“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法的改革與實踐

杜立群+王大志+崔巖+劉軍山+徐征+李經(jīng)民

摘要：本文對“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法進行了改革，采用以“學(xué)生為中心”的課堂形式，開展交互式教學(xué)。在教學(xué)過程中將“理論知識與應(yīng)用背景”密切結(jié)合，引入了研究型教學(xué)模式和實例教學(xué)法。同時，采用多種考核方法和手段，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行了較為合理而全面的考核，改變了“一考定終身”的做法。為評價教學(xué)方法的成效性，筆者選擇了2013～2014春季學(xué)期的授課班作為教學(xué)方法改革的試點對象，對改革試點班與非試點班的考試成績從平均考試成績和優(yōu)良率兩方面進行了比較。結(jié)果表明：改革試點班的平均成績和優(yōu)良率明顯高于非試點班，“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法的改革取得了一定成效。

關(guān)鍵詞：MEMS技術(shù)基礎(chǔ)；教學(xué)方法；教學(xué)改革；教學(xué)效果

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0124-02

MEMS技術(shù)是新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，自20世紀90年代開始，世界各國加大了對MEMS產(chǎn)業(yè)的投入經(jīng)費。近年來MEMS產(chǎn)品開發(fā)公司如雨后春筍，對MEMS專業(yè)人才的需求激增。為應(yīng)對發(fā)展、適應(yīng)市場對MEMS專業(yè)人才的旺盛需求，我國一些高校相繼開始設(shè)置本科生的MEMS課程。在這樣的大背景下，我校從2011年開始為本科生開設(shè)了“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程?！癕EMS技術(shù)基礎(chǔ)”是一門專業(yè)特色選修課，選課對象基本上是大三本科生。它是我校唯一一門引領(lǐng)本科生進入MEMS這一正在迅速增長領(lǐng)域的橋梁課程，承擔(dān)著培養(yǎng)MEMS專業(yè)人才的任務(wù)，是創(chuàng)新人才素質(zhì)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生微納機械創(chuàng)新設(shè)計能力和MEMS實踐能力的有效環(huán)節(jié)。

筆者在以往“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)：在“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)中存在幾個方面的問題：①MEMS是一門多學(xué)科交叉學(xué)科，涉及的學(xué)科包括機械工程、電氣工程、材料加工以及微制造。微制造并不是從傳統(tǒng)的機械加工和制造工藝變化而來的，而是采用自上而下和自下而上的加工方法，與傳統(tǒng)加工方法截然不同。離開了機械類系列課程體系的支撐，面對一門全新的、跨學(xué)科的課程，對于缺乏微加工知識儲備的大三本科生來說，對課程內(nèi)容的理解是比較困難的。②老的“填鴨式”教學(xué)理念是老師教得越多越好，對學(xué)生接受多少不太關(guān)注。以往本課程以講授基礎(chǔ)理論、基本加工工藝和測試方法為主，學(xué)生普遍反映過于抽象。傳感器部分缺少實例分析，導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)知識的認識茫然，課程學(xué)習(xí)的興趣不高，這嚴重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果，不利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識并提高創(chuàng)新能力。③授課過程中過分依賴PPT。對于專業(yè)課程教學(xué)，PPT存在一些嚴重不足：目前“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程沒有固定的教材，由于使用PPT授課，老師講課容易速度快，學(xué)生來不及記筆記，影響了學(xué)生對知識點的掌握。有時學(xué)生會因PPT的畫面或動畫吸引注意力而忽視專業(yè)內(nèi)容。④教與學(xué)的關(guān)系應(yīng)該是客觀與主觀的關(guān)系。⑤學(xué)生的現(xiàn)狀：課程任務(wù)重，不善于自主學(xué)習(xí)，應(yīng)付考試；實踐能力偏弱，創(chuàng)新動力不足。如何改善和調(diào)整上述5個方面的問題，促使我們對“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)方法進行改革，以便提高該課程的教學(xué)效果。

一、教學(xué)方法改革理念及思路

“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法改革理念：自主學(xué)習(xí)、激發(fā)興趣、強化實踐、提高能力。

“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法改革思路：根據(jù)“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”以往教學(xué)過程中存在的問題以及現(xiàn)階段對教學(xué)提出的新要求，著手從4個方面進行教學(xué)方法改革：①提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在一定時間和程度上，學(xué)生能接受的知識量是有限的。如果學(xué)生做好了預(yù)習(xí)，自然課堂教學(xué)的效率一定會提高，學(xué)生獲得知識量就可以最大化。為此，必須強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，課前把老師要講的內(nèi)容掃描成PDF文檔，發(fā)給學(xué)生，做好課前預(yù)習(xí)，課中要提問，課后要復(fù)習(xí)。②提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，因此，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是教好這門課程的關(guān)鍵。③增強師生互動。討論是掌握課程知識精髓、激發(fā)思維、提高能力的重要途徑。④理論與實踐相結(jié)合?！癕EMS技術(shù)基礎(chǔ)”由于內(nèi)容設(shè)計的知識點比較多，模型和實物就是非常重要的教學(xué)手段，因此，理論教學(xué)與實例教學(xué)的有機結(jié)合會有利于學(xué)生對課程難點和重點的理解，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

