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關鍵詞:材料科學與工程專業 電子信息材料 教學改革
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)01(a)-0-01
我國高等學校材料專業教學體系與教學內容沿襲前蘇聯模式近50年, 目前,需要對這門專業課程進行改革,才能跟上時代的步伐,適應經濟建設的飛速發展。在專業培養目標達成共識后,該校調整了專業課程體系、增設多門專業課。其中《電子信息材料》(48學時)為其中之一。電子信息材料不僅應用于航空航天等國防尖端領域,還廣泛用于民用工業和日常生活。作為材料學科與產業中一只蓬勃的生力軍,電子信息材料在當今信息和知識的年代已成為世界諸多國家重要的經濟增長點[1-2]。因此增設這門專業課旨在拓寬學生的知識面, 讓學生了解一些材料科學的前沿領域和發展趨勢,增加興趣, 熱愛專業, 為以后的學習和就業奠定基礎[3]。
1 目前電子信息材料課程存在的問題
國內院校《電子信息材料》課程歷來多是為材料專業學生而開設,已形成適合其專業特點的、較完備的教學內容體系;在教學研究方面業已取得許多具有鮮明專業特色的研究成果。但由于電子信息材料本身具有:(1)內容多,涉及面廣。(2)內容更新快。(3)實踐性強等特點,許多院校只把其作為選修課,課程內容大多只是具有普及知識的作用,學生學后并無多大印象。而且很多學校在課程教學上存在教材陳舊、教學方法和手段單一、沒有實驗課等這些不利于《電子信息材料》課程發展的弊端。
2 電子信息材料教學改革的內容
結合本校材料專業特點,并考慮天津市電子材料行業的工業特色,研究適用于材料專業的《電子信息材料》課程內容體系,希望在教學內容、教學手段和教學方法上有所突破。
2.1 整體設計教學內容
結合材料學院專業課程設置的具體特點,對國內外參考教材及課程體系進行系統的調查研究, 并廣泛收集材料科學領域的參考文獻及最新信息,選用合適的教材制定出新的《電子信息材料》教學內容,力爭在教學內容上突出以下特色:根據材料科學發展的最新動態和材料專業課程設置的現實需求, 堅持簡化理論、增加應用、拓寬知識面、更新內容的基本原則。充分考慮到本課程在專業培養目標中的地位, 在內容安排、表述手段等方面進行系統設計,同時充分考慮到本課程與其它相關課程之間的合理配置和支持, 對教學內容進行整體優化。兼顧各種電子材料共性與個性的結合, 實現多學科知識的交叉和滲透。在課程內容上,我們將對材料科學的五要素模型進行討論, 試圖在材料的組成、制備、結構、性能與應用之間建立一個整體和全貌的關系;對材料的組成、結構與性能、制造工藝與方法等內容進行深入講解, 力求彰顯材料的共性。然而材料是具體品種組成的, 不同的材料具有其鮮明的個性, 所以在材料的應用、材料的比較與選擇等內容中又比較兼顧個性, 以利于學生在學習具體材料的基礎上, 能做到舉一反三, 更深刻地了解材料的共同之處。
2.2 更新教學手段
材料科學博大精深、變化無窮, 神奇而又充滿魅力。電子信息材料這門課只是其中一個分支。為此在授課過程中切實做到動之以情, 導之以趣, 制作內容豐富、生動活潑的多媒體課件。在講授中把傳統的導電材料、電阻材料,磁性材料,神奇的超導材料、激光材料, 異軍突起的集成電路半導體材料等材料科學發展的前沿領域的知識介紹給學生。另外,可以購置相關的電子音像資料,使學生能更直觀地了解材料的制備及應用的一些情況。
