面向學生發展需求的微專業建設實踐

徐超，田廣軍，周春宇，朱鍵卓，郭得峰

（燕山大學 理學院，河北秦皇島 066000）

隨著新一輪科技革命和產業變革的持續推進，社會發展需要具有完整知識體系的新時代人才，這推動了高校人才培養模式的變革，即更加注重由知識傳授轉變為知識、能力和素質的系統性培養，注重滿足學生個性化發展和多樣化成長的需要，從而提升人才培養供給與社會人才需求的契合度[1-2]。

眾多學者深入研究和探討學科交叉融合，在一定程度上解決了人才培養中知識面偏窄、應用創新能力不足等問題，在產業轉型升級、教學改革創新等方面取得了一定成績[3-4]。同時，為適應新的產業發展需求和人才培養目標，建設微專業已成為各高校普遍探索嘗試的新思路[5-6]。

本文依托微電子專業，進行課程建設實踐。微電子是以集成電路設計、制造與應用為代表的學科，是現代社會發展最迅速的高科技應用性學科之一，也是現代信息產業的基石[7]。微電子涉及的產業環節眾多，如：半導體基材的冶煉、提純和加工，半導體工藝所用高純試劑的生產，半導體工藝廢氣、廢液等無害化處理，半導體生產與測試設備的設計、制造，集成電路設計EDA 軟件的開發等。這些產業覆蓋了機械、材料、電氣、信息、化學等多門學科。

學生經過微電子微專業的培養，可以開闊知識面，并發掘自身專業與微電子產業的融合點，助力未來的職業規劃，拓寬個人的發展空間。與此同時，開設微電子微專業，可以促進具有不同專業背景的學生參與微電子專業的學習，對于培養復合型微電子專業人才、助力微電子產業的發展大有裨益。

1 面向學生發展需求的教學實踐

截至目前，燕山大學微電子微專業共招收學生27名，學生來源主要集中在材料、電氣、信息、機械和計算機學院。學生來源的廣泛性，一方面反映了學生對于微專業學習的旺盛需求，另一方面也給傳統課堂教學模式帶來新的挑戰。本文依托微電子微專業的建設實踐，以解決學生學習存在的困難、激發學生學習興趣、助力學生個人發展為目的，從課程組織形式和考核方式等方面進行了優化，并就微專業教學對教師提出的新要求進行了分析與思考。

1.1 構建輔助學生學習的知識溯源網絡

相關研究表明：學習的過程，本質就是利用大腦里存儲的知識來解釋新知識、進而使新舊知識建立聯系的過程，任何學習都是在學習者已有知識經驗和認知結構、已獲得技能素質的基礎上進行的[7-9]。如果由于個體的差異，如：原有的舊知識本身不完備，或由舊知識向新知識的加工遷移出現困難，則會導致知識學習的連續性出現問題。該問題如果不能得到及時的解決，會影響后續一系列新知識的學習進程。

微專業要面向多學科背景學生進行授課，學生對相關前序課程內容掌握程度存在差異，在學習新知識時易出現知識遷移的困難。上述問題在教學中的具體表現為：學生參與課堂活動缺乏動力，表現不積極；學生無法將教師講授的內容與自身原有知識建立合理和充分的聯系，在知識結構上出現斷層。

為了解決微專業教學中存在的問題，燕山大學理學院教師在教學活動中采用了一種組合方案。一是幫助學生構建一套相對完備的課程知識網絡，使學生可以清晰地找到獲取新知識的著力點；二是建立一套隨堂測試評價方法，即時、全面評價學生的學習狀態和效果。

圖1 為集成電路原理課程中“閂鎖效應”小節對應的知識點網絡。內框中為該課程的課堂講授內容，其中涉及的知識點覆蓋多門前序課程。考慮到微專業教學的特殊性，將這些知識點的來源標注在外框中，使學生在預習和復習時可以有的放矢，提高效率。相關隨堂測試題目也依據圖1 進行編寫，此處不再展開敘述。

圖1 知識溯源網絡示例

1.2 優化利于學科交融的教學組織形式

微專業是對原有專業的有益補充，以內容更精煉的課程提升學生的學習興趣，是全面育人教學理念的新實踐[10]。學生專業背景多樣化，對傳統教學模式帶來了一定的挑戰，同時也為教學方法的創新帶來了機遇[11-12]。不同專業背景的學生聚集在一起進行交流和探討，既是鞏固、完善原有知識結構的過程，也是專業知識交叉融合的機會。

微電子微專業在教學活動的組織上，充分考慮學生多專業背景的現狀，采用翻轉課堂和差異化考核等新穎的教學和考核方式，在激發學生學習興趣的同時，也引導學生發掘原專業和微電子微專業之間的內在聯系，融入對未來職業規劃的深度思考。

翻轉課堂是一種重塑教師和學生角色定位的新型教學模式，在具體實施中可以有多種表現形式[13-14]。結合微電子相關課程特點和學生專業背景，筆者選擇半導體工藝仿真課程的部分內容進行翻轉課堂的嘗試，學生根據專業背景的不同被分配相關內容的課堂講授任務。例如：工藝仿真軟件需安裝在Linux 系統中，并熟悉Linux 系統的安裝以及基本操作，這部分內容可分配給具有計算機專業背景的學生進行講授，講授內容包括但不限于Linux 系統與Windows 系統的差異、Linux 系統基本操作、工藝仿真軟件的安裝等。課程的整體安排如表1 所示。

