【摘要】文章以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，在探討了當(dāng)前《微電子工藝》課程教學(xué)中存在的問題與難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以松綁教育與整合教學(xué)兩種理論為指導(dǎo)，提出了“混合式立體化”教學(xué)模式，并進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐及探索，最后對(duì)其實(shí)踐效果進(jìn)行了調(diào)查分析。該模式的運(yùn)用對(duì)全面改革《工藝》課程教學(xué)有著重要的理論與實(shí)踐意義。

【關(guān)鍵詞】微電子工藝;應(yīng)用型創(chuàng)新人才;混合式立體化教學(xué);教學(xué)模式

【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009—8097(2010)01—0077—05

一 《微電子工藝》課程教學(xué)中的問題與結(jié)癥

《微電子工藝》(以下簡稱《工藝》)是當(dāng)前高校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。主要介紹半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體集成電路制造工藝及其基本原理，其目標(biāo)是培養(yǎng)熟知國內(nèi)外先進(jìn)微電子關(guān)鍵工藝，并具有一定工藝設(shè)計(jì)、分析以及解決工藝實(shí)際問題能力的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)直接取決于該課程的教學(xué)效果。但當(dāng)前《工藝》課程教學(xué)過程中仍存在諸多問題，教學(xué)效果不佳，主要體現(xiàn)在:教材陳舊，難以適應(yīng)工藝新技術(shù)的發(fā)展與教學(xué)的要求;教學(xué)內(nèi)容信息量大，在教學(xué)時(shí)間短、內(nèi)容多的情況下，教師難以合理安排教學(xué)進(jìn)度;教學(xué)方法單一，理論聯(lián)系實(shí)際不緊密，課堂教學(xué)主要采用“變了相的黑板+粉筆式”，即將紙質(zhì)課本單純的復(fù)制粘貼到PPT上，制成電子版的“課本”，不利于學(xué)生課堂積極性的提高與創(chuàng)造性的發(fā)揮;教評(píng)形式單一，忽略了實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)，致使大多數(shù)學(xué)生對(duì)于實(shí)習(xí)實(shí)踐學(xué)習(xí)積極性不高，只是靠考前突擊、死記硬背書本知識(shí)的復(fù)習(xí)方式來應(yīng)付考試。由此可見，教學(xué)內(nèi)容、方法、評(píng)價(jià)等這一系列問題的背后，實(shí)質(zhì)上是目前課程教學(xué)模式的不盡合理。因此，改革《工藝》課程教學(xué)，探索與提煉新的教學(xué)模式是關(guān)鍵。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐與總結(jié)，基于對(duì)松綁教育與整合教學(xué)理論的理解與分析，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，嘗試性的提出“混合式立體化”教學(xué)模式作為該課程教學(xué)改革的突破口，以此全面改革《工藝》課程教學(xué)。

二 “混合式立體化”教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)與內(nèi)涵

“混合式立體化”教學(xué)模式是針對(duì)當(dāng)前《工藝》課程教學(xué)中存在的諸多問題而提出的有效應(yīng)對(duì)策略，也是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的總體方針。該模式主要以松綁教育理論和整合教學(xué)理論為基礎(chǔ)，融入混合式學(xué)習(xí)之優(yōu)點(diǎn)，特別強(qiáng)調(diào)教學(xué)模式的靈活性和綜合運(yùn)用。

1 理論基礎(chǔ)——松綁教育與整合教學(xué)理論

(1) 松綁教育理論

松綁教育(Liberation Education)是20世紀(jì)60年代末保羅#8226;法雷爾在《Pedagogy of the Oppressed》中首先提出的概念。其核心理念是，教育應(yīng)該是一個(gè)解開束縛的過程，教學(xué)過程應(yīng)該是師生共同參與的、動(dòng)態(tài)的、雙向的信息傳播過程，而不是照本宣科的、單向的知識(shí)傳遞[1]。松綁教育建立在建構(gòu)主義的理論基礎(chǔ)上，首先，強(qiáng)調(diào)人在認(rèn)知過程中的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中沒有絕對(duì)的教與學(xué)的角色，教學(xué)過程實(shí)質(zhì)上是師生共同參與的認(rèn)知過程，即教學(xué)過程是一個(gè)雙主體的過程。其次，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程是一個(gè)雙向的信息傳播過程，而不是單向的知識(shí)傳授過程。再次，松綁教育是以解除學(xué)生內(nèi)在的和外在的束縛為目標(biāo)的教育。

