电子信息材料课程的教学改革与实践

张含卓，冯培忠

（中国矿业大学材料学院，江苏徐州 221116）

电子信息材料课程的教学改革与实践

张含卓，冯培忠

（中国矿业大学材料学院，江苏徐州 221116）

作为通识教育选修课，电子信息材料课程涉及材料、电子、固体物理等多个学科领域，对于培养学生的科技意识和创新能力具有重要作用。针对该课程自身特点和学生的实际需求，从课程内容、教学方法、教学手段和成绩评定四个方面开展教学改革。结果表明，教学改革后选课学生人数和出勤率明显提高，总评成绩更加客观真实，对学生的知识水平和教师的业务能力均有积极作用。

电子信息材料;选修课;教学改革

进入21世纪以来，我国高等教育加快了教育教学改革的步伐，其中一个重要的标志就是在本科教育中建立跨学科的通识教育选修课体系，以提高学生的综合素质和创新实践能力［1］。目前很多高校的通识教育选修课不仅学科门类齐全，而且富有时代气息和多学科交叉渗透的特点。以中国矿业大学为例，2012年春季共开设通识教育选修课187门，分为科学与技术、人文社科、创新创业、体育艺术等六个领域，基本满足了学生涉猎不同学科领域的学习要求，在打破专业限制、优化知识结构、开阔学生视野等方面发挥了重要作用。

电子信息材料泛指在信息工程领域和电子产品设计制造过程中使用的各类材料，主要包括介电材料、半导体材料、超导材料、传感材料、磁性材料等。作为现代通信、计算机网络、微机电系统和工业自动化等高新技术产业的重要支撑，电子信息材料的发展规模和技术水平已成为衡量一个国家经济、科技和国防实力的重要标志，在国民经济中具有重要战略地位和作用［2］。另一方面，随着电脑、手机等数码电子产品的普及推广，高校学生对电子产品所用材料的属性和功能表现出浓厚的兴趣和强烈的学习愿望。在此背景下开设电子信息材料课程作为通识教育选修课，不仅能够培养学生关注科技前沿、注重自主创新的意识，而且有助于增强学生对电子设备的理解和分析能力。自2005年至今，笔者所在教研组一直从事电子信息材料课程的教学实践活动，积累了丰富的教学经验，也通过教学反馈发现该课程的教学还存在着一些缺点和不足。为此，教研组从课程内容、教学方法、教学手段和成绩评定四个方面开展了教学改革研究，取得了较好的教学效果。

一、课程教学改革的必要性

从该课程的自身特点来看，电子信息材料涉及材料、电子、固体物理等多个学科领域，综合性和实用性较强，知识更新速度较快。目前电子工业和电子产品的发展极为迅速，是科技创新和国际竞争最为激烈的领域之一。与此同时，电子信息材料也在不断更新换代，大量新兴电子信息材料的涌现使得这一研究领域具有鲜明的时代特征［3］。因此，与一些教学内容相对稳定的选修课不同，电子信息材料课程的教学必须把握时代脉搏，关注学科前沿和研究热点，将当前流行和即将流行的新兴电子信息材料作为教学重点，而将已经淘汰的电子信息材料作为其发展史的一部分略述。这就要求教师必须将教学和科研有机结合起来，准确把握课程的发展现状和趋势，不断更新教学内容，并对教学方法和考核方式作出相应调整。

从该课程的选修对象来看，最近9个学期的选课学生总数为1 208名，选课率达95．9%，说明学生对该课程普遍持欢迎态度，选修热情较高。统计结果表明，选课学生几乎分布于学校设置的所有专业，知识背景参差不齐，其中低年级学生是选修该课程的主要群体。由于学校相关政策的调整，非理工科专业的选课学生人数持续增加。与选课学生交流后发现:学生的选课动机除了获取学分和盲目从众等因素之外，普遍希望了解电子行业的发展动态，对电脑、手机等常用电子产品的材料组成和功能更为关心。这就要求教师必须因材施教，充分考虑学生的知识水平和理解接受能力，有针对性地开展教学改革，从而真正满足学生的学习愿望和实际需求，达到该课程的开设目的。

目前该课程教学中存在的主要问题如下:

（一）教材略显陈旧，教学内容与学生的实际需求存在差距

教研组一直采用清华大学出版社2001年出版的《电子材料导论》作为主讲教材，该教材出版至今已有十余年时间，难以反映当前的电子材料发展水平。同时该教材的理论性和专业性很强，难度较大，部分内容超出了选课学生的理解接受能力。例如教师在讲解高温超导材料的结构特征、激光材料的光谐振腔理论等章节时，缺乏固体物理和材料科学基础知识的学生往往一脸茫然，不知所云。而对于一些与现代生活密切相关、学生普遍关注的电子材料和元器件，如LED发光、液晶显示、磁悬浮列车等，该教材并没有详细展开论述，教师在教学中也往往一带而过，导致学生感觉课程内容枯燥乏味，甚至产生厌学情绪。

