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        《半導(dǎo)體器件物理》研究生課程教學(xué)模式的探究與實踐

        2020-05-12 02:11:57鄭新和王馨頤王茜茜
        教育教學(xué)論壇 2020年15期
        關(guān)鍵詞:研究生課程生生互動師生互動

        鄭新和 王馨頤 王茜茜

        摘要:以科研問題為導(dǎo)向的師生互動教學(xué)模式,對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力、提高綜合素質(zhì)具有重要作用,是研究生專業(yè)課程教學(xué)值得推廣的教學(xué)模式。文章闡述了以科研問題為導(dǎo)向的師生互動教學(xué)模式的思想、優(yōu)勢及實施要點,分析了傳統(tǒng)教學(xué)模式在研究生專業(yè)課程半導(dǎo)體器件物理教學(xué)中遇到的問題,在課程教學(xué)中引入師生互動、生生互動教學(xué)模式進行了實踐,并取得了良好的效果。

        關(guān)鍵詞:教學(xué)模式;研究生課程;師生互動;生生互動

        中圖分類號:G642.0? ? ?文獻標志碼:A? ? ?文章編號:1674-9324(2020)15-0167-03

        引言

        半導(dǎo)體器件物理課程是我校數(shù)理學(xué)院教師給研究生開設(shè)的一門專業(yè)課程,其授課對象面向全校理工科學(xué)院,近年來吸引了來自數(shù)理、材料、冶金、計通等多個學(xué)院的學(xué)生。該課程主要從半導(dǎo)體光電子器件物理角度出發(fā),重點講述高等半導(dǎo)體科學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)。半導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù)自誕生以來,就一直引領(lǐng)計算機、通信和自動化領(lǐng)域的發(fā)展。在當今發(fā)展的大趨勢下,半導(dǎo)體技術(shù)扮演著越來越重要的角色。目前,半導(dǎo)體行業(yè)已進入一個新的發(fā)展階段,既面臨著應(yīng)用的進一步推廣和普及,又面臨著新的問題需要去研究、去解決。尤其是未來的發(fā)展,各種研究不同程度上都以智能化和信息化為重要目標。而且,半導(dǎo)體技術(shù)既涉及基礎(chǔ)研究又有直接的市場應(yīng)用,因此半導(dǎo)體的器件物理作為研究生專業(yè)基礎(chǔ)課將顯得尤為重要。然而,傳統(tǒng)的教學(xué)模式常常表現(xiàn)出課程內(nèi)容陳舊、知識面偏窄以及教學(xué)方式單調(diào)、課堂缺乏互動等缺點,不利于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力,所以迫切嘗試探索一種新的教學(xué)模式來滿足當前人才培養(yǎng)的需求。

        以科研問題為導(dǎo)向的師生互動教學(xué)模式基于學(xué)生的培養(yǎng)目標,是優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的一種新模式,可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。文章將詳細地介紹以科研問題為導(dǎo)向的師生互動、生生互動教學(xué)模式的思想、優(yōu)勢,并基于研究生半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)中存在的問題,利用兩者互動的教學(xué)模式做了一些探索,并進行了總結(jié)分析,希望能為以后的研究生課程教學(xué)提供一些新思路。

        一、師生互動和生生互動的雙重教學(xué)模式

        傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,知識點的傳輸為平面灌輸型,教師像是一個“演員”在不停地講,而學(xué)生只負責聽,這樣不僅教師講的口干舌燥,學(xué)生也聽得枯燥無味。尤其像半導(dǎo)體器件物理這門課程專業(yè)性和綜合性都十分強,需要固體物理、量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理、材料學(xué)、電子學(xué)等方面的基礎(chǔ)。同時,也涉及材料、冶金、計算機、通信、自動化和電子方面的專業(yè)內(nèi)容。面向的學(xué)生也具有不同的研究方向,不具有專業(yè)的半導(dǎo)體知識背景。因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能滿足教學(xué)需求,也不能達到研究生“厚基礎(chǔ)、強實踐、重創(chuàng)新”的教學(xué)目標。師生互動教學(xué)模式一個顯著的特征是:學(xué)生積極主動地參與到教學(xué)活動中,師生之間有著充分的交流互動。這時教師不再只是知識的傳送器,而是“導(dǎo)演”“評論員”。對于研究生而言要著重培養(yǎng)的是學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究能力,要使研究生通過課程學(xué)習(xí)有所提升,要在課程上體現(xiàn)“研究”內(nèi)涵,這需要教師的不斷引導(dǎo)和啟發(fā)。以科研問題為導(dǎo)向的師生互動教學(xué)模式正好符合這種需求,是適應(yīng)于時代的新的教學(xué)模式。

