關(guān)麗 郭穎楠 張旦

[摘? ? ? ? ? ?要]? 課程學(xué)習(xí)是研究生教育的重要特征，是保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的必備環(huán)節(jié)。針對半導(dǎo)體物理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面存在的問題，以培養(yǎng)理工科研究生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力為核心目標(biāo)，基于學(xué)情分析，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，形成理論實(shí)踐一體化的教學(xué)模式。采用研究型教學(xué)方法，將虛擬仿真等信息技術(shù)融入教學(xué)過程，形成以學(xué)生為主體的研究生專業(yè)課程教學(xué)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 研究生課程;半導(dǎo)體物理;實(shí)踐創(chuàng)新能力

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）28-0172-02

一、引言

2014年教育部發(fā)布的《關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》中指出，“課程學(xué)習(xí)是我國學(xué)位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的必備環(huán)節(jié)，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎(chǔ)性作用?！盵1]2017年教育部、國務(wù)院學(xué)位委員會印發(fā)《學(xué)位與研究生教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確指出加強(qiáng)研究生課程建設(shè)。[2]2020年，教育部、國家發(fā)展改革委和財(cái)政部出臺《關(guān)于加快新時代研究生教育改革發(fā)展的意見》中要求“培養(yǎng)單位要緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，完善課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容的審批機(jī)制，優(yōu)化課程體系，加強(qiáng)教材建設(shè)，創(chuàng)新教學(xué)方式，突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)?！盵3]

二、研究生課程教學(xué)過程中存在的問題

（一）重知識傳授，輕能力培養(yǎng)

研究生的課程學(xué)習(xí)不同于本科生，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)側(cè)重掌握知識的建構(gòu)過程，創(chuàng)造學(xué)科前沿的新知。對研究生教育質(zhì)量的實(shí)證分析發(fā)現(xiàn)，研究生創(chuàng)新能力是一種高階思維方式，只能培養(yǎng)，而不能單純靠教師講授[4]。但傳統(tǒng)教學(xué)過程照本宣科，課程內(nèi)容多局限于知識本身，與研究生課程需側(cè)重實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)相背離。

（二）重理論，輕實(shí)踐，實(shí)踐內(nèi)容碎片化

以往的研究表明：有豐富的實(shí)踐經(jīng)歷、有積極主動學(xué)習(xí)行為的研究生，往往具有較高的創(chuàng)新精神[5];理工科研究生參與實(shí)踐的廣度和深度正向影響其創(chuàng)新能力[6]。傳統(tǒng)課程教學(xué)過程缺少系統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)踐內(nèi)容較簡單且碎片化，缺乏邏輯和層次。

高等半導(dǎo)體物理是我校物理電子學(xué)專業(yè)的學(xué)位課，面向一年級研究生開設(shè)。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論、處理半導(dǎo)體專業(yè)領(lǐng)域問題所用的方法與手段以及與本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科的知識。本課程以培養(yǎng)研究生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心目標(biāo)，主要從學(xué)情分析、課程內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段等方面展開課程教學(xué)改革。

三、教學(xué)改革具體措施

（一）學(xué)情分析

研究生的學(xué)習(xí)情況以及影響因素的分析對研究生教學(xué)質(zhì)量的提升具有重要意義。本課程在課前都會采用調(diào)查問卷和訪談的方法，針對生源地、本科專業(yè)、本科主修課程、研究方向、學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)等學(xué)情進(jìn)行調(diào)查研究。根據(jù)分析數(shù)據(jù)，對學(xué)生實(shí)施個性化培養(yǎng)，將不同學(xué)習(xí)背景的學(xué)生編入不同小組，在合作學(xué)習(xí)中發(fā)揮各自專業(yè)優(yōu)勢，互為補(bǔ)充，互相促進(jìn)。

