課堂和視頻混合教學模式在微納加工技術教學中的應用探索

張滿

摘要：互聯網技術的飛速發展，對傳統的實驗型課程的教學方式帶來了挑戰。微納加工技術作為本科和研究生階段的專業課程，包含大量的實驗操作內容，涉及貴重的精密儀器。傳統的講授和現場操作演示教學方法已經無法滿足高層次人才培養的需求。本文對傳統的課堂教學方式面臨的問題和挑戰進行了總結，為了提高微納加工技術實驗型課程的教學質量，探討了課堂和視頻相結合的新教學模式在微納加工技術實驗教學中的應用。

關鍵詞：視頻;混合教學模式;微納加工技術;應用探索

中圖分類號：TP39? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0162-02

微納加工技術是眾多高校為電子信息專業的本科生和研究生設置的一門專業課程，包含理論和實驗兩部分。本課程涉及大量的微納結構加工技術的理論知識和實驗內容，目的是培養具有發現問題、分析問題和主動解決問題等研究能力的高層次人才，對學生的學習理論能力和動手實踐能力提出了較高的要求。微納加工技術的實驗內容涉及光刻機、刻蝕機、勻膠機等高精密的設備，價格昂貴，數量有限，對設備的操作和使用具有非常嚴格的要求。傳統的講授和現場演示結合學生的實驗型操作的教學方式，難以保障學生掌握課程的學習內容，無法達到熟練操作設備并加工出合格的實驗樣品的教學目的。在現有的教學模式下，學生普遍反映這門課程的理論課程“難”理解，實驗“難”實施，面對大量高精密的實驗設備無從下手，使學生產生了消極對待實驗的心理，學習的積極性降低，導致教學質量下降。

隨著信息化時代的到來，海量的知識不斷更新。沿用傳統的教學模式已經無法使學生適應知識的更新速度。作為提供高等教育的重要部分，高校教師必須更新教學模式，與時俱進，探索新的適合理論和實踐并重的課程教學模式，分析傳統教學模式面臨的困難和挑戰，積極提出應對的措施和建議，為培養高層次的創新型人才做出貢獻。

1 傳統課堂教學和現場演示教學存在的問題

微納加工技術是指尺度為毫米、微米和納米量級的零件，以及由這些零件構成的部件或系統的設計、加工、組裝、集成與應用技術。微納加工技術是微傳感器、微執行器、微結構和功能微納系統制造的基本手段和重要基礎。因此，微納加工技術是物理、電子信息、信號與系統、光學工程等專業的實踐基礎課程。眾多高校在微納加工技術課程的教學還是采用的傳統的課堂授課為主，首先在課堂上講解加工技術的理論內容，包括技術原理、關鍵參數、實驗設備和基本的操作過程等。然后在學生掌握基本的理論知識之后，在實驗室進行現場演示教學，教師在實驗設備上操作并講解關鍵步驟和注意事項，然后安排學生根據實驗課的要求開展實驗，并現場完成實驗報告。這種傳統的教學方式存在很多問題：

（1）教學模式固化，學生缺乏學習主動性。現有的教學模式理論和實驗課堂形式固化，學生只接收到課堂上呈現的知識，學習資源缺乏，限制了學生主動查詢學習資料和接受知識的積極性。理工科的課程大多都很枯燥，尤其是需要理論和實踐相結合的課程，沒有具象的純理論教學，無法引起學生學習的興趣，降低教學效果。

（2）實踐課堂陳舊，學生動手能力難以提高。微納加工技術所使用的實驗設備均是昂貴的高精密設備，設備的操作使用需要嚴格按照操作流程要求，以免造成對設備的損壞。和傳統的大學物理實驗不同，無法實現每個學生都配置一臺設備，因此在教學環節中通常是采用分組制輪流實驗，每組按照時間的安排完成實驗部分的學習。分組的管理導致效率低下，教師需要重復地給每個實驗組進行現場演示，然后讓學生自己動手操作，但無法兼顧每個學生的操作環節，也無法保證每個學生都有同等的實驗機會和時間。學習能力強和積極的學生可以短時間內掌握操作方法，但是學習能力差或積極性不高的學生難以提高動手實踐的能力，造成教學效果不均衡。有限的時間無法保障學生有充分的時間熟練掌握設備的操作使用和實驗環節，實踐動手能力難以提高。

（3）實驗設備管理不當，學生缺乏有效的交流平臺。微納加工技術的實驗設備一般是由實驗平臺統一管理，不僅用于教學，同時還要支撐科學研究。現有的實驗平臺對設備的管理普遍存在效率低下，制度不完善等問題，設備的使用存在使用年限和保養期，不合理的使用管理經常導致設備損壞，影響科研和教學使用。因此，大多數的科研平臺不愿意供學生教學使用，只依靠課堂上的時間難以保證學生可以完全掌握實驗步驟。傳統的教學模式缺乏有效的交流的平臺，學生之間不能進行相互學習和溝通;同時不合理的實驗設備管理制度不能為學生提供重復實驗的機會，導致學生的學習只能“淺嘗輒止”，不能深入到知識的內在，從而熟練掌握實驗操作，并以此作為自己的知識儲備，為找到滿意的工作奠定基礎。

2 課堂和視頻混合教學模式的優勢

信息化時代的到來，對傳統教學模式帶來了巨大的沖擊。尤其是在疫情期間，根據“停課不停教、停課不停學”的要求，網課在短時間內實現了全民普及，讓大家意識到傳統教學方式的不足。但是對于實踐課程來說，網上授課只能講授理論的部分，無法完成實驗部分的課程，導致實驗型課程的教學受到較大的負面影響。很多實踐和實訓課程只能在開課之后集中式的完成教學，造成教學質量降低。因此，課堂和視頻的混合教學模式成為實踐課程的最有潛力的教學模式之一，其優勢如下：