2.3 改善教學方法
(1)互動教學。教學建設要注意提高學生學習的主觀能動性,教學過程中,教師應多向同學提出問題,引導同學們思考和討論。同時注意啟發和鼓勵學生發現問題、提出問題。在一些章節講完之后還要提出后續和推廣問題,為學生留下思考和研究的空間。通過這些方法,能夠培養學生自主學習能力和創新能力,激發學生的創新意識和獨立思考能力,提高課程的教學效果。
(2)實物教學。《電子信息材料》是一門實踐性很強的課程。實踐性如何體現,也是使學生對這門課感興趣的關鍵之一。我們采用把科研、生產中的典型材料帶到講臺上,如:導電材料中的導電銀漿、半導體材料中的單晶硅片、介電材料中的鈦酸鋇電容器、光電材料中的熒光粉、敏感電子材料中的壓電器件等。讓學生觀看實物,并參觀實驗室觀看某些實驗的制備過程,把一些抽象的理論通過實物展現出來,加深了學生的理解,也增加了學生的學習興趣。
(3)撰寫小論文。材料的發展日新月異,除了在課堂教學中不斷更新材料領域的知識外,在課外還要求學生自己查閱國內國際專業期刊上發表的文獻資料,了解有關材料的發展情況,并寫出學習論文。這樣不僅拓寬知識面,鍛煉學生的自學能力、思考能力以及創新能力,還培養他們從多方面攝取知識營養的習慣,調動他們學習的主動性和積極性
(4)參與科研。介紹本專業教師正在從事的與教學內容相關的科研項目,如,半導體發光方面、鐵電材料方面、鐵磁體方面等。鼓勵有興趣的學生成立科研小組,參與到教師的課題研究中,撰寫科研論文,以激發學生的學習熱情,使課堂上學到的知識得到很快驗證和應用。
2.4 加強實驗教學
電子信息材料課程是和生產實踐緊密聯系的課程,應該合理安排實驗教學和實習教學。這對于學生基本原理的掌握和工程實踐能力的培養具有舉足輕重的作用。
3 結語
《電子信息材料》是一門簡化理論、側重介紹材料特點及應用的專業課,其先修課程是在材料學專業中理論性較強的《材料科學基礎》和《材料性能學》,因此如何將一些復雜的理論應用在課程中并與材料的實際應用緊密結合將是本課程的主要特色之一。根據專業要求開設實驗課并采用實物教學是本項目的又一特色,體現了理論與實踐相聯系的宗旨。這要求教師有較寬的知識面和一定的電子材料的專業背景。采用這種教學方法,可以使教師在教學中實現學習、教學、實踐、科學研究的良性循環,上課時能游刃有余,學生對于這樣的教學方法也會增加
興趣。
參考文獻
[1] 李言榮,惲正中.電子信息材料導論[M].北京:清華大學出版社,2001.
關鍵詞:車聯網工程;導論課程;整體設計;綜合素質
TN0-4;G642
隨著物聯網產業的興起、移動互聯網業務的拓展、云計算等計算模式的應用、泛在服務的推廣,物聯網被麥肯錫全球研究院(MGI)在2013年5月的預測報告中認為是12項顛覆性技術之一[1]。車聯網是典型的物聯網,涉及汽車業、通信業和信息業三大戰略性新興產業,因此車聯網的發展,必然會帶動全新的產業鏈的建立和快速成型。
湖北汽車工業學院(以下簡稱“我校”)位于湖北省十堰市,該市因車而建、因車而興,不僅是東風汽車公司的發源地,而且擁有國家級汽車關鍵零部件產業基地和國家商用車零部件高新技術產業化基地,汽車工業在十堰市國民經濟中處于主導地位[2]。因此,在我校專業建設規劃中,學校依據自身的發展定位和人才培養目標,充分發揮大工程背景優勢,緊密圍繞“汽車產業鏈”,優化專業結構,拓寬專業面,按照“調整結構,突出特色,發揮優勢,注重內涵,提高質量”的專業建設與發展路徑,分層次、分類別的開展專業建設,并提出要圍繞“汽車產業鏈”積極培育汽車產業發展和地方經濟建設急需的新專業,如:新材料、新能源汽車、車聯網等國家戰略性新興產業相關專業或專業方向。
