導(dǎo)語：微電子科學(xué)與工程專業(yè)半導(dǎo)體器件探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】隨著通信技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)模式已由傳統(tǒng)的面對面教學(xué)發(fā)展到線上教學(xué)。線上教學(xué)可以保障學(xué)習(xí)不受時間、空間的限制，只要具備網(wǎng)絡(luò)條件，學(xué)生便可以進行課程知識的學(xué)習(xí)。以中南大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)半導(dǎo)體器件物理課程的線上教學(xué)實施為例，分析課程的課堂簽到情況、聽課情況、作業(yè)完成情況等，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、引入課程思政元素、加強課堂互動等改進方式，以提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和科技發(fā)展的高素質(zhì)微電子領(lǐng)域人才。

【關(guān)鍵詞】線上教學(xué);微電子科學(xué)與工程專業(yè);半導(dǎo)體器件物理課程

受肺炎疫情的影響，人們的工作、溝通和學(xué)習(xí)方式等都發(fā)生了重大變化。［1，2］其中，學(xué)校教育的工作模式由傳統(tǒng)的面對面教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)。［3］線上教學(xué)主要分為兩種方式，即直播教學(xué)和利用線上資源開展教學(xué)。直播教學(xué)模式基本復(fù)制了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，易于被教師和學(xué)生接受。而利用線上資源開展教學(xué)，則是一種新型的教學(xué)方式，對于教師和學(xué)生而言，他們在思想和能力上仍存在一定的適應(yīng)困難。對于教師來說，開展線上教學(xué)需要教師具備創(chuàng)新教育理念，熟悉現(xiàn)代信息科技產(chǎn)品的使用方法。對于學(xué)生來說，參與線上學(xué)習(xí)需要學(xué)生具備必要的學(xué)習(xí)硬件設(shè)施，具有較強的自我管理能力，能夠主動識別網(wǎng)絡(luò)不良信息。線上教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，資源更為豐富，能夠拓寬學(xué)生的知識面，實現(xiàn)對問題的深入探究。更重要的是通過現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，通過對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行分析，可以精確診斷學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題，對學(xué)生提出定制化的指導(dǎo)建議，也有利于教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，便于教師改進教學(xué)方案，提升教學(xué)質(zhì)量。［4］在肺炎疫情影響下，中南大學(xué)將2019～2020年度下學(xué)期的課程全部調(diào)整為線上教學(xué)課程。其中，半導(dǎo)體器件物理課程是中南大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)二年級學(xué)生的專業(yè)必修課，該課程于2019年開始實施線上線下混合式教學(xué)改革，在2020年初開始錄制線上課程資源，主要采用“講授課件+錄屏”的方式開展教學(xué)。課程于2020年3月通過超星教學(xué)平臺開展線上教學(xué)，目前已對一個班級開展授課，學(xué)生為24人。本文對半導(dǎo)體器件物理課程的課堂簽到情況、聽課情況、作業(yè)完成情況等展開分析，并根據(jù)半導(dǎo)體器件物理課程基礎(chǔ)理論要求高、內(nèi)容抽象等特點，［5］對后期教學(xué)的改進提出建議。

