揣雅惠,白 昱,岳 丹,宦克為,韓雪艷
(1.長(zhǎng)春理工大學(xué) 物理學(xué)院,長(zhǎng)春 130012;2.長(zhǎng)春理工大學(xué) 電子信息工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130012)
自從2016 年我國(guó)加入《華盛頓協(xié)議》以來(lái),我國(guó)逐漸加速工程教育的改革。在改革實(shí)踐過(guò)程中,工程教育專(zhuān)業(yè)遵循“成果導(dǎo)向”“以生為本”“不斷優(yōu)化”的原則。而OBE 成果導(dǎo)向教育同時(shí)涵蓋了以上三個(gè)原則,是“一種以達(dá)成學(xué)生固定學(xué)習(xí)和生產(chǎn)的教育經(jīng)過(guò)”。20 世紀(jì)末,OBE 理念被提出,并日趨在美英等國(guó)升級(jí)成教學(xué)活動(dòng)中十分重要的一種思想。此后,我國(guó)也開(kāi)始探索中國(guó)特色化的OBE 教育模式。近年來(lái),隨著教育信息化不斷升級(jí)和發(fā)展,混合教學(xué)模式受到越來(lái)越多的關(guān)注。這種教育模式同時(shí)把線(xiàn)上和線(xiàn)下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)予以融合,互為補(bǔ)充。實(shí)踐證明,混合式教學(xué)要科學(xué)、合理地混合應(yīng)用各種教學(xué)理念和教學(xué)手段,通過(guò)最優(yōu)的方法呈現(xiàn)各種不同的教學(xué)內(nèi)容,從而達(dá)到“1+1>2”的成效。
半導(dǎo)體器件物理課程是長(zhǎng)春理工大學(xué)物理學(xué)院微電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)教育課程,存在內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)較分散、部分內(nèi)容抽象難以理解等問(wèn)題。為了提升半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)質(zhì)量,將OBE 理念下的混合式教學(xué)應(yīng)用到該課程中,促使學(xué)生獲得半導(dǎo)體器件物理的基本理論,激發(fā)學(xué)生分析和應(yīng)用半導(dǎo)體器件各種物理效應(yīng)的潛能,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、科學(xué)研究的思想方法、創(chuàng)新及工程實(shí)踐能力。
OBE(Outcomes Based Education)理念,又名成果導(dǎo)向教育理念,同時(shí)也可以稱(chēng)之為目標(biāo)或能力導(dǎo)向理念。基于該理念指導(dǎo)的課程和教學(xué)改革需要從實(shí)際需求出發(fā),根據(jù)社會(huì)和企業(yè)對(duì)人才的職業(yè)素養(yǎng)需求來(lái)確定學(xué)生要“學(xué)什么”,明晰學(xué)習(xí)目標(biāo),構(gòu)塑學(xué)習(xí)內(nèi)容,設(shè)計(jì)并實(shí)施教學(xué)過(guò)程。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,一直秉承“以生為本”,著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要“學(xué)什么”和“學(xué)會(huì)什么”,而不是關(guān)注教師“教什么”,真正培養(yǎng)學(xué)生必備的知識(shí)、能力和素養(yǎng)。基于OBE 理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則,即“以生為本”“以能為位”。OBE 理念下的課程設(shè)計(jì)的流程,具體如圖1 所示。

圖1 OBE 理念下的課程設(shè)計(jì)流程
混合式教學(xué)的獨(dú)特之處是以移動(dòng)式的教學(xué)平臺(tái)為載體,它是將線(xiàn)下和線(xiàn)上教學(xué)優(yōu)點(diǎn)融合在一起的一種教學(xué)模式。這種教學(xué)模式創(chuàng)新性地融合了傳統(tǒng)的線(xiàn)下課堂學(xué)習(xí)和線(xiàn)上信息化學(xué)習(xí),通過(guò)兩者之間優(yōu)點(diǎn)的互補(bǔ),來(lái)指導(dǎo)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)方法和能力。但是,混合式教學(xué)模式可并不是單一地將線(xiàn)上和線(xiàn)下教學(xué)進(jìn)行合并,它融合了各種優(yōu)良的教學(xué)理念、教學(xué)策略、教學(xué)資源,構(gòu)塑良好的混合式教學(xué)氣氛,引導(dǎo)學(xué)生踴躍參與,提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極性,幫助學(xué)生掌握淺層次的知識(shí),培養(yǎng)高階能力。
1 將能力培養(yǎng)作為教學(xué)目標(biāo)
OBE 理念下的混合式教學(xué)設(shè)計(jì),最重要的一點(diǎn)就是需要將教師的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的能力培養(yǎng)目標(biāo)。實(shí)踐證明,傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能適用于現(xiàn)代化高科技人才的培養(yǎng)。但是,混合式教學(xué)模式卻可以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極性,可以使學(xué)生自主進(jìn)行線(xiàn)上學(xué)習(xí),使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中,自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、剖析問(wèn)題、解決問(wèn)題,并進(jìn)行思考能力的輸出。
2 教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)融合思維