因此,我校結合當前車聯網發展的大趨勢和在科研、教研中積累的科研和教學資源,設置了電子信息科學與技術專業(車聯網工程方向)。在車聯網專業方向的綜合改革過程中,需要面對的一個重要課題是如何對新生進行專業教育,激發學生對本專業方向的興趣,進而為后續學習奠定良好的基礎。導論課程將承擔這一任務[3]。《車聯網導論》課程首次對2011級學生開課。在課程的教學過程中,借鑒了國外大學的教學方法,注重學生自主學習能力的培養,經過4年的教學過程,取得了較好的效果。
一、《車聯網導論》課程整體設計
(一)內容和方法并重
《車聯網導論》課程是本專業方向學生接觸到的第一門具有專業內容的課程,教學內容的設計十分重要。不僅要能夠全面概括本專業方向所涉及到的大學四年的教學內容,而且要能夠清楚地說明大學四年的教學課程之間的關系,讓學生對本專業方向的專業相關課程有一個有機整體的概念。
因此,設計本課程的目的和內容是“車聯網是能夠對車用信息進行采集、識別、傳輸、融合和利用的一種物聯網,能夠實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,被認為是最容易形成系統標準、最具備產業潛力的物聯網應用。本課程從車聯網的感知層、傳輸層、支撐層和應用層這四層分別進行闡述,使電子信息科學與技術(車聯網工程)專業學生對車聯網的基本概念、技術框架、應用范圍具有初步認識,為后續相關課程的學習打下基礎。”
好的教學方法能夠對教學起到錦上添花的作用。在本門課程中,對學生的考核方法是“課程報告(60%)+課堂匯報(40%)。”這個考核方法要求學生在課后發揮主觀能動性,查閱資料,針對一個主題,以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告,同時,還要以PPT演示的方式對課程報告進行匯報。這對學生來說,不僅具有很大的挑戰性,而且具有很強的趣味性。挑戰性體現在,學生剛剛從高中被動式學習向大學的主動式學習轉變,課程考核要求學生從查、思、寫、講等多個方面全面挑戰自己以前的學習方法;趣味性體現在,學生以團隊的形式完成考核,不僅能夠在合作中找到樂趣,而且能夠在PPT匯報過程中,體驗評價他人和自我對比的樂趣。
(二)前后知識貫穿
《車聯網導論》課程的一個重要內容是要清楚地說明本專業方向的專業相關課程之間的關系[3]。為了能夠組織教學課程關系,本課程在感知層、傳輸層、支撐層和應用層等四層的車聯網分層基礎上,通過把專業相關課程和車聯網體系結構各層進行分學期的對應,使學生能夠清楚地了解未來所學專業相關課程在車聯網中處于什么位置。專業相關課程與某層的分學期對應關系如下圖所示,其中,左圖分類課程中紅色字體的課程表示該課程與車聯網直接相關。
另外,本門課程在大一上學期開設,同期,學生正在學習《計算機操作基礎》課程,其中包括Word和PowerPoint等內容。本門課程要求學生用Word軟件完成課程匯報,用PowerPoint軟件完成課堂匯報的演示文稿。這不僅鍛煉了學生對所學知識的應用能力,而且讓學生體會到學有所用的成就感。
二、培養綜合素質
在《車聯網導論》課程的教學過程中,還對學生的綜合素質進行了培養。這種培養主要表現在三個方面。