二、多種教學(xué)方法在“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的應(yīng)用

（一）課程教學(xué)方式改革

1.理論授課方式。理論授課方式，既借鑒了傳統(tǒng)的教學(xué)方式（PPT+板書），又采用了多種與傳統(tǒng)授課方式不同的方法。在教學(xué)過程中，教師采用以“學(xué)生為中心”的課堂模式。課堂中隨時解答學(xué)生提出的問題，幫助學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識。通過提問、演示、討論、答疑等方式開展交互式教學(xué)，根據(jù)課程內(nèi)容適時調(diào)整教學(xué)方法，讓學(xué)生真正參與教學(xué)的過程。改變了過去以教師為主體的“填鴨式”、單向知識傳播的教學(xué)模式，極大調(diào)動了學(xué)生參與教學(xué)的主動性和積極性。

2.將實物引入課堂。為克服理論講授枯燥、抽象的現(xiàn)狀，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容不同，針對某些直觀性強、學(xué)生可以通過實物獲得感性認識的課程內(nèi)容，引入實物教學(xué)的手段。比如將MEMS常用材料和實際加工的MEMS微器件引入教室，邊講解邊演示，產(chǎn)生情景教學(xué)效果，極大地提高了學(xué)生的理解力，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

3.討論課。討論課的前提是學(xué)生必須在課前認真預(yù)習(xí)，對課堂內(nèi)容有一定程度的了解。在開展討論課時，可分為兩種不同的方式，一種是老師提問，將學(xué)生分組討論后進行回答和講解，其他組同學(xué)進行評價，最后由老師來評價和總結(jié)；另一種是由同學(xué)提問，其他同學(xué)來回答和講解，提問的同學(xué)來評價，最后由老師來評價和總結(jié)。

4.理論與實際緊密結(jié)合。在講課過程中將“理論與應(yīng)用背景”密切結(jié)合，引入研究型教學(xué)模式。即將教師的科研興趣和科研成果融入到本科教學(xué)中，形成互動的統(tǒng)一過程，以真正有效地為社會培養(yǎng)出擁有系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)、具有研究意識和研究能力的本科人才。同時，為提高學(xué)生靈活運用所學(xué)基礎(chǔ)知識和概念的能力，開闊學(xué)生視野，在教學(xué)過程中引入MEMS典型產(chǎn)品實例教學(xué)的內(nèi)容和方法。通過理論與實際緊密結(jié)合，增強學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的興趣，有效提高了教學(xué)質(zhì)量。endprint

（二）考核方式的改革

傳統(tǒng)的一次考試決定學(xué)生成績的做法，在某種程度上傷害了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在這種考試模式下，有些學(xué)生平時學(xué)習(xí)不刻苦，但善于臨時應(yīng)付考試，往往取得較好成績。而有些平時學(xué)習(xí)比較好的學(xué)生，但在考試中并沒有發(fā)揮出來，反而得到的是不理想的成績。為改變這種“一考定終身”的情況，采取相對比較全面合理的考核方式。在保留傳統(tǒng)理論考試基礎(chǔ)上，增加“自主學(xué)習(xí)式”、平時題簽式、交流討論式等多種考核方法。所謂“自主學(xué)習(xí)式”考核方法，是由主講教師根據(jù)工程實際需求，確定幾組MEMS微器件設(shè)計題目。學(xué)生通過自學(xué)和與任課教師交流討論相結(jié)合的方式，經(jīng)過課程設(shè)計題目選擇、文獻綜述、構(gòu)建原型、MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計、微加工工藝流程的制定，運動分析與性能評價等，最后撰寫課程報告，ppt答辯。這樣的教學(xué)模式使學(xué)生對知識的掌握更扎實，收到事半功倍的效果。同時，可根據(jù)課程實際情況分階段增加交流討論、書寫報告等環(huán)節(jié)，采用鼓勵式評價方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。注重學(xué)生綜合能力的測試，促進學(xué)生知識的積累，避免學(xué)生考前突擊和死記硬背現(xiàn)象，使學(xué)生真正學(xué)到知識。上述不同的考核方式和內(nèi)容，從不同的角度對學(xué)生進行了全面評價，使最終的考核成績比較合理。在這種考核體系下，學(xué)生要想取得好成績，就得從理論學(xué)習(xí)和實踐能力兩方面全面提高。

三、教學(xué)效果對比分析

為評價教學(xué)方法的成效性，選擇了2013～2014春季學(xué)期的授課班作為教學(xué)方法改革的試點對象。對改革試點班與非試點班的考試成績從平均考試成績和優(yōu)良率兩方面進行比較。平均考試成績和優(yōu)良率的對比結(jié)果見圖1和圖2。圖中，2014年度代表改革試點班，2011～2013年度代表非試點班。從圖1和圖2可以看出，改革試點班的平均成績和優(yōu)良率明顯高于非試點班。

同時筆者對試點班的10名同學(xué)進行了問卷調(diào)查，同學(xué)們對教學(xué)方法和考試模式的改革比較認可，對工程應(yīng)用實例比較感興趣。

四、結(jié)論

在“MEMS技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中，筆者采用多種教學(xué)方法，極大地調(diào)動了學(xué)生參與教學(xué)的主動性和積極性，提高了學(xué)生的理解力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。同時通過理論與實際緊密結(jié)合，學(xué)生更加深入地了解和掌握了國內(nèi)外MEMS領(lǐng)域的先進知識，開闊了學(xué)生視野，增強了學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的興趣。

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