(2) 整合教學(xué)理論

整合教學(xué)是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及其在教學(xué)中的應(yīng)用而發(fā)展起來的，指面對(duì)面教學(xué)和電化教學(xué)的融合。整合教學(xué)的目的在于有效地綜合運(yùn)用各種信息傳播技術(shù)、教育模式和教學(xué)方法，適應(yīng)學(xué)生多元化需求，促進(jìn)學(xué)生多元化學(xué)習(xí)。[2]

上述兩種教學(xué)理論對(duì)課程教學(xué)改革的啟示在于:第一，強(qiáng)調(diào)環(huán)境與社會(huì)背景對(duì)學(xué)習(xí)的意義;第二，提倡以人為本，自發(fā)學(xué)習(xí)，反對(duì)壓迫束縛式學(xué)習(xí);第三，認(rèn)為教育應(yīng)該以發(fā)展學(xué)生思維創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力為目標(biāo);由此可見，以松綁教育與整合教學(xué)理論為指導(dǎo)來構(gòu)建新的課程教學(xué)模式，其目的就是要解除外部環(huán)境對(duì)學(xué)生的束縛與壓迫，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力，把僵化刻板的課堂教學(xué)變?yōu)閹熒?dòng)的充滿活力的教學(xué)過程、探索過程和育人過程。

2 “混合式立體化教學(xué)模式”的內(nèi)涵

“混合式立體化”教學(xué)模式，是相對(duì)于以傳統(tǒng)單向知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式提出的，它是以課程為單元，以能力培養(yǎng)為軸心，以教學(xué)資源為平臺(tái)，動(dòng)用所有教學(xué)要素，立體化、全方位地融教學(xué)與學(xué)習(xí)為一體，關(guān)注應(yīng)用與創(chuàng)新的教學(xué)體系。它以辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論為指導(dǎo)，充分考慮學(xué)習(xí)者的心理結(jié)構(gòu)，將教學(xué)結(jié)構(gòu)與心理結(jié)構(gòu)和諧統(tǒng)一。

本研究認(rèn)為，“混合式立體化”教學(xué)模式是一種以學(xué)生為中心，以解除壓迫和束縛為前提，以整合多種教學(xué)資源為手段，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，在松綁教育與整合教學(xué)兩種理念設(shè)計(jì)與指導(dǎo)下，配以混合的教學(xué)方式、多元的教學(xué)評(píng)價(jià)而形成的一種新型教學(xué)模式。該模式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多媒體的支持下，優(yōu)勢(shì)將更加突出。《工藝》課程的“混合式立體化”教學(xué)模式由課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)三部分組成，再配以多種教學(xué)方式和教學(xué)手段(如圖1和圖2所示)。在實(shí)際教學(xué)中，我們?cè)谌咧g的課時(shí)分配上是課堂教學(xué):網(wǎng)絡(luò)教學(xué):實(shí)踐教學(xué)=1:l:1，如條件不允許，至少保證課堂教學(xué):(網(wǎng)絡(luò)教學(xué)+實(shí)踐教學(xué))=1:1.5。[3]

三 “混合式立體化”教學(xué)模式在《工藝》課程教學(xué)中的運(yùn)用

“混合式立體化”教學(xué)模式在《工藝》課程教學(xué)改革中發(fā)揮了應(yīng)有的作用，針對(duì)《工藝》課程的特點(diǎn)，我們從以下幾方面來探討該模式的具體應(yīng)用。

1 混合式的課堂教學(xué)