一是對學生文獻檢索和科技寫作能力的培養。由于課程考核要求學生以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告,因此,不僅需要學生在課外查閱大量資料,而且需要學生對科技寫作進行實踐。文獻檢索能力的培養過程以中國知網CNKI中的文獻檢索為例,給學生演示了如何從學校主頁找到圖書館主頁,進而一步步找到所需要的數據庫并進行關鍵字檢索。盡管演示很簡單,但是學生了解了文獻檢索的基本過程,為學生后續的文獻檢索工作打下了基礎。在科技寫作能力的培養過程中,以“湖北汽車工業學院學報”為例,給學生演示了如何查找期刊主頁,進而一步步找到所需要的投稿模版和論文撰寫要求。這里面涉及到的內容包括論文格式、論文組織方式、參考文獻,以及摘要、引言、結論等各個部分的撰寫要求等。同樣地,盡管演示很簡單,但是學生了解了科技寫作的基本要求,為學生未來的畢業論文以及科技資料撰寫打下了基礎。特別令人欣喜的是,通過任務式的教導方法,學生對文獻檢索和科技寫作的目的有了深刻的認識,不僅能夠找到所需要的參考文獻,而且撰寫了在形式和內容上都頗為專業的課程報告。
二是對學生表達能力的培養。由于本門課程還要求學生以10分鐘PPT演示的方式對課程報告進行匯報,因此,學生還要準備正式的課堂匯報。這不僅要求學生能夠清楚地表達課程報告內容,而且在匯報內容組織、課堂過程、儀態等方面都要做精心的設計。雖然部分學生是第一次以這樣的形式完成課程考核,但是都認真對待,順利完成了課堂匯報。每一屆學生的都能夠帶來驚喜,例如,有的學生充分利用圖文并茂、視頻穿插的設計,使得匯報內容豐富多彩;有的學生進行課堂互動,活躍課堂氣氛;有的學生語言幽默,結合當前時事和網絡語言,提升學習興趣。教師對每一組同學的課堂匯報都要即時點評,包括PPT的內容和形式、學生的表達能力和課堂組織等;這里需要特別注意的是,點評要突出優點,使得學生增強自信,但同時也不能回避缺點,但是要注意語言表達,不能挫傷學生的積極性。另外,還有一個附加效果是在最初設計課程教學時所沒有想到的,即學生對站在三尺講臺的教師課堂教學有了直接和深刻的感受,即這并不是一件隨意可以完成的事情,只有在課前做好充分的準備才能夠真正上好一堂課。
三是對學生團隊精神的培養。本門課程要求學生分組完成課堂匯報和課程報告,學生可以自由組合。在任務分配過程中,學生也需要自己選擇主事人,分配各個任務。只有大家分工合作才能夠出色地完成課程考核要求。在學生提交課程報告時,需要注明本組成員的分工,在考核成績上,會根據分工給予考慮。從對2011級學生開設本門課程開始,學生基本都屬于90后,大部分都是獨生子女。通過本門課程的小組任務,學生們理解了團隊精神的重要性。
三、課程教學效果
盡管《車聯網導論》只有16個學時的授課時間,但是課程信息量大,同時盡可能地對學生的綜合素質進行培養,取得了較好的效果,如圖2所示。
四、結束語
《車聯網導論》課程是我校電子信息科學與技術專業(車聯網工程方向)新生進行初步專業教育的重要課程。本文對該課程的課程教學進行了研究和實踐,主要包括課程內容和考核方法的設計,如何通^本門課程把前后知識貫穿起來,并闡述了在課程教學中對學生綜合素質的培養,特別強調了學生課堂匯報的有益效果。通過上述方法,課程教學取得了較好的效果;未來還需要在學生自我評價方面進行改進和探索。
參考文獻:
[1]盧錫城;顛覆性創新與信息技術――兼談高水平計算機人才培養[J].中國大學教學, 2015(8):4-8.
[2]楊風.全力推進“國際商用車之都”建設――記十堰市汽車產業基地[J].專用汽車, 2015(10):72-75.
