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        微納制造前沿應(yīng)用學(xué)科拓展課程的教學(xué)研究

        2019-10-08 04:30:29郝秀清
        課程教育研究 2019年29期
        關(guān)鍵詞:拓展課程教學(xué)研究

        郝秀清

        【摘要】微納制造前沿應(yīng)用課程作為我校的學(xué)科拓展課程,針對工科、理科專業(yè)本科二年級以上學(xué)生開設(shè),內(nèi)容多、課時短和專業(yè)性強(qiáng)是講授該課程必須解決的難題。本文在分析了課程和學(xué)生特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出科學(xué)梳理教學(xué)內(nèi)容,開展背景知識融合、技術(shù)分類和模塊化教學(xué),堅(jiān)持案例導(dǎo)入,優(yōu)化教學(xué)方法,加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),注重能力培養(yǎng)等教學(xué)方法,取得了良好的教學(xué)效果。

        【關(guān)鍵詞】微納制造 ?前沿應(yīng)用 ?拓展課程 ?教學(xué)研究

        【基金項(xiàng)目】本課程受到“江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目”(項(xiàng)目號PPZY2015A021)資助,開展教學(xué)改革和方法探索研究。

        【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2019)29-0001-01

        1.引言

        微納米制造技術(shù)已在航空、航天、能源裝備、汽車等行業(yè)廣泛應(yīng)用并占有極其重要的地位,對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響,特別是隨著中美“芯片之戰(zhàn)”的開始,微納米制造技術(shù)變得愈發(fā)關(guān)鍵。微納制造前沿應(yīng)用課程主要講授各類微納制造技術(shù)及各技術(shù)的實(shí)際前沿應(yīng)用,課程教學(xué)時間為24學(xué)時。

        本課程是銜接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,主要面向機(jī)械工程專業(yè)、材料工程、航空宇航、自動化、管理工程、理學(xué)院及相近專業(yè)本科二年級以上的學(xué)生。由于學(xué)生來自不同專業(yè)和不同年級,他們所具有專業(yè)差異性、興趣差異性和個體差異性,因此,能否通過課堂講解和討論突破學(xué)科的狹隘視線,開闊學(xué)生的視野,獲得思維的擴(kuò)展和科學(xué)的研究方法,是本課程教學(xué)成功與否的關(guān)鍵。

        2.科學(xué)梳理教學(xué)內(nèi)容,開展背景知識融合、技術(shù)分類和模塊化教學(xué)

        微納制造前沿應(yīng)用課程具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉的特點(diǎn),涉及機(jī)械制造、設(shè)計(jì)、材料等基礎(chǔ)課程,因此相關(guān)專業(yè)背景知識介紹非常必要。首先,專業(yè)背景知識介紹有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,建立新學(xué)知識和已有知識的感性聯(lián)系。其次,專業(yè)背景知識融合有助于鞏固已有基礎(chǔ)知識,為新學(xué)知識奠定專業(yè)基礎(chǔ)。同時,專業(yè)背景知識融合有助于提高學(xué)生的綜合專業(yè)能力,使學(xué)生成為具有跨專業(yè)工程能力的綜合人才。

        本課程主要內(nèi)容包括先進(jìn)制造工藝產(chǎn)生的背景及發(fā)展趨勢,芯片、傳感器、光電子器件、微納流體器件等器件制造過程中涉及的光刻和刻蝕技術(shù)、3D打印技術(shù)、納米壓印技術(shù)、精密超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工方法等各項(xiàng)技術(shù),以及各項(xiàng)技術(shù)在航空、航天、武器裝備、智能裝備、海洋探測、汽車、軌道交通等方面的前沿應(yīng)用。在科學(xué)梳理教學(xué)內(nèi)容之后,本課程安排以技術(shù)分類為主線,采用模塊化教學(xué)方法,學(xué)生可在短時間內(nèi)(一般為兩節(jié)課時間)快速了解一種技術(shù)的特點(diǎn)、分類、具體過程、主要應(yīng)用,以及發(fā)展趨勢等方面,有利于學(xué)生在腦海中形成完整的技術(shù)系統(tǒng)。

        3.堅(jiān)持案例導(dǎo)入,優(yōu)化教學(xué)方法

        針對該課程內(nèi)容繁多、學(xué)生跨專業(yè)和多年級特點(diǎn),為增強(qiáng)課堂授課效果,主要采取了以下措施:

        (1)案例導(dǎo)入,激發(fā)興趣,明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

        以熱門事件、周圍事物或高端裝備等作為各章的案例,由案例開始分析其中的關(guān)鍵問題和涉及到的關(guān)鍵技術(shù),學(xué)生積極性會大大提高。比如,在講解光刻和刻蝕技術(shù)之前,先從中美芯片之戰(zhàn)開始講起,讓學(xué)生了解為什么芯片這么重要,再來講述芯片是如何制造出來的,這其中的主要關(guān)鍵技術(shù)是什么,由此明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。這樣一是增加了學(xué)生在事件中的參與感,增強(qiáng)學(xué)生愛國熱情;二是引導(dǎo)學(xué)生主動尋找問題的根源,在心中埋下一粒種子,為后續(xù)研究生學(xué)習(xí)或工作奠定鋪墊。