在《工藝》課堂教學(xué)中，涉及到大量的工藝流程和工藝實(shí)施后的硅片剖面圖，光靠傳統(tǒng)紙質(zhì)的平面圖是無法給學(xué)生講解透徹的。鑒于此，我們?cè)谠撻T課程的PPT中加入了豐富的多媒體資料庫，利用庫中大量二維和三維的多媒體圖片、視頻來展示和講解復(fù)雜的工藝構(gòu)造過程。同時(shí)，我們采用了視頻關(guān)鍵幀技術(shù)(關(guān)鍵幀——相當(dāng)于二維動(dòng)畫中的原畫，指角色或者物體運(yùn)動(dòng)或變化中的關(guān)鍵動(dòng)作所處的那一幀)，將一段完整的視頻按關(guān)鍵幀進(jìn)行劃分，截取成多段可只播放關(guān)鍵幀部分的視頻。這樣教師在課堂教學(xué)中可以自主的選擇播放關(guān)鍵幀部分，大大提高了知識(shí)點(diǎn)的針對(duì)性和課堂的教學(xué)效率。例如:在講授“晶圓制備的全過程”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，我們將其分為三個(gè)關(guān)鍵幀視頻段，即“晶圓制備的全過程”視頻段、“表面拋光”視頻段和“最終著色” 視頻段。教師可以先播放“晶圓制備的全過程”視頻段，使學(xué)生對(duì)整個(gè)制備過程有個(gè)大致了解，然后再選擇播放關(guān)鍵幀所在的“表面拋光”或“最終著色”視頻段，對(duì)制備過程中的關(guān)鍵操作部分給學(xué)生進(jìn)行分步強(qiáng)化講解，使學(xué)生能夠?qū)⑦@一知識(shí)點(diǎn)從整體到局部，從籠統(tǒng)到精細(xì)，完全透徹地了解并掌握(如圖3所示)。

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，這種混合式的課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)在于加入了豐富的多媒體資料，使抽象的知識(shí)形象化，獲得直觀、豐富、生動(dòng)的教學(xué)效果，有助于在教學(xué)中突出重點(diǎn)、分散難點(diǎn)，具有良好的強(qiáng)化效果和整體效應(yīng)，便于更好地組織教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握;對(duì)于一些理論性強(qiáng)、概念抽象、工藝流程復(fù)雜的內(nèi)容，可以起到事半功倍的效果;同時(shí)，有效地增大了課堂信息量，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)，獲得更充足的信息，很大程度上解決了內(nèi)容多課時(shí)少的狀況。

2 開放式的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主、協(xié)作學(xué)習(xí)

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間形成學(xué)伴關(guān)系，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建立自己的學(xué)習(xí)檔案，上傳自己的學(xué)習(xí)作品，形式可以是文本、音頻、視頻、圖像等，學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到了充分的肯定和發(fā)揮;同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)和小組協(xié)作式學(xué)習(xí)，如給每組學(xué)生布置2—3個(gè)與微電子工藝動(dòng)態(tài)與前沿相關(guān)的課題，讓學(xué)生課后到Internet上查閱、整理資料，寫成專題小論文，由教師或?qū)W生組織開設(shè)專題小論壇，進(jìn)行組內(nèi)或組間的相互討論，每一專題還可請(qǐng)一到兩位感興趣的同學(xué)制作PPT在課堂上給大家講解。這種方式解除了傳統(tǒng)課堂“以教為主”對(duì)于學(xué)生的束縛和壓迫，突出教學(xué)是一個(gè)雙向?qū)W習(xí)的過程，同時(shí)延伸了課堂時(shí)間和空間，使學(xué)生由課堂上的被動(dòng)聽講轉(zhuǎn)變?yōu)檎n后的主動(dòng)學(xué)習(xí)和消化。這樣一方面培養(yǎng)學(xué)生通過Internet進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提高了網(wǎng)上查閱、整理資料的能力，并在不斷查閱資料中積累、豐富了專業(yè)知識(shí)。另一方面，“師”與“生”換位，可以使學(xué)生體會(huì)到老師備課、上課的艱辛與不易，有助于鞭策學(xué)生更加認(rèn)真聽講。

3 立體化的實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)

