学习通支持下的“半导体物理与器件”混合式教学研究

摘要：探讨了学习通平台支持下的“半导体物理与器件”课程的混合式教学改革。首先，阐述了开展混合式教学的意义，强调以学生为中心，通过线上自主学习和线下指导讨论相结合，培养学生自主学习和探究创新的能力。其次，分析了学习通平台对混合式教学的支持作用，包括提供教学资源建设与管理工具、支持多样化的在线教学活动和交互等。再次，从教学目标、教学内容和教学方法3个维度，提出了“半导体物理与器件”课程的混合式教学方案设计，并详细论述了教学实施流程。最后，指出要加强过程监测和学习效果评估，持续优化教学策略，促进课程教学效果和人才培养质量的全面提升。

关键词：学习通半导体物理与器件混合式教学支持作用

ResearchonHybridTeachingof“SemiconductorPhysicsandDevices”SupportedbyXuexitongCUIJianliXIXiaojing

YunchengUniversity，YunchengCity，ShanxiProvince，044000China

Abstract：Thehybridteachingreformof“SemiconductorPhysicsandDevices”coursesupportedbyXuexitongplatformisstudied.Firstofall，it expoundsthesignificanceofcarryingouthybridteaching，emphasizingstudent-centered，andcultivatingstudents'abilityofindependentlearning，inquiryandinnovationthroughthecombinationofonlineindependentlearningandofflineguidanceanddiscussion.Secondly，itanalyzesthesupportingeffectofXuexitongplatformonhybridteaching，includingprovidingteachingresourceconstructionandmanagementtools，supportingdiversifiedonlineteachingactivitiesandinteraction.Then，fromthethreedimensionsofteachingobjectives，teachingcontentsandteachingmethods，thehybridteachingschemedesignof“SemiconductorPhysicsandDevices”courseisproposed，andtheteachingimplementationprocessisdiscussedindetail.Finally，itispointedoutthatweshouldstrengthentheprocessmonitoringandlearningeffectevaluation，continuouslyoptimizetheteachingstrategy，andpromotetheoverallimprovementoftheteachingeffectandtalenttrainingquality.

KeyWords：Xuexitong;SemiconductorPhysicsandDevices;Hybridteaching;Supportingeffect

随着教育信息化的深入发展，混合式教学已成为高校教学改革的重要方向。学习通作为智慧教学平台，为混合式教学提供了全方位的支持和服务。“半导体物理与器件”作为电子信息类专业的核心课程，教学中面临理论性强、知识面广、实践性高等挑战，传统面授模式难以充分调动学生学习的主动性和积极性，因此，亟需探索学习通支持下的“半导体物理与器件”的混合式教学模式，促进课程教学与时俱进。

1“半导体物理与器件”混合式教学的意义

混合式教学作为“互联网+”教育的具体表现形式之一，能够有效整合线上和线下教学资源，满足学生多样化的学习需求。“半导体物理与器件”作为电子信息工程专业的核心课程，具有理论性强、知识面广、实践性高等特点，传统的面授教学模式很难全面照顾到学生的学习需求，学生的学习积极性和主动性不高。因此，有必要探索学习通支持下的“半导体物理与器件“课程的混合式教学改革。混合式教学强调以学生为中心，通过线上自主学习和线下指导讨论相结合的方式，激发学生的学习兴趣和动力，培养学生自主学习和探究创新的能力[1]。学习通平台作为一个综合性的在线教学平台，为混合式教学提供了良好的支撑环境。教师可以在学习通上建立“半导体物理与器件”课程，上传教学资源，组织在线学习活动，实现教学内容的可视化呈现。学生可以利用碎片化时间在线学习理论知识，并通过在线测试、讨论等方式与教师和同学互动交流，从而加深对知识的理解和掌握。