        (2)課程內(nèi)容聯(lián)系學(xué)生的專業(yè)背景,提高其學(xué)習(xí)興趣。

        由于學(xué)生來自各個不同專業(yè),興趣點(diǎn)差異性大,故如何尋求平衡點(diǎn)和興趣激發(fā)措施也是本課程的重要環(huán)節(jié)。本課程在內(nèi)容安排上會對各個技術(shù)進(jìn)行分解,哪些涉及機(jī)械專業(yè),哪些涉及材料專業(yè),哪些涉及物理和化學(xué)專業(yè)等,增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)榮譽(yù)感。例如,微細(xì)電化學(xué)加工技術(shù),其中包含了機(jī)械(加工裝置)、材料(被加工件的不同)、化學(xué)(電解液)、流體力學(xué)(電解液需要流動帶走電解產(chǎn)物)等各方面的知識,只有綜合掌握好各方面的知識和技術(shù),才能形成高精和尖端技術(shù)。

        (3)利用多種展示途徑,增強(qiáng)課程內(nèi)容的直觀性。

        課程講述過程中,若只是通過單一講述方式,學(xué)生很快會注意力不集中。如何提高上課的“抬頭率”和知識的“掌握程度”,也是該課程教師授課過程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本課程在科學(xué)梳理內(nèi)容時,綜合利用PPT、視頻、實(shí)物等進(jìn)行現(xiàn)場講解和演示,給學(xué)生直觀印象,同時吸引學(xué)生的注意力,有利于提高上課效果。

        (4)設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的討論話題,引導(dǎo)學(xué)生主動參與。

        在傳統(tǒng)教學(xué)模式中,一直是教師主講,學(xué)生主聽。隨著目前社會形勢的迅速發(fā)展,對人才的分析問題、解決問題和講述能力等方面的要求越來越高,教學(xué)模式也必須隨之更新。本課程在教學(xué)過程中,設(shè)計(jì)了很多具有挑戰(zhàn)性的討論話題,對學(xué)生進(jìn)行分組,由此開展小組討論、小組講述、小組作品展示,以及班級辯論賽等不同的學(xué)習(xí)方式,不僅提高了學(xué)生的課堂參與度,而且鍛煉了學(xué)生的綜合能力,形成了合作、競爭、互動的課程氛圍。

        (5)利用數(shù)據(jù)庫讓學(xué)生主動查閱最新文獻(xiàn),增強(qiáng)學(xué)生學(xué)術(shù)能力。

        課程中涉及很多前沿知識,必須依靠學(xué)生的自主性去完成。因此,本課程首先會讓學(xué)生學(xué)會如何利用學(xué)校的各種數(shù)據(jù)庫去查閱文獻(xiàn)。然后,會給學(xué)生一個主題,讓學(xué)生圍繞這個主題去查閱這方面的最新進(jìn)展,并結(jié)合PPT制作、講述等方式,讓學(xué)生主動探究該技術(shù)的特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)其中的問題,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)術(shù)能力和專業(yè)技能。

        4.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),注重能力培養(yǎng)

        由于課程涉及的很多技術(shù)分類復(fù)雜且不夠直觀,學(xué)生只憑借聽課很難形成直觀認(rèn)識。因此本課程充分挖掘課程資源,有效利用學(xué)院不同方向的實(shí)驗(yàn)室,對課程技術(shù)涉及的3D打印實(shí)驗(yàn)室、光刻實(shí)驗(yàn)室、電化學(xué)加工實(shí)驗(yàn)室以及精密機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)室等實(shí)地參觀學(xué)習(xí),拓展學(xué)科課程內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)學(xué)科間的整合,真正提升學(xué)生的操作技能和綜合素養(yǎng)。

        5.結(jié)論

        微納制造前沿應(yīng)用課程內(nèi)容專業(yè)性強(qiáng),應(yīng)用范圍廣,學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。因此本文探究了該課程的教學(xué)方法。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的內(nèi)在關(guān)系,突破學(xué)科的狹隘視線,獲得思維的擴(kuò)展和科學(xué)的研究方法。當(dāng)然,我國工科教育發(fā)展正在經(jīng)歷變革和轉(zhuǎn)型,“新工科”建設(shè)已成為我國工科教育發(fā)展的新風(fēng)向、新模式和新思路。如何在新工科環(huán)境下,進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、合作能力、溝通能力和問題解決能力,為國家培養(yǎng)具有高職業(yè)技能和綜合素質(zhì)的人才,有待于我們在今后教學(xué)中進(jìn)一步探索研究。

        參考文獻(xiàn):

        [1]時玉華.拓展課程資源以提升學(xué)生核心素養(yǎng)[J].課堂教學(xué)與研究(新課程導(dǎo)學(xué)),2018(3).

        [2]張海生.“新工科”的內(nèi)涵、主要特征與發(fā)展思路[J].山東高等教育,2018(1).

        [3]施程翔.怎樣開發(fā)“小巧精致”的拓展性課程——以《百草園》課程為例[J]. 科學(xué)課,2018(5-6).

        [4]周圣軍.《微納制造技術(shù)》教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與感受淺談[J].教育教學(xué)論壇,2016(21).

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