反向需求探究式教學(xué)模式在電子材料課程中的應(yīng)用與實(shí)踐

馬軍現(xiàn) 雷雪峰 謝輝

摘? 要：以“產(chǎn)教融合、按需學(xué)習(xí)”的理念為指導(dǎo)，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)布局，針對(duì)電子材料課程開(kāi)展以“產(chǎn)品研發(fā)技能需求”為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革。根據(jù)“產(chǎn)品→性能特征→基礎(chǔ)理論”的反向需求模式，從實(shí)際產(chǎn)品入手，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和體系進(jìn)行重構(gòu)；遵循“產(chǎn)品構(gòu)件→肢解分化→性能分析→材料結(jié)構(gòu)特性→性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論”的需求邏輯，以反向探究的教學(xué)模式實(shí)施課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地構(gòu)建材料的功能化實(shí)現(xiàn)與材料本身結(jié)構(gòu)特性、調(diào)控理論之間的映射對(duì)接關(guān)系；鼓勵(lì)從需求出發(fā)，開(kāi)展自主式學(xué)習(xí)，在自身知識(shí)體系的基礎(chǔ)上尋找興趣點(diǎn)，通過(guò)外延式探索和實(shí)踐提升創(chuàng)新思維意識(shí)和解決問(wèn)題的能力。課程著重培養(yǎng)人才技能、創(chuàng)新能力及在新體系、新環(huán)境下的再學(xué)習(xí)能力，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)對(duì)人才技能的需求與高校人才培養(yǎng)輸出之間的良好對(duì)接。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合；研發(fā)與技能導(dǎo)向；學(xué)習(xí)方式；教學(xué)模式；反向需求

Abstract： Guided by the concept of "production-education integration and on-demand learning" and combined with local industrial layout， the teaching mode reform oriented by "product research and skills demand" is carried out for the course of Electronic Materials. According to the reverse demand model of "product→performance characteristics→basic theory"， the teaching content and system of the course are reconstructed from the actual products. Following the demand logic of "product component → dismemberment and differentiation → performance analysis → material structural characteristics → basic theory of performance embodiment"， classroom teaching is implemented by reverse inquiry teaching mode， and the students are guided to consciously construct the mapping and connection relationship among the functional realization of materials， the structural characteristics of materials and the regulation theory. Students are encouraged to carry out independent learning based on the needs， to find points of interest on the basis of their own knowledge system， and to improve the awareness of innovative thinking and the ability of solving problems through extended exploration and practice. The course focuses on cultivating talents' skills， innovation ability and re-learning ability under the new system and new environment， so as to achieve a good connection between the social demand for talents' skills and the output of talents training in universities.

Keywords： production-education integration; R&D oriented and skill-driven; learning style; teaching model; reverse demand

社會(huì)對(duì)人才的技能需求主要聚焦于技能人才需具備與實(shí)際產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)需求動(dòng)向相匹配的研究開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，具備根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求對(duì)新領(lǐng)域、新知識(shí)的快速學(xué)習(xí)能力。以達(dá)到“快速進(jìn)入角色、現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，拿來(lái)即用”的技能素養(yǎng)。因此，作為人才輸出高地的高校在人才培養(yǎng)方面亟需實(shí)現(xiàn)“授之以魚(yú)”到“授之以漁”的角色轉(zhuǎn)換，在具體施教過(guò)程中應(yīng)更加注重理論知識(shí)與技能需求掛鉤，重點(diǎn)培養(yǎng)人才的知識(shí)應(yīng)用能力，新體系、新環(huán)境下的再學(xué)習(xí)能力，用理論知識(shí)指導(dǎo)性經(jīng)驗(yàn)武裝自己的創(chuàng)新思維能力。這也是OBE教學(xué)理念的精髓所在。但傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要集中于填鴨式課堂講授為主，且內(nèi)容與當(dāng)前產(chǎn)業(yè)需求不合拍，脫軌滯后；在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)方面顯得蒼白無(wú)力，容易引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“課堂知識(shí)無(wú)用論”的理解誤區(qū)。社會(huì)也會(huì)看低高校人才培養(yǎng)的價(jià)值，對(duì)學(xué)生就業(yè)能力持懷疑態(tài)度，表現(xiàn)為對(duì)人才技能及創(chuàng)新能力的不尊重，影響學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量，從而難以實(shí)現(xiàn)校企之間人才供需的真正融合[1]。