（二）教学方法单一，学生的主体地位有待提高

课堂教学仍然采用教师在台上讲、学生在台下听的灌输式教学法，按照各类电子信息材料的定义、分类、工作原理、功能及用途这一传统模式进行讲解，忽视激发学生的学习兴趣和发展逻辑思维能力，师生之间缺少交流和互动。学生总体处于被动接受的地位，学习积极性和主动性不高，难以将知识消化吸收并做到学以致用。

（三）教学手段过分依赖多媒体课件，缺少实物展示和演示实验

多媒体教学设备的普及和推广，为课堂教学提供了丰富生动的教学手段。但是过分依赖多媒体课件，势必给教学效果带来负面影响。该课程的多媒体课件中含有大量的图片、动画和视频资料，教师为此付出了很多时间和精力，但能否提高教学质量却值得商榷。教学实践表明，课件中植入过多的影音资料容易喧宾夺主，仅仅满足了学生的视听感官需求，学生的求知欲望和理解分析能力却有所下降。另一方面，课堂教学缺乏必要的实物展示和演示实验，学生的认知水平往往停留在纸上谈兵的阶段，难以对课程内容进行巩固和强化。

（四）成绩评定体系不完善，不能准确评价学生对课程的掌握程度

合理的成绩评定体系不仅能够真实反映教师的教学效果和学生的学习情况，而且对教师和学生都会起到督促和引导作用［4］。目前该课程的总评成绩由平时成绩和结课考核成绩两部分组成，平时成绩以到课情况（点名）为主要依据，结课考核则采用开卷考试或者考查报告的形式。由于选课学生众多，教师逐一点名会浪费不少时间，个别点名又似乎缺欠公正。还有一些学生平时缺课严重，结课考核时却善于投机取巧，如临时借阅大量参考书在开卷考试中使用，或者抄袭甚至剽窃他人学术成果作为考查报告上交。显然，这种成绩评定体系不能准确评价学生对课程的掌握程度。

二、教学改革具体措施

（一）围绕人才培养目标和学生认知规律，优化课程内容

教研组明确提出，该课程的开设目的是让学生了解电子信息材料的发展历史和前沿动态，掌握其基本工作原理、性能和用途，初步具备正确选择和使用电子信息材料的能力。由于大多数学生的专业基础薄弱，认知水平较低，因此在教学过程中，不应过分强调知识细节和理论公式，而应从信息技术对人类社会的深远影响入手，阐述电子信息材料在信息技术中的重要地位和作用，以培养学生的学习热情和创新意识，最终达到提高学生科技素质和实践能力的教学目标。为此，教研组对课程内容进行了大胆创新，删减了原有教材中理论性过强的部分章节，同时广泛查阅科技文献，增加了电子信息材料发展简史、前沿动态、亟待解决的技术问题等内容，并对国内外电子领域的技术差距作出了客观评价。以超导材料为例，教学中不再集中讲解复杂的超导原理，而是将其穿插于人类发现和认识超导材料的历史中，按照“获得低温条件→发现超导现象→提出物理假说→部分验证→发现反例→修正原有假说”的主线融会贯通，同时强调超导材料在当今社会的应用。在课堂教学的最后6个学时，以智能手机、平板电脑（iPad）等最新科技产品为主题，总结回顾电子信息材料在这些产品中的功能和用途，力求将教学内容与学生的日常生活联系起来，避免理论与实践相脱节。

（二）启发式和互动式教学方法相结合，提高课堂教学趣味性

电子信息材料种类繁多，与人们的生产和生活息息相关。根据这一特点，教学采用启发式和互动式相结合的教学方法，重视学生的角色投入，多渠道调动学生的积极性和主动性，培养学生独立思考、勇于钻研的精神。在课堂教学中，根据教学内容设置若干问题，鼓励学生讨论和解答，允许学生发表不同的观点和见解，引导学生创新。每堂课结束前安排一定的答疑时间，了解学生的真实感受和存在的疑惑，对学生尚未理解消化的知识进行重点讲解。通过课间交谈、电子信箱等方式收集学生的反馈信息，总结教学经验和不足，不断提高教学质量。

实施启发式和互动式教学法，必须设法提高课堂教学的趣味性。事实上，如果教学过程沉闷乏味，学生参与程度不高，那么教师启发和师生互动的效果都会大打折扣［5］。对于本课程而言，趣味化教学主要依靠以下途径:一是教师应当精神饱满，对课程内容了然于胸，能够运用生动幽默的语言进行讲解。电子信息材料的发展进步，离不开众多科学家和发明家的勤奋钻研。如果教师能将这些发明创造的小故事串联起来，引导学生思索故事背后的科研思想和智慧，则会使课堂教学引人入胜，意味深长。二是借助多媒体等现代化教学手段，形象生动地展示教学内容。显然，趣味化教学是启发式和互动式教学法的重要铺垫，对于消除学生畏难情绪，发挥学习潜能等方面具有明显作用。

