“MEMS技术基础”课程教学方法的改革与实践

杜立群+王大志+崔岩+刘军山+徐征+李经民

摘要：本文对“MEMS技术基础”课程教学方法进行了改革，采用以“学生为中心”的课堂形式，开展交互式教学。在教学过程中将“理论知识与应用背景”密切结合，引入了研究型教学模式和实例教学法。同时，采用多种考核方法和手段，对学生学习效果进行了较为合理而全面的考核，改变了“一考定终身”的做法。为评价教学方法的成效性，笔者选择了2013～2014春季学期的授课班作为教学方法改革的试点对象，对改革试点班与非试点班的考试成绩从平均考试成绩和优良率两方面进行了比较。结果表明：改革试点班的平均成绩和优良率明显高于非试点班，“MEMS技术基础”课程教学方法的改革取得了一定成效。

关键词：MEMS技术基础；教学方法；教学改革；教学效果

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0124-02

MEMS技术是新兴的高新技术产业，自20世纪90年代开始，世界各国加大了对MEMS产业的投入经费。近年来MEMS产品开发公司如雨后春笋，对MEMS专业人才的需求激增。为应对发展、适应市场对MEMS专业人才的旺盛需求，我国一些高校相继开始设置本科生的MEMS课程。在这样的大背景下，我校从2011年开始为本科生开设了“MEMS技术基础”课程。“MEMS技术基础”是一门专业特色选修课，选课对象基本上是大三本科生。它是我校唯一一门引领本科生进入MEMS这一正在迅速增长领域的桥梁课程，承担着培养MEMS专业人才的任务，是创新人才素质培养的重要环节，是培养学生微纳机械创新设计能力和MEMS实践能力的有效环节。

笔者在以往“MEMS技术基础”课程的教学实践中发现：在“MEMS技术基础”的教学中存在几个方面的问题：①MEMS是一门多学科交叉学科，涉及的学科包括机械工程、电气工程、材料加工以及微制造。微制造并不是从传统的机械加工和制造工艺变化而来的，而是采用自上而下和自下而上的加工方法，与传统加工方法截然不同。离开了机械类系列课程体系的支撑，面对一门全新的、跨学科的课程，对于缺乏微加工知识储备的大三本科生来说，对课程内容的理解是比较困难的。②老的“填鸭式”教学理念是老师教得越多越好，对学生接受多少不太关注。以往本课程以讲授基础理论、基本加工工艺和测试方法为主，学生普遍反映过于抽象。传感器部分缺少实例分析，导致学生对所学知识的认识茫然，课程学习的兴趣不高，这严重影响了学生的学习积极性和教学效果，不利于启发学生的创新意识并提高创新能力。③授课过程中过分依赖PPT。对于专业课程教学，PPT存在一些严重不足：目前“MEMS技术基础”课程没有固定的教材，由于使用PPT授课，老师讲课容易速度快，学生来不及记笔记，影响了学生对知识点的掌握。有时学生会因PPT的画面或动画吸引注意力而忽视专业内容。④教与学的关系应该是客观与主观的关系。⑤学生的现状：课程任务重，不善于自主学习，应付考试；实践能力偏弱，创新动力不足。如何改善和调整上述5个方面的问题，促使我们对“MEMS技术基础”课程的教学方法进行改革，以便提高该课程的教学效果。

一、教学方法改革理念及思路

“MEMS技术基础”课程教学方法改革理念：自主学习、激发兴趣、强化实践、提高能力。

“MEMS技术基础”课程教学方法改革思路：根据“MEMS技术基础”以往教学过程中存在的问题以及现阶段对教学提出的新要求，着手从4个方面进行教学方法改革：①提高学生自主学习能力。在一定时间和程度上，学生能接受的知识量是有限的。如果学生做好了预习，自然课堂教学的效率一定会提高，学生获得知识量就可以最大化。为此，必须强调学生的自主学习能力，课前把老师要讲的内容扫描成PDF文档，发给学生，做好课前预习，课中要提问，课后要复习。②提高学生学习兴趣。兴趣是最好的老师，因此，如何激发学生学习兴趣是教好这门课程的关键。③增强师生互动。讨论是掌握课程知识精髓、激发思维、提高能力的重要途径。④理论与实践相结合。“MEMS技术基础”由于内容设计的知识点比较多，模型和实物就是非常重要的教学手段，因此，理论教学与实例教学的有机结合会有利于学生对课程难点和重点的理解，有利于提高教学质量。