大學(xué)生從新生轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)需求的應(yīng)用型人才，需要經(jīng)歷三個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和提升，即課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)及校外實(shí)踐[2]。目前，各高校針對(duì)校內(nèi)、校外實(shí)踐提出了多種有效策略，如將地方院校已有資源與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)發(fā)展特色相結(jié)合，搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，突出專(zhuān)業(yè)特色[3-4]；在社會(huì)、行業(yè)企業(yè)、學(xué)校與學(xué)生之間構(gòu)成三維一體的關(guān)系下，提升管理體制的科學(xué)性和高效性[5-7]；加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，從企業(yè)外聘教師或派出教師到合作企業(yè)定崗鍛煉[5，8]；通過(guò)校企聯(lián)合，在優(yōu)化課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上開(kāi)展技能訓(xùn)練，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)踐能力[9]；通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽、行業(yè)技能大賽等為抓手開(kāi)展教法改革等[10]。在基于產(chǎn)教融合的課程改革方面，李燕[11]提出從改革目標(biāo)、課程體系、教學(xué)活動(dòng)、教育資源和評(píng)價(jià)體系五個(gè)方面開(kāi)展深度模塊化教學(xué)改革；文進(jìn)等[12]提出新工科人才的培養(yǎng)需結(jié)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，將學(xué)科特點(diǎn)與需求導(dǎo)向結(jié)合，重新梳理知識(shí)點(diǎn)，更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系；孟慶森等[13]提出，依據(jù)科技創(chuàng)新和科學(xué)研究的要求設(shè)置課程體系，以典型項(xiàng)目或產(chǎn)品帶動(dòng)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)，以科學(xué)研究成果回饋和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容。以上觀點(diǎn)均從宏觀方面對(duì)課程體系的改革提出了積極的策略，但在課程內(nèi)容選取、課堂設(shè)計(jì)、教學(xué)模式等方面沒(méi)有給出具體的建議。本文以電子材料課程為例，開(kāi)展以“產(chǎn)品研發(fā)技能需求”為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革，遵循“產(chǎn)品構(gòu)件→肢解分化→性能分析→材料結(jié)構(gòu)特性→性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論”的需求邏輯，以反向探究的方式實(shí)施課堂教學(xué)，為產(chǎn)教融合背景下的課堂教學(xué)提供新思路。

一? 教學(xué)內(nèi)容的取舍原則

課程采用李言榮等編寫(xiě)的國(guó)家級(jí)精品課程教材《電子材料》，教材依照“概論→材料的分析和表征→制作工藝→材料種類(lèi)”的順序依次對(duì)電子材料展開(kāi)介紹。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，課程結(jié)合珠三角地方電子信息材料產(chǎn)業(yè)布局，重點(diǎn)圍繞半導(dǎo)體器件、LED照明、磁性功能材料、人工智能器件及材料、功能性導(dǎo)電材料、電子封裝材料和功能型電介質(zhì)材料七大板塊進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。課程引入產(chǎn)品實(shí)例，將產(chǎn)品的實(shí)際組成進(jìn)行拆解，依照各模塊的材料組成、功能范疇、性能需求及理論支撐對(duì)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和刪減，構(gòu)建產(chǎn)品的研發(fā)需求及目標(biāo)與材料的結(jié)構(gòu)特征、性能體現(xiàn)、調(diào)控理論等方面的映射對(duì)接關(guān)系。達(dá)到培養(yǎng)“產(chǎn)品性能需求與材料選擇理論”之間形成映射反應(yīng)的研發(fā)技能素養(yǎng)目的。本文以課程中LED照明概述一章為例進(jìn)行介紹。