（三）重新制作多媒体教学课件，注重多种教学手段的综合运用

在课程内容和教学方法的改革过程中，多媒体课件的重新制作势在必行。首先，针对优化后的课程内容，对原有课件重新编排，对原有影音资料甄别挑选，保留与课程内容密切相关、有助于学生学习和思考的部分，其余坚决舍弃，防止影音资料充斥而削弱教师的主导地位。其次，结合启发式和互动式教学法，在课件的某些环节设置问题，便于教师在课堂中发问并与学生共同探讨。最后，广泛搜集资料，将电子信息材料的前沿动态反映到课件之中。另外，教研组购置了几种典型的电子材料和元器件，在课堂教学中予以展示。例如教师在讲解光电材料时，将购置的七彩荧光屏与LED发光板带入课堂，通电后演示事先设计的文字和图案。演示过程虽然只有短短的几分钟，但却能充分调动学生的学习兴趣和课堂注意力，没有人因为实验简单而不以为然。接下来教师再利用多媒体课件讲解发光原理时，大多数学生也会听得津津有味，对所学知识印象深刻。这说明多种教学手段的综合运用，比单纯使用多媒体课件的教学效果更好。

（四）课堂考核与结课考核并重，强调学生对知识的理解和创新

在考核方式上，实行课堂考核与结课考核并重，二者各占总评成绩的50%。采用不定期课堂作业作为课堂考核的主要依据，避免由于点名而浪费教学时间，也有助于教师了解学生对课程内容的掌握程度。教师对作业认真批改后，及时公示课堂考核成绩，对学生起到提醒和督促作用，同时体现公正公平原则。采用探究型报告作为结课考核的主要依据，结课前两周即布置若干题目，让学生任选其一展开论述，给予学生查阅相关文献资料的时间。在考核内容上，精心设计考核题目，突出考题的新颖性和实用性，着重考查学生对知识的理解和创新能力。例如在讲解液晶材料时，课堂作业布置为“一句话概述液晶显示的基本原理。”显然，这类考题的答案无法从教材或课件中直接找到，学生必须对相关知识深入理解并进行总结归纳。同样，探究型报告也不要求学生对课程内容照搬照抄，而是以电子信息材料的某一特殊性质或功能为主题，启发学生的科学兴趣和创新思维。

三、教学改革效果与体会

电子信息材料课程教学改革前后的相关数据如下表所示。可以看出，教学改革取得了显著成效。首先，选课学生人数和出勤率明显提高，最近三次选课率均为100%，出勤率均大于95．5%。这说明学生不仅对课程的选修热情极高，而且对课程的重视程度加强，能够在教学改革的推动下自觉上课，选而不修的问题得到有效解决。其次，教学改革后学生的总评成绩约为80分，比较客观地反映了学生对课程内容的掌握程度。而在此之前，由于考核方式或内容存在弊端，学生总评成绩不尽合理，缺考学生人数较多。还应看到，教学改革不仅使学生受益，对教师提升自身业务水平也有积极作用。学生的一些新奇想法可能对教师的科研工作有所帮助，达到教学相长的效果。今后，教研组将继续坚持以学生为本的教育理念，不断深化教学改革各项措施，努力将电子信息材料课程打造成特色鲜明、内涵丰富的精品课程。

电子信息材料课程教学改革前后的相关数据对比

:

［1］王义遒．大学通识教育与文化素质教育［J］．北京大学教育评论，2006，4（3）:2 －8．

［2］常永勤，强文江，龙毅．“电子信息材料”课程的教学改革［J］．中国冶金教育，2010，（1）:40 －41．

［3］袁桐，王占国．我国电子材料发展六十年［J］．新材料产业，2009，（10）:33 －38．

［4］陈文贵，刚永．高校选修课存在的问题与质量管理对策［J］．教育与职业，2011，（21）:138 －140．

［5］张从容．提高高校课堂教学质量的对策研究［J］．黑龙江高教研究，2007，（12）:164 －166．

Teaching Reform and Practice of Electronic Materials and Information Courses

ZHANG Han-zhuo，FENG Pei-zhong
（School of Materials Science and Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China）

As an elective course for general education，electronic materials and information involves many academic fields such as materials，electronics and solid physics，with important effects in cultivating undergraduates'scientific sense and innovative ability．Based on the course characters and the realistic demand from undergraduates，teaching reform was performed in four aspects，including course content，teaching method，teaching instrument and grade evaluation．The results indicated the number and attending ratio of undergraduates selecting the course increased，with more objective remarks and positive influence on both undergraduates'studying and teachers'professional ability．

electronic materials and information;elective course;teaching reform

G642．3

A

1001－7836（2013）01－0072－03

10．3969/j．issn．1001 －7836．2013．01．026

2012－07－02

张含卓（1979－），男，山东济南人，讲师，博士，从事功能材料与器件研究;冯培忠（1976－），男，陕西合阳人，副教授，博士，从事高温合金研究。