一課堂情況

課堂授課作為教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，匯集了課程的教學(xué)內(nèi)容、教師的教學(xué)組織、學(xué)生的知識學(xué)習(xí)過程，對課堂簽到、反芻比、任務(wù)完成、課后作業(yè)及期末成績等多項指標(biāo)進行統(tǒng)計，分析學(xué)生的時間觀念、學(xué)習(xí)態(tài)度和自我管理等多維度信息。1.簽到情況半導(dǎo)體器件物理課程的授課時間為每周一下午第7～8節(jié)課和周三晚上第9～10節(jié)課，選取其中10次課堂的簽到情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。簽到表現(xiàn)分為4種情況，早簽、正常簽、遲簽和不簽。其中，早簽定義為上課當(dāng)天中午12點前簽到，正常簽指12點以后至下課前簽到。24名學(xué)生的實際簽到統(tǒng)計情況如圖1所示，其中，不簽率僅為2.1%，反映出學(xué)生的簽到意識較強，但遲簽率較高，為30.4%，早簽率相對較低，僅為13.8%，說明學(xué)生的時間觀念有待加強。為便于數(shù)據(jù)分析，對早簽、正常簽、遲簽和不簽4種情況定義不同權(quán)重系數(shù)，分別為20、10、5和0，根據(jù)總權(quán)重對24位同學(xué)進行排序分析，如圖1折線所示，由左至右權(quán)重逐漸增加。根據(jù)簽到權(quán)重分，可將學(xué)生分為簽到優(yōu)秀(≥105分)、合格(85～100分)和不合格(≤80分)三類，在圖1中用虛線將三類人員分開，人數(shù)分別為7、11和6，優(yōu)秀和不合格人數(shù)分別占比29%和25%，結(jié)果呈正態(tài)分布。其中，早簽的63.6%為簽到優(yōu)秀學(xué)生，不簽的80%發(fā)生在簽到不合格的學(xué)生中。簽到加權(quán)分?jǐn)?shù)最低的1號同學(xué)的簽到情況非常特殊，他沒有一次不簽，但也沒有一次正常簽，全部為遲簽，可見1號同學(xué)的時間觀念和自我管理意識不強。2.聽課情況對學(xué)生觀看課程視頻的反芻比數(shù)據(jù)進行分析，如圖2所示。反芻比的平均值為105.74%，簽到優(yōu)秀、合格和不合格學(xué)生反芻比的平均值分別為71.44%、110.60%和127.56%。反芻比低于70%的共有6名學(xué)生，其中67%為簽到不合格學(xué)生;反芻比高于130%的有6名學(xué)生，其中67%為簽到優(yōu)秀學(xué)生。由此可以得出，簽到情況與學(xué)生的聽課主動性、認(rèn)真程度有較強的相關(guān)性。此外，1號同學(xué)的反芻比接均水平，說明1號同學(xué)具有較強的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。課程講授方式包括線上學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂兩種，半導(dǎo)體器件物理課程以線上學(xué)習(xí)為主，共計42學(xué)時，21次課時。將教學(xué)視頻、課件及課外拓展資源均上傳至教學(xué)平臺，平臺上的瀏覽次數(shù)可以反映學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。調(diào)取學(xué)生瀏覽次數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖3所示，瀏覽次數(shù)最高為432次，是最低次數(shù)80次的5.4倍。瀏覽次數(shù)排名最靠前的3名學(xué)生有兩名是簽到優(yōu)秀學(xué)生，而瀏覽次數(shù)排名最末尾的3名學(xué)生均為簽到不合格學(xué)生，這反映出學(xué)生的簽到情況與學(xué)習(xí)積極性具有較強的正相關(guān)性。如果以每學(xué)時有一次瀏覽來計算，預(yù)計瀏覽總次數(shù)應(yīng)達到1008次，而實際瀏覽次數(shù)共計5555次，人均瀏覽231次。其中，簽到優(yōu)秀、合格和不合格學(xué)生的平均瀏覽次數(shù)分別為293次、236次和151次，這反映出近80%的學(xué)生具有較強的學(xué)習(xí)積極性。此外，本課程共布置網(wǎng)上任務(wù)92次，學(xué)生任務(wù)完成次數(shù)如圖3所示，75%的學(xué)生完成了全部任務(wù)，在沒有完成全部任務(wù)的學(xué)生中，有84%的學(xué)生為簽到不合格學(xué)生。圖3課程瀏覽次數(shù)和任務(wù)完成次數(shù)統(tǒng)計3.作業(yè)完成情況在網(wǎng)上建立課后小測驗的試題庫，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)完對應(yīng)章節(jié)后，完成作業(yè)并提交，由網(wǎng)上自動批改系統(tǒng)進行批改，再反饋給學(xué)生，這不僅減少了老師的工作量，而且大大提高了信息反饋速度，有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。圖4作業(yè)平均分和期末成績統(tǒng)計作業(yè)平均分統(tǒng)計如圖4所示，作業(yè)平均分為86.5分。其中，簽到優(yōu)秀、合格和不合格學(xué)生的作業(yè)平均分分別為90.03分、91.15分和73.86分，簽到合格學(xué)生的作業(yè)平均分略高于簽到優(yōu)秀的學(xué)生，但差距不大，而作業(yè)平均分排名靠后的25%的學(xué)生中，有83.3%為簽到不合格的學(xué)生。由此可見，學(xué)生對知識的理解不僅與自身的學(xué)習(xí)主動性有關(guān)，還與學(xué)生的認(rèn)真程度、理解能力及知識基礎(chǔ)等多方面因素有關(guān)。4.學(xué)習(xí)效果對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價時，需綜合考慮學(xué)生的課堂參與度、課后作業(yè)和期末考試三方面的情況。為了減少人為因素，便于數(shù)字化評判，僅對期末考試成績進行分析。本次考試為網(wǎng)上開卷考試，成績?nèi)鐖D4所示，平均期末成績?yōu)?8.33分。其中，簽到優(yōu)秀、合格和不合格學(xué)生的平均期末考試成績分別為81.57分、75.9分和79分。期末考試成績低于平均分的學(xué)生共有11人，其中，簽到優(yōu)秀、合格和不合格學(xué)生的人數(shù)分別為2人、5人和3人。期末成績高于85分的學(xué)生共有8人，其中2人為簽到優(yōu)秀，5人為簽到合格，1人為簽到不合格。由于期末考試的綜合性與難度較高，簽到優(yōu)秀與簽到合格的學(xué)生之間的分差較大，對比這部分學(xué)生的作業(yè)平均分與期末成績可以看出，二者具有較高的相關(guān)性，相比之下，學(xué)生的作業(yè)平均分、期末成績與簽到、反芻比等其他學(xué)習(xí)過程參數(shù)的相關(guān)性較弱。平時簽到率低的學(xué)生在期末考試中成績波動性較簽到率高的學(xué)生更大，平時簽到率低的學(xué)生平均期末考試成績超過簽到合格的學(xué)生，但略低于簽到優(yōu)秀的學(xué)生，說明期末考試成績受學(xué)生的重視程度影響較大。盡管半導(dǎo)體器件物理課程的理論性較強，但在網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)資源的支撐下，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，經(jīng)過短時間的強化學(xué)習(xí)，仍然可以在期末考試中取得較好的成績。這種學(xué)習(xí)方法雖然能夠在短時間內(nèi)提升期末考試成績，但從知識積累上看，這種方式獲取的知識被遺忘的時間周期也較短，不利于知識的有效積累。

