電子科學與技術專業《固體物理》課程考核改革的研究

電子科學與技術專業《固體物理》
課程考核改革的研究*

惠迎雪侯宏錄王 欣①

(西安工業大學 光電學院陜西 西安710021)

①*西安工業大學2014年教改項目“經典理論課程的改革與實踐——《固體物理》課程內容與方法改革探索”，編號：14JGY02

摘 要：課程考核是教學活動中的重要環節之一，對保證教學質量、推動學生素質教育具有重要的意義．本文針對電子科學與技術專業《固體物理》課程考核中存在的問題，結合《固體物理》課程教學目標和專業人才培養需求，對《固體物理》課程的教學課程考核模式、內容和方法改革展開探索和研究，并提出了具體的建議.

關鍵詞：固體物理電子科學與技術專業課程考試教學改革

作者簡介：惠迎雪(1974-)男，博士，副教授，主要研究方向為光電功能薄膜及光學檢測，等離子體應用技術.

收稿日期：(2015-05-26)

伴隨著材料科學的飛速發展，固體物理學無論從學科內涵到課程內容，都獲得了極大的擴充和發展[1]，其課程體系也隨著在各學科領域的教學實踐而日趨完善，并且隨著課程知識的豐富和擴展也處于不斷的發展之中．作為“電子科學與技術”專業的主要專業基礎課程，《固體物理》教學質量的好壞，不僅會影響到后續《半導體物理》、《集成光電子學》、《光電子材料與器件》等課程的教學，更重要的是，《固體物理》是“電子科學與技術”專業學生進行材料類學科知識學習的重要平臺，在教授學生利用非相對論的量子力學理論為主要方法對固體材料的微觀特性進行認識的同時，通過對“晶體結構”、“固體的結合”等章節知識的學習而熟悉材料學基礎的知識和方法．

自20世紀50年代，由黃昆先生在國內本科專業開展《固體物理》教學開始[2]，經過幾十年的發展，《固體物理》已形成了較為成熟的學科體系和教學方法，但是，隨著材料學科和理論物理學科自身的發展，《固體物理》的應用領域不斷擴大，《固體物理》的課程教學內容也隨之不斷更新和擴容，授課對象的學科背景和知識體系基礎更是出現了新的特點和變化，相應地，其課程的教學方法也需要不斷地調整和變化．課程考核是教學過程中的最終環節，它不僅能反映教學效果，也是改進教學工作和促進實現教學目標的重要手段，因此，有關《固體物理》課程考核的改革，既是《固體物理》課程改革的重要內容，又是推動課程改革發展方向的重要保證．

1現有課程考核中存在的問題

《固體物理》在經過多年的教學實踐和發展后已經形成固有的課程考核模式，鑒于該學科的重要性，通常是作為考試課列入教學大綱的，其考核模式多采用“平時成績+課程考試”的模式．這種模式的設定教師通過課堂的實踐教學活動，分別依據學生“出勤率”、“作業”情況、課堂隨機考查等對學生的平時成績予以考查，之后再結合學生課程考試的成績，給出最終的學生考核成績．所謂課程考試是依據課程考試大綱(課程標準)規定的合格標準為參照的水平考試[3]，在課程結束時，通過命題、組織考試、試卷評閱等環節對學生對課程知識體系的掌握程度進行評判，這種模式是目前大學本科課程教學考核的主流模式，但是對《固體物理》課程考核而言，采用這種考核方式有很多弊端．

首先，隨著各學科專業知識范圍的拓寬，《固體物理》基礎理論課程學時不斷減小，而與之相對的卻是高校擴招所導致的班級學生數量的增加，多頻次學生到課率點名和個別課堂互動提問都成為不可能完成的任務，而只能作為一種督促學生學習的輔助手段．

