“理实交融、协同创新”的理念在半导体物理课程改革中的探究

蒋童童，周 胜

(安徽大学 材料科学与工程学院，安徽 合肥 230000)

近些年，半导体材料强势进军，被制作成集成电路，集成电路被封装成芯片，成为国家的基础产业，也是命脉产业[1]。2016年《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中就已明确指出做强信息技术核心产业，提升核心基础供给能力。推动电子器件变革性升级换代。大力发展半导体产业成为一项重要且迫切的任务[2]。发展半导体产业的关键在于具有熟知半导体知识的创新型高科技人才。因此，对《半导体物理》课程进行改革，引导学生将课本知识与实际应用相结合符合社会发展需要。

《半导体物理》课程授课面广泛。半导体物理教学内容与高科技电子芯片领域具有紧密的联系，涉及了关系国家经济命脉的产业。目前，其课程教学现状存在一些问题：(1)教学内容偏重基础理论，缺乏与科技前沿、热点领域、实际产业的融合：学生缺乏深入思考，创新性思维以及知识拓展联想，只具有扎实的理论框架而不会活学活用的学生很难适应现代化发展。(2)教学方法相对传统：教学方法是教授方法与学习方法的统一，传统的学习方式具有“被动性、依赖性”等特点。而教授方法主要以讲授为主。半导体物理是理论性比较强的课程，涉及到很多深奥的机理，概念、公式较多，需要一定的推导逻辑能力。传统讲授方法容易让学生感到枯燥。如何让学生在快乐中学习，这也是半导体物理的教学需要改革的一点。(3)教学模式相对单一，主要采取线下的课堂教学。

课堂教学的基本要素是教师、学生、教学内容、教学模式、教学方法。教师既是教学过程的设计者，也是学习过程的指导者；
学生是学习活动的主人；
教学内容是学生学习的对象，教学模式是教学信息的载体和手段。而教学方法决定教师如何“教”，学生如何“学”。纵观人类的发展史和进步史，理论和实际贯穿全局。人们通过观察自然、生活，受其启发进行思考，人们将经验想法进行总结得出理论知识，利用理论知识指导实验。实验反过来优化修正理论，相互促进。“理实交融、协同创新”，进一步应用于实践中改善人们的生活(图1)。挖掘合适的实例、探寻优质的方式对学生进行启发。将有助于培养学生科研思维和学而善用的能力。在互联网繁荣发展的大背景，线上线下相结合的混合教学模式成为发展的趋势。互联网不可否认使的生活更加便利。这种方式能够实现远距离、高效、快速的知识传输。学生还可以反复观看课堂视频。但是，师生不能进行有效的沟通、老师不能实时监控课堂效果、课堂纪律。线下的教学具有这些线上网络教学不可取代的优势。但是线下受限于时间空间，教学的对象有限、时间固定，自由度不够。对于一些不可抗力的因素应对能力不足。如何协同线上线下教学的优势，连接两种教学方式，相互补充、相互融合，优化教学内容、方法实现知识的传承，引人深思[3,4]。有句俗语说：“要两条腿走路。”线上线下教学正是“两条腿”。教学研究者不断进行探索、优化、平衡“两条腿”，这样才能走得远，走得快。

图1 思维构建流程图

在知识快速更新的今天，以部分学习困难的学生之名而言：“有时想学好，但又感觉无能为力”。学习靠努力，靠天赋，也靠方法。对于前两者只能靠学生自己，而对于后者，则可以学习领悟。教学工作者可以通过对学习的内容进行重组整合，凝练核心，挖掘智慧的教学方法提高学生的学习兴趣，利用一些现代化的设备激发其想象力，培养学生的大局观。

该课程应立足学科前沿，围绕当前国家战略需求，旨在培养具有社会责任心，具有创新精神的优秀人才。以社会经济需求为导向，打破理论和实践的界限，凝练研究方向，结合学科研究特色，提出在半导体物理课程中实施“理实交融、协同创新”的新模式。对于国家科技进步和经济发展有着重要的作用。对培养和储备高素质人才具有重要意义。

国家的发展离不开科技，科技的发展取决于人才，人才的输送主要来源于高校。

图2 “一导二主三教四构”的可持续发展教学流程图

因此高校的教学目标因以关系国家和区域重大需求为导向。在高校课堂教学环节中，教师和学生是两个重要的主体，教学内容、教学模式、教学方法三者相互影响，相互配合，以达到理想的教学效果[5]。同时也要有良好的教学反馈体系，促进教学过程的可持续发展。该课程改革以线上线下课堂为载体，构建一流教师团队、一流课程、优异氛围、开发平台，保证教学实效，为培养一流人才服务。整个教学过程可以被归纳为“一导二主三教四构”。

