微電子物理基礎課堂教學探索

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1.引言

當前，提高我國高校教學質量已經刻不容緩，必須進行教學改革和創新。教學模式改革是提升高校教學質量的重要方法之一。同時，隨著互聯網和信息技術的不斷發展，創新的教學模式已經成為推動國家教育體制改革的重要力量。翻轉課堂作為一種新型的教學模式，成為改進和提升高校教學質量的新方法。翻轉課堂，也稱為“顛倒課堂”，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生[1]。學生在課外根據自己的學習能力和時間，自主規劃學習內容、學習方式和展現學習成果的方式，通過互聯網等學習豐富的在線課程；教師采用講授法和協作法來滿足學生的個性化學習[1]。翻轉課堂的出現受到了國內外中小學教師和教育研究者的熱捧并取得了良好的教學效果。翻轉課堂作為一種新型的教學模式，學生根據教師的要求在課前通過觀看教師提供的教學視頻、PPT、作業等資料，自主完成課程知識的學習和傳授，在課堂上通過小組討論、協作探究、問題解決、成果展示以及課堂作業等方式完成知識的內化,教師有針對性的更好的滿足學生的個性化需求[2]。這種教學模式的優點是學生課外可以根據個體學習接受能力和水平的差別，充分利用自己的時間、調整學習策略，實現個性化學習；在面對面的課堂，學生有機會通過課堂展示、問題講解和其他小組活動進行主動學習，在學習中遇到的問題可以得到更好的理解和應用；教師在課堂上可以考察學生的學習效果并為學生提供指導和幫助，根據情況進一步調整和修改教學計劃和教學模式。《微電子物理基礎》是微電子專業基礎選修課，32學時，講授器件類課程所需的量子力學和半導體物理基本理論知識，主要講述量子力學和固體物理經典理論及其應用，通過學習能夠解決一些與專業有關的基礎理論問題，課程理論性較強，知識點比較多，如果學生不做預習和鞏固，只靠教師講授，學習難度較大。我系微電16級僅有一個班級，學生人數較少，結合微電子物理基礎課程的特點，適合進行基于翻轉課堂的教學探索與實踐。本文以《微電子物理基礎》課程為實驗課堂，以微電2016級學生為研究對象，基于網絡、即時通訊工具等，采用翻轉課堂教學模式，探索理工科理論教學的翻轉課堂的新型教學模式和方法，研究翻轉課堂模式下提高學生自主學習積極性的途徑和方法；研究翻轉課堂模式下如何調整傳統的教學結構和教學設計；建立翻轉課堂下學生成績的考核評價方法；比較分析傳統課堂教學與翻轉課堂的教學結果。