二教學(xué)改進方向

通過對上述網(wǎng)上教學(xué)數(shù)據(jù)的分析與思考，得知多數(shù)學(xué)生都具有較好的自我管理能力和學(xué)習(xí)主動性。為了提升線上教學(xué)質(zhì)量，半導(dǎo)體器件物理課程還需要從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與呈現(xiàn)、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的調(diào)動、學(xué)生綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)等多個方面進行優(yōu)化。由于半導(dǎo)體器件物理課程是微電子相關(guān)專業(yè)的必修課，理論知識枯燥乏味、深奧抽象、難以理解，學(xué)習(xí)起來難度較大，這就需要教師結(jié)合中南大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)封裝制造領(lǐng)域優(yōu)秀人才的目標(biāo)和工程應(yīng)用特點，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建一套完整的知識體系，進一步拓展器件工程應(yīng)用與設(shè)計的聯(lián)系，適當(dāng)增加教學(xué)難度，設(shè)置一些高階知識點，需要學(xué)生“跳一跳才”能“摘”得到，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)上，引入課程思政元素，如開展老一輩科技工作者在艱苦條件下取得的微電子領(lǐng)域卓越科研成果案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自強不息的奮斗精神，提升課程教學(xué)效果。同時，可以在教學(xué)過程中增加課前回顧和課后小結(jié)環(huán)節(jié)，及時對教學(xué)中的重點內(nèi)容進行全面分析、總結(jié)，幫助學(xué)生快速抓住課程重點。在教學(xué)過程中加強課堂互動，尤其是學(xué)生之間的互動，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)探究性學(xué)習(xí)習(xí)慣，加強自我表達和人際溝通能力的培養(yǎng)。完善試題庫建設(shè)，增加開放性問題的設(shè)置比例，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，加強基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，開展互動反饋教學(xué)，促進師生互動、生生互動，形成閉環(huán)正反饋系統(tǒng)，不斷完善網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。

三結(jié)論

線上教學(xué)模式是新技術(shù)與教育發(fā)展需求相結(jié)合的有效育人模式，能夠為教育資源共享、提升教學(xué)質(zhì)量、應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害等提供有效的解決路徑。教師在教學(xué)過程中，可以根據(jù)學(xué)生的課堂簽到率、作業(yè)完成情況和反芻比等了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生進行個性化綜合評判。同時，還需要從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、引入課程思政元素、加強課堂互動等多維度進行教學(xué)優(yōu)化，以提升線上教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

［1］湛新星．淺析后疫情時期高校線上教育的發(fā)展［J］．科技視界，2020(23)

［2］曾文輝．線上教育之思［J］．廣東教育(綜合版)，2020(6)

［3］吳玲玲．線上教育中“教”的變化［J］．各界，2020(16)

［4］馬祥，廖春生．高校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)及教學(xué)評價研究［J］．教育教學(xué)論壇，2020(11)

［5］馬奎．關(guān)于半導(dǎo)體器件物理課程教學(xué)方法改革的幾點考慮［J］．教育教學(xué)論壇，2020(22)

作者：孫小燕 胡友旺 單位：中南大學(xué)機電工程學(xué)院