2学习通平台对混合式教学的支持作用

学习通是一个智慧教学平台，集教学资源、教学活动、学习分析等功能于一体，为混合式教学提供了全方位的支持和服务。在“半导体物理与器件”课程的混合式教学中，学习通发挥着重要作用。学习通为教师提供了丰富的教学资源建设与管理工具，教师可以在平台上上传和分享各种类型的教学资料，如教学大纲、课件、微课视频、作业试题等，形成完整的在线课程体系。平台还支持在线编辑、协作等功能，方便教师及时更新和优化教学内容。学生可以随时随地访问在线资源，促进自主学习和个性化学习。而且，学习通支持多样化的在线教学活动和交互方式，教师可以利用讨论区发起主题讨论，引导学生交流思考，加深对知识的理解。学习通还内置了在线测验、投票、问卷、小组任务等工具，可以方便地组织各种形式的在线学习活动，增强师生互动和生生互动。例如：针对一些重点和难点知识，教师可以发起测验巩固学生学习效果；针对一些开放性问题，教师可以组织学生分组调研和在线汇报，提升协作能力[2]。总之，学习通平台为“半导体物理与器件”混合式教学的顺利开展提供了必要的技术支持和优质服务，使学习更加智能、个性化和社会化。教师应充分利用平台优势，合理设计教学活动，不断提升教学效果和学生综合能力。

3“半导体物理与器件”学习通混合式教学方案

3.1教学目标与内容设计

“半导体物理与器件”课程的混合式教学目标是让学生系统掌握半导体材料的物理性质、器件结构和工作原理等基础理论知识，熟悉常见半导体器件的特性分析与应用，并能综合运用所学知识解决实际问题。针对这一目标，在学习通平台支持下，课程教学内容可以分为5个模块。

3.1.1半导体基础知识模块

重点讲解半导体的能带理论、载流子输运、PN结理论等物理基础，帮助学生理解半导体材料的导电机理和电学特性。可以利用学习通平台制作微课视频，生动演示半导体能带、载流子复合等物理过程，并设置随堂练习巩固学习效果。

3.1.2半导体器件结构与工作原理模块

系统介绍二极管、三极管、场效应管、光电器件等典型半导体器件的结构特点和工作机制。学习通上可以提供器件结构图、工作原理动画等形象且直观的学习资源，方便学生自主学习，同时还可以组织在线讨论，启发学生思考器件设计的优化策略。

3.1.3半导体器件特性分析与应用模块

重点分析半导体器件的伏安特性、频率特性、开关特性等，并探讨器件在电路中的实际应用。除了理论分析外，还应注重培养学生的仿真实践能力。可以在学习通上提供Multisim、PSpice等仿真软件的操作指南和实例，指导学生开展器件特性仿真实验，加深对器件工作机理的理解。

3.1.4半导体器件设计与制造工艺模块

适当引入半导体器件设计和微纳加工工艺的相关内容，帮助学生了解器件设计流程和制造工艺，初步建立起器件物理、结构和工艺之间的联系。可以邀请业界专家在线开设讲座，分享半导体产业和器件技术的最新发展动态，拓宽学生的技术视野。

3.1.5半导体器件前沿技术与创新应用模块

介绍半导体器件技术的前沿进展和创新应用，如第三代半导体材料与器件、柔性电子器件、微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS）器件等，激发学生的学习兴趣和创新意识。鼓励学生以小组为单位在学习通平台上开展案例分析和创意设计活动，提出一些新颖的器件应用构想。

教学内容组织上，要处理好知识传授与能力培养及理论教学与实践教学的关系。线上教学侧重基础理论的讲授，线下教学侧重知识的内化和拓展。同时，要充分利用学习通平台的互动交流功能加强师生互动和生生互动，营造良好的探究式学习氛围，提高学生分析问题和解决问题的综合能力[3]。

3.2教学方法设计

3.2.1在线学习与面授教学的比例分配

在“半导体物理与器件”混合式教学中，如何合理分配在线学习和面授教学的比例是一个关键问题。一般来说，在线学习主要承担知识的传授和巩固，面授教学主要负责知识的拓展和内化。

