探究式小班教學(xué)在電子材料課程中的探索與實(shí)踐

張麗，張莉，劉飛陽

（1.電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 四川 成都 611731；2.電子科技大學(xué)學(xué)報編輯部 四川 成都 610054）

電子材料是指電子信息產(chǎn)業(yè)中使用的具有介電、磁電、光電、半導(dǎo)體及敏感等功能特性的材料，是IT 技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。20 世紀(jì)以來，隨著我國電子材料與元器件行業(yè)的興起，國內(nèi)高校紛紛設(shè)立電子材料課程，并逐漸成為工科院校電子信息材料與元器件專業(yè)和材料科學(xué)與工程相關(guān)專業(yè)的主干課程。電子科技大學(xué)自1958 年建立電子信息材料與元器件專業(yè)以來，便開設(shè)了電子材料的相關(guān)課程，并將其一直作為該方向的專業(yè)主干課程進(jìn)行建設(shè)。2005年該課程被評為四川省精品課程，2008 年獲國家級精品課程，2016 年獲“十三五”四川省高等學(xué)校省級精品在線開放課程，課程視頻資源面向全社會開放，為從事電子材料相關(guān)方向的研究生和科研工作者提供了優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源。

1 電子材料課程探究式小班教學(xué)的必要性

電子材料課程所包含的內(nèi)容是電子科學(xué)與技術(shù)固體電子方向和材料科學(xué)與工程本科畢業(yè)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。因此，電子材料課程不僅為學(xué)習(xí)電子科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)課程準(zhǔn)備了必要的基礎(chǔ)知識，而且對完善專業(yè)基礎(chǔ)、增強(qiáng)創(chuàng)新能力和研究能力具有重要的作用。最近5 年電子科技大學(xué)電子信息材料與元器件方向深造率平均達(dá)到70%左右，本專業(yè)的本科生大量進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)。在研究生復(fù)試和指導(dǎo)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)本科生在專業(yè)課學(xué)習(xí)中存在知識碎片化、缺乏系統(tǒng)性思維和知識遷移能力不足等問題，很難將書本上學(xué)到的理論知識應(yīng)用到科學(xué)研究中。造成這個現(xiàn)象的原因相對比較復(fù)雜，但主要原因之一在于原有教學(xué)模式一般采用“大班教學(xué)”，主講老師重在概念的講解和理論的推導(dǎo)，由于人數(shù)的制約，課堂上師生互動性較差，很難做到啟發(fā)式和研討性教學(xué)，使得教學(xué)效果大打折扣。而“小班教學(xué)”由于人數(shù)大大減少，因此具有針對性強(qiáng)、互動性高等優(yōu)點(diǎn)，有利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新思維，對于提升本科生專業(yè)基礎(chǔ)、改善教學(xué)效果和增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力具有實(shí)際意義。

2 電子材料課程探究式小班教學(xué)的探索與實(shí)踐

2.1 教學(xué)理念

以“寬厚的理論基礎(chǔ)、系統(tǒng)的專業(yè)知識、扎實(shí)的工程技能、良好的人文精神和道德修養(yǎng)、寬廣的國家化視野的引領(lǐng)型創(chuàng)新人才”的培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)，開展本科生知識學(xué)習(xí)和研究探索能力培養(yǎng)。在教學(xué)中使學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從被動地接受知識和積累知識轉(zhuǎn)向自主學(xué)習(xí)知識、探究知識、考證教學(xué)內(nèi)容的方向上；使教師教學(xué)從高密度的知識輸出轉(zhuǎn)向引導(dǎo)學(xué)生建立自主探究學(xué)習(xí)的能力，提升學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣、培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移能力和創(chuàng)新意識。增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，使得學(xué)生勝任未來工程類職業(yè)工作或具備研究生階段繼續(xù)深造提高的能力。

2.2 教學(xué)方法設(shè)計

針對電子材料課程所涉及的材料種類繁多、概念抽象、學(xué)習(xí)時易畏難等特點(diǎn)，授課教師通過不斷探索和調(diào)整，在教學(xué)上運(yùn)用多種教學(xué)方法，不斷提升教學(xué)效果。在教學(xué)過程中，教師充分發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法的優(yōu)勢，在課堂教學(xué)中通過引入學(xué)生主講、討論式教學(xué)、專題研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種教學(xué)方法，力求通過多種教學(xué)方法在教學(xué)過程中的結(jié)合運(yùn)用，提高學(xué)生的課堂參與度，使教學(xué)難點(diǎn)分散、知識的掌握更加完備，堅持理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想。所設(shè)計的各教學(xué)方法具體有以下6 點(diǎn)。

