劉 浪，馮 艷

（江西理工大學(xué)國際創(chuàng)新研究院 江西 南昌 330013）

隨著全球科技競爭的加劇，國家之間的競爭已經(jīng)從經(jīng)濟(jì)、軍事等領(lǐng)域擴展到了科技領(lǐng)域，科技創(chuàng)新是國家發(fā)展的重要引擎，而研究生教育是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過研究生教育，國家能夠培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思維和實踐能力的人才，推動科技創(chuàng)新的不斷突破和進(jìn)步，為國家的長遠(yuǎn)發(fā)展提供強大支持。

我國研究生教育在過去幾十年中發(fā)生了巨大的變化。從最初注重技術(shù)型人才培養(yǎng)，到后來注重技術(shù)型與綜合素質(zhì)相結(jié)合的培養(yǎng)，再到如今注重技術(shù)創(chuàng)新和探索以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。這些變化反映了國家對科技發(fā)展的需求不斷增大，對人才培養(yǎng)的重視與推進(jìn)。我國研究生教育規(guī)模與規(guī)劃經(jīng)歷了從小到大，從標(biāo)準(zhǔn)化到多元化，從技術(shù)性到創(chuàng)新性的轉(zhuǎn)變，也在不斷適應(yīng)和推動著國家科技發(fā)展的步伐。

我國研究生教育在2012 年黨的十八大召開以來，迎來了快速發(fā)展的一個階段，這個階段研究生教育規(guī)模發(fā)展速率不斷上升[1]。在2022 年9 月22 日，國家發(fā)布了《關(guān)于加快新時代研究生教育改革發(fā)展的意見》。其指出：“研究生教育肩負(fù)著高層次人才培養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造的重要使命?！盵2]充分說明研究生教育是培養(yǎng)創(chuàng)新與應(yīng)用型科技人才的重要途徑，對于國家參與科技競爭與國家長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義[3]。如何培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生，培養(yǎng)什么樣的研究生一直是教育事業(yè)不斷探索與研究的主題。本文以研究生課程“光電材料和器件物理”出發(fā)，通過對我國研究生教學(xué)活動過程中教學(xué)方法與教學(xué)評價方面面臨的困境進(jìn)行分析，探索當(dāng)前研究生課程教學(xué)改革之路。

1 當(dāng)前教學(xué)的主要問題

研究生教育不同于本科生教育，其更趨向于在傳授學(xué)生“光電材料和器件物理”課程理論知識的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生探索，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與吃苦耐勞的科研精神。本文對近幾年課程講授的過程進(jìn)行了反思與總結(jié)，從以下幾個方面進(jìn)行闡述：

1.1 課堂模式

光電材料和器件物理是一個廣泛而復(fù)雜的領(lǐng)域，由于傳統(tǒng)課堂結(jié)構(gòu)的設(shè)置，教學(xué)模式比較單一，課堂講授多以教師講授、學(xué)生聽課為主。此模式比較單一，不足以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，時間存在局限性，易忽略課堂應(yīng)以學(xué)生為主的理念，教師很難判斷課程實施效果，進(jìn)而呈現(xiàn)以灌輸?shù)姆绞浇虒?dǎo)學(xué)生，課堂枯燥無味，學(xué)生易失去興趣，失去積極性，學(xué)習(xí)態(tài)度敷衍，存在“唯分?jǐn)?shù)論”的現(xiàn)象。

1.2 課程性質(zhì)及課堂內(nèi)容

“光電材料和器件物理”課程確實是一門理論性很強的學(xué)科，它研究半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)以及半導(dǎo)體器件的原理和工作機制。在這門課程中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等相關(guān)知識，以理解半導(dǎo)體材料和器件的行為和特性。課程內(nèi)容會包含大量的公式推理和假設(shè)簡化。這是因為光電材料和器件物理是一個復(fù)雜且抽象的領(lǐng)域，通過數(shù)學(xué)模型和假設(shè)簡化，可以更好地描述和解釋半導(dǎo)體材料和器件的行為。這些公式和簡化假設(shè)提供了一種理論框架，幫助學(xué)生理解和分析半導(dǎo)體器件的性能和行為。另外，光電材料和器件物理領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，新的材料、器件和技術(shù)不斷涌現(xiàn)。然而，課程內(nèi)容可能沒有及時更新，無法跟上最新的研究和發(fā)展動態(tài)。這可能導(dǎo)致學(xué)生學(xué)到的知識已經(jīng)過時，無法滿足實際需求。

