徐超，田廣軍，周春宇，朱鍵卓，郭得峰

（燕山大學 理學院，河北秦皇島 066000）

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的持續(xù)推進，社會發(fā)展需要具有完整知識體系的新時代人才，這推動了高校人才培養(yǎng)模式的變革，即更加注重由知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)橹R、能力和素質(zhì)的系統(tǒng)性培養(yǎng)，注重滿足學生個性化發(fā)展和多樣化成長的需要，從而提升人才培養(yǎng)供給與社會人才需求的契合度[1-2]。

眾多學者深入研究和探討學科交叉融合，在一定程度上解決了人才培養(yǎng)中知識面偏窄、應用創(chuàng)新能力不足等問題，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、教學改革創(chuàng)新等方面取得了一定成績[3-4]。同時，為適應新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和人才培養(yǎng)目標，建設微專業(yè)已成為各高校普遍探索嘗試的新思路[5-6]。

本文依托微電子專業(yè)，進行課程建設實踐。微電子是以集成電路設計、制造與應用為代表的學科，是現(xiàn)代社會發(fā)展最迅速的高科技應用性學科之一，也是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基石[7]。微電子涉及的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)眾多，如：半導體基材的冶煉、提純和加工，半導體工藝所用高純試劑的生產(chǎn)，半導體工藝廢氣、廢液等無害化處理，半導體生產(chǎn)與測試設備的設計、制造，集成電路設計EDA 軟件的開發(fā)等。這些產(chǎn)業(yè)覆蓋了機械、材料、電氣、信息、化學等多門學科。

學生經(jīng)過微電子微專業(yè)的培養(yǎng)，可以開闊知識面，并發(fā)掘自身專業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)的融合點，助力未來的職業(yè)規(guī)劃，拓寬個人的發(fā)展空間。與此同時，開設微電子微專業(yè)，可以促進具有不同專業(yè)背景的學生參與微電子專業(yè)的學習，對于培養(yǎng)復合型微電子專業(yè)人才、助力微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大有裨益。

1 面向?qū)W生發(fā)展需求的教學實踐

截至目前，燕山大學微電子微專業(yè)共招收學生27名，學生來源主要集中在材料、電氣、信息、機械和計算機學院。學生來源的廣泛性，一方面反映了學生對于微專業(yè)學習的旺盛需求，另一方面也給傳統(tǒng)課堂教學模式帶來新的挑戰(zhàn)。本文依托微電子微專業(yè)的建設實踐，以解決學生學習存在的困難、激發(fā)學生學習興趣、助力學生個人發(fā)展為目的，從課程組織形式和考核方式等方面進行了優(yōu)化，并就微專業(yè)教學對教師提出的新要求進行了分析與思考。

1.1 構(gòu)建輔助學生學習的知識溯源網(wǎng)絡

相關研究表明：學習的過程，本質(zhì)就是利用大腦里存儲的知識來解釋新知識、進而使新舊知識建立聯(lián)系的過程，任何學習都是在學習者已有知識經(jīng)驗和認知結(jié)構(gòu)、已獲得技能素質(zhì)的基礎上進行的[7-9]。如果由于個體的差異，如：原有的舊知識本身不完備，或由舊知識向新知識的加工遷移出現(xiàn)困難，則會導致知識學習的連續(xù)性出現(xiàn)問題。該問題如果不能得到及時的解決，會影響后續(xù)一系列新知識的學習進程。

微專業(yè)要面向多學科背景學生進行授課，學生對相關前序課程內(nèi)容掌握程度存在差異，在學習新知識時易出現(xiàn)知識遷移的困難。上述問題在教學中的具體表現(xiàn)為：學生參與課堂活動缺乏動力，表現(xiàn)不積極；學生無法將教師講授的內(nèi)容與自身原有知識建立合理和充分的聯(lián)系，在知識結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)斷層。

為了解決微專業(yè)教學中存在的問題，燕山大學理學院教師在教學活動中采用了一種組合方案。一是幫助學生構(gòu)建一套相對完備的課程知識網(wǎng)絡，使學生可以清晰地找到獲取新知識的著力點；二是建立一套隨堂測試評價方法，即時、全面評價學生的學習狀態(tài)和效果。

圖1 為集成電路原理課程中“閂鎖效應”小節(jié)對應的知識點網(wǎng)絡。內(nèi)框中為該課程的課堂講授內(nèi)容，其中涉及的知識點覆蓋多門前序課程。考慮到微專業(yè)教學的特殊性，將這些知識點的來源標注在外框中，使學生在預習和復習時可以有的放矢，提高效率。相關隨堂測試題目也依據(jù)圖1 進行編寫，此處不再展開敘述。