        教師在授課的過程中將相關(guān)的最新半導(dǎo)體研究和前沿發(fā)展融入相關(guān)的知識或科研領(lǐng)域,并引出相關(guān)科研問題,激活學(xué)生研究興趣。之后要求學(xué)生結(jié)合自己將要從事的研究方向,在課堂上進行PPT報告,這時教師作為一個傾聽者,真正地把課堂交給了學(xué)生。面對自己感興趣的方向,學(xué)生會主動地去查閱文獻,積極專研探索,將所學(xué)到的知識真正的內(nèi)化為自己的東西,然后再講出來,學(xué)生的進步是不言而喻的。在這個過程中,使學(xué)生對科研的過程有了一個更深刻的了解,從發(fā)現(xiàn)科研問題,查閱文獻,提出解決問題的思路和方法等等,鍛煉了學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新思維。在學(xué)生做完報告之后,教師引導(dǎo)其他學(xué)生發(fā)表自己的看法并提出一些問題由報告者回答,加入生生互動環(huán)節(jié)。有些參與交流互動的學(xué)生思維跳躍,見解大膽,可能某些觀點不太合理,但仍然會引人思考,給人啟發(fā)。教師在引導(dǎo)主持的過程中,要注意氣氛的調(diào)節(jié)。當學(xué)生出現(xiàn)不正確的觀點時,也不要立即批評指正,這樣會打擊學(xué)生的積極性,使課堂氣氛變得沉悶。只有教師引導(dǎo)得法,課堂才會在熱烈又充滿學(xué)術(shù)氛圍中進行下去。最后,由教師進行總結(jié)發(fā)言,這點是很重要的。要對學(xué)生沒有闡述明白的地方進行補充,也要鼓勵并發(fā)現(xiàn)學(xué)生閃光的地方。這需要教師有很寬的知識面和敏銳的科研眼光,才能在潛移默化中幫助學(xué)生樹立正確的研究思路。

        同時,為了保證學(xué)生的報告質(zhì)量,教師要提出明確的要求,并在前面學(xué)生報告的過程中不斷提出改進意見,以供后面學(xué)生參考,這樣報告的質(zhì)量才會越來越好。也要給學(xué)生留有足夠的時間去完成,從布置任務(wù)到課堂報告,應(yīng)至少給學(xué)生留有兩個星期的時間,學(xué)生有足夠的時間去找到問題,查找資料文獻,并做好PPT,整理好發(fā)言稿。只有這樣用心的完成,才能達到預(yù)期的教學(xué)效果。教師在課程的中間還應(yīng)時常了解學(xué)生進度,起到督促的作用。

        二、在半導(dǎo)體器件物理課程中的應(yīng)用

        長期以來,研究生培養(yǎng)受目標不明確、規(guī)模過大的影響,我國研究生在培養(yǎng)目的、培養(yǎng)方式、課程設(shè)置等方面的問題日趨突出,出現(xiàn)了不夠重視研究生課程學(xué)習(xí)、課程體系有待完善以及研究生的課程建設(shè)始終處于一種被動、滯后的狀態(tài),表現(xiàn)為課程內(nèi)容陳舊、知識面偏窄以及教學(xué)方式單調(diào)、課堂缺乏互動等。半導(dǎo)體器件物理這門課程,將重點結(jié)合主講教師長期從事半導(dǎo)體器件與物理方面的研究背景,突出課程學(xué)習(xí)的研究性和前沿性,在課程內(nèi)容的深度性、專業(yè)性以及綜合性上做文章。注重激發(fā)研究生進行課程學(xué)習(xí)的熱情和興趣,把課堂交給學(xué)生,采用以科研問題為導(dǎo)向的師生互動和生生互動雙重教學(xué)模式,這將為培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力提供重要手段,為研究生從事科研和論文撰寫工作提供重要基礎(chǔ)。