在信息化教學(xué)的推動(dòng)下,線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,教師要善于圍繞教學(xué)目標(biāo),合理選擇和使用線(xiàn)上優(yōu)質(zhì)課程內(nèi)容,跨界融合混合式資源,擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)獲取的途徑和知識(shí)層面。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的跨界和融合,為高校人才培養(yǎng)帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn),培養(yǎng)多層次的技術(shù)人才成為高校人才培養(yǎng)的新目標(biāo)。在此背景下,混合式教學(xué)要將傳統(tǒng)枯燥的課堂知識(shí)傳授方式轉(zhuǎn)換為多元化的跨度大的知識(shí)傳授結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái),就要求形成引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)淺層知識(shí),促成高階能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。
3 “以生為本”的教學(xué)過(guò)程
OBE 教育理念的核心就是在教學(xué)過(guò)程中要秉承“以生為本”,這也是混合式教學(xué)的根本理論。這就要求教學(xué)過(guò)程中必須為學(xué)生構(gòu)建優(yōu)良的學(xué)習(xí)氣氛,以生為本,按照需要,重塑課程內(nèi)容,安排多種學(xué)習(xí)活動(dòng),使學(xué)生可以進(jìn)行高效學(xué)習(xí),然后善于運(yùn)用教學(xué)評(píng)價(jià)反饋來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效,進(jìn)而對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行不斷的改進(jìn)。
4 貫穿全程的教學(xué)評(píng)價(jià)
OBE 理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)還涵蓋對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià),所以我們引入了多元化評(píng)價(jià)方式,主要包括初期評(píng)價(jià)、中期評(píng)價(jià)、后期評(píng)價(jià)。基于OBE 理念的混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)可以指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程并反饋教學(xué)效果,我們可以根據(jù)反饋結(jié)果及時(shí)改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐方法,從而優(yōu)化教學(xué)效果。
首先,教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生去思考半導(dǎo)體器件物理課程每一個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和思考方法,依照企業(yè)和社會(huì)對(duì)人才的需求并結(jié)合學(xué)生個(gè)人情況,設(shè)立良好和可實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。其次,在目標(biāo)明確后,應(yīng)將目標(biāo)予以具體分類(lèi),也就是將教師的教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)致化,創(chuàng)新出新的學(xué)習(xí)方式,明晰學(xué)習(xí)的目標(biāo)。這樣才可以更好地引導(dǎo)學(xué)生、幫助學(xué)生提升課程教學(xué)核心思想的認(rèn)知。最后,教師應(yīng)結(jié)合有關(guān)目標(biāo)與每個(gè)學(xué)生的性格,開(kāi)發(fā)出與學(xué)生相吻合的學(xué)習(xí)方法。
首先,教師能結(jié)合半導(dǎo)體器件物理課程中應(yīng)講解的知識(shí)點(diǎn),創(chuàng)設(shè)相關(guān)教學(xué)情景,根據(jù)主要目標(biāo)實(shí)施具體的場(chǎng)景化教學(xué),以該方式來(lái)展現(xiàn)出學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。其次,給學(xué)生安排一些課后作業(yè),這些作業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)主要目標(biāo)而布置。最后,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)混合式教學(xué)的思考,界定怎樣指導(dǎo)學(xué)生確定最佳的學(xué)習(xí)方法。參考學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的態(tài)度,持續(xù)修正半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)方式與教學(xué)對(duì)策,同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的課堂抽查或作業(yè)檢查,及時(shí)了解教學(xué)策略有無(wú)正確引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。同時(shí)為學(xué)生提供雙極型二極管開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)、雙極型三級(jí)管頻響實(shí)驗(yàn)、MOSFET 開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)式學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生學(xué)會(huì)與該課程實(shí)驗(yàn)有關(guān)的作業(yè)處理模式與學(xué)習(xí)方法,促進(jìn)半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)引導(dǎo)方面的科學(xué)化教學(xué)場(chǎng)景,從而使學(xué)生加深掌握二極管、三級(jí)管、MOSFET的主要性質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生將半導(dǎo)體器件物理相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力。增加要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)策略,培養(yǎng)學(xué)生將半導(dǎo)體器件物理相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力。
