面向?qū)W生發(fā)展需求的微專業(yè)建設(shè)實(shí)踐

徐超，田廣軍，周春宇，朱鍵卓，郭得峰

（燕山大學(xué) 理學(xué)院，河北秦皇島 066000）

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的持續(xù)推進(jìn)，社會發(fā)展需要具有完整知識體系的新時(shí)代人才，這推動了高校人才培養(yǎng)模式的變革，即更加注重由知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)橹R、能力和素質(zhì)的系統(tǒng)性培養(yǎng)，注重滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和多樣化成長的需要，從而提升人才培養(yǎng)供給與社會人才需求的契合度[1-2]。

眾多學(xué)者深入研究和探討學(xué)科交叉融合，在一定程度上解決了人才培養(yǎng)中知識面偏窄、應(yīng)用創(chuàng)新能力不足等問題，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、教學(xué)改革創(chuàng)新等方面取得了一定成績[3-4]。同時(shí)，為適應(yīng)新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)微專業(yè)已成為各高校普遍探索嘗試的新思路[5-6]。

本文依托微電子專業(yè)，進(jìn)行課程建設(shè)實(shí)踐。微電子是以集成電路設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用為代表的學(xué)科，是現(xiàn)代社會發(fā)展最迅速的高科技應(yīng)用性學(xué)科之一，也是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基石[7]。微電子涉及的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)眾多，如：半導(dǎo)體基材的冶煉、提純和加工，半導(dǎo)體工藝所用高純試劑的生產(chǎn)，半導(dǎo)體工藝廢氣、廢液等無害化處理，半導(dǎo)體生產(chǎn)與測試設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造，集成電路設(shè)計(jì)EDA 軟件的開發(fā)等。這些產(chǎn)業(yè)覆蓋了機(jī)械、材料、電氣、信息、化學(xué)等多門學(xué)科。

學(xué)生經(jīng)過微電子微專業(yè)的培養(yǎng)，可以開闊知識面，并發(fā)掘自身專業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)的融合點(diǎn)，助力未來的職業(yè)規(guī)劃，拓寬個(gè)人的發(fā)展空間。與此同時(shí)，開設(shè)微電子微專業(yè)，可以促進(jìn)具有不同專業(yè)背景的學(xué)生參與微電子專業(yè)的學(xué)習(xí)，對于培養(yǎng)復(fù)合型微電子專業(yè)人才、助力微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大有裨益。

1 面向?qū)W生發(fā)展需求的教學(xué)實(shí)踐

截至目前，燕山大學(xué)微電子微專業(yè)共招收學(xué)生27名，學(xué)生來源主要集中在材料、電氣、信息、機(jī)械和計(jì)算機(jī)學(xué)院。學(xué)生來源的廣泛性，一方面反映了學(xué)生對于微專業(yè)學(xué)習(xí)的旺盛需求，另一方面也給傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式帶來新的挑戰(zhàn)。本文依托微電子微專業(yè)的建設(shè)實(shí)踐，以解決學(xué)生學(xué)習(xí)存在的困難、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、助力學(xué)生個(gè)人發(fā)展為目的，從課程組織形式和考核方式等方面進(jìn)行了優(yōu)化，并就微專業(yè)教學(xué)對教師提出的新要求進(jìn)行了分析與思考。

1.1 構(gòu)建輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的知識溯源網(wǎng)絡(luò)

相關(guān)研究表明：學(xué)習(xí)的過程，本質(zhì)就是利用大腦里存儲的知識來解釋新知識、進(jìn)而使新舊知識建立聯(lián)系的過程，任何學(xué)習(xí)都是在學(xué)習(xí)者已有知識經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)、已獲得技能素質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的[7-9]。如果由于個(gè)體的差異，如：原有的舊知識本身不完備，或由舊知識向新知識的加工遷移出現(xiàn)困難，則會導(dǎo)致知識學(xué)習(xí)的連續(xù)性出現(xiàn)問題。該問題如果不能得到及時(shí)的解決，會影響后續(xù)一系列新知識的學(xué)習(xí)進(jìn)程。

微專業(yè)要面向多學(xué)科背景學(xué)生進(jìn)行授課，學(xué)生對相關(guān)前序課程內(nèi)容掌握程度存在差異，在學(xué)習(xí)新知識時(shí)易出現(xiàn)知識遷移的困難。上述問題在教學(xué)中的具體表現(xiàn)為：學(xué)生參與課堂活動缺乏動力，表現(xiàn)不積極；學(xué)生無法將教師講授的內(nèi)容與自身原有知識建立合理和充分的聯(lián)系，在知識結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)斷層。

為了解決微專業(yè)教學(xué)中存在的問題，燕山大學(xué)理學(xué)院教師在教學(xué)活動中采用了一種組合方案。一是幫助學(xué)生構(gòu)建一套相對完備的課程知識網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生可以清晰地找到獲取新知識的著力點(diǎn)；二是建立一套隨堂測試評價(jià)方法，即時(shí)、全面評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果。