1.3 研究生培養(yǎng)的特殊性

同一課程研究生階段所選擇的方向不同，對于課程的重視程度也會存在差異，部分同學(xué)存在“唯分?jǐn)?shù)論”的觀念，課程活躍度不高，學(xué)生參與積極性不強。

1.4 人工智能對于學(xué)習(xí)與教育的沖擊

隨著人工智能的發(fā)展與深入，人工智能課根據(jù)強化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法[4]，與人進(jìn)行“溝通與交流”，并能根據(jù)數(shù)據(jù)特征給出預(yù)設(shè)答案，固化了學(xué)生思維，強化了學(xué)生對人工智能的依賴程度，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新與探索精神。

基于上述問題，各高校對于教學(xué)改革的內(nèi)容非常重視，西北工業(yè)大學(xué)李偉等在高校人才培養(yǎng)中，指出將思政思想融入專業(yè)課程，實現(xiàn)“三位一體”教學(xué)課程模式[5]；北京工業(yè)大學(xué)金玉紅等采用“師生雙主體-燈塔模式”推進(jìn)思政課程的進(jìn)行[6]；王園等基于產(chǎn)教融合理念對教學(xué)模式及內(nèi)容進(jìn)行分析與探索[7]。本文針對目前的課程所存在的教學(xué)問題，對課程教改也進(jìn)行了分析與探索。

2 課堂教學(xué)模式改革

光電材料和器件物理課程是材料科學(xué)與工程學(xué)科碩士研究生專業(yè)選修課程，內(nèi)容涵蓋半導(dǎo)體學(xué)、材料學(xué)和器件制備等方面的知識，并具有較高的理論深度。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生可以掌握光電器件的基本概念、理論和規(guī)律，培養(yǎng)分析和應(yīng)用半導(dǎo)體物理知識解決實際問題的能力。此外，該課程還旨在讓學(xué)生對半導(dǎo)體物理學(xué)科有整體的認(rèn)知，并掌握學(xué)習(xí)該領(lǐng)域課程的方法。因此，該課程的建設(shè)是研究生課程建設(shè)的核心內(nèi)容。本文從以下幾個方面進(jìn)行探索：

2.1 線上線下混合模式

針對學(xué)生的研究方向，可以推薦他們參與相關(guān)領(lǐng)域的課程學(xué)習(xí)，同時通過查閱除課堂教材之外的專業(yè)資料來擴充知識儲備。利用線上課堂的優(yōu)勢，量身制訂學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)計劃，滿足其個性化的學(xué)習(xí)需求。此外，學(xué)生還可以參與教師的科研項目，積累科研經(jīng)驗，培養(yǎng)耐心和勤奮的品質(zhì)，開闊視野，有助于他們撰寫自己的碩士論文。

2.2 任務(wù)導(dǎo)向型教學(xué)模式

任務(wù)導(dǎo)向型教學(xué)模式是以解決問題為導(dǎo)向，約翰 布魯貝克與皮婭 索卡爾（Piya Sorcar）教授曾講過：任務(wù)導(dǎo)向型教學(xué)通過案例問題分析促進(jìn)學(xué)生在多個學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行交叉學(xué)科探討，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力[8-9]。①在案例教學(xué)中，教學(xué)PPT 可展示涉及多個學(xué)科領(lǐng)域的案例，學(xué)生分組案例分析，并在教師指導(dǎo)下設(shè)計可行性方案。此方法不僅能提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的參與度，還能培養(yǎng)他們分析復(fù)雜問題的能力。②在研討會中，首先由教師確定學(xué)生所討論與研究的主題，必要時可提供可選擇的文獻(xiàn)。接著小組對主題闡述與交流，最后由小組組長代表本組對討論的結(jié)果進(jìn)行展示。如“材料分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體與絕緣體，為什么半導(dǎo)體更適用于制作器件”內(nèi)容，課堂上分配10~15min的討論時間，由學(xué)生小組進(jìn)行討論，時間結(jié)束，各小組發(fā)表本組的觀點，教師可將優(yōu)秀的觀點進(jìn)行總結(jié)，并給予加分鼓勵，最后由一名研究生對此部分知識的學(xué)習(xí)發(fā)表感想[10]。教師針對課堂內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，引出目前相關(guān)技術(shù)及市場發(fā)展的情況，采用鼓勵政策，由學(xué)生自愿報名，收集技術(shù)發(fā)展及市場需求的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行PPT匯報或收集資料文獻(xiàn)，課堂小組討論與鑒賞。教師也可引導(dǎo)學(xué)生對文獻(xiàn)內(nèi)容的主題、論點、論據(jù)進(jìn)行分析與總結(jié)。