其次，自20世紀80年代以來，各高校都加強了課程教材建設的工作，各種《固體物理》新教材不斷面世，而與之相應地各類輔助教材，習題集也得以出版，在精煉知識點的同時，大量的習題及題解技巧也被廣泛采用，這對學生們掌握所學知識要點和基本解題方法帶來了便利，但是弊病也隨之而來，一方面大量的習題和教輔材料均圍繞課程的知識點展開，雖然有助于學生們夯實基礎理論，強化基本概念，但是也容易導致學生進入其固有的固體物理學知識體系，使學生陷入到理論推導之中，反而造成了教學困境和學生學習的障礙，特別地，作為一門應用性很強的理論課程的考核卻只強調理論，忽略應用實踐，所謂培養學生運用知識的技能技巧，成為了訓練解題技巧；而另一方面，這種“知識點+習題”的模式，也使得《固體物理》課程考核的模式漸趨僵化，無論是課程考試命題的形式還是知識點分布形成了一種統一的范式，這樣，即使是針對不同理工專業的學生，試卷的差異性并不顯著．最后，大量的習題集隨著網絡的普及均可方便獲得，這也直接導致了部分惰性很強的學生對其產生過度依賴，而同時也讓很多課后的習題作業評價功能降低．

由此可見，傳統的《固體物理》課程考核模式已很難檢驗學生學習效果以及反映教師教學質量是否達到要求．“平時成績”的評定囿于較為普遍課堂教學實際而難于達到準確客觀，而課程考試則因機械知識點、應用性知識少、題型固化等問題而偏離了素質教育的目標．基于此，我們從“平時成績”考核和“課程考試”內容兩方面著手展開《固體物理》課程考核的改革和探索．

2“平時成績”考核的改革

“平時成績”考核是教師通過日常的課堂教學過程以及學生在課外活動中的表現來進行評定的．平時成績考核的改革當然要以課程教學目標為根本依據，結合課程的性質和特點，科學設計課程考核的內容、方式、方法以及采用的手段．如前文所述，學生的出勤率和回答問題等方式，受限于課時和學生的數量，而無法完成全樣本的考查，但是作為重要的學風督促手段，仍應被加強，只是基于公平公正原則，其在考核成績中的比重可以降低，或只作為一種參考．而“平時成績”考核的重點則應主要放在課外教學活動之中，這是因為教學活動絕不能只停留在課堂階段，在提高課堂教學質量的同時，必須規范和引導學生在課外的學習活動，才能取得事半功倍的教學效果．為了促進學生了解和熟悉《固體物理》相關的學科前沿，激發其主動學習的熱情和能力，我們對學生在課外的學習活動進行了如下的規范和嘗試，以期用好“平時成績”考核工具，真正地把學習的壓力傳遞給學生．

(1)要求學生在學習期間，至少參加一次與《固體物理》相關的高水平學術講座，并且撰寫相應地講座情況及心得體會，以報告形式提交，報告成績作為“平時成績”考核點之一．通過學術講座，學生可以近距離的接觸相應的科研實際，開闊知識視野，對一些學科前沿的熱點進行了解．由于學術講座中多是針對某一專題或某一具體課題展開討論，其內容即和學生的書本知識有著千絲萬縷的關系，又是學生們平時在書本和課堂上所不常接觸或甚至聞所未聞的，這樣，學術講座為學生們提供了一個理論和實踐學習的交互平臺，而且，更重要的是，通過對演講者親歷的鮮活的科研案例和思想的聆聽和思考，學生們的思維和創新意識必然會得到加強和鍛煉．

(2)在繼續強化課后練習作業的同時，依據課程章節內容，設計研究主題，并通過課程大作業的形式要求學生完成科研報告或解答，相應地將這些報告或作業的完成情況計入“平時成績”的考核點．科研文獻的查閱和分析能力，是鍛煉學生自主學習能力的重要手段之一，《固體物理》有限的課堂教學學時和豐富的且日益發展的課程內容，要求我們在學生課程學習過程中必須要培養他們重視其自主學習能力培養，惟其如此才能讓學生在今后的學習工作中真正具備全面掌握該課程內容的能力．學生針對具體的問題，通過科研文獻的查閱調研，總結和歸納目前國內外解決該問題的相關方法和思路，并提出自己的看法和見解，在科研報告的完成過程中，學生們只有在掌握了課程基礎理論的基礎上，才可通過中外文獻檢索，很好地完成．大作業的命題可以針對某一個專題，每一個教學班擬定多個子題目完成，如針對第一章“晶體結構分析”，我們擬定了“石墨烯材料的結構特點與應用”、“石墨、類金剛石、金剛石的結構特點描述”、“硫化鋅晶體結構表征及功能應用”、“氮化鈦薄膜的結構與功能”、“如何利用XRD測定碳化硅的晶格常數”．這些題目即結合了本章所學基本內容，又針對近些年來的相關科研熱點，學生通過對這些作業的完成可以開闊視野，培養創新意識，鍛煉分析和解決具體問題的能力，進而在加深對課程學習內容理解的基礎上，培養了良好的科研習慣．