關鍵詞:專業導論;質量保障系統;教學實踐;材料化學
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)41-0035-03
一、引言
隨著對大學新生開設專業導論課的背景、價值和目的日益充分的探討,越來越多的學校開始重視專業導論課程的設立,任課教師也提出了許多教學改革方法和措施。專業導論課主要對本專業性質、學習內容、學習方法、課程設置及未來就業前景和領域進行介紹,目的是培養學生專業思想和興趣,引導正確的學習方法,規劃四年學習計劃和未來就業。專業導論課程的授課質量將會影響本科生大學四年的學習質量,甚至外延到學生的職業生涯。課程教學質量是學校教學水平的具體體現,是教學評估的重要指標,建立課程教學質量保障體系是必要的。
材料化學專業(綠色電子材料方向)是教育部批準2009年開始招生的新專業。上海第二工業大學(以下簡稱“我校”)基于電子產品制造綠色化和從源頭上解決廢棄電子產品環境污染問題的行業背景,根據國家環境保護政策和企業需求開設了本專業。材料化學專業(綠色電子材料方向)培養掌握電子信息制造基礎知識、材料化學專業知識和電子廢棄物資源化技術,從事綠色電子材料設計與制備的專業技術人才,滿足微電子及光電子材料與器件制造、電子原輔材料制備、電子廢棄物處理等高新技術和環保產業需求。在新專業的培養方案中,大學一年級第一學期開設了“材料化學專業導論”課程。對于新專業建設,應當始終把教育評估的質量觀貫穿于教學活動的每個環節。從2009年開始,我校制訂和完善了教學大綱、教學進程表;自編了講義,并制作多媒體課件;在教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了探索,從課程目標、課程實施、課程管理和課程評價四方面初步建立了“材料化學專業導論”課程教學質量保障系統。
二、課程目標
材料化學專業導論課是大一新生最早接觸到的一門和專業相關的必修課程,1學分,16學時。建立清晰、準確的課程目標是保證教學質量的首要前提。課程教學必須解答新生心中的三大困惑,即這個專業是“干什么”的?要“學什么”?畢業后自己能“做什么”?學生學完之后將對材料化學專業(綠色電子材料方向)有全面的了解,包括本專業在社會發展中與國民經濟中的地位與作用;本專業涉及的科學技術研究內容與發展趨勢;本專業的教學培養計劃及課程設置;本專業學生的知識結構、能力結構與素質要求。從而使學生更明確大學四年學習目標與內容,掌握正確的學習方法,了解就業方向與領域。
三、課程實施
1.課程教學內容
材料化學專業導論課程教學內容涉及專業知識、思想教育、職業創業教育等方面的內容,要實現教育和教學雙重目標。通過三部分材料化學專業知識的講解,使學生首先了解這個專業是“干什么”的。第一部分從什么是材料、材料的分類、材料的用途、新材料入手,讓學生有一個從感性到理性的認識過程;第二部分包括一級學科材料科學與工程的內容以及學科專業發展過程;第三部分先介紹傳統的材料化學專業涵蓋的內容,在材料化學專業框架下講解材料化學專業(綠色電子材料方向)的設置背景、研究范疇、專業特點等。電子信息產業的迅猛發展帶來的電子廢棄物對環境的污染問題日益嚴重,歐盟相繼出臺了WEEE指令、RoHS指令來應對,電子廢棄物的資源化以及電子產品的綠色設計與制造是解決問題的主要技術和方法,本專業的特點就是培養掌握這方面專業知識和技能的應用性人才。為了使學生更深入理解本專業在社會發展和國民經濟中的重要性以及開設本專業的意義,在這一部分增加了電子材料概述、電子輔料概述,無公害電子制造技術的發展趨勢三個模塊的內容。