圖1 知識溯源網(wǎng)絡示例

1.2 優(yōu)化利于學科交融的教學組織形式

微專業(yè)是對原有專業(yè)的有益補充，以內(nèi)容更精煉的課程提升學生的學習興趣，是全面育人教學理念的新實踐[10]。學生專業(yè)背景多樣化，對傳統(tǒng)教學模式帶來了一定的挑戰(zhàn)，同時也為教學方法的創(chuàng)新帶來了機遇[11-12]。不同專業(yè)背景的學生聚集在一起進行交流和探討，既是鞏固、完善原有知識結(jié)構(gòu)的過程，也是專業(yè)知識交叉融合的機會。

微電子微專業(yè)在教學活動的組織上，充分考慮學生多專業(yè)背景的現(xiàn)狀，采用翻轉(zhuǎn)課堂和差異化考核等新穎的教學和考核方式，在激發(fā)學生學習興趣的同時，也引導學生發(fā)掘原專業(yè)和微電子微專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系，融入對未來職業(yè)規(guī)劃的深度思考。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種重塑教師和學生角色定位的新型教學模式，在具體實施中可以有多種表現(xiàn)形式[13-14]。結(jié)合微電子相關課程特點和學生專業(yè)背景，筆者選擇半導體工藝仿真課程的部分內(nèi)容進行翻轉(zhuǎn)課堂的嘗試，學生根據(jù)專業(yè)背景的不同被分配相關內(nèi)容的課堂講授任務。例如：工藝仿真軟件需安裝在Linux 系統(tǒng)中，并熟悉Linux 系統(tǒng)的安裝以及基本操作，這部分內(nèi)容可分配給具有計算機專業(yè)背景的學生進行講授，講授內(nèi)容包括但不限于Linux 系統(tǒng)與Windows 系統(tǒng)的差異、Linux 系統(tǒng)基本操作、工藝仿真軟件的安裝等。課程的整體安排如表1 所示。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容分配方案

上述翻轉(zhuǎn)課堂的教學安排體現(xiàn)了“定制化”的效果，這種“定制化”是指學生在學習新知識（即一種應用軟件的使用）的過程中尋找切入點的差異化處理，有助于學生更好地完成知識遷移。

該課程在考核階段延續(xù)了這種“定制化”的模式。不同于上述切入點的差異化，課程考核是在學生已經(jīng)完成新舊知識聯(lián)系后進行的，即認為各專業(yè)學生基本習得了應用軟件的使用方法，因此，這種考核需具備全面和系統(tǒng)的特征，考核的“定制化”體現(xiàn)在課程大作業(yè)題目與學生專業(yè)背景具有高度相關性方面。題目的差異化絕不是難度的差異化，而是該工藝仿真軟件在具體應用中側(cè)重點的差異化。針對微電子微專業(yè)學生的具體情況，筆者設計了若干題目供學生選擇，具體如表2 所示。

表2 大作業(yè)考核題目

教學實踐表明：學生對于和專業(yè)背景相關的題目興趣濃厚，題目的完成度就會很高。整個大作業(yè)的實施過程，不僅是學生對工藝仿真軟件的實際應用過程，也是學生深入理解微電子專業(yè)、專業(yè)知識交叉融合的過程。微電子涉及產(chǎn)業(yè)面很廣，屬于交叉學科。學生能在完成微專業(yè)課程的同時，對未來的職業(yè)發(fā)展有更深入的理解，是微專業(yè)人才培養(yǎng)的目標之一。

1.3 打造滿足教學要求的教師教學團隊

教師結(jié)合微專業(yè)的教學實踐，并總結(jié)相關的教學經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)：微專業(yè)的教學對教師提出了新的要求。這些要求不僅體現(xiàn)在教師專業(yè)知識的寬度和廣度上，也體現(xiàn)在教師的耐心和責任感上，具體表現(xiàn)為以下兩點：

一是微專業(yè)教學需要教師具備寬廣的知識面。不同于專注于本專業(yè)教學的教師，從事微專業(yè)教學的教師需要面對多學科背景的學生。這些學生的知識結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性，具備的微專業(yè)基礎知識水平存在較大差異，為了在教學活動中對學生的問題更好地答疑解惑，教師需要結(jié)合學生原有的知識架構(gòu)，幫助學生將原有知識和新知識建立有機聯(lián)系。承擔微專業(yè)教學的教師隊伍，大多具有寬厚的理工科知識，教學和科研經(jīng)驗豐富，這成了支持微專業(yè)教學的一種無形資本，為微專業(yè)教學方案的設計提供了很大幫助。

