基于翻转课堂的微电子实验教学模式改革与实践

娄永乐 冯晓丽 康海燕

摘  要：针对微电子专业实验教学模式的现状和存在的问题，探索了基于微课的翻转课堂在专业实验教学体系的应用，阐述了翻转课堂教学模式的基本特点、教学活动设计、教学环境设计和考核方法，列举了专业实验课程中翻转课堂的应用实例。该教学模式对实验课堂进行了空间和时间上的延伸，将传统课堂上的“先教后学”转变为“先学后教”，学生心态从“要我学”转变为“我要学”，为实验教学的进一步发展提供了新思路。

关键词：翻转课堂;微课;实验教学;教学改革

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）22-0135-05

Abstract： This paper describes the current situation and problems of the experimental teaching mode of microelectronics specialized course， explores the application of flipped classroom based on micro-lectures in specialized experimental teaching system， expounds the basic characteristics， instructional design， teaching environment design and assessment methods of flipped classroom teaching mode， the application examples of flipped classroom in specialized experimental courses are listed. The flipped classroom extends the space and time of the experimental course， changes the traditional course from "teaching before learning" into "learning before teaching"， and students' mentality are changed from "I have to learn" to "I want to learn"， The flipped classroom provides a new idea for the further development of microelectronics experimental teaching in China.

Keywords： flipped classroom; micro-lectures; experimental teaching; teaching reform

集成電路是我国进口金额最大的物品，75%以上的集成电路依赖进口，高端集成电路几乎100%依赖进口。随着中美贸易摩擦的不断升级，集成电路再一次被推向贸易战争的风口，2019年第一季度集成电路进口金额为646.45亿美金，是我国逆差最大的行业，远远高于石油、铁矿石等。《中国集成电路产业人才白皮书（2017-2018）》显示，截至2017年底，我国集成电路产业现有人才存量约为40万人，人才缺口达32万人，李克强总理在2018年的政府工作报告中指出：加快制造强国建设，推动集成电路、第五代移动通信等产业发展。微电子专业实验是针对微电子科学与工程专业和集成电路设计与集成系统专业本科生的一门必修专业课程，是学生对专业知识进行内化和科学实验训练的重要基础，也是提高学生专业技能和接轨集成电路产业的必要环节。

随着信息化技术的快速发展，教学模式从传统的板书授课转变为多媒体授课，随着互联网技术的广泛应用，翻转课堂、MOOC等依托互联网为传播媒介的教学模式应运而生[1-4]。翻转课堂的教学模式是教师通过互联网平台，在课前向学生推送知识点的讲解等信息[5-7]，学生自主规划学习时间和学习节奏，在课前完成自主学习，教学活动主体由教师变为了学生，教师不再占用大量的课堂时间讲授知识点，而是引导和协助学生完成课前的资料查找和课堂上的讨论，增强学生的课堂参与度。学生的学习时间从课堂上扩展到了课堂外，学习时间和学习方法更加灵活和主动。

为了不断提高集成电路人才的培养质量，高校教师需要不断改进和提升微电子专业实验课程的实验内容和授课方法，强化理论、实践、产业人才需求相结合的教学模式，提高学生的专业素养和实践能力[8]。

一、专业实验课程的教学现状和存在的问题

在传统的专业实验教学中，教师在课堂上先集中讲解实验原理和实验仪器的使用方法，再根据实验目的和实验内容引导学生思考和操作，有些较复杂的实验需要教师提前设计好实验操作步骤，学生按照步骤一步步地完成实验。在此教学过程中，不管是板书还是多媒体授课，其教学活动的主体均为教师，教学模式均为教师课堂授课，学生被动接受。这种教学模式下，课堂上每个学生接受的信息总量和授课时间是相同的，但每个学生对信息的吸收和内化所需时间不同，教师与学生的互动也比较片面，无法在课堂上了解到所有学生对知识的掌握程度，这就容易造成学生学习效果的差异性。

除此之外，在实验室的开放时间和实验课时的限制下，学生需要在有限的课堂时间中完成额定的实验内容，在实验原理讲解占用较多时间的情况下，留给学生深入思考和动手操作的时间非常紧张，学生无法充分发挥其主观能动性;受实验场地的限制，学生在课后很难再针对实验内容进行温故和探讨，遗忘速度非常快。传统教学模式下，实验教师与学生的交流只能依靠课堂互动和实验报告，并且很难避免实验报告的抄袭现象，导致实验教师无法对学生进行公正有效的评价。