二、多种教学方法在“MEMS技术基础”课程教学中的应用

（一）课程教学方式改革

1.理论授课方式。理论授课方式，既借鉴了传统的教学方式（PPT+板书），又采用了多种与传统授课方式不同的方法。在教学过程中，教师采用以“学生为中心”的课堂模式。课堂中随时解答学生提出的问题，帮助学生理解和掌握相关知识。通过提问、演示、讨论、答疑等方式开展交互式教学，根据课程内容适时调整教学方法，让学生真正参与教学的过程。改变了过去以教师为主体的“填鸭式”、单向知识传播的教学模式，极大调动了学生参与教学的主动性和积极性。

2.将实物引入课堂。为克服理论讲授枯燥、抽象的现状，根据教学内容不同，针对某些直观性强、学生可以通过实物获得感性认识的课程内容，引入实物教学的手段。比如将MEMS常用材料和实际加工的MEMS微器件引入教室，边讲解边演示，产生情景教学效果，极大地提高了学生的理解力，激发了学习兴趣。

3.讨论课。讨论课的前提是学生必须在课前认真预习，对课堂内容有一定程度的了解。在开展讨论课时，可分为两种不同的方式，一种是老师提问，将学生分组讨论后进行回答和讲解，其他组同学进行评价，最后由老师来评价和总结；另一种是由同学提问，其他同学来回答和讲解，提问的同学来评价，最后由老师来评价和总结。

4.理论与实际紧密结合。在讲课过程中将“理论与应用背景”密切结合，引入研究型教学模式。即将教师的科研兴趣和科研成果融入到本科教学中，形成互动的统一过程，以真正有效地为社会培养出拥有系统知识结构、具有研究意识和研究能力的本科人才。同时，为提高学生灵活运用所学基础知识和概念的能力，开阔学生视野，在教学过程中引入MEMS典型产品实例教学的内容和方法。通过理论与实际紧密结合，增强学生“自主学习”的兴趣，有效提高了教学质量。endprint

（二）考核方式的改革

传统的一次考试决定学生成绩的做法，在某种程度上伤害了一部分学生的学习热情。在这种考试模式下，有些学生平时学习不刻苦，但善于临时应付考试，往往取得较好成绩。而有些平时学习比较好的学生，但在考试中并没有发挥出来，反而得到的是不理想的成绩。为改变这种“一考定终身”的情况，采取相对比较全面合理的考核方式。在保留传统理论考试基础上，增加“自主学习式”、平时题签式、交流讨论式等多种考核方法。所谓“自主学习式”考核方法，是由主讲教师根据工程实际需求，确定几组MEMS微器件设计题目。学生通过自学和与任课教师交流讨论相结合的方式，经过课程设计题目选择、文献综述、构建原型、MEMS结构设计、微加工工艺流程的制定，运动分析与性能评价等，最后撰写课程报告，ppt答辩。这样的教学模式使学生对知识的掌握更扎实，收到事半功倍的效果。同时，可根据课程实际情况分阶段增加交流讨论、书写报告等环节，采用鼓励式评价方式，提高学生学习兴趣。注重学生综合能力的测试，促进学生知识的积累，避免学生考前突击和死记硬背现象，使学生真正学到知识。上述不同的考核方式和内容，从不同的角度对学生进行了全面评价，使最终的考核成绩比较合理。在这种考核体系下，学生要想取得好成绩，就得从理论学习和实践能力两方面全面提高。

三、教学效果对比分析

为评价教学方法的成效性，选择了2013～2014春季学期的授课班作为教学方法改革的试点对象。对改革试点班与非试点班的考试成绩从平均考试成绩和优良率两方面进行比较。平均考试成绩和优良率的对比结果见图1和图2。图中，2014年度代表改革试点班，2011～2013年度代表非试点班。从图1和图2可以看出，改革试点班的平均成绩和优良率明显高于非试点班。

同时笔者对试点班的10名同学进行了问卷调查，同学们对教学方法和考试模式的改革比较认可，对工程应用实例比较感兴趣。

四、结论

在“MEMS技术基础”课程教学中，笔者采用多种教学方法，极大地调动了学生参与教学的主动性和积极性，提高了学生的理解力，激发了学生的学习兴趣，有效地提高了教学质量。同时通过理论与实际紧密结合，学生更加深入地了解和掌握了国内外MEMS领域的先进知识，开阔了学生视野，增强了学生“自主学习”的兴趣。

参考文献：

[1]阮青锋，缪秉魁，曾伟来，李东升，等.多种教学方法提高“结晶矿物学”课程教学效果[J].教育教学论坛，2014，（48）.

[2]滕跃.促进大学生自主学习的课堂教学模式的探讨[J].教育教学论坛，2014，（48）.

[3]崔铮.微纳米加工技术及其应用[M].北京：高等教育出版社，2009.endprint