（二）課程內(nèi)容

本課程將高等半導(dǎo)體物理課程內(nèi)容分為三大模塊，包括熱平衡半導(dǎo)體、非平衡半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器件，每個模塊設(shè)置理論課和實(shí)踐課。模塊化的設(shè)置有利于學(xué)生建構(gòu)知識體系，幫助學(xué)生在未來的科研工作中創(chuàng)造新知。加強(qiáng)實(shí)踐課與理論課的同向并行，構(gòu)建系統(tǒng)化、層次化的實(shí)踐教學(xué)。依托本校光伏技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心、新能源光電器件國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室等省部級科教平臺，利用超算、虛擬仿真等信息化教學(xué)資源，開展形式多樣的實(shí)踐教學(xué)活動（如表1）。

（三）教學(xué)模式

依托新能源光電器件國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室等省部級實(shí)驗(yàn)平臺，將優(yōu)勢科研資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)生產(chǎn)力。在完成每一章理論課的學(xué)習(xí)后，圍繞重點(diǎn)和難點(diǎn)展開的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可學(xué)以致用、趁熱打鐵，能夠牢固掌握要點(diǎn)，并對知識的建構(gòu)過程有更深層次的認(rèn)識。對于研究生階段的學(xué)生來說，實(shí)踐教學(xué)可以讓學(xué)生直接面向?qū)嶋H問題，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中將所學(xué)知識逐漸轉(zhuǎn)化成自身的能力，更重要的是不斷獲得學(xué)習(xí)的成就感。

理論實(shí)踐一體化的教學(xué)模式突出了“實(shí)踐、探索、研究”的教學(xué)理念，以問題為導(dǎo)向，以培養(yǎng)研究生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力為核心，加強(qiáng)了課程與研究生科研課題的銜接和整合，為專業(yè)領(lǐng)域的研究提供知識背景和方法論。

（四）教學(xué)方法和手段

研究生專業(yè)課的班容量較小，在教學(xué)過程中以研究型教學(xué)為主，形成以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)。在課堂上通過小組討論、PPT報(bào)告等多種形式來解決重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。例如學(xué)習(xí)能帶的概念時，從孤立原子分立能級出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前半導(dǎo)體領(lǐng)域研究熱點(diǎn)（如熱電材料、二維異質(zhì)結(jié)薄膜等），討論能帶對半導(dǎo)體電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)的影響。讓學(xué)生深入理解重要的概念，提升思考問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

采用先進(jìn)多媒體信息化教學(xué)手段，將信息技術(shù)與課堂教學(xué)活動深度融合，以達(dá)到最佳教學(xué)效果和傳遞更多的知識信息。（1）采用Flash動畫等輔助重點(diǎn)和難點(diǎn)知識的講授。例如載流子在輸運(yùn)過程中的不同散射過程。（2）開發(fā)半導(dǎo)體器件的虛擬仿真項(xiàng)目。例如在太陽能電池特性測試及應(yīng)用綜合試驗(yàn)系統(tǒng)上演示非平衡載流子的產(chǎn)生過程。（3）使用的“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將手機(jī)App引入課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)豐富多樣的教學(xué)活動。

四、總結(jié)

教學(xué)實(shí)踐證明，加大實(shí)踐教學(xué)力度，形成系統(tǒng)化、層次化的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化的教學(xué)模式。開展研究式教學(xué)和小組合作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)從淺表學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生與人溝通和團(tuán)隊(duì)合作的能力。創(chuàng)新信息化教學(xué)手段，利用網(wǎng)絡(luò)平臺和教學(xué)App等開展豐富多樣的教學(xué)活動，開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開展虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)，以適應(yīng)新時代學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生成長和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]教育部.國家發(fā)展改革委和財(cái)政部.關(guān)于加快新時代研究生教育改革發(fā)展的意見[EB/OL].[2020-09-21].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/202009/t20200921_489271.html.

[4]榮利穎，鄧峰.研究生教育質(zhì)量保障與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)證分析：基于2017年全國研究生教育滿意度調(diào)查[J]，教育研究，2018（9）：95.

[5]岳昌君，呂媛.碩士研究生創(chuàng)新精神特征及影響因素分析[J].復(fù)旦教育論壇，2015（6）：20.

[6]李祖超，張麗.科研實(shí)踐培養(yǎng)理工科研究生創(chuàng)新能力的路徑探索：基于結(jié)構(gòu)方程模型的分析[J].高等教育研究，2014（11）：60.

◎編輯 馬燕萍