        任課教師從半導(dǎo)體領(lǐng)域的宏觀概況、半導(dǎo)體物理、太陽能電池、發(fā)光二極管這四個方面進行講述,每堂課配合學(xué)生的課堂報告。這種教學(xué)模式將傳統(tǒng)的授課課堂延伸至更廣闊的課外,學(xué)生圍繞著半導(dǎo)體器件物理學(xué)科的內(nèi)容并結(jié)合自身的科研方向談感悟,深思考。在查閱資料、學(xué)習(xí)研究、制作并講解PPT、師生和生生間相互交流的過程中,學(xué)生不僅對該課程有了更深層次的理解,更對自己未來的科研之路具有重要的指導(dǎo)意義。例如某學(xué)生講解的內(nèi)容為量子點太陽能電池,通過對太陽能電池的發(fā)展歷程及量子點太陽能電池的工作原理介紹,不僅豐富了該課程的內(nèi)容,還進一步引發(fā)其他學(xué)生的思考提問。其中,參與互動的學(xué)生提問到:量子點太陽能電池和傳統(tǒng)的太陽能電池相比有哪些優(yōu)勢?為何該電池的理論效率值可以高達44%?……這些問題對正在進行研究太陽能電池的學(xué)生本人來講,都有可能忽略掉,而通過這種生生互動交流的方式極大地豐富了學(xué)生的研究思路,啟發(fā)了科學(xué)問題的來源。又比如,在學(xué)生講等離子增強原子層沉積低溫生長氮化鎵薄膜后,有學(xué)生問:和金屬有機物化學(xué)氣相沉積相比原子層沉積有哪些優(yōu)勢?僅僅是能低溫生長這一個優(yōu)勢嗎?通過這些提問,不僅引發(fā)報告者的思考,為其以后的研究提供了想法,而且也提高了研究生課堂上的聽課效果。通過這位學(xué)生的報告,其他學(xué)生也更加全面的認識了第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵,也了解了原子層沉積這種制備薄膜的方法。還有,在一個學(xué)生講半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件應(yīng)用時,由于準備內(nèi)容過多,時間又有限制,沒有很好地講明白問題。這時,教師及時提出意見,就如何精練所要報告的內(nèi)容給出指導(dǎo)性意見。從而,有針對性地提高了學(xué)生做學(xué)術(shù)報告的水平,也鍛煉了學(xué)生的表達能力。在研究生的科學(xué)研究訓(xùn)練過程中,實驗研究是個很重要的部分,但如何將實驗結(jié)果進行剖析并凝練表達出來同樣尤為重要。面對重點難點問題時,教師要強調(diào)要引導(dǎo);面對一些錯誤概念時,教師要及時發(fā)現(xiàn)并加以改正;面對冷場無人提問的狀況,教師要啟發(fā)鼓勵學(xué)生發(fā)言。不要害怕提出問題,即使問題錯了,至少也是一次大膽的嘗試。正如世界著名研發(fā)公司-國際商用機器公司(IBM)的創(chuàng)建者沃森強調(diào):如果你要成功,最好的方法是多犯錯。因此,教師和學(xué)生們在你來我往的互動中極大地開拓了各自的思維,真正實現(xiàn)了課堂上的教學(xué)相長,這一點正是傳統(tǒng)課堂所欠缺的。

        課程結(jié)束時學(xué)生需完成學(xué)習(xí)這門課程的心得,內(nèi)容可涉及上課體會、對課程中的器件研究提出科學(xué)問題以及該學(xué)科發(fā)展的天馬行空直覺等。通過完成的課后心得,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的學(xué)生都有提到很喜歡這種教學(xué)模式,不僅能夠從課堂中學(xué)習(xí)到專業(yè)的半導(dǎo)體器件物理知識,還可以在師生、生生互動之間拓寬自己的知識面,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高科學(xué)研究的創(chuàng)新能力。

        三、思考與總結(jié)

        師生互動和生生互動的雙重教學(xué)模式在半導(dǎo)體器件物理這門專業(yè)課中經(jīng)過幾屆課堂實踐,從綜合評價結(jié)果與學(xué)生反饋的情況來看,授課質(zhì)量、學(xué)生參與度與傳統(tǒng)課堂相比已有較大的提高。具體表現(xiàn)如下:(1)教師講解與學(xué)生展示相結(jié)合,極大地豐富了課堂內(nèi)容,學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到了半導(dǎo)體相關(guān)的專業(yè)知識和研究動態(tài),還能在學(xué)生展示環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)自我個性與創(chuàng)造精神,真正實現(xiàn)研究生“厚基礎(chǔ)、強實踐、重創(chuàng)新”的教學(xué)目標;(2)學(xué)生通過查閱文獻、制作并展示報告,將自己的科研課題與半導(dǎo)體器件物理課程所學(xué)相結(jié)合,在課堂的師生、生生熱烈討論之中獲得科研新思路。當然,一種新的教學(xué)模式在應(yīng)用的過程中需要不斷地完善,這便要求教師和學(xué)生的共同努力。一方面,要求學(xué)生課前用心準備,課上積極思考與互動;另一方面,對教師而言,不僅需要花費更多的時間和精力去備課,在廣度和深度二維層面充分體現(xiàn)學(xué)科的專業(yè)性與前沿性,還要在課堂上把控時間、活躍氣氛,使師生互動、生生互動的教學(xué)模式更好地應(yīng)用于教學(xué)活動中。

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