“微电子学概论”课程的教学改革探析

刘培生 ，王金兰 ，蒋娟娟

（1.南通大学 杏林学院，江苏 南通 226000；2.南通大学 地理科学学院，江苏 南通 226000；3.南通大学 教育科学学院，江苏 南通 226000；4.江苏省集成电路设计重点实验室，江苏 南通 226000）

0 引言

“微电子学概论”课程可以引导微电子类专业的学生正确认识微电子专业在社会发展中的作用，是一门专业基础课。同时微电子学研究的内容十分广泛，涉及到许多学科。所以，为了促进专业之间的融合，“微电子学概论”又可以作为选修课面向全校其他专业的学生，从而加深他们对本专业的认识，理解本专业与其他专业的关系。

1 现阶段教学中存在的问题

1.1 教学内容陈旧，课程设置不合理

传统的教学内容主要是教材，由于教材的滞后性、科技发展的前沿性以及教材的专业性过强，这就使得学生在课堂上学到的内容无法有效地与实际生活相结合，造成理论与实践的分离，不利于学生的全面发展。例如在微电子领域有许多新兴的研究方向，像微电子机械系统（MEMS）发展相当迅速。在国外，有许多先进的MEMS产品，如MEMS麦克风的科研已经向CMOS-MEMS技术方向发展。[1]在国内，中国电子科技集团公司第13研究所由微纳米研究中心和国家高密度封装工业性试验基地相结合，MEMS器件和封装发展比较快，已开发出一些新产品。这些新产品一旦应用到日常生活，将会对我们的生活产生极大的影响。然而这些内容在课本上我们都是学不到的。所以，单靠教材里的内容来进行微电子学的教学，无法使学生获得最新的科技成果方面的知识，也就很难拓宽他们的知识面。

“微电子学概论”是一门实验性和应用性很强的课程，其实验内容是该门课程的重要组成部分。可是，微电子学实验在教学过程中也存在一些问题。例如，实验内容陈旧，验证性实验过多，学生在实验过程中积极性不高。因此，为了培养顺应时代发展的适用型人才，必须同时对微电子学实验课程进行改革。

1.2 教学模式落后，教学方式单一

当前微电子专业的教学还停留在以“教师为中心”的传统教学模式之上，这种教学模式往往采用单一的文本教学方式，很难使学生掌握抽象的理论知识。[2]比如，在讲解PN结形成过程时，一味的讲理论，学生会很难理解。但如果能够使用flash影视技术，将PN结形成过程使用动画表现出来，学生就容易接受了。并且在传统的教学模式下，学生只能被动地接受知识，降低了学生的学习兴趣，无法调动学生的主观能动性，不利于学生学习质量的提高。所以，需要打破“教师为中心”的传统教学模式和单一文本教学的方式，探索新的教学方式。

1.3 考核方式单一，教学评价不科学

考核是对教师的教学效果和学生学习成果的检验，起着促进学生主动学习和指导学生寻找高效学习方式的作用，合理的考核方式会提高学生的学习效果。传统的评价基本上是一种总结性学习终端评价，它以甄别学生对知识掌握的水平与选拔优秀学生为导向，是一种由教师、教育主管部门、考试机构等自上而下的对学生“定性”的评价。这种评价只注重学生最终对知识的掌握程度，评价标准单一。由于总结性评价只考虑学生的学习结果而不考虑学习过程，所以容易造成学生平时学习不用功，考前突击学习的情况。因此，必须优化考核方式，引导学生正确学习。

2 “微电子学概论”课程的改革方案

利用有限的教学资源，优化教学方式，促使教学效果达到最佳，是每个教育者都应遵循的原则，“微电子学概论”课程的改革也不例外。本课程教学质量的提高关键在于三点：一是如何有效拓展他们的知识范围以促进学习与实际生活的结合；二是如何提高他们的学习兴趣以调动学生的学习主动性；三是如何丰富考核方式以提高教学评价的科学性，具体教学改革流程如图1所示。

图1 微电子学概论课程的教学流程

2.1 拓展教学内容，优化课程设置

当代科技领域都是多学科、多技术互相交叉、相互渗透的。微电子技术与机械、光学等领域结合后诞生出了MEMS，微电子技术与生物工程技术结合诞生出了DNA（脱氧核糖核酸）生物芯片，微电子机械系统几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料医学、材料科学、能源科学等。传统的教学内容由于教材的滞后性，在某种程度上往往导致教学跟不上实际科技发展的步伐，但是教学的传授者即教师，是一本活的可以不断更新的“教材”。因此，在文本教材落后的的情况下，教师要充分发挥自身角色的灵活与智慧，拓宽学生的知识面。