圖1 為集成電路原理課程中“閂鎖效應(yīng)”小節(jié)對應(yīng)的知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)框中為該課程的課堂講授內(nèi)容，其中涉及的知識點(diǎn)覆蓋多門前序課程。考慮到微專業(yè)教學(xué)的特殊性，將這些知識點(diǎn)的來源標(biāo)注在外框中，使學(xué)生在預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)時(shí)可以有的放矢，提高效率。相關(guān)隨堂測試題目也依據(jù)圖1 進(jìn)行編寫，此處不再展開敘述。

圖1 知識溯源網(wǎng)絡(luò)示例

1.2 優(yōu)化利于學(xué)科交融的教學(xué)組織形式

微專業(yè)是對原有專業(yè)的有益補(bǔ)充，以內(nèi)容更精煉的課程提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是全面育人教學(xué)理念的新實(shí)踐[10]。學(xué)生專業(yè)背景多樣化，對傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來了一定的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為教學(xué)方法的創(chuàng)新帶來了機(jī)遇[11-12]。不同專業(yè)背景的學(xué)生聚集在一起進(jìn)行交流和探討，既是鞏固、完善原有知識結(jié)構(gòu)的過程，也是專業(yè)知識交叉融合的機(jī)會。

微電子微專業(yè)在教學(xué)活動的組織上，充分考慮學(xué)生多專業(yè)背景的現(xiàn)狀，采用翻轉(zhuǎn)課堂和差異化考核等新穎的教學(xué)和考核方式，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘原專業(yè)和微電子微專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系，融入對未來職業(yè)規(guī)劃的深度思考。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種重塑教師和學(xué)生角色定位的新型教學(xué)模式，在具體實(shí)施中可以有多種表現(xiàn)形式[13-14]。結(jié)合微電子相關(guān)課程特點(diǎn)和學(xué)生專業(yè)背景，筆者選擇半導(dǎo)體工藝仿真課程的部分內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的嘗試，學(xué)生根據(jù)專業(yè)背景的不同被分配相關(guān)內(nèi)容的課堂講授任務(wù)。例如：工藝仿真軟件需安裝在Linux 系統(tǒng)中，并熟悉Linux 系統(tǒng)的安裝以及基本操作，這部分內(nèi)容可分配給具有計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的學(xué)生進(jìn)行講授，講授內(nèi)容包括但不限于Linux 系統(tǒng)與Windows 系統(tǒng)的差異、Linux 系統(tǒng)基本操作、工藝仿真軟件的安裝等。課程的整體安排如表1 所示。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容分配方案

上述翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)安排體現(xiàn)了“定制化”的效果，這種“定制化”是指學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識（即一種應(yīng)用軟件的使用）的過程中尋找切入點(diǎn)的差異化處理，有助于學(xué)生更好地完成知識遷移。

該課程在考核階段延續(xù)了這種“定制化”的模式。不同于上述切入點(diǎn)的差異化，課程考核是在學(xué)生已經(jīng)完成新舊知識聯(lián)系后進(jìn)行的，即認(rèn)為各專業(yè)學(xué)生基本習(xí)得了應(yīng)用軟件的使用方法，因此，這種考核需具備全面和系統(tǒng)的特征，考核的“定制化”體現(xiàn)在課程大作業(yè)題目與學(xué)生專業(yè)背景具有高度相關(guān)性方面。題目的差異化絕不是難度的差異化，而是該工藝仿真軟件在具體應(yīng)用中側(cè)重點(diǎn)的差異化。針對微電子微專業(yè)學(xué)生的具體情況，筆者設(shè)計(jì)了若干題目供學(xué)生選擇，具體如表2 所示。

表2 大作業(yè)考核題目

教學(xué)實(shí)踐表明：學(xué)生對于和專業(yè)背景相關(guān)的題目興趣濃厚，題目的完成度就會很高。整個(gè)大作業(yè)的實(shí)施過程，不僅是學(xué)生對工藝仿真軟件的實(shí)際應(yīng)用過程，也是學(xué)生深入理解微電子專業(yè)、專業(yè)知識交叉融合的過程。微電子涉及產(chǎn)業(yè)面很廣，屬于交叉學(xué)科。學(xué)生能在完成微專業(yè)課程的同時(shí)，對未來的職業(yè)發(fā)展有更深入的理解，是微專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一。

1.3 打造滿足教學(xué)要求的教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教師結(jié)合微專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐，并總結(jié)相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：微專業(yè)的教學(xué)對教師提出了新的要求。這些要求不僅體現(xiàn)在教師專業(yè)知識的寬度和廣度上，也體現(xiàn)在教師的耐心和責(zé)任感上，具體表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：

一是微專業(yè)教學(xué)需要教師具備寬廣的知識面。不同于專注于本專業(yè)教學(xué)的教師，從事微專業(yè)教學(xué)的教師需要面對多學(xué)科背景的學(xué)生。這些學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性，具備的微專業(yè)基礎(chǔ)知識水平存在較大差異，為了在教學(xué)活動中對學(xué)生的問題更好地答疑解惑，教師需要結(jié)合學(xué)生原有的知識架構(gòu)，幫助學(xué)生將原有知識和新知識建立有機(jī)聯(lián)系。承擔(dān)微專業(yè)教學(xué)的教師隊(duì)伍，大多具有寬厚的理工科知識，教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)豐富，這成了支持微專業(yè)教學(xué)的一種無形資本，為微專業(yè)教學(xué)方案的設(shè)計(jì)提供了很大幫助。