根據(jù)《工藝》課程實(shí)際情況，將課堂教學(xué)與課程實(shí)驗(yàn)、社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際。我們開設(shè)了最基本的半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn)，如氧化、擴(kuò)散、光刻、淀積(或蒸發(fā))。實(shí)驗(yàn)要求每組學(xué)生用拋光硅片，通過氧化、光刻、擴(kuò)散、蒸鋁等工序制備晶體管，測試分析其放大特性和擊穿特性，并對(duì)工藝環(huán)境和成品率進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及固體物理，半導(dǎo)體物理，晶體管原理，微電子工藝原理，半導(dǎo)體材料等課程的相關(guān)知識(shí)，是一個(gè)典型的綜合性、研究型實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，又使學(xué)生掌握了科學(xué)的分析問題的方法，加深了對(duì)半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)和原理的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，鼓勵(lì)學(xué)生參加科研項(xiàng)目，安排學(xué)生暑期到半導(dǎo)體生產(chǎn)基地觀摩、實(shí)習(xí)，了解硅片制備和芯片制造工藝過程。也可以讓學(xué)生利用半導(dǎo)體器件和微電子工藝知識(shí)，使用實(shí)驗(yàn)室的MATLAB、Medici和ISE軟件仿真設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體IC設(shè)計(jì)工藝流程，并采用Tsuprem工藝軟件仿真驗(yàn)證，從而鞏固所學(xué)理論知識(shí)，熟悉設(shè)計(jì)半導(dǎo)體IC的流程。

4 多元化的過程性評(píng)價(jià)

為了更合理科學(xué)地考核學(xué)生，我們建立了多元化的考試評(píng)價(jià)體系，該評(píng)價(jià)體系打破了以往以期末考試成績?yōu)橹鞯某煽冊(cè)u(píng)定方法，經(jīng)過了多年的實(shí)踐與完善，我們?yōu)樵撜n程確立了多方面的考核因素和成績計(jì)算公式:總評(píng)成績=作業(yè)(30%)+實(shí)踐作品(15%)+期末考試(45%)+考勤(10%) [4]。這種多維度、過程性的成績?cè)u(píng)定方法，強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)的積累與構(gòu)建過程，消除了學(xué)生重理論輕實(shí)踐，考前死記硬背應(yīng)付考試的弊病。

四 “混合式立體化”教學(xué)模式的應(yīng)用效果分析

“混合式立體化”教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有著明顯的區(qū)別(如表1所示)，我校自實(shí)施以來，《工藝》課程教學(xué)深受學(xué)生們的歡迎，教學(xué)效果明顯，特別是學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力有了顯著提高。我校教務(wù)處對(duì)近三年來電科專業(yè)(國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃)SIT申報(bào)立項(xiàng)與獲獎(jiǎng)情況及畢業(yè)生在國家級(jí)、省級(jí)重點(diǎn)企事業(yè)單位的就業(yè)率進(jìn)行了抽樣調(diào)查，具體結(jié)果如表2和表3所示:

此外，我校已將《工藝》課程教學(xué)改革立項(xiàng)為校級(jí)重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目，對(duì)于所需資金和硬件設(shè)施給予全力支持，所得成效在本校產(chǎn)生了較大影響，成為湖南大學(xué)電科類專業(yè)課程改革的先驅(qū)。

五 結(jié)論

在《工藝》課程教學(xué)中運(yùn)用“混合式立體化”教學(xué)模式，突破了傳統(tǒng)單向死板的以知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)圖文聲像并茂、形象直觀的交互界面，還為其提供了符合人類聯(lián)想思維與聯(lián)想記憶特點(diǎn)的、按超文本結(jié)構(gòu)組織的大規(guī)模知識(shí)庫與媒體庫，對(duì)于提高學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力創(chuàng)造了有利的條件，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)過程的最優(yōu)化和教學(xué)質(zhì)量的提高。然而，“混合式立體化”教學(xué)模式在形成時(shí)就包含有一定的預(yù)測性、設(shè)計(jì)性和不完善性，我們只有堅(jiān)持在實(shí)踐中不斷地改革與探索，經(jīng)歷一個(gè)“適應(yīng)—調(diào)整—完善—升華”的實(shí)踐探索過程，才能將其逐步趨于完善，使其在培養(yǎng)微電子工藝應(yīng)用型創(chuàng)新人才的過程中發(fā)揮巨大的作用。

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