（1）在课题研究中拓宽知识。一般来说，课题在不同的程度上总是带有一定的综合性。在研究课题的过程当中，学生会发现一些问题涉及到的某方面的知识还未掌握，那么他们就会在这方面的知识上进一步学习。[3]当他们将这方面的知识掌握之后，知识面就得到了拓展，这时课题的学习研究也就可以继续往下深入。为了能够顺利完成课题，学生从确定课题开始直至课题完成期间，他们需要广泛地阅读相关的专业资料，当课题完成之后学生的知识面自然拓宽了。对于“微电子学概论”这门课而言，教师可以通过论文的形式来进行课程最终的考查。为了使学生有足够的时间去查阅大量的资料，课题可以在课程开设后的第二、第三个星期确定，课题的内容可以由老师确定，也可由学生自己选择。

（2）在互助合作中拓展知识。在科学技术飞速发展的今天，学科的相互交叉越来越来复杂，与此相比，个人的能力越来越显得有限。对于个人而言，知识面不可能无限地进行拓展，可以寻求研究不同方向的合作者，在相互合作的过程之中也可以拓展自身的知识面。[4]例如，对于上述所提到以课题研究的方式拓宽知识面这一方法，老师可以将班级同学分成若干组，每组的课题不一样，每组6-7人，每组确定一个课题带头人，由课题带头人来协调、分配每个人在本课题中的研究内容，以此完成课题，最后在小组内部实现知识的共享。

（3）在学术研讨中延伸知识。认真组织学生进行学术交流，对微电子不同领域进行研讨，这是拓宽学生知识面的一个重要手段。学生在完成课题的基础之上，进行知识的提取、归纳，写出课题报告，然后在班上作报告和讨论。这样，既有利于开拓学生的眼界，延伸他们的知识范围，活跃了他们的学术思想，又能相互启迪、互相受益。[5]在“微电子学概论”这门课程中，可以利用最后一周的课程，安排每个课题组的带头人到讲台介绍课题研究的内容，介绍形式可以采用PPT或者现场直接用软件进行相关的仿真，对仿真结果进行讲解。当所有课题组介绍完毕之后，安排各个课题组之间进行自由学术研讨，以此来拓宽学生的知识面。

2.2 更新教学模式，拓宽教学方式

“微电子学概论”课程的教学目前还停留在“以教师为中心”的教学模式和单一的文本教学方式上，这种单调的教学方式已经远远落后于现代化的教学要求。学生被动的接受书本知识，不仅打击学生的学习热情和兴趣，而且严重脱离社会实践生活，使得学习的理论无法解决实践问题，因此很难培养出实践性、应用性人才。针对传统的教学模式和单一的教学方式所带来的问题，我们可以从以下两点以培养学生的兴趣和增强学生的实践能力。

（1）采用兴趣教学法。兴趣教学法就是以兴趣为本来提高学生的学习积极性、学习效率的教学方法。针对学生存在缺乏学习兴趣的现象，我们可以从培养学习兴趣入手，将每节课变成兴趣课，为课堂注入活力，为学习添加动力。[6]

首先，导入实际问题，激发学习兴趣。微电子领域的科技成果，充斥着人们的生活，学生在日常生活中会遇到与教学内容相关的问题，老师应该抓住这一点，引导学生将这些问题提出来，与学生们一起讨论、分析，并针对性地给予解答。[7]例如，在讲到半导体材料特性的时候，老师可以问学生一些和实际生活有关的问题。比如说，“神舟十号”的外壳是用什么材料做的，能经受这么高的温度；“蛟龙号”的外壳是用什么材料做的，能经受这么大的压力。通过这些实际的问题，可以激发学生的学习兴趣，所以老师要抓紧课堂时间与学生一起探讨，甚至让出课堂时间让同学自行讨论。这样不但老师与同学之间实现了互动交流，也极大地增强了这门课对学生的吸引力，能够很好地提高学生的学习兴趣。

其次，互换师生角色，调动学习兴趣。在传统的教学模式中，教师是主要的知识传授者，学生是被动的知识接受者，这属于单向的教学模式。师生角色互换即由学生走上讲台并组织教学活动，而教师则走下讲台充当一个好学上进、不懂就问的学生。采用这种教学模式，能够给学生一个全新的感觉，增强学习的趣味性，活跃学生的创新力，提高他们的学习兴趣。[8]例如，对于微电子学的发展、现状及未来这方面的知识完全可以由学生自己收集资料后以老师的身份站在讲台上讲授出来，老师这时应该认真做好听、记、评等工作，思考和分析学生在授课过程中是如何讲解的，教学效果怎么样，有哪些优点和不足，并作适当的教学内容补充。

