理論實踐一體化的研究生課程教學模式探索

關麗 郭穎楠 張旦

[摘? ? ? ? ? ?要]? 課程學習是研究生教育的重要特征，是保障研究生培養質量的必備環節。針對半導體物理課程的教學內容、教學模式和教學方法等方面存在的問題，以培養理工科研究生的實踐和創新能力為核心目標，基于學情分析，優化教學內容，形成理論實踐一體化的教學模式。采用研究型教學方法，將虛擬仿真等信息技術融入教學過程，形成以學生為主體的研究生專業課程教學。

[關? ? 鍵? ?詞]? 研究生課程;半導體物理;實踐創新能力

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）28-0172-02

一、引言

2014年教育部發布的《關于改進和加強研究生課程建設的意見》中指出，“課程學習是我國學位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培養質量的必備環節，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎性作用。”[1]2017年教育部、國務院學位委員會印發《學位與研究生教育發展“十三五”規劃》明確指出加強研究生課程建設。[2]2020年，教育部、國家發展改革委和財政部出臺《關于加快新時代研究生教育改革發展的意見》中要求“培養單位要緊密結合經濟社會發展需要，完善課程設置、教學內容的審批機制，優化課程體系，加強教材建設，創新教學方式，突出創新能力培養。”[3]

二、研究生課程教學過程中存在的問題

（一）重知識傳授，輕能力培養

研究生的課程學習不同于本科生，學習的重點側重掌握知識的建構過程，創造學科前沿的新知。對研究生教育質量的實證分析發現，研究生創新能力是一種高階思維方式，只能培養，而不能單純靠教師講授[4]。但傳統教學過程照本宣科，課程內容多局限于知識本身，與研究生課程需側重實踐與創新能力的培養目標相背離。

（二）重理論，輕實踐，實踐內容碎片化

以往的研究表明：有豐富的實踐經歷、有積極主動學習行為的研究生，往往具有較高的創新精神[5];理工科研究生參與實踐的廣度和深度正向影響其創新能力[6]。傳統課程教學過程缺少系統的實踐環節，實踐內容較簡單且碎片化，缺乏邏輯和層次。

高等半導體物理是我校物理電子學專業的學位課，面向一年級研究生開設。通過課程學習，學生可掌握半導體物理基礎知識和基礎理論、處理半導體專業領域問題所用的方法與手段以及與本專業領域相關學科的知識。本課程以培養研究生的實踐創新能力為核心目標，主要從學情分析、課程內容、教學模式、教學方法和手段等方面展開課程教學改革。

三、教學改革具體措施

（一）學情分析

研究生的學習情況以及影響因素的分析對研究生教學質量的提升具有重要意義。本課程在課前都會采用調查問卷和訪談的方法，針對生源地、本科專業、本科主修課程、研究方向、學習興趣與動機等學情進行調查研究。根據分析數據，對學生實施個性化培養，將不同學習背景的學生編入不同小組，在合作學習中發揮各自專業優勢，互為補充，互相促進。

（二）課程內容

本課程將高等半導體物理課程內容分為三大模塊，包括熱平衡半導體、非平衡半導體和半導體器件，每個模塊設置理論課和實踐課。模塊化的設置有利于學生建構知識體系，幫助學生在未來的科研工作中創造新知。加強實踐課與理論課的同向并行，構建系統化、層次化的實踐教學。依托本校光伏技術省部共建協同創新中心、新能源光電器件國家地方聯合工程實驗室等省部級科教平臺，利用超算、虛擬仿真等信息化教學資源，開展形式多樣的實踐教學活動（如表1）。

（三）教學模式

依托新能源光電器件國家地方聯合工程實驗室等省部級實驗平臺，將優勢科研資源轉化為教學生產力。在完成每一章理論課的學習后，圍繞重點和難點展開的實踐教學環節，學生可學以致用、趁熱打鐵，能夠牢固掌握要點，并對知識的建構過程有更深層次的認識。對于研究生階段的學生來說，實踐教學可以讓學生直接面向實際問題，在發現問題、解決問題的過程中將所學知識逐漸轉化成自身的能力，更重要的是不斷獲得學習的成就感。

理論實踐一體化的教學模式突出了“實踐、探索、研究”的教學理念，以問題為導向，以培養研究生的科研素養和創新能力為核心，加強了課程與研究生科研課題的銜接和整合，為專業領域的研究提供知識背景和方法論。

（四）教學方法和手段

研究生專業課的班容量較小，在教學過程中以研究型教學為主，形成以學生為主體的課堂教學。在課堂上通過小組討論、PPT報告等多種形式來解決重點和難點問題。例如學習能帶的概念時，從孤立原子分立能級出發，結合當前半導體領域研究熱點（如熱電材料、二維異質結薄膜等），討論能帶對半導體電學、磁學性質的影響。讓學生深入理解重要的概念，提升思考問題和解決問題的能力，培養學生的批判性思維和嚴謹的科學精神。

采用先進多媒體信息化教學手段，將信息技術與課堂教學活動深度融合，以達到最佳教學效果和傳遞更多的知識信息。（1）采用Flash動畫等輔助重點和難點知識的講授。例如載流子在輸運過程中的不同散射過程。（2）開發半導體器件的虛擬仿真項目。例如在太陽能電池特性測試及應用綜合試驗系統上演示非平衡載流子的產生過程。（3）使用的“學習通”網絡教學平臺，將手機App引入課堂教學，實現豐富多樣的教學活動。

四、總結

教學實踐證明，加大實踐教學力度，形成系統化、層次化的實踐教學內容，實現理論實踐一體化的教學模式。開展研究式教學和小組合作學習，實現從淺表學習向深度學習的轉變，培養學生與人溝通和團隊合作的能力。創新信息化教學手段，利用網絡平臺和教學App等開展豐富多樣的教學活動，開發虛擬仿真實驗項目，開展虛實結合的教學，以適應新時代學生的學習特點，促進學生成長和發展。

參考文獻：

[1]教育部.關于改進和加強研究生課程建設的意見[EB/OL].[2014-12-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201412/t2014 1205_182992.html.

[2]教育部.國務院學位委員會.學位與研究生教育發展“十三五”規劃[EB/OL].[2017-01-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201701/t20170120_295344.html.

[3]教育部.國家發展改革委和財政部.關于加快新時代研究生教育改革發展的意見[EB/OL].[2020-09-21].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/202009/t20200921_489271.html.

[4]榮利穎，鄧峰.研究生教育質量保障與創新能力培養的實證分析：基于2017年全國研究生教育滿意度調查[J]，教育研究，2018（9）：95.

[5]岳昌君，呂媛.碩士研究生創新精神特征及影響因素分析[J].復旦教育論壇，2015（6）：20.

[6]李祖超，張麗.科研實踐培養理工科研究生創新能力的路徑探索：基于結構方程模型的分析[J].高等教育研究，2014（11）：60.

◎編輯 馬燕萍