理论知识模块应以在线学习为主、面授教学为辅，比例可以设置为7：3左右。半导体物理、器件工作原理等理论内容相对成熟，适合学生自主学习，教师可以在学习通上提供文本、PPT、微视频等形式多样的在线学习资源，供学生灵活学习。在面授教学中，教师可以重点讲解学生在线学习中的疑难问题，开展研讨交流活动，加强师生互动。

实践技能模块则需要以面授教学为主、在线学习为辅，比例可以设置为6：4左右。器件特性分析、仿真实验等实践内容需要教师面对面指导示范，学生动手操作体验。面授教学中，可以安排实验室教学，训练学生使用示波器、半导体测试仪、EDA软件等专业工具和设备的能力。在线学习平台上，教师要提供实验指导书、操作视频等资源，方便学生课前预习和课后复习。

创新拓展模块应当以在线学习与面授教学并重，比例可以设置为5：5。一方面，学习通平台是分享半导体前沿技术资讯和拓展案例的重要渠道，教师可以定期更新行业动态，开设在线讨论区引导学生交流分享。另一方面，面授教学对于培养学生的创新实践能力不可或缺，教师可以联系企业导师，开展创新项目教学，指导学生进行器件设计和工艺实践，提升综合应用能力。

在实践过程中，应注意在线学习与面授教学的比例分配要因课而异、动态调整，充分考虑学情特点、教学条件等因素的影响。同时，要加强过程监测和学习效果评估，根据反馈数据优化教学策略，确保在线学习与面授教学有机融合，共同服务于混合式教学目标。

3.2.2在线学习资源开发

在线学习资源是混合式教学的重要组成部分，直接影响学生的自主学习效果。学习通平台为在线学习资源开发提供了强大的支持，教师可以充分利用平台的课程建设与管理工具，开发形式多样和内容丰富的在线学习资源，满足学生多元化的学习需求。

首先，要开发符合认知规律和简洁生动的理论教学资源。“半导体物理与器件”课程涉及的能带理论、PN结原理等知识点抽象难懂，教师可以利用学习通平台的录屏软件和动画制作工具开发微课视频资源，直观演示半导体的导电机理、载流子运动等物理过程[4]，同时还可以制作思维导图、知识卡片等形象化的学习材料，帮助学生梳理知识脉络，加深理解和记忆。

其次，要开发体现工程实践和注重交互体验的仿真实验资源。半导体器件的工作特性需要通过实验测试和分析来掌握，但受实验条件限制，学生动手实践的机会较少。教师可以利用学习通平台集成的Multisim、PSpice等电路仿真软件开发虚拟仿真实验项目，让学生在线搭建器件测试电路，模拟器件的输入输出特性曲线，加深对器件工作原理的理解。

再次，要开发反映技术前沿和拓展专业视野的案例分析资源。半导体技术发展日新月异，教材内容难以全面涵盖最新技术动态。教师可以在学习通平台上搜集整理前沿技术文献、行业研究报告等材料，开发技术专题学习模块，引导学生分析第三代半导体、柔性电子、MEMS等新兴领域的材料与器件特点，了解技术发展趋势，培养创新意识和工程思维。此外，还要开发培养工程实践能力的开放性设计资源。devicedesign是半导体器件课程的重要教学环节，传统的设计型作业内容相对单一，难以全面训练学生的设计能力。教师可以联系行业专家，在学习通平台上开发创新实践项目资源，提供器件设计任务和技术指导，鼓励学生应用所学知识开展器件工艺设计、版图设计等实践，并在线提交设计报告，接受点评指导。

在资源建设过程中，教师要合理把握资源的难易程度和信息呈现方式，循序渐进，激发学习兴趣；要充分利用学习通平台的交互式工具，嵌入练习题、思考题等，促进师生互动，实现学习过程性评价；同时要加强资源更新维护，持续优化资源质量，为学生营造良好的在线学习环境。技术层面，学习通平台要加强与虚拟仿真、VR/AR、人工智能等技术的融合应用，为在线学习资源开发提供智能化支持。例如：应用自适应学习技术，根据学生学情数据，自动推送个性化学习资源；应用智能导学技术，为学生提供学习路径规划和进度引导，促进学习效果的持续改进。