2.1 利用多元学习方式，优化教学师资团队

提高教师的教学业务能力是教学改革中重要的一环。现代高校教师的知识水平、对课程内容的驾驭以及科研能力是基本。而通过组织管理，实现知识的传承是重中之重。教学过程是教师的“输出”，学生的“接收”和“再加工”的过程。而教师输出知识的方式，对学生的接收能力有着很大的影响，在此同时，教师价值观的“输出”也在一定程度上影响学生的“再加工”过程。通过借鉴优秀教师的教学经验，寻找合适的教学方法，教学设计理念。每月保持稳定的教研小组会议，更新教学实例，改进教学方法。取精华，弃糟粕。保持教师思维方式与时俱进。促进教师队伍的优化提升。

2.2 融合线上线下模式，优化课程建设实效

《半导体物理》课程覆盖群体较广，是一门与科研联系紧密的课程。课程建设涉及课程模式和教学模式建设。培养一流的人才，除了要有一流的教师梯队，还要具有符合现代社会发展的培养方案和课程体系。科学规划引领精品课程建设至关重要。教学内容和教学模式是课程建设的重要方面。

教学内容：本着“理实交融，协同创新”的教学理论，以关系国家和区域重大需求为导向，调动教师的创造力和联想力，收集工业中关于半导体知识应用的例子，通过多次讨论，整合凝练优秀的教学实例，嵌插在合适的章节。用发展的观点处理教学和科研的关系，相互促进、相互提升。形成正相关的发展格局。

教学模式：在当今，国家之间竞争主要体现的人才的较量。为推进学校一流课程建设质量、进一步提升卓越拔尖人才培养能力，国家实施了一流课程“双万计划”建设。树立课程建设新理念，推进课程改革创新。基于国家需求、地方特色以及学校特点，采用线上线下相结合的混合课堂，实现对半导体课程的改革和优化。建立全面的资料库包括教学大纲、实践教学大纲、考试大纲、教案、参考文献、考核方法、试题库，以及一些优秀视频资料库等。

2.3 教书育人巧用氛围，提高学生综合能力

教师的教学不仅仅是书本知识的传承，还有思维方式、学习方法以及人文情怀的传导。最终实现教书育人的目的。教师是学生知识和思想的带领者。教师可以通过与学生进行交流沟通，不断改进教学方式，帮助学生确定优异的学习方法，教师通过激励学生，利用课堂上的“皮格马利翁效应”[6]，促使学生提高成绩，激发学生的自主学习能力。将半导体理论与实验相结合，锻炼学生的合作与创新能力，选择优秀学生作为组长，以其为中心影响带动其他学生，构筑优秀学生高地，充分发挥优秀学生的榜样力量，利用创新理念、创新机制培养创新性、实用性和应用性人才；
同时加强学生之间的协作,培养学生的团队合作意识；
在培养学生科技能力的同时，教师可以帮助学生树立正确的价值观，提高学生人文素质，保持自身的内涵，赛出实力，赛出风格。实现本科生综合能力的提升，从而达成培养高质量学生的目的。

制作电子文档，供学生学习借鉴；
将线下习题课的电子资料、视频资料同步放置在平台上，使得请假没有上课的学生可以及时查阅学习；
在网上进行测验，利用平台反馈答案，供学生核对，将学生从被动接受转变为主动地批判性反思，锻炼学生的自评能力；
提供交流平台供学生讨论，发表自己的学习方法，交流心得体会，分享学习成果，教师控制学生交流方向，实时总结提出想法，强化师生交流方式，优化学生综合素质。利用“互联网+”探寻合适学生自己的学习方法，加快构建充满活力、富有效率、更加开放、动态竞争的体制机制，形成良性的竞争氛围。

2.4 设置开放反馈体系，优化成果促进推广

创新的教学理念和教学方法需要在实践中逐渐完善，教师教学质量和学生学习质量监控与评价制度在教学过程中举足轻重。加强与学生的沟通交流，实时全方位指导学生在教学和科研过程中的问题，了解学生对课程改革的看法，调动学生的潜力，以国家和区域重大需求为导向，通过“启承式”教学方式(理论课程“启”，科研活动“承”)，发挥学生主体的创造性。将书本知识与实际应用相融合。以参加大学生科研训练项目和创新创业训练项目等科研活动的同学为中心，通过班级交流的形式，扩大影响。将以国家和地方经济为导向培养出来的高水平创新人才不断向社会进行输送，使得高校发展与地方经济相得益彰。

利用先进的网络技术，可以快速便捷地实现知识传承以及先进理念的推广。将优秀的教学视频、课件等上传到线上，扩大线上教学的权限，向其他兄弟院校以及社会学者开放。分享成果，讨论经验，优化改进。

以半导体物理课程为例，提出并讨论了“一导二主三教四构”的可持续发展模式，详细论述了培养实用型人才的具体方案。方案中将社会、高校紧密联系在一起，相互沟通反馈，实现人才培养的定向性以及高效性，促进社会经济发展。