二是微專業(yè)教學(xué)需要教師具有更多的耐心和責(zé)任感。微專業(yè)的學(xué)生來自不同的學(xué)院和年級，在微專業(yè)教學(xué)伊始，教師和學(xué)生之間缺乏了解，為了更好地開展教學(xué)工作，教師需要在較短時(shí)間內(nèi)對學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行了解，通過課堂討論或課下交流等多種渠道與學(xué)生進(jìn)行溝通和互動，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在微專業(yè)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的新問題；在教學(xué)活動開展過程中，教師需要針對不同學(xué)科背景的學(xué)生，采用個(gè)性化的教學(xué)引導(dǎo)方式；在完成微專業(yè)的階段性教學(xué)工作后，教師要不斷梳理面向微專業(yè)教學(xué)的新思路，完善微專業(yè)的教學(xué)方案。微專業(yè)對學(xué)生和教師都是一種新的體驗(yàn)，需要教師對微專業(yè)教學(xué)有足夠的耐心和高度的責(zé)任感。

2 微專業(yè)建設(shè)實(shí)踐的效果與思考

2.1 微專業(yè)學(xué)生的收獲

通過學(xué)習(xí)微專業(yè)，學(xué)生在相對較短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)性地完成一門專業(yè)的學(xué)習(xí)。不同于普通的專業(yè)培養(yǎng)，微專業(yè)著重于縮短培養(yǎng)周期，優(yōu)選教學(xué)課程。學(xué)生完成一定的學(xué)習(xí)活動并通過相應(yīng)的評價(jià)體系，就可以獲得微專業(yè)的結(jié)業(yè)證書，這種培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為他們提供了一種全面、系統(tǒng)、規(guī)范的提升能力的途徑。微專業(yè)學(xué)生的選拔，不限于專業(yè)背景，只要具有相關(guān)理工科背景的學(xué)生，都可以參與微專業(yè)的學(xué)習(xí)。

通過學(xué)習(xí)微專業(yè)，學(xué)生加深對原有專業(yè)知識的理解，提升應(yīng)用能力。微電子為前沿產(chǎn)業(yè)，教師在課堂中結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景進(jìn)行個(gè)性化引導(dǎo)，學(xué)生對于所學(xué)原專業(yè)在微電子產(chǎn)業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)鏈中的位置會有全新的認(rèn)識，這對于學(xué)生原有專業(yè)的學(xué)習(xí)具有正反饋?zhàn)饔谩Ｄ軌虼龠M(jìn)學(xué)生對專業(yè)知識應(yīng)用前景的理解和把握，有助于學(xué)生提升學(xué)習(xí)興趣并保有持久的學(xué)習(xí)動力。

通過學(xué)習(xí)微專業(yè)，學(xué)生能夠開展職業(yè)規(guī)劃，拓展就業(yè)方向，不斷主動挖掘本專業(yè)和微專業(yè)之間的契合點(diǎn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，拓展職業(yè)規(guī)劃方向。

2.2 微專業(yè)建設(shè)的思考

首先，高校要優(yōu)化微專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃。與普通專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃優(yōu)化情形類似，為了與時(shí)俱進(jìn)，微專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃也需要按照一定周期進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。考慮到微專業(yè)是一種新的培養(yǎng)模式，微電子又是一門快速發(fā)展的學(xué)科，微電子微專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)適時(shí)縮短優(yōu)化的周期。

其次，高校要推進(jìn)微專業(yè)教師教學(xué)水平進(jìn)一步提升。為了更好地服務(wù)微專業(yè)的建設(shè)，任課教師需要不斷自主學(xué)習(xí)。寬廣的知識儲備是微專業(yè)教師所必備的素質(zhì)，教師需要和多專業(yè)背景的學(xué)生交流溝通。除此以外，任課教師要開展集體備課等教學(xué)活動，充分發(fā)揮集體的優(yōu)勢，在交流和溝通中探索微專業(yè)發(fā)展的最佳途徑。在下一步工作中，高校還要推進(jìn)任課教師與其他學(xué)院教師的定期交流，了解不同專業(yè)背景學(xué)生的學(xué)情，這對優(yōu)化培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容都具有重要的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)語

在微電子微專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中，燕山大學(xué)理學(xué)院教師建立了一套適應(yīng)微專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)方案，以解決學(xué)生學(xué)習(xí)問題和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，完成了課程知識網(wǎng)絡(luò)搭建，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了翻轉(zhuǎn)課堂和差異化考核等教學(xué)手段，對基于微專業(yè)人才培養(yǎng)模式的教師隊(duì)伍建設(shè)提出了建議。在未來的微專業(yè)建設(shè)中，燕山大學(xué)理學(xué)院教師將廣泛聽取畢業(yè)和在讀學(xué)生的反饋意見和建議，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，助力學(xué)生的全面發(fā)展。