二是微專業(yè)教學需要教師具有更多的耐心和責任感。微專業(yè)的學生來自不同的學院和年級，在微專業(yè)教學伊始，教師和學生之間缺乏了解，為了更好地開展教學工作，教師需要在較短時間內(nèi)對學生的學情進行了解，通過課堂討論或課下交流等多種渠道與學生進行溝通和互動，發(fā)現(xiàn)學生在微專業(yè)學習中出現(xiàn)的新問題；在教學活動開展過程中，教師需要針對不同學科背景的學生，采用個性化的教學引導方式；在完成微專業(yè)的階段性教學工作后，教師要不斷梳理面向微專業(yè)教學的新思路，完善微專業(yè)的教學方案。微專業(yè)對學生和教師都是一種新的體驗，需要教師對微專業(yè)教學有足夠的耐心和高度的責任感。

2 微專業(yè)建設實踐的效果與思考

2.1 微專業(yè)學生的收獲

通過學習微專業(yè)，學生在相對較短時間內(nèi)系統(tǒng)性地完成一門專業(yè)的學習。不同于普通的專業(yè)培養(yǎng)，微專業(yè)著重于縮短培養(yǎng)周期，優(yōu)選教學課程。學生完成一定的學習活動并通過相應的評價體系，就可以獲得微專業(yè)的結(jié)業(yè)證書，這種培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，充分調(diào)動了學生的學習熱情，為他們提供了一種全面、系統(tǒng)、規(guī)范的提升能力的途徑。微專業(yè)學生的選拔，不限于專業(yè)背景，只要具有相關理工科背景的學生，都可以參與微專業(yè)的學習。

通過學習微專業(yè)，學生加深對原有專業(yè)知識的理解，提升應用能力。微電子為前沿產(chǎn)業(yè)，教師在課堂中結(jié)合學生專業(yè)背景進行個性化引導，學生對于所學原專業(yè)在微電子產(chǎn)業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)鏈中的位置會有全新的認識，這對于學生原有專業(yè)的學習具有正反饋作用。能夠促進學生對專業(yè)知識應用前景的理解和把握，有助于學生提升學習興趣并保有持久的學習動力。

通過學習微專業(yè)，學生能夠開展職業(yè)規(guī)劃，拓展就業(yè)方向，不斷主動挖掘本專業(yè)和微專業(yè)之間的契合點，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，拓展職業(yè)規(guī)劃方向。

2.2 微專業(yè)建設的思考

首先，高校要優(yōu)化微專業(yè)的培養(yǎng)計劃。與普通專業(yè)的培養(yǎng)計劃優(yōu)化情形類似，為了與時俱進，微專業(yè)的培養(yǎng)計劃也需要按照一定周期進行調(diào)整和優(yōu)化?？紤]到微專業(yè)是一種新的培養(yǎng)模式，微電子又是一門快速發(fā)展的學科，微電子微專業(yè)的培養(yǎng)計劃應適時縮短優(yōu)化的周期。

其次，高校要推進微專業(yè)教師教學水平進一步提升。為了更好地服務微專業(yè)的建設，任課教師需要不斷自主學習。寬廣的知識儲備是微專業(yè)教師所必備的素質(zhì)，教師需要和多專業(yè)背景的學生交流溝通。除此以外，任課教師要開展集體備課等教學活動，充分發(fā)揮集體的優(yōu)勢，在交流和溝通中探索微專業(yè)發(fā)展的最佳途徑。在下一步工作中，高校還要推進任課教師與其他學院教師的定期交流，了解不同專業(yè)背景學生的學情，這對優(yōu)化培養(yǎng)計劃和教學內(nèi)容都具有重要的指導意義。

3 結(jié)語

在微電子微專業(yè)教學實踐中，燕山大學理學院教師建立了一套適應微專業(yè)人才培養(yǎng)的教學方案，以解決學生學習問題和激發(fā)學生學習興趣為目的，完成了課程知識網(wǎng)絡搭建，設計并優(yōu)化了翻轉(zhuǎn)課堂和差異化考核等教學手段，對基于微專業(yè)人才培養(yǎng)模式的教師隊伍建設提出了建議。在未來的微專業(yè)建設中，燕山大學理學院教師將廣泛聽取畢業(yè)和在讀學生的反饋意見和建議，不斷優(yōu)化教學內(nèi)容，進一步改進教學方法，助力學生的全面發(fā)展。