混合式教學(xué)應(yīng)當(dāng)持續(xù)改善學(xué)生的自學(xué)水平,因此,教師在半導(dǎo)體器件物理課程開(kāi)展課堂教學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)為學(xué)生供應(yīng)較多的學(xué)習(xí)案例,不斷完善豐富學(xué)習(xí)資料和學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)方式,進(jìn)而促使基于OBE 理念的混合式教學(xué)獲得最佳效果。首先,教師應(yīng)強(qiáng)化對(duì)各種主要問(wèn)題的研究,能利用有關(guān)案例推動(dòng)學(xué)生改善對(duì)半導(dǎo)體器件物理有關(guān)知識(shí)的掌握,使得學(xué)生既可以深刻地掌握有關(guān)理論知識(shí),而且還能不斷提升實(shí)操能力。尤其是教師要在課堂教學(xué)中,為學(xué)生提供更豐富多樣的學(xué)習(xí)資源。比如,上傳慕課、微課平臺(tái)的半導(dǎo)體器件物理相關(guān)視頻當(dāng)成學(xué)生課前預(yù)習(xí)的資料。另外,在對(duì)教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中,應(yīng)增加對(duì)學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)、平時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力情況和自學(xué)意識(shí)等內(nèi)容的系統(tǒng)梳理,如此才可利用各個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)思考,科學(xué)推動(dòng)反向教學(xué)設(shè)計(jì)的進(jìn)步,使教學(xué)模式與學(xué)習(xí)模式均變得更為高效。
在教學(xué)模式的制定過(guò)程中預(yù)期學(xué)習(xí)和產(chǎn)出是最為重要的環(huán)節(jié)。我們通過(guò)問(wèn)卷的調(diào)查、深度訪談等方法,搜集到許多學(xué)生、企業(yè)、專(zhuān)家等的建議,按照專(zhuān)業(yè)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和培養(yǎng)方案要求,從知識(shí)體系、理論聯(lián)系實(shí)際能力和學(xué)習(xí)態(tài)度三個(gè)方面制定半導(dǎo)體器件物理的課程目標(biāo)及預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出計(jì)劃(具體內(nèi)容如圖2 所示)。

圖2 基于OBE 理念的半導(dǎo)體器件物理課程混合式教學(xué)模式
以O(shè)BE 理念為核心,按照制定好的預(yù)期學(xué)習(xí)和產(chǎn)出,對(duì)課程體系進(jìn)行了完善和重構(gòu)。將課程資源立體化,并創(chuàng)新性地引入混合教學(xué)模式,通過(guò)建立優(yōu)良的教學(xué)氣氛,開(kāi)展豐富多彩的教學(xué)活動(dòng),使學(xué)生更積極主動(dòng)加入各種教學(xué)實(shí)踐中,這樣可以獲得更好的學(xué)習(xí)效果。
1 構(gòu)建基于OBE 理念的半導(dǎo)體器件物理混合式教學(xué)模式的課程結(jié)構(gòu)體系
根據(jù)知識(shí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性和整體性對(duì)半導(dǎo)體器件物理課程內(nèi)容進(jìn)行拆分和重建。具體來(lái)說(shuō),整個(gè)半導(dǎo)體器件物理的內(nèi)容重構(gòu)為雙極型二極管晶體直流特性與頻響特性、雙極型晶體管直流特性與二階效應(yīng)、雙極型晶體管頻響與開(kāi)關(guān)特性效應(yīng)、MOSFET 晶體管直流特性與二階效應(yīng)、MOSFET 晶體管頻響與開(kāi)關(guān)特性效應(yīng)和小尺寸MOSFET 的特性等模塊,突出基礎(chǔ)知識(shí)和職業(yè)能力的學(xué)習(xí)。改善后的知識(shí)機(jī)制,知識(shí)點(diǎn)間若無(wú)簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序限制,不會(huì)被教科書(shū)內(nèi)容的前后所影響,能富于彈性地進(jìn)行配置;知識(shí)點(diǎn)間若具有一定的關(guān)系,就可參考知識(shí)點(diǎn)的難易程度去學(xué)習(xí)。OBE 理念下,根據(jù)制定的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出,不斷改正、完善、豐富教學(xué)流程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等,而且還將教師的最新科研成果充分地引入課堂教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中。
2 以多維化教學(xué)資源為中心,實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合
通過(guò)例如雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等在線(xiàn)學(xué)習(xí)手機(jī)APP,并結(jié)合譬如慕課和微課等多種線(xiàn)上教學(xué)資源,將傳統(tǒng)的線(xiàn)下教學(xué)和新型的線(xiàn)上教學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合。具體來(lái)說(shuō),在上課前,我們將本次課半導(dǎo)體器件物理的授課大綱、各種網(wǎng)絡(luò)或自制的教學(xué)資源和課后習(xí)題等,上傳到本課程的在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái),方便學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在課堂中,通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)這一載體,學(xué)生可以實(shí)時(shí)進(jìn)行彈幕互動(dòng)和討論交流。一方面,學(xué)生學(xué)習(xí)可以突破時(shí)間和空間的限制,能結(jié)合課程機(jī)制與個(gè)體的基礎(chǔ)情況進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí);另一方面,可以根據(jù)在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)反饋的相關(guān)數(shù)據(jù),并通過(guò)在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)教師積極參與到學(xué)生的在線(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中,掌握學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況,并根據(jù)結(jié)果對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化調(diào)整。