4“半导体物理与器件”学习通混合式教学流程

在学习通这一平台载体的支持下，“半导体物理与器件”的教学课程可以分为在线学习、在线讨论和在线测验3个阶段。

在线学习是混合式教学的重要组成部分，通过学习通平台开展，主要包括自主学习、在线讨论和在线测验3个环节。自主学习是在线学习的基础环节，主要依托学习通平台提供的各类学习资源，包括微课视频、电子教材、课件PPT、仿真实验等[5]，学生可以根据自身的学习进度和学习风格灵活安排学习时间和学习路径。在“半导体物理与器件”课程中，学生首先要在线学习半导体的物理基础知识，如能带理论、载流子输运机理等。教师可以利用学习通平台的SCORM课件制作工具开发交互式的微课视频和仿真动画，生动且直观地展示半导体材料的导电机制和电学特性。学生可以反复观看视频，巩固理解。

在线讨论则是深化自主学习的重要环节，通过学习通平台的讨论区和社区广场等交互工具开展。教师可以发起与课程内容相关的讨论话题，tl//qCDWP3E7WYXXT3rKvkxnZ6J9pwJCivvrEtbupPs=引导学生积极思考和表达观点。例如，教师可以在学习通讨论区发布一则最新的半导体技术动态（如第三代半导体材料、柔性电子器件的研究进展等），鼓励学生分享自己的看法和见解，探讨技术发展对半导体器件设计的影响，学生之间可以相互点评，达成共识。再如，针对某个具体的案例（如新型功率器件的设计优化），教师可以组织学生开展头脑风暴，集思广益，在线提出设计改进方案，学生通过小组协作，开展方案比较和优选，提升分析问题和解决问题的能力。在讨论过程中，教师可以适时参与互动，进行点拨引导，帮助学生梳理讨论成果。学习通平台会自动统计学生的讨论情况（如发帖次数、回复次数等），作为平时成绩的参考依据。

在线测验则是检验自主学习效果的关键环节，通过学习通平台的作业和考试系统实现。教师可以借助题库工具开发各类客观题（如选择题、填空题等）和主观题（如简答题、计算题等），对学生的知识掌握情况进行全面评估。例如：针对半导体材料的物理性质，可以设计一些概念题和判断题，考查学生对能带理论、费米能级等基本概念的理解；针对半导体器件的工作原理，可以设计一些简答题和计算题，考查学生对PN结、MOS管的电流-电压关系、开关特性的掌握。在线测验支持自动批阅和实时反馈，学生可以及时查看自己的得分和答案解析，查漏补缺。测验结果也会自动记入学习通平台的成绩册，便于教师综合评价学生的学习效果。学习通平台还支持智能组卷和自适应测评等功能，根据学生的学习情况，自动生成个性化的试题，实现因材施教。教师也可以利用测验数据对教学策略进行反思和改进。

5结语

综合分析，学习通支持下的“半导体物理与器件”混合式教学是顺应智慧教育发展趋势、深化课程教学改革的必然选择。可以预见，随着实践探索的不断深入，学习通支持下的“半导体物理与器件”混合式教学必将进一步优化完善，为复合应用型半导体人才的培养提供更加高质量的教育供给。

参考文献

[1]吴洁，徐勇，郭宇锋.半导体物理与器件课程的教学模式设计[J].集成电路应用，2023，40（11）：242-243.

[2]游龙.“半导体器件物理”课程教学的思考与探索[J].科教导刊，2023（26）：128-130.

[3]张飞鹏.基于学习通的半导体物理与器件课程线上线下融合教学研究[J].广西民族师范学院学报，2023，40（4）：110-114.

[4]冯红瑞.基于超星学习通平台的混合式教学设计与应用研究[D].牡丹江：牡丹江师范学院，2023.

[5]李飞飞.基于学习通平台的行动导向教学模式构建与实践研究[D].大连：辽宁师范大学，2021.