2.3 多媒體信息化

通過融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和課堂教學(xué)，利用先進(jìn)多媒體信息化教學(xué)手段，實現(xiàn)最佳教學(xué)效果，傳授豐富多樣的知識。通過運用輔助工具如Flash 動畫來講解重點和難點知識，結(jié)合“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和手機APP，豐富課堂教學(xué)活動。同時，采用雙語教學(xué)方法，不僅能提高學(xué)生對知識的理解深度，還能增加課堂的趣味性，并提升學(xué)生的外語閱讀能力。比如，在學(xué)習(xí)載流子擴散和漂移知識點時，由于公式繁多，過程復(fù)雜，關(guān)聯(lián)到的其他知識點也較多，僅通過普通的講述很難形象地還原p-n結(jié)中載流子的運動規(guī)律，而通過動畫的形式則能很好地再現(xiàn)載流子的運動場景。

2.4 思政課程

由于人工智能的發(fā)展，其算法推薦方式可能會強化學(xué)生的偏向和錯誤的價值觀念，干擾他們對知識的篩選。因此，教師可以將思政思想融入“光電材料和器件物理”課程，使學(xué)生的思想進(jìn)一步得到升華。例如，課程中的雪崩擊穿就蘊含了一定的哲學(xué)思想。由課程知識可知，在一般情況下，給p-n 結(jié)施加反向偏壓得到的電流很小，此時器件處于截止?fàn)顟B(tài)；但當(dāng)反向偏壓高到一定數(shù)值時，p-n 結(jié)會被擊穿，產(chǎn)生非常大的反向電流。這個知識點蘊含的哲學(xué)思想是“物極必反，適度為宜”，數(shù)學(xué)思想中，值越大則為無窮大，數(shù)a 值小則為負(fù)無窮小，但無窮卻是不可精確表示的，沒有確定的數(shù)值。當(dāng)事物發(fā)展到了無窮的地步，便會難以精確表示,可能會向相反的方面轉(zhuǎn)化。

3 課程考核多元化

根據(jù)“完善質(zhì)量評價機制，破除“五唯”評價方式”的指導(dǎo)要求，為保證教學(xué)評價多元化、全面化，基于上述探究內(nèi)容，對教學(xué)評價體系進(jìn)行了完善。教學(xué)評價分為兩個部分：平時成績（40%）與期末成績（60%），平時成績根據(jù)學(xué)生小組討論討論成果、PPT匯報內(nèi)容、文獻(xiàn)資料鑒賞水平、考勤、課堂表現(xiàn)等進(jìn)行評價；期末成績包括兩個部分：課堂內(nèi)容PPT 匯報總結(jié)與小論文內(nèi)容兩個部分，將PPT 總結(jié)是否完善，內(nèi)容要點是否全面，是否突出重點，結(jié)構(gòu)是否清晰等作為評價指標(biāo)；同樣小論文內(nèi)容是否緊跟技術(shù)發(fā)展，內(nèi)容是否具有新穎，結(jié)構(gòu)是否完善等作為評價指標(biāo)。

4 課程教改實踐

通過教學(xué)改革的實踐，發(fā)現(xiàn)教學(xué)活動多樣化有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得課堂知識的學(xué)習(xí)不再局限于課本，拓展了學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生對于課堂知識不斷進(jìn)行探索與研究，學(xué)生對于文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)與分析也更具有深度，學(xué)生的作業(yè)質(zhì)量及課程論文內(nèi)容也更具有專業(yè)特色，對于問題的剖析能力不斷加強。教學(xué)改革的實施，減少了研究生不同研究方向之間的差距，提升了學(xué)生對此門課程的重視程度，同時加強了教師與學(xué)生之間的交流，引導(dǎo)學(xué)生梳理了正確的價值觀念。

5 結(jié)論

“光電材料和器件物理”課程是一門理論性較高的課程，通過課程教改的實踐，學(xué)生興趣逐漸提升，上課積極性提高，課堂討論各抒己見，有助于促進(jìn)不同研究方向的學(xué)生相互學(xué)習(xí)。此種教學(xué)改革有助于引導(dǎo)學(xué)生不斷探索與創(chuàng)新，為培養(yǎng)新工科背景下的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。