中山市古鎮(zhèn)鎮(zhèn)以燈飾聞名全國(guó)，教材中關(guān)于LED燈的相關(guān)知識(shí)分散在第8章半導(dǎo)體材料和第11章光電材料和熱電材料。課程以LED燈為核心對(duì)內(nèi)容重新梳理和補(bǔ)充，授課內(nèi)容及框架如圖1所示。

二? 反向需求探究式教學(xué)模式的實(shí)施

課程以應(yīng)用型人才技能需求及研發(fā)素養(yǎng)為核心，改變傳統(tǒng)的“理論先行，性能隨后，材料列舉斷后”的課堂教學(xué)模式，采用反向需求探究式教學(xué)模式實(shí)施課堂教學(xué)。課堂教學(xué)的組織及實(shí)施遵循的邏輯如圖2所示。

課程倡導(dǎo)以產(chǎn)品為研究對(duì)象，從認(rèn)識(shí)產(chǎn)品入手，遵循“產(chǎn)品構(gòu)件→肢解分化→性能分析→材料結(jié)構(gòu)特性→性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論”的需求邏輯，將產(chǎn)品分解為不同的功能化模塊，介紹各模塊必須滿(mǎn)足的性能需求及由此而選擇的功能化材料，并結(jié)合科技及行業(yè)發(fā)展前沿介紹產(chǎn)品新功能、新材料與新需求，進(jìn)而從材料結(jié)構(gòu)與性能間的映射關(guān)系入手講解基礎(chǔ)理論知識(shí)，通過(guò)基礎(chǔ)理論搭建材料結(jié)構(gòu)、性能與產(chǎn)品功能之間的橋梁。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)產(chǎn)品理解材料結(jié)構(gòu)、性能及相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)行知識(shí)體系的梳理與總結(jié)，在拓展實(shí)踐中挖掘興趣點(diǎn)，深耕細(xì)作，不斷積累研發(fā)技能與素養(yǎng)。

課程通過(guò)課前、課中和課后三環(huán)節(jié)分解教學(xué)任務(wù)。

課前，提出與產(chǎn)品相關(guān)的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)其探究心態(tài)，通過(guò)翻閱教材、查閱資料、觀摩實(shí)物等方式搜集相關(guān)素材，了解產(chǎn)品的特點(diǎn)、功用及基本構(gòu)成，找出自身需求的興趣點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)，并作出“需求筆記”，以便課中與老師實(shí)現(xiàn)“對(duì)接”。以需求為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)，從生活中常見(jiàn)、常用的產(chǎn)品出發(fā)，提出實(shí)際問(wèn)題，能夠使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的“需求感”，對(duì)知識(shí)的獲取目標(biāo)明確而清晰，更利于學(xué)生展開(kāi)自主學(xué)習(xí)，高效鎖定需要掌握的核心內(nèi)容，有益于下一步課堂教學(xué)的順利開(kāi)展。

課中，老師將教學(xué)任務(wù)與學(xué)習(xí)者的“需求筆記”相結(jié)合，靈活開(kāi)展相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講授、并通過(guò)交互式教學(xué)活動(dòng)解決學(xué)習(xí)者在預(yù)習(xí)及學(xué)習(xí)活動(dòng)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，該課堂教學(xué)策略的實(shí)施可促進(jìn)學(xué)習(xí)者結(jié)合老師的講授，對(duì)產(chǎn)品功能化實(shí)現(xiàn)原理、功能化實(shí)現(xiàn)所需材料的性能、材料功能化的實(shí)現(xiàn)依據(jù)和材料的結(jié)構(gòu)特性等進(jìn)行強(qiáng)化吸收；同時(shí)，又利于教師將學(xué)生“拉入”教學(xué)活動(dòng)，以參與者的身份融入課堂教學(xué)，有效提高學(xué)生的參與度，提升學(xué)習(xí)成效。

課后，除以作業(yè)的形式督促學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解之外，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查閱資料、撰寫(xiě)綜述、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等方式拓展知識(shí)體系的外延探索，鼓勵(lì)尋找課題研發(fā)的需求點(diǎn)，并借助于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、技能大賽等平臺(tái)，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)實(shí)踐條件，尋找切實(shí)可行的解決方案，在外延式教學(xué)環(huán)境下，持續(xù)培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)及解決問(wèn)題的能力。