表1 翻轉課堂內容分配方案

上述翻轉課堂的教學安排體現了“定制化”的效果，這種“定制化”是指學生在學習新知識（即一種應用軟件的使用）的過程中尋找切入點的差異化處理，有助于學生更好地完成知識遷移。

該課程在考核階段延續了這種“定制化”的模式。不同于上述切入點的差異化，課程考核是在學生已經完成新舊知識聯系后進行的，即認為各專業學生基本習得了應用軟件的使用方法，因此，這種考核需具備全面和系統的特征，考核的“定制化”體現在課程大作業題目與學生專業背景具有高度相關性方面。題目的差異化絕不是難度的差異化，而是該工藝仿真軟件在具體應用中側重點的差異化。針對微電子微專業學生的具體情況，筆者設計了若干題目供學生選擇，具體如表2 所示。

表2 大作業考核題目

教學實踐表明：學生對于和專業背景相關的題目興趣濃厚，題目的完成度就會很高。整個大作業的實施過程，不僅是學生對工藝仿真軟件的實際應用過程，也是學生深入理解微電子專業、專業知識交叉融合的過程。微電子涉及產業面很廣，屬于交叉學科。學生能在完成微專業課程的同時，對未來的職業發展有更深入的理解，是微專業人才培養的目標之一。

1.3 打造滿足教學要求的教師教學團隊

教師結合微專業的教學實踐，并總結相關的教學經驗可以發現：微專業的教學對教師提出了新的要求。這些要求不僅體現在教師專業知識的寬度和廣度上，也體現在教師的耐心和責任感上，具體表現為以下兩點：

一是微專業教學需要教師具備寬廣的知識面。不同于專注于本專業教學的教師，從事微專業教學的教師需要面對多學科背景的學生。這些學生的知識結構呈現多樣性，具備的微專業基礎知識水平存在較大差異，為了在教學活動中對學生的問題更好地答疑解惑，教師需要結合學生原有的知識架構，幫助學生將原有知識和新知識建立有機聯系。承擔微專業教學的教師隊伍，大多具有寬厚的理工科知識，教學和科研經驗豐富，這成了支持微專業教學的一種無形資本，為微專業教學方案的設計提供了很大幫助。

二是微專業教學需要教師具有更多的耐心和責任感。微專業的學生來自不同的學院和年級，在微專業教學伊始，教師和學生之間缺乏了解，為了更好地開展教學工作，教師需要在較短時間內對學生的學情進行了解，通過課堂討論或課下交流等多種渠道與學生進行溝通和互動，發現學生在微專業學習中出現的新問題；在教學活動開展過程中，教師需要針對不同學科背景的學生，采用個性化的教學引導方式；在完成微專業的階段性教學工作后，教師要不斷梳理面向微專業教學的新思路，完善微專業的教學方案。微專業對學生和教師都是一種新的體驗，需要教師對微專業教學有足夠的耐心和高度的責任感。

2 微專業建設實踐的效果與思考

2.1 微專業學生的收獲

通過學習微專業，學生在相對較短時間內系統性地完成一門專業的學習。不同于普通的專業培養，微專業著重于縮短培養周期，優選教學課程。學生完成一定的學習活動并通過相應的評價體系，就可以獲得微專業的結業證書，這種培養模式的創新，充分調動了學生的學習熱情，為他們提供了一種全面、系統、規范的提升能力的途徑。微專業學生的選拔，不限于專業背景，只要具有相關理工科背景的學生，都可以參與微專業的學習。

通過學習微專業，學生加深對原有專業知識的理解，提升應用能力。微電子為前沿產業，教師在課堂中結合學生專業背景進行個性化引導，學生對于所學原專業在微電子產業乃至信息產業鏈中的位置會有全新的認識，這對于學生原有專業的學習具有正反饋作用。能夠促進學生對專業知識應用前景的理解和把握，有助于學生提升學習興趣并保有持久的學習動力。

通過學習微專業，學生能夠開展職業規劃，拓展就業方向，不斷主動挖掘本專業和微專業之間的契合點，培養創新思維，拓展職業規劃方向。

2.2 微專業建設的思考

首先，高校要優化微專業的培養計劃。與普通專業的培養計劃優化情形類似，為了與時俱進，微專業的培養計劃也需要按照一定周期進行調整和優化。考慮到微專業是一種新的培養模式，微電子又是一門快速發展的學科，微電子微專業的培養計劃應適時縮短優化的周期。

其次，高校要推進微專業教師教學水平進一步提升。為了更好地服務微專業的建設，任課教師需要不斷自主學習。寬廣的知識儲備是微專業教師所必備的素質，教師需要和多專業背景的學生交流溝通。除此以外，任課教師要開展集體備課等教學活動，充分發揮集體的優勢，在交流和溝通中探索微專業發展的最佳途徑。在下一步工作中，高校還要推進任課教師與其他學院教師的定期交流，了解不同專業背景學生的學情，這對優化培養計劃和教學內容都具有重要的指導意義。

3 結語

在微電子微專業教學實踐中，燕山大學理學院教師建立了一套適應微專業人才培養的教學方案，以解決學生學習問題和激發學生學習興趣為目的，完成了課程知識網絡搭建，設計并優化了翻轉課堂和差異化考核等教學手段，對基于微專業人才培養模式的教師隊伍建設提出了建議。在未來的微專業建設中，燕山大學理學院教師將廣泛聽取畢業和在讀學生的反饋意見和建議，不斷優化教學內容，進一步改進教學方法，助力學生的全面發展。