針對學生希望知道在我校這個專業能“學什么”,課程重點介紹了本專業培養方案,講述專業學習的課程體系,也增加了本專業學生所能參加的技能考試所需的知識點。培養方案包括本專業對學生的基本要求、畢業生應獲得的知識和能力、修學年限、畢業與學位的授予、四年課程安排和學分要求。對專業主干課程要學習的主要內容作一概括。針對公共課、專業基礎課、專業課和實踐課不同課程的特點,介紹學習這些課程的基本方法。材料化學專業(綠色電子材料方向)有著全新的課程體系,以四大化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)課程為基礎,材料化學、材料物理、高分子材料、膠體與界面化學等課程為主,增開了電子信息材料、印制電路技術、電子化學品(電子原輔材料)、封裝技術與材料等專業課,讓學生較全面地了解電子信息產業和產業鏈;增加了廢棄物資源化技術、電子產品和電子化學品中有毒有害物質和毒理學的專業必修課和選修課,讓學生了解電子產品和電子化學品中有毒有害物質及其危害,以及資源化技術。增加了納米材料、薄膜材料制備技術的專業課和綠色電子材料設計的實驗課,讓學生了解和掌握電子原輔材料綠色設計和制造技術與制備方法。增加的這些課程與材料化學專業的材料制備/合成、組成,結構、測試,表征、性能,應用的專業課程相互銜接,形成了獨特的知識體系。
對于學生畢業后能“做什么”的問題,從幾個方面來講授。第一是材料類人才的現狀和需求;第二是已開設環境工程(電子廢棄物方向)專業、相關材料類專業的學校以及研究所的簡介;第三,結合我校開設的職業生涯規劃以及自主創業教育,為本專業學生明晰就業方向,樹立正確的擇業和就業觀。
材料化學導論課程中還設計了專題講座,包括歐盟WEEE指令、歐盟RoHS指令、PCB與綠色生產,通過聽取專題報告學生對本專業進行更深層次的了解。
2.課程教學方法與手段
根據材料化學專業導論課的特點分析和教學內容可以看出本課程的教學難度并不大,因此在教學方法上可以實現多層次、多樣化,避免單純枯燥的講解。在專題講座中,邀請有經驗的企業技術骨干作1~2個報告;以學生為中心,學生體驗式教學,學生課后通過各種途徑來查閱相關資料,并在課堂上相互交流成果,比如調研電子原輔材料企業、查找開設材料化學專業的學校等;實踐環節方面安排學生參觀我校的學生實驗室以及各研究課題組的專業實驗室,激發學生對科研的感覺。
利用多媒體課件與板書相結合的教學手段,教師通過精講的方式促進學生對重點概念的理解。在課堂上采用討論教學法,擬定能引起學生興趣的、有啟發性的討論題目,結合學生課后自己查閱的資料開展討論。在考核方式上采用期末考試與小論文相結合的方式進行。
四、課程管理與評價
1.課程管理
課程質量不僅受靜態的課程資源要素的影響,也與課程管理對課程活動進程中的動態控制有關。材料化學專業導論課程教學質量保障系統包括教師工作的規范管理、學生學習的規范管理和施教過程規范管理。成立了材料化學專業導論課程教學團隊,上好導論課不僅需要統觀專業教學體系,還應通曉專業應用領域,同時還要對專業就業市場有一定的了解,因此,任課教師團隊由系主任和兩位教授組成。任課教師嚴格按照教學大綱制定教學進程表。教學大綱中明確了這門課程的性質與任務、課程基本要求、課程內容、教學時數分配,考核方式,教材。教學進程表是嚴格按照教學大綱分配一學期內16學時課程,每周1個課時的上課內容。所有相關本課程的教學文件每學期進行歸檔,由教務部門統一管理。學生學習規范包括有學習條件、學習任務、學習要求,有課后作業,接受誠信教育。教師在施教過程中必須遵守學校的一切教學管理規定。
2.課程評價
材料化學專業導論課程的教學評價包括學生評教,督導和同行評議。學生評教和督導聽課由學校層面組織,并將結果反饋到學院;同行評議是由學院組織其他教師聽課,結果由學院的學術委員會反饋給授課教師。此外,授課教師在課程學習期中和期末運用課堂調查了解學生的學習情況,以此構成今后改進教學的基礎。