基于OBE教學模式的“半導體制造工藝”課程教學改革

大連東軟信息學院電子工程系 楊德超 張 穎 王 莉 曹海燕 宗 楊 宋文斌

基于OBE教學模式的“半導體制造工藝”課程教學改革

大連東軟信息學院電子工程系 楊德超 張 穎 王 莉 曹海燕 宗 楊 宋文斌

針對“半導體制造工藝”課程的特點，結合ONE教學理念，針對我國高校微電子專業課程建設中普遍存在的問題，提出了“半導體制造工藝”課程的改革方案。改革以學生為中心，內容涵蓋教學的各個方面，將理論教學與實地動手實踐緊密結合，提高教學質量，使學生的各方面能力得到全面鍛煉與提升。

OBE教學模式；半導體制造工藝；理論結合實際

1 引言

OBE是Outcome-Based-Education的縮寫，全稱為“基于成果的教育”或“成果導向教育”，于1981年最早被提出，目前已經成為世界上最先進的教育改革理念[1]。該理念也被《華盛頓協議》所接受，成為工程教育認證的標準之一。

與傳統的教育模式相比，OBE教育模式強調以“學生為中心”，一切教育活動、教育過程和內容設置都圍繞學生進行，讓學生得到預期的學習結果。同時強調畢業生要求達成的能力[2]，從最終的結果反向設計教學體系。兩中教學模式的差異如表1所示。

表1 基于OBE的教學模式與傳統教學模式的差異

本文基于OBE教育模式，針對“半導體制造工藝”課程以往教學中存在的主要問題，探討了基于OBE教學理念下“半導體制造工藝”課程的教學改革與實踐方案。

2 以往教學中存在的主要問題

2.1 《半導體制造工藝》課程設計過于偏重理論教學

《半導體制造工藝》課程是微電子科學與工程專業的核心主干課程，課程強調學生對于半導體制造工藝理論的學習和結合工藝設備實踐操作的動手能力。然而，當今國內各大高校微電子專業普遍存在的情況是重理論而輕實踐，即：工藝課程大部分是在課堂中進行理論知識講鞥解，理論知識是抽象難懂，往往造成學生缺乏學習興趣，學習效果不好。

2.2 課程對于學生實踐能力和創新能力的培養不夠

目前，半導體制造工藝課程大部分是在課堂中進行，結合工藝設備的實踐環節只占很少課時。學生只是學習理論知識，而對工藝設備沒有完整和直觀的認識，沒有實地動手操作設備制備工藝樣品，工程實踐能力和結合實際工作環境的創新能力不能得到很好的鍛煉。

2.3 現存的工藝課程實驗指導書不夠全面和完整

目前，半導體制造工藝類課程僅有對應單一的一個實踐環節的實驗指導書，而且指導書在內容和形式方面也比較陳舊，不能滿足不斷發展的《半導體制造工藝》課程的上課需要。

3 基于OBE的教學改革與實踐

基于OBE教學模式，針對課程的特點和存在的一系列問題，我們對《半導體制造工藝》課程進行了改革。改革內容涵蓋教學方法、教學手段、教學內容、教學評價等方面。將教學設計與進行的出發點和落腳點轉到學生，以學生為中心，讓學生得到理論結合實際的全方位鍛煉，提高綜合能力。

3.1 教學方法方面

主要采用指導教學法與問題討論法相結合。

3．1．1 用基于工作過程導向的指導教學法進行理論教學

教師充分備課，按教學內容及工業生產實際案例，循序漸進地引導學生理解課程的重點和難點，讓學生掌握專業知識的概念、理論和設備相關的技能。

3．1．2 成果引導、任務驅動進行實踐教學

以實際工作過程的方式布置實踐內容，學生通過認真閱讀講義、老師指導、實際操作，進而掌握實踐的內容以及重點和難點，并完成實踐項目。教師通過“實踐任務”來誘發、加強和維持學生的成就動機。成就動機是學生學習和完成任務的真正動力系統。成果任務作為學習的橋梁，“驅動”學生完成任務。任務驅動教學非常適合于實踐性很強的課程，要求學生既要學好理論知識，又要掌握實際操作技能。任務驅動教學法加強學生理論聯系實際，加深對課堂實踐內容的理解，培養學生靈活運用所學知識的能力。

3.2 教學手段方面

1)精心設計教學課件，通過引入當前行業最新工藝生產實例，激發學生學習興趣。

2)充分利用多媒體教學系統，進行課堂輔助教學。

a)視頻教學。在教師理論講解及總結提高時，結合網絡視頻等教學方式，可以讓學生有直觀認識，更好地理解工藝過程。

b)個別輔導。在學生課堂實踐練習時，教師可以通過多媒體教學系統集中講解學生遇到的問題，也可進行個別輔導。同時，教師也可以將學生優秀作品進行展示。

3)文檔收發。每次課后及時收集學生的實驗報告和調研報告等文檔，掌握學生的學習情況。

4)通過實驗，積極拓展教學中所學知識，培養學生研究性和創新性學習能力。

5)利用三級項目將課堂教學延伸到課外，學生根據三級項目需要通過網絡查閱學習有關內容，獨立完成項目，促進學生自主學習。

3.3 教學內容方面

充分考慮課程的特點，結合專業特色，改變重理論輕實踐的傳統授課方式，在授課內容、單元項目和三級項目等幾方面進行改革，具體改革措施如圖1所示：

圖1 教學內容改革示意圖

3.4 教學評價方面

課程的考核采用過程考核和結果考核相結合、課程考試和技能考試相結合的方法，其中過程考核所占比例為50%。靈活多樣的考核方式可以全面考核學生的學習效果。

3．4．1 形成性考核

形成性考核總分50分，在總成績中占比50%，包括實驗報告（40分）和實驗成果（10分）兩部分。實驗報告共8次，每次滿分5分，這其中也包括了學生的課堂表現分，課堂表現滿分為2分，占實驗報告分的40%。實驗成果部分，收集學生7次單步工藝的實驗成果，根據7個成果的完成質量進行綜合評分。每個作品滿分1分，根據作品完成質量給分，滿分7分。另外，設置創新分3分，鼓勵學生單步工藝作品中的創新性。

3．4．2 終結性考核

終結性考核形式為項目答辯，考核材料除了要求學生完成傳統的答辯PPT和上交紙質版項目報告外，還加入了學生的三級項目的實踐作品，主要考核作品的完成情況、性能測試情況以及創新情況等幾方面，每一項有具體分數。終結性考核總分為100分，在總成績中占比50%。其中PPT答辯15分，項目報告15分，作品10分，創新10分。

4 結語

半導體制造工藝是微電子科學與工程專業的核心主干課程，對培養學生理論聯系實際能力、創新思維能力都具有重要的作用。本文基于OBE教育模式，針對“半導體制造工藝”課程以往教學中存在的主要問題，探討了基于OBE教學理念下“半導體制造工藝”課程的教學改革與實踐方案。以學生為教學主體，從教學方法、教學手段、教學內容、教學評價等方面提出了課程的改革方案，將其運用于實際教學過程中，對我國高校微電子專業課程設置與教學提供有益的參考。

[1]Spady William G．Outcome-based Education,Critical Issues and Answers．Arlington,American Association of School Administrators,1994．

[2]王貴成,夏玉顏,蔡錦超．成果導向教育模式及其借鑒[J]．教育評論,2009(12)：17-19．

楊德超（1983—），男，遼寧大連人，研究生學歷，博士學位，副教授，現供職于大連東軟信息學院，主要從事寬禁帶半導體材料與器件制備研究。