（1）充分利用網絡上的教學資源，提高學習主動性。網課上的資源非常豐富，包含文字、圖片、視頻、音頻等。豐富多樣的資源可以激發學生的學習興趣和積極性。很多具象的實驗演示視頻為學生提供了更加生動有趣的學習氛圍，讓學生從被動的接收枯燥的課堂知識轉變成主動學習，培養學生的學習主動性。網上的課程資源不會限制固定的時間和地點，學生可以自行根據個人情況選擇學習的時間和形式，滿足了個性化學習的目的。

（2）將實踐部分做成視頻，可以重復學習。在動手操作設備之前，實驗課程的視頻可以為學生提供更加具象化的實驗知識，可以首先熟悉實驗的原理、設備工作的原理、操作設備的主要事項、實驗室的規章制度和注意事項等實驗必備的基本知識。視頻課程資源可以不限時間的重復觀看學習，一方面節省了老師多次演示的時間，一方面學生可以容易記憶，可現場根據視頻開展基本的實驗準備，無須老師現場指導就可以完成。然后在完全掌握理論知識的基礎上，反復多次觀看和學習設備操作、實驗步驟、結果分析和后續處理等方面的視頻課程，可以自己嘗試的去操作設備和應急處理，在很大程度上避免了因為操作不當造成設備的損壞，這不僅對學生造成經濟上的壓力，最主要的是還會造成心理壓力，喪失完成實驗的信心。

（3）共享資源的平臺提供實時的交流分享。相互交流學習對學生來說是一種非常有效的學習方式，自我封閉的學習不適用于大部分學生。因此良好有效的共享交流平臺非常關鍵。學生可以分享學習心得、實驗心得、實驗技巧和結果分析感悟等信息，增進教師和學生的有效交流，達到最佳的教學效果。交流平臺可以激發學生的學習積極性和創新性思維，迸發出更多新的觀點和想法，大家可以找到具有相同觀點的同學形成學習興趣小組，進行實驗討論，提高學生的學習主動性、創新型、動手能力和自信心。

（4）線上管理平臺實現實驗設備的利用最大化。依賴網絡技術的設備管理平臺可以實時更新設備的使用狀態，學生可以通過設備管理平臺預約使用設備，實現設備利用的最大化，同時提升學生對設備的操作熟練度，真正掌握設備的使用。

3 實施措施

課堂和視頻相結合的混合教學模式彌補了傳統課堂授課的不足，提高了學生學習的主動性和積極性，有效提高了教學質量。為了在高校實驗這種混合教學模式，本文提出了幾點實施措施和建議。

（1）開放包容，共享優良的教育資源。高校內部的實驗平臺是公開共享的平臺，應該建立合理完善的管理制度和預約制度，實現設備的最大化利用。平臺應該利用強大的網絡技術，建立共享平臺和交流平臺，共享教育資源和實驗資源，增強學生、教師、研究人員等人的交流與合作，創造出更多的成果。高校之間既存在競爭關系，同時又具有合作關系。不同高校的實驗平臺應該以開放包容的心態，積極的共享優良的教育資源。微納加工技術課程的建立旨在培養理論和實踐兼備的高層次人才，高校教師應該打破傳統的教學理念，以開放包容的心態對外交流分享，學習和引進更好更先進的教育模式和經驗。

（2）積極創新，和高科技公司合作。微納加工專業的教師不精通互聯網技術，也不同市場的需求。互聯網企業精通網絡技術，對市場動向把握準確，但不懂教學。我們應該積極地尋求創新，了解市場需求，和互聯網高科技的公司合作，運用他們最先進的技術，同時向他們輸送高層次創新型人才。基于互聯網技術，搭建視頻共享平臺和設備管理平臺，實現實驗教學的合理化配置。基于軟件技術，提供模擬化軟件，為學生呈現更加接近真實實驗環境的場景，培養學生學習的興趣。

百年大計，教育為本。教育尤其是高層次的教育是未來國家發展的核心之一，作為培養人才的中堅力量，高校負有決定性的作用。面對未來社會發展對高層次應用型人才的急需，應用型課程教學模式的改革迫在眉睫。緊跟時代步伐，抓住歷史機遇，積極探索新型的授課方式是高校改革的重要內容。

參考文獻：

[1] 張秀鴦.混合式教學模式在“模擬電子技術實驗”中的實踐與探索[J].教育教學論壇，2020（48）：228-230.

[2] 朱遠征，曲松，馬杰，等.混合式教學模式在物理化學實驗教學中的應用探索[J].廣東化工，2020，47（21）：165-166.

[3] 王聰，張睿鸝，關雪蓮，等.“線上+線下”混合植物學實驗教學模式探索與實踐[J].教育教學論壇，2020（44）：209-211.

[4] 沈曉芳，周戰榮，高旸，等.大學物理理論教學和隨堂演示實驗有機融合的教學模式探索[J].物理與工程，2019，29（S1）：118.

[5] 宋冀.互聯網+時代高校微課教學模式探討[J].福建電腦，2020，36（10）：84-85.

[6] 劉斌，郭連生，范閃閃，等.基于“翻轉課堂”模式在工科大學物理實驗教學中的應用[J].文化創新比較研究，2019，3（5）：177-178.

[7] 曾永和.微課在單片機實驗教學改革中的應用研究[J].科技創新導報，2020，17（5）：202-203.

【通聯編輯：梁書】