2.2.1 傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)通常是老師用粉筆在黑板上演算，教授學(xué)生知識，而現(xiàn)代化教學(xué)方法則主要借助電腦、投影儀、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化手段向?qū)W生傳授知識。在本課程的教案設(shè)計中，授課老師采用圖文并茂的PowerPoint 講稿，同時嵌入反映抽象物理過程與原理的視頻素材，更加生動靈活，讓同學(xué)們在學(xué)習(xí)中感受到到知識的奧妙，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的學(xué)習(xí)熱情，掌握對知識的舉一反三，靈活運(yùn)用。其次，對于重點(diǎn)部分，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合板書進(jìn)行演算，幫助學(xué)生緊跟教師思路，把握好課程的重難點(diǎn)。通過多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合的方式，既可以使學(xué)生不感覺枯燥、增加課堂教學(xué)的信息量，又能使學(xué)生的思考與教師同步，保證教學(xué)效果。

2.2.2 學(xué)生主講式教學(xué)

電子科技大學(xué)此課程的先修課程為磁性物理和電介質(zhì)物理，通過先修課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)基本掌握磁學(xué)理論和電介質(zhì)理論及相關(guān)物理模型。而本課程第一部分為基礎(chǔ)知識部分，該部分主要是對先修課程中一些重要的基本概念的回顧，按照傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計，這部分內(nèi)容以授課教師講授為主，但由于該部分知識點(diǎn)在先修課程中已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過，學(xué)生較難提起興趣及集中注意力。對于這部分內(nèi)容則采用學(xué)生主講式教學(xué)，將一些重要的概念和知識點(diǎn)提前發(fā)布給大家，請學(xué)生作為主講老師給同學(xué)們講解。這種被動聽課到主動授課模式的轉(zhuǎn)變，使得學(xué)生們對原有的知識點(diǎn)進(jìn)行了再回顧和再理解，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2.3 分組討論式教學(xué)

圍繞各種電子材料在相關(guān)工業(yè)上的應(yīng)用與存在的問題，材料的性能如何調(diào)控，如何選擇合適的材料進(jìn)行器件設(shè)計等，探索將討論式教學(xué)貫穿在整個課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過設(shè)置問題、啟發(fā)思考、歸納總結(jié)的互動方式幫助學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思維訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作、自由創(chuàng)新的能力。在具體實(shí)踐中，將班級的學(xué)生根據(jù)自由組隊的方式劃分為3～5 人一組，鼓勵上課時以組為單位集中座位，便于課堂上討論環(huán)節(jié)的開展，通過分組討論式教學(xué)，學(xué)生在小組內(nèi)各抒己見，提高了學(xué)生的課程參與度，豐富了課堂教學(xué)的形式，增強(qiáng)了師生、同學(xué)間的互動。

2.2.4 專題研討式教學(xué)

課程所涉及的電子材料種類眾多，技術(shù)水平日新月異，但由于學(xué)時的限制，決定了授課老師并不能將所有材料都一一進(jìn)行介紹。考慮到電子科技大學(xué)的學(xué)生繼續(xù)深造的比例較高，因此盡早進(jìn)行科研啟蒙尋找他們的科研興趣點(diǎn)尤為重要。為此課程組篩選了本領(lǐng)域前沿電子材料與器件研究的重點(diǎn)方向，讓學(xué)生以小組為單位自由選擇不同的研討專題，在組長的領(lǐng)導(dǎo)下，小組內(nèi)的成員從文獻(xiàn)調(diào)研、機(jī)理討論、發(fā)展方向、PPT 制作等方面分工協(xié)作，最終以專題分享的方式在課程的最后環(huán)節(jié)進(jìn)行展示，并由其他同學(xué)對該研討專題最終答辯所呈現(xiàn)的情況進(jìn)行打分。通過專題研討進(jìn)一步加深了學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識，提高了學(xué)生的知識拓展應(yīng)用和創(chuàng)新能力，為他們下一步順利進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)階段打下良好的基礎(chǔ)。

2.2.5 網(wǎng)絡(luò)式教學(xué)