仍以LED照明概述中的一節(jié)課為例，展示課程的具體實(shí)施方式（圖3）。

課前，教師以問(wèn)題的形式拋出預(yù)習(xí)任務(wù)，三個(gè)問(wèn)題由淺入深，呈現(xiàn)出遞進(jìn)關(guān)系：第一問(wèn)，通過(guò)實(shí)踐引發(fā)學(xué)生探究的興趣，主動(dòng)明確什么是LED燈；第二問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)LED燈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆解，了解其構(gòu)成及核心部件（芯片）；第三問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查閱專(zhuān)業(yè)資料，對(duì)芯片的材料、結(jié)構(gòu)、性能有所了解，并嘗試提出有效問(wèn)題。課中，教師通過(guò)線上平臺(tái)收集學(xué)生的有效問(wèn)題，并針對(duì)LED芯片的垂直結(jié)構(gòu)等重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行講解與拓展，通過(guò)交互式活動(dòng)，如提問(wèn)、搶答、判斷和討論等多種形式帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，提升課堂參與度，進(jìn)而通過(guò)大數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)的理解與掌握情況。課后，根據(jù)本次課程的重難點(diǎn)布置強(qiáng)化作業(yè)及下次課的預(yù)習(xí)任務(wù)，同時(shí)提出拓展問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)問(wèn)題拓展尋找自身的興趣點(diǎn)，為學(xué)生提供自由查閱資料、設(shè)計(jì)方案的空間，訓(xùn)練其創(chuàng)新思維及動(dòng)手能力。

三? 課程的教學(xué)效果

相較于傳統(tǒng)教學(xué)，采取反向探究的方式，依據(jù)“產(chǎn)品構(gòu)件→肢解分化→性能分析→材料結(jié)構(gòu)特性→性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論”的需求邏輯實(shí)施課堂教學(xué)，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1）從產(chǎn)品實(shí)例入手，突出課程的實(shí)用性，讓學(xué)習(xí)者體會(huì)到理論聯(lián)系實(shí)際的樂(lè)趣和學(xué)習(xí)的價(jià)值感，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，可有效提升學(xué)習(xí)主體自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)成效。

2）將產(chǎn)品構(gòu)件進(jìn)行拆解分化，先指引學(xué)生了解各部分的結(jié)構(gòu)和材料，進(jìn)而建立材料與性能的對(duì)接關(guān)系，最終聯(lián)系專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，理解產(chǎn)品的性能體現(xiàn)，由表及里，由淺入深，層層遞進(jìn)，更利于學(xué)生從實(shí)踐的角度加深對(duì)理論知識(shí)的理解，也更易建立材料的結(jié)構(gòu)特征、性能體現(xiàn)、調(diào)控理論等方面的映射對(duì)接關(guān)系。對(duì)于培養(yǎng)和提升學(xué)習(xí)者的科學(xué)邏輯思維和產(chǎn)品研發(fā)能力是極其重要的手段。

3）通過(guò)課后拓展實(shí)現(xiàn)課程的開(kāi)放式探索，為學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題創(chuàng)造訓(xùn)練條件，深化其對(duì)課程理論知識(shí)的理解與實(shí)際應(yīng)用。

實(shí)踐表明，采取“產(chǎn)教融合、按需學(xué)習(xí)”的反向探究式教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)，因與日常生活及生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。通過(guò)引導(dǎo)與反復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生能夠更加順暢地將所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用于對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的分析。部分同學(xué)能夠從實(shí)踐應(yīng)用的角度出發(fā)，提出有意義的問(wèn)題，并嘗試通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐給出分析解決的方案，有效地提升了創(chuàng)新思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。圖4展示了部分學(xué)生以視頻形式制作的拓展作業(yè)。

（d）? 手機(jī)拆解與內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹

四? 結(jié)束語(yǔ)