3 改變OBE 理念下混合式教學(xué)模式的教學(xué)方法
半導(dǎo)體器件物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性和實(shí)用性均很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,因此我們還在教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中根據(jù)各個(gè)章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn),采用了多種多樣的方法實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。例如,在二極管和三極管特性學(xué)習(xí)的過(guò)程中我們將案例法引入其中,讓學(xué)生將生活中熟悉的二極管器件例如LED 照明燈作為參考,進(jìn)行案例啟動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生思考為什么二極管具有單向?qū)щ娦裕夷軌虬l(fā)光呢?為什么三極管具有放大特性?通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂等手段,讓學(xué)生根據(jù)教師提供的資源,分組討論,自主查找和分析物理原理。另外,我們也開(kāi)設(shè)了二極管的伏安特性和三極管的放大特性的測(cè)試實(shí)驗(yàn),通過(guò)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn),使學(xué)生加深對(duì)物理原理的理解和掌握,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。
4 開(kāi)展多種教學(xué)活動(dòng)
在半導(dǎo)體器件物理課程的教學(xué)實(shí)踐中,我們應(yīng)按照教學(xué)內(nèi)容,合理并且靈活地設(shè)計(jì)多種多樣的教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié),例如課堂上搶答、分小組完成任務(wù)、根據(jù)教師提出的一個(gè)話(huà)題進(jìn)行小組討論、觀看與課程有關(guān)的展示視頻并且對(duì)授課方式和學(xué)生的理解和知識(shí)掌握情況進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查等。在小組討論過(guò)程中,我們的選題內(nèi)容一般都源于生活,例如LED、太陽(yáng)能電池、顯示技術(shù)等。這樣一來(lái),既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,還能使學(xué)生輕易地學(xué)會(huì)各種重要內(nèi)容。同時(shí)增加教學(xué)配套的實(shí)驗(yàn),為學(xué)生提供雙極型二極管開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)、雙極型三級(jí)管頻響實(shí)驗(yàn)、MOSFET 開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生學(xué)會(huì)與該課程實(shí)驗(yàn)有關(guān)的作業(yè)處理模式與學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生加深掌握二極管、三級(jí)管、MOSFET 的主要性質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生將半導(dǎo)體器件物理相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力,促進(jìn)半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)引導(dǎo)方面的科學(xué)化教學(xué)場(chǎng)景。
成果導(dǎo)向教育(OBE)理念在我國(guó)高校的人才培養(yǎng)和教學(xué)過(guò)程中受到越來(lái)越多的關(guān)注,因?yàn)樗葷M(mǎn)足了學(xué)生個(gè)人發(fā)展需要,也能滿(mǎn)足國(guó)家、社會(huì)、企業(yè)(行業(yè))等主體對(duì)專(zhuān)業(yè)人才所擁有的專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)的需求。而混合式教學(xué)注重以學(xué)生為主,基于網(wǎng)絡(luò)教育資源與信息技術(shù)來(lái)開(kāi)展教學(xué)工作,吸收了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢(shì),已成為教育的一大主流。將半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)當(dāng)作分析對(duì)象,嘗試OBE 理念下的混合式教學(xué)活動(dòng),不但可以科學(xué)推動(dòng)半導(dǎo)體器件物理課程的教學(xué)改革,也能對(duì)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容及教學(xué)方法給予全面設(shè)置,且利用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué),可提升半導(dǎo)體器件物理教學(xué)的全面性與健全性,并提高課程的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。基于OBE理念的混合式教學(xué),可以使得半導(dǎo)體器件物理課程的教學(xué)內(nèi)容從知識(shí)帶動(dòng)往預(yù)期成果帶動(dòng)的方向轉(zhuǎn)型,并將企業(yè)及社會(huì)需求作為參考要求,反方向開(kāi)發(fā)課程的授課體系和構(gòu)建課程教學(xué)的實(shí)施方案,讓學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)完美地與社會(huì)和企業(yè)的需求相吻合。此外,在教學(xué)過(guò)程中將學(xué)生作為關(guān)注的重點(diǎn),這也在一定程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代教學(xué)方式的使用,通過(guò)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性來(lái)幫助學(xué)生培養(yǎng)對(duì)知識(shí)的深入探究和理論聯(lián)系實(shí)際能力。