2.翻轉課堂教學模型的構建與實現

本文通過查閱相關文獻和觀看國內外各種在線教學視頻，分析國內外翻轉課堂教學案例的基礎上，結合國內外相關研究成果，借鑒他人的經驗和方法，運用建構主義理論、有效教學理論、行為主義教學理論，結合我校的實際和微電子物理基礎課程理論性較強的特點來構建翻轉課堂教學模型。該模型主要包括課程開發、課前學習、課堂活動、研討總結四部分。2.1課程開發。翻轉課堂教學模式下，知識的傳授在課前由學生自主學習完成，這就需要教師為學生提供足夠的學習資源。教師根據課程教學的需要，為學生提供系列學習內容和任務、視頻教學微課或者在線課程講解、配套習題等各類學習資源，建立微信群等供學生課前學習和交流討論。教師首先根據微電子物理基礎課程的特點，對教學目標、教學內容的分析，設計教學活動和資源。教學活動設計主要包括如何分配學習任務、根據學生的特點劃分學習小組、根據學生的表現制定合理的評價標準等。教學資源的形式種類繁多，包括：國內外各大高校在線教學視頻、教師個人錄制的視頻、微課、教學PPT。教師首先要根據教學大綱和課程特點制定詳細的教學計劃，以獨立的知識點為單元，易于學生的接受和理解，讓學生進行自主學習。為此，需要根據微電子物理基礎課程具有理論性強、知識點多、前后聯系緊密的特點，按照知識結構劃分為若干模塊，每個模塊再劃分為若干小的知識點。教師根據教學知識點制作教學PPT、提供教學視頻、課后習題庫等多種形式的教學資源，并收集與教學知識點相關的網絡教學視頻資源，將學習任務和資源于微信群和微信公眾號，供學生下載和學習。2.2課前學習。翻轉課堂模式下，相比傳統課堂，課前學習是非常重要的一個環節，學生要完成知識的學習。教師根據課程教學目標和教學計劃，根據學生的學習能力和水平，安排學生課前需要學習內容、達成目標、配套作業習題等。學生通過觀看視頻、查閱文獻資料、小組交流討論等方式完成知識的學習和傳授，達到對教學內容的基本理解，在理解課程內容基礎上完成練習或作業來檢測來評估學習效果。在整個學習或練習過程中，學生應當詳細記錄遇到的問題，通過微信群、e-mail等即時通訊工具及時與教師交流，教師也可以根據學生共同遇到的問題提供具體的講解指導學生學習；一旦遇到無法解決的問題要做好記錄，留待課堂與教師或者同學討論。2.3課堂活動。在翻轉課堂模式中，課堂活動的主要任務是幫助學生完成知識的內化，是翻轉課堂中重要的一個環節[3]。課堂中留出大量時間針對性講解學生共同遇到的問題，培養學生的高級思維能力，如創新、合作、問題解決等。翻轉課堂對于學生的自律性和意志力的要求很高，部分由于基礎差而學不下、學習方向不明確、學習方法不當、學習效率低等方面的因素，對于那些自律能力較差的學生，教師如何找到合適的方法監督他們在課堂外有效學習是一個難題。另外傳統的課堂教學都是以講授為主的，教師課業任務重，沒有時間組織學生互動、沒有時間進行項目化學習、沒有時間開展小組合作等。但是，翻轉課堂對教師的教學能力提出了新的要求，要求教師有足夠的學識和經驗把握課堂、引導學生學習，敏感地意識到大多數學生存在的困惑，并及時形成解決方案，對學生進行持續的觀察，合理的對學習進程和學習結果進行評價[3]。評價環節主要是教師來完成，采取學習過程評價和考試成績評價相結合的方式。在該階段我們加入學生個人匯報、成果展示、小組討論、網絡或課堂中交流的活躍度等平時表現作為評估標準，降低期末考試成績占總評成績的比例，相應提高課前學習和課堂活動兩個關鍵環節的比例并建立相關的評分指標體系及評分細則，將平時成績（課前學習和課堂活動）的比例從30%提高到60%，期末考試成績的比例從70%降低到40%，使得對學生的評價更客觀、準確。2.4研討總結。教師要不斷根據不同學生的智力特點、認知水平等制定個性化學習菜單，優化調整教學設計和資源、改進教學方法，避免成績中等偏下成績的學生放棄學習，真正做到因材施教和學生的個性化發展，進而促進教師的專業發展。

3.翻轉課堂效果分析

在期末，通過問卷調查的方式了解學生對翻轉課堂的評價，結果表明80%的學生都認為隨著互聯網、微信等信息技術的發展翻轉課堂有利于知識的個性化學習，喚醒學生學習動力、激活學習興趣轉化，培養學生的自主學習能力，讓學生學會學習，愛上學習，提高學習效率。但是也有20%的同學表示，由于基礎差，課后學習的效果更差。本文對翻轉課堂開展前學生的期中成績和開展后學生的期末成績為樣本進行對比，發現學生成績期末平均值為78.25，往年平均成績基本是70-75之間，比以往年級學生成績有顯著提高。

4.討論與總結

翻轉課堂充分體現了“學生為主體，教師為主導”的教學理念，有一定的優勢，也存在一定的問題。翻轉課堂對于提升學生的自主學習能力、合作學習能力、學習效果有顯著的作用。但是由于課堂時間有限，對于少數基礎較差同學也存在逃避課前學習、課上無法與同學教師交流的問題。隨著互聯網和信息技術的進一步發展，更多的教學資源共享、開發和積累，使得教師可以有更多的時間來跟蹤學生的學習進度，更有針對性的組織課堂活動，提高教學質量，促進教師的職業化發展。

參考文獻

[1]Johnson,L.,AdamsBecker,S.,Estrada,V.,＆Freeman,A(2014)NMCHorizonReport:2014HigherEducationEdition[R].Austin,Texas:TheNewMediaConsortium.

[2]Khan,S(2011)Let＇susevideotoreinventeducation[EB/OL].[2011]www.ted.com/talks/salman_khan_let_s_use_video_to_reinvent_education.

[3]WalterDick,LouCarey,JamesO.Carey.TheSystematicDesignofInstruction[M].北京:高等教育出版社,2010.

作者:孫海燕 單位:北方工業大學電子信息工程學院