教學中存在的主要問題，探討了基于OBE教學理念下“半導體制造工藝”課程的教學改革與實踐方案。

2 以往教學中存在的主要問題

2.1 《半導體制造工藝》課程設(shè)計過于偏重理論教學

《半導體制造工藝》課程是微電子科學與工程專業(yè)的核心主干課程，課程強調(diào)學生對于半導體制造工藝理論的學習和結(jié)合工藝設(shè)備實踐操作的動手能力。然而，當今國內(nèi)各大高校微電子專業(yè)普遍存在的情況是重理論而輕實踐，即：工藝課程大部分是在課堂中進行理論知識講鞥解，理論知識是抽象難懂，往往造成學生缺乏學習興趣，學習效果不好。

2.2 課程對于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠

目前，半導體制造工藝課程大部分是在課堂中進行，結(jié)合工藝設(shè)備的實踐環(huán)節(jié)只占很少課時。學生只是學習理論知識，而對工藝設(shè)備沒有完整和直觀的認識，沒有實地動手操作設(shè)備制備工藝樣品，工程實踐能力和結(jié)合實際工作環(huán)境的創(chuàng)新能力不能得到很好的鍛煉。

2.3 現(xiàn)存的工藝課程實驗指導書不夠全面和完整

目前，半導體制造工藝類課程僅有對應(yīng)單一的一個實踐環(huán)節(jié)的實驗指導書，而且指導書在內(nèi)容和形式方面也比較陳舊，不能滿足不斷發(fā)展的《半導體制造工藝》課程的上課需要。

3 基于OBE的教學改革與實踐

基于OBE教學模式，針對課程的特點和存在的一系列問題，我們對《半導體制造工藝》課程進行了改革。改革內(nèi)容涵蓋教學方法、教學手段、教學內(nèi)容、教學評價等方面。將教學設(shè)計與進行的出發(fā)點和落腳點轉(zhuǎn)到學生，以學生為中心，讓學生得到理論結(jié)合實際的全方位鍛煉，提高綜合能力。

3.1 教學方法方面

主要采用指導教學法與問題討論法相結(jié)合。

3．1．1 用基于工作過程導向的指導教學法進行理論教學

教師充分備課，按教學內(nèi)容及工業(yè)生產(chǎn)實際案例，循序漸進地引導學生理解課程的重點和難點，讓學生掌握專業(yè)知識的概念、理論和設(shè)備相關(guān)的技能。

3．1．2 成果引導、任務(wù)驅(qū)動進行實踐教學

以實際工作過程的方式布置實踐內(nèi)容，學生通過認真閱讀講義、老師指導、實際操作，進而掌握實踐的內(nèi)容以及重點和難點，并完成實踐項目。教師通過“實踐任務(wù)”來誘發(fā)、加強和維持學生的成就動機。成就動機是學生學習和完成任務(wù)的真正動力系統(tǒng)。成果任務(wù)作為學習的橋梁，“驅(qū)動”學生完成任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動教學非常適合于實踐性很強的課程，要求學生既要學好理論知識，又要掌握實際操作技能。任務(wù)驅(qū)動教學法加強學生理論聯(lián)系實際，加深對課堂實踐內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學生靈活運用所學知識的能力。

3.2 教學手段方面

1)精心設(shè)計教學課件，通過引入當前行業(yè)最新工藝生產(chǎn)實例，激發(fā)學生學習興趣。

2)充分利用多媒體教學系統(tǒng)，進行課堂輔助教學。

a)視頻教學。在教師理論講解及總結(jié)提高時，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)視頻等教學方式，可以讓學生有直觀認識，更好地理解工藝過程。

b)個別輔導。在學生課堂實踐練習時，教師可以通過多媒體教學系統(tǒng)集中講解學生遇到的問題，也可進行個別輔導。同時，教師也可以將學生優(yōu)秀作品進行展示。

3)文檔收發(fā)。每次課后及時收集學生的實驗報告和調(diào)研報告等文檔，掌握學生的學習情況。

4)通過實驗，積極拓展教學中所學知識，培養(yǎng)學生研究性和創(chuàng)新性學習能力。

5)利用三級項目將課堂教學延伸到課外，學生根據(jù)三級項目需要通過網(wǎng)絡(luò)查閱學習有關(guān)內(nèi)容，獨立完成項目，促進學生自主學習。

3.3 教學內(nèi)容方面

充分考慮課程的特點，結(jié)合專業(yè)特色，改變重理論輕實踐的傳統(tǒng)授課方式，在授課內(nèi)容、單元項目和三級項目等幾方面進行改革，具體改革措施如圖1所示：

圖1 教學內(nèi)容改革示意圖

3.4 教學評價方面

課程的考核采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合、課程考試和技能考試相結(jié)合的方法，其中過程考核所占比例為50%。靈活多樣的考核方式可以全面考核學生的學習效果。

3．4．1 形成性考核

形成性考核總分50分，在總成績中占比50%，包括實驗報告（40分）和實驗成果（10分）兩部分。實驗報告共8次，每次滿分5分，這其中也包括了學生的課堂表現(xiàn)分，課堂表現(xiàn)滿分為2分，占實驗報告分的40%。實驗成果部分，收集學生7次單步工藝的實驗成果，根據(jù)7個成果的完成質(zhì)量進行綜合評分。每個作品滿分1分，根據(jù)作品完成質(zhì)量給分，滿分7分。另外，設(shè)置創(chuàng)新分3分，鼓勵學生單步工藝作品中的創(chuàng)新性。

3．4．2 終結(jié)性考核

終結(jié)性考核形式為項目答辯，考核材料除了要求學生完成傳統(tǒng)的答辯PPT和上交紙質(zhì)版項目報告外，還加入了學生的三級項目的實踐作品，主要考核作品的完成情況、性能測試情況以及創(chuàng)新情況等幾方面，每一項有具體分數(shù)。終結(jié)性考核總分為100分，在總成績中占比50%。其中PPT答辯15分，項目報告15分，作品10分，創(chuàng)新10分。

4 結(jié)語

半導體制造工藝是微電子科學與工程專業(yè)的核心主干課程，對培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際能力、創(chuàng)新思維能力都具有重要的作用。本文基于OBE教育模式，針對“半導體制造工藝”課程以往教學中存在的主要問題，探討了基于OBE教學理念下“半導體制造工藝”課程的教學改革與實踐方案。以學生為教學主體，從教學方法、教學手段、教學內(nèi)容、教學評價等方面提出了課程的改革方案，將其運用于實際教學過程中，對我國高校微電子專業(yè)課程設(shè)置與教學提供有益的參考。

[1]Spady William G．Outcome-based Education,Critical Issues and Answers．Arlington,American Association of School Administrators,1994．

[2]王貴成,夏玉顏,蔡錦超．成果導向教育模式及其借鑒[J]．教育評論,2009(12)：17-19．

楊德超（1983—），男，遼寧大連人，研究生學歷，博士學位，副教授，現(xiàn)供職于大連東軟信息學院，主要從事寬禁帶半導體材料與器件制備研究。