以應(yīng)用型人才技能需求及研發(fā)素養(yǎng)為核心培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)電子材料課程的內(nèi)容體系及教學(xué)方式進(jìn)行了改革。課程結(jié)合珠三角地方電子信息材料產(chǎn)業(yè)布局，以具有代表性的產(chǎn)品為授課對(duì)象，將課程內(nèi)容劃分為七大模塊；以“產(chǎn)品構(gòu)件→肢解分化→性能分析→材料結(jié)構(gòu)特性→性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論”為主導(dǎo)的反向需求探究式教學(xué)模式實(shí)施課堂教學(xué)，從產(chǎn)品的功能組成入手，采用反向肢解剖析的教學(xué)方法建立產(chǎn)品性能實(shí)現(xiàn)與材料結(jié)構(gòu)特性之間的理論映射對(duì)接。用有效專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)支撐人才的創(chuàng)新性思維和研發(fā)技能，著重人才技能、創(chuàng)新能力及在新體系、新環(huán)境下的再學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。實(shí)踐證明，在“產(chǎn)教融合、按需學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)者更易產(chǎn)生“所學(xué)能用，學(xué)以盡用”的學(xué)習(xí)價(jià)值歸屬感，進(jìn)而激發(fā)自主學(xué)習(xí)的積極性，在學(xué)習(xí)中深化、豐富自己的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，更有利于培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力，分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，可有效彌補(bǔ)地方、社會(huì)對(duì)人才技能的需求與高校人才培養(yǎng)輸出之間的對(duì)接缺陷。

參考文獻(xiàn)：

[1] 費(fèi)志勇，陳夢(mèng)玲.產(chǎn)教融合背景下應(yīng)用型高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革若干問(wèn)題探究[J].中國(guó)成人教育，2018（18）：97-101.

[2] 徐新華，徐佳.基于需求導(dǎo)向的應(yīng)用型本科大學(xué)生實(shí)踐育人研究[J].經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2020（33）：117-119.

[3] 鐘蕾，范曉琳，李楊.地方院校國(guó)家一流產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)教融合特色建設(shè)研究[J].長(zhǎng)春師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，41（2）：153-157.

[4] 孫倩，王建平，姚廣琴，等.基于產(chǎn)教融合的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究及應(yīng)用[J].工業(yè)和信息化教育，2022（6）：28-32.

[5] 張玉.基于高校應(yīng)用型本科教育創(chuàng)建產(chǎn)教融合平臺(tái)和課程改革的研究與思考[J].科學(xué)咨詢(xún)（科技·管理），2020（14）：119-120.

[6] 李羽佳，王飛，黃曉燕.應(yīng)用型大學(xué)產(chǎn)教深度融合長(zhǎng)效機(jī)制探索[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，24（1）：84-88.

[7] 魏潔云，趙節(jié)昌，賈軍.探索產(chǎn)教深度融合協(xié)同育人之路——以“區(qū)塊鏈技術(shù)”為契機(jī)的分析[J].中國(guó)高校科技，2020（5）：69-72.

[8] 霍麗，趙春梅，白俊敬.“產(chǎn)教融合”提升高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)教育質(zhì)量探索[J].廣州化工，2022，50（3）：173-175.

[9] 閆瑞強(qiáng)，張賢康，劉貴花，等.產(chǎn)教融合背景下《材料專(zhuān)業(yè)技能拓展訓(xùn)練》課程教學(xué)改革[J].高分子通報(bào)，2022（6）：106-109.

[10] 唐志宇，楊詮，王偉.“三教”改革下工程管理應(yīng)用型本科“產(chǎn)教”融合培養(yǎng)實(shí)踐型人才改革路徑[J].裝備制造技術(shù)，2021（12）：194-197.

[11] 李燕.基于產(chǎn)教融合的應(yīng)用型本科深度模塊化教學(xué)改革思考[J].教育與職業(yè)，2020（6）：92-97.

[12] 文進(jìn)，趙春霞，陳海霞.以需求為導(dǎo)向的新工科人才培養(yǎng)模式探索[J].大學(xué)教育，2021（9）：21-23.

[13] 孟慶森，陰旭，齊強(qiáng)，等.科技創(chuàng)新助力產(chǎn)教融合的人才培養(yǎng)模式探索[J].可持續(xù)發(fā)展，2020（3）：28-31.