作為課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充，課程組一方面通過國家級精品課程的建設(shè)，充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，建立了較完善的網(wǎng)絡(luò)課堂，為學(xué)生創(chuàng)建了良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生由被動式學(xué)習(xí)向主動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。另一方面通過引入電子郵件、QQ 群等互動交流平臺，通過實(shí)時答疑、討論以及科技前沿分享等，極大地增強(qiáng)了師生之間的課后互動，拉近了教師和學(xué)生之間的距離。通過這種近乎實(shí)時的交互，不僅能幫助老師及時回答學(xué)生在預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)過程中的問題，還能無形地拉近師生的距離，而小班化的教學(xué)規(guī)模更能激發(fā)學(xué)生的分享和溝通欲望，使得授課老師和同學(xué)之間的互動變得更為積極和主動。

2.2.6 沉浸式教學(xué)

課程組堅持理論與實(shí)踐相結(jié)合，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了沉浸式教學(xué)環(huán)節(jié)。借助電子薄膜與集成器件國家重點(diǎn)實(shí)驗室、國家電磁輻射控制材料工程技術(shù)研究中心以及電子科技大學(xué)電子博物館的平臺，利用小班教學(xué)的優(yōu)勢，在完成理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，將課程學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)的教室搬到了實(shí)驗室或博物館，讓同學(xué)們直觀了解各類電子材料與元器件的研發(fā)、制備以及系統(tǒng)級的應(yīng)用情況。加強(qiáng)學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解以及對電子材料與元器件的直觀認(rèn)識和理解，培養(yǎng)系統(tǒng)性思維和知識遷移能力。

2.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

2.3.1 將科研成果與最新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材

本課程的授課老師大都是工作在本領(lǐng)域一線的科研工作者，授課教師積極開展“以研促教、以教助研”的活動，堅持科研反哺教學(xué)，結(jié)合本領(lǐng)域最新的研究成果，引導(dǎo)學(xué)生思考各知識點(diǎn)在實(shí)際工作或科研方面的應(yīng)用背景和未來的發(fā)展方向，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。緊跟龍頭企業(yè)最新技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用前沿，在講授知識的同時，引入最前沿的技術(shù)問題以及最新的科研進(jìn)展和成果，從而讓學(xué)生對于相關(guān)專業(yè)知識的應(yīng)用背景、現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平有充分的認(rèn)識。

2.3.2 將思政元素與專業(yè)知識相結(jié)合轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材

本課程面向的對象是電子信息材料與元器件以及材料科學(xué)與工程方向的本科生，他們是我國未來從事電子信息材料與元器件的專門人才，也是解決電子元器件以及基礎(chǔ)材料“卡脖子”難題的關(guān)鍵，擔(dān)負(fù)著實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要使命。因此本課程不僅需要注重專業(yè)知識和專業(yè)技能的傳授，還應(yīng)該注重對大學(xué)生的思想政治教育。為此，教師應(yīng)依托小班教學(xué)，在講授專業(yè)課程的過程中，深入挖掘課程的思政元素，將思政元素自然地融入教學(xué)環(huán)節(jié)中，以積極引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀與價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，成為兼具專業(yè)素養(yǎng)與家國情懷的拔尖創(chuàng)新人才。

2.4 考評體系設(shè)計

研討式小班教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和主觀能動性，因此，考核方式不能簡單地以試卷的形式考查基本知識點(diǎn)，而應(yīng)注重本科學(xué)生專業(yè)綜合能力的考查。課程組采用了學(xué)生主講、課堂討論、專題研討和期末考試相結(jié)合的學(xué)生全過程學(xué)習(xí)效果綜合評價體系。根據(jù)學(xué)生承擔(dān)的基礎(chǔ)知識主講情況、課堂討論的參與度、專題研討展示（由學(xué)生自己打分）的效果評定平時成績。學(xué)生課程最終成績由平時成績30%、期末考試成績70%綜合構(gòu)成。這種綜合的評價體系以“考試只是手段，樂學(xué)才是目的”為指導(dǎo)思想，督促學(xué)生重視知識獲取和能力提高的過程，在課堂中積極互動，團(tuán)隊協(xié)作，采用自主學(xué)習(xí)的方法，讓學(xué)生更有效地掌握和運(yùn)用知識，建立良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3 結(jié)語

電子材料在電子信息領(lǐng)域中具有重要的地位，是培養(yǎng)電子信息材料與元器件、材料科學(xué)與工程等方向?qū)W生的一門專業(yè)骨干課程。因此，對于電子材料進(jìn)行探究式小班教學(xué)進(jìn)行探索與實(shí)踐有著重要的意義。本文在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，從教學(xué)理念、教學(xué)方法設(shè)計、考評體系設(shè)計等方面進(jìn)行了討論，希望通過探究式小班教學(xué)的探索與實(shí)踐，不斷推進(jìn)課程的教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量。