最后，注重学习投入，培养学习兴趣。学习投入指的是一种与学习活动相关积极、完满的情绪与认知状态，具有持久性和弥散性特点。[8]它的表现是学生将自己的时间与精力投入到学习当中。根据认知失调理论，迫使学生学习兴趣产生变化的压力既不能太大也不能太小。一方面，压力能够使学生产生与兴趣不一致的行为；另一方面，压力要能够使学生感受到认知失调，假如学生体验不到认知失调度，那么他就不会有兴趣的转变。[9]

（2）增设实践教学环节。实践是提高学生素质的根本途径，是启迪学生的创新思维、引导学生的创新活动、培养学生协作和创新的意识、思维和能力的需要。[10]让学生大量地接触实际，感受所学知识的实际应用，这样会极大地激发学生运用知识的积极性，从而实现从感性到理性的飞跃。具体的可以结合实际的教学，比如说，讲到外延生长时可组织学生到清华同方有限公司等企业参观，讲到集成电路封装时可以去南通富士通等微电子企业参观。学生亲自实践之后，他们会发现自己所学知识太少，在实践中不够用，从而会主动找资料，寻求解决问题的方法，有效地调动起学生内在的学习动力，从而增强他们学习的兴趣。

2.3 丰富考核方式，注重过程评价

为真实地评价学生，提供学生发展全方位信息，提高其在真实的作业情境中思维能力、反思能力、合作能力、信息搜集能力、处理能力和创造能力，本文提出了考核方式改革方案。采用终结性评价和形成性评价相结合的考核方式，让学生重视平时的学习过程，克服以前考试“临时抱佛脚”的不良习惯。

（1）采用课前预习、课堂讨论、实验课及课外活动表现情况以及撰写实验报告相结合的方法，综合评价学生微电子知识的学习情况。课前预习包括了课前的问题和预习报告，课堂讨论考核了学生分析问题和解决问题的能力以及团队合作能力，实验报告的书写考核了学生的语言表达能力和数据分析能力。

（2）考核方式采用闭卷考试和实验研究相结合的方式。在学期末，可以让学生操作一项综合性、设计性实验，只给出实验目的、设计要求和提供的仪器、设备等。要求学生自己预先设计实验路线、数据记录表格，选择实验器材等，使学生真正成为实验的主角，提高学生独立设计、独立实验能力。

3 结束语

教学改革是一个长期的实践过程，笔者在结合自身教学实践的基础上，提出了一些新的方式和方法，但这远远不够。在未来“微电子学概论”的教学实践过程中，需要我们广大教育工作者不断探索，积极面对教学问题，认真总结教学经验，努力完善教学方式，推进教学改革的步伐。

[1]Chiang Cheng-Ta,Wang Chih-Hsien,and Wu Chia-Yu.A CMOS MEMS Audio Transducer Implemented by Silicon Condenser Microphone With Analog Front-End of Audio Codec[J].IEEE Transactions on very large scal integration systems,2012(9):1656-1667.

[2]修春波,李红利,陈亦梅.概论性课程改革的新思路[J].教育探索,2007(4):30-31.

[3]Cheng Xien,Yilai Zhang,Jingying Xiong.Task Driven Learning Model and Application on Teaching[J].IEEE International Conference on Education Technology and Computer,2010(2):226-228.

[4]高抒,张红霞.研究生应在研究中拓宽知识面[J].学位与研究生教育,1998(1):54-55.

[5]徐忠勤,强文鑫,李言俊.拓宽博士生知识面浅议[J].学位与研究生教育,1995(5):22-24.

[6]王聪丽.谈谈兴趣教学法[J].山西高等学校社会科学学报,2004(4):72-73.

[7]郭昕.高校班级自主管理中的自主学习[J].武汉工程大学学报,2010(8):31-32.

[8]Jia Dai-yong,Geng Shi-bin,Han Xu.Teaching Reform on Professional Foundation Courses for Undergraduate Students under the Background of Quality Education[J].IEEE International conference on Digital Object Identifier,2011(4):1-4.

[9]何旭明,陈向明.学生的学习投入对学习兴趣的影响研究[J].全球教育展望,2008(3):46-51.

[10]WU Ming,XIONG Guang-jing,Study on Competence-oriented Engineering Education Reform[J].Journal of Higher Education in Science&Technology,2010(3):54-59.