(3)設計實驗環節，并將學生在實驗環節中的表現列入“平時成績”的考核計分點．在完成理論教學內容的同時，我們計劃嘗試利用學院及學校的科研教學硬件資源，針對課程的重點章節，設計演示和驗證實驗，并將其穿插在理論教學之中．《固體物理》是實驗與理論高度結合的精確科學[2]，然而，由于種種原因，目前的課程教學重理論輕實驗，甚至無實驗教學環節，為了改變這一現狀，我們嘗試利用現有條件，設計開設相應的實驗課程內容，包括，利用X射線衍射儀分析單晶硅和多晶硅的晶體結構，目的在于讓學生了解和熟悉XRD測試儀器和方法；結合能帶理論和光學測試方法，通過測量硅、金屬氧化物等半導體薄膜的透過率光譜曲線，計算其禁帶寬度，并最終通過能帶計算驗證之；測量離子晶體的紅外光譜曲線，利用格波振動理論分析材料的光譜特性．這些實驗課程環節的設計，目的在于將理論教學的應用盡可能地與應用聯系起來，并且通過“平時成績”考核，推動學生積極參與其中．

3“課程考試”內容的改革

“課程考試”作為最重要的課程考核手段，其作用顯然不止在教學質量管理和教學效果的考查，更重要的是如何通過“課程考試”命題環節，將課程的考試目標、教學目標以及學生素質教育目標3個方面結合起來，形成最大的公約數，最大程度地發揮課程考試的導向作用，推動以培養學生綜合能力為目標的課程改革的展開．具體到“電子科學與技術”專業《固體物理》的“課程考試“，我們認為關鍵還是要對傳統的課程考試內容進行調整和變革．

(1)理順《固體物理》課程大綱、“電子科學與技術”專業培養目標、學生綜合能力鍛煉三者之間的關系，明確“為什么考”、“考什么”、“如何考”等問題，并在此基礎上對課程考試內容的知識覆蓋度、知識點權重、難易層次進行規劃和安排．

(2)基礎知識部分內容的考查，首先要“量”和“質”并重，所謂“量”就是要依據課程大綱盡可能在每次命題中都能覆蓋重要的知識點，所謂“質”則是注重考查學生對知識點細節的熟練度，對學生學習中易忽視小知識點、易混淆的基本概念要重點考查，其次是把握“重理解，勿死記”的原則，盡量減少對公式概念定義的記憶性考查，最后仍然要立足與實踐和應用，固體物理學的學科發展可以說是由理論、實驗手段及實驗驗證3方面內容共同推動的，在對基本理論知識進行考查時，如果我們從實驗驗證的小案例出發，則既可以將若干個微觀的知識點串聯起來，又能將理論和實踐有機結合，考查學生對知識的運用能力．

(3)綜合應用試題重點考查的學生是對課程知識應用、分析、綜合能力，所涉及知識一定是 “晶格動力學”、“能帶理論”等固體物理學重要理論概念，對于這部分命題首先要注意對難度的把握 ，理論推導和數學計算要適度；其次仍然要注重理論知識與科研實際的聯系，最好能與平時課堂“案例法”教學實踐相呼應，著重去培養學生綜合分析和解決實際問題的能力；第三是盡可能地將綜合應用試題內容與“電子科學與技術”專業實際相結合，如“X射線衍射技術”、“能帶帶隙計算”等知識的運用；最后是綜合應用試題要適時更新內容，與固體物理相關學科的發展及知識更新相適應．

參 考 文 獻

1韋丹.固體物理(第2版).北京：清華大學出版社，2007

2黃昆.固體物理學.北京：高等教育出版社，1979

3劉燕.大眾教育背景下高校課程考試改革的探索.遼寧教育研究，2006(1):70