一、引言
实践教学是加强学生专业知识教育,提高学生综合素质,培养学生实践能力和创新能力的重要环节。社会上需要理论和实践能力充分结合的综合型人才,所以我们应该把实验教学提升到实践科学的高度来认识、探索、研究和实施,研究实践方法,强化实践过程,提高学生综合分析问题和解决问题的能力。工艺实验就是这样一类专业实验,实验项目的提出结合科研方向,以工程训练的方式完成实验项目。这类实验不同于一般的测试实验,它需要多个工艺过程才能完成,包括方案的提出,方案的论证,各工艺过程的完成,性能的测试等,每一个过程都相当于一个单一的小实验,有目的、内容、原理、步骤等,所以多工艺实验项目既能锻炼学生的动手能力,又能锻炼学生的创新能力、科研思维、综合能力,不仅理论性很强,技术性和实践性更强。华中科技大学光学与电子信息学院电子科学与技术专业开设的《电子器件制备工艺》就是这样一门课程。
二、课程组织方式
工艺实验不同于一般的课堂实验,完成它需要较长时间,所以以课程设计方式组织实验,教学形式以学生自主进行特定项目为主,教师参与指导并审核:学生自主完成方案的提出和论证,完成论证报告,指导教师审核,在理论可行的情况下,按照预约时间进入实验室完成各工艺过程,最后测试器件或材料性能。学生可以自行决定实验时间,在给定的期限内完成全部实验工艺。在电子器件制备工艺课程设计中,我们提供了学生实践的时间和研究条件,学生自行设计方案,自行完成实验,充分发挥了学生的主观能动性和创造性,调动了学生的积极性,促进了学生的能力发展。
三、教学内容的设计
电子器件制备工艺课程内容,注重加强各不同研究方向之间的综合,满足学生宽口径训练的要求,不同的学生可以选择不同兴趣方向的题目类型来完成。选择了兴趣方向以后,就进入自行完成实验的阶段。整个课程的内容包括:资料的查询—方案的制定—方案的论证及审核—工艺过程—性能测试。
1.资料的查询及方案制定。
选题后,学生要查阅资料,理解题目,消化和整理资料,写出本实验项目的设计报告,并从理论上论证实验方案及结果。实验方案确定后,在进入实验操作之前,需要指导教师审核设计方案,以可行性和理论正确性为原则。这一步很重要,如果方案制定正确,整个项目就等于完成了一半,以后的实验过程就会很顺利,在工艺操作过程不出错的情况下,基本能得出好的结论。
2.工艺的进行。
在进入实际工艺操作之前,学生应该充分了解工艺的原理、意义和目的,并且要了解各工艺的注意事项,以免出现设备的损坏、实验的失败等现象。在各个实验工艺进行过程中,学生应该严格按照工艺要求进行,实验教师也会要求学生严肃对待,发现问题要及时讨论,并提出解决方案,力求使实验出色完成。经过整个工艺实验过程,学生对专业的兴趣提高了,获得新知识的能力提高了,创新能力和研究思维得到了很好锻炼,动手能力、操作技能、分析和解决问题的能力得到了很大的提高。
四、实验教材的制定
工艺实验课程的实验教材内容,主要从实验过程入手,讲解各工艺过程的目的和意义,以及该工艺所需设备的操作注意事项。尽量能详细地讲解实验过程中可能存在的问题以及解决方法。
五、工艺实验的组织实施
第一次接触多工艺实验项目的同学,一般要先参观实验室,然后进行实验预约(设备预约),做好准备后进入实验室(进行各工艺过程)。
1.参观实验室。
实践教学是动手能力的培养,多工艺实验也不例外,但它与传统的专业测试实验又不同,需要完成一系列的操作才能达到教学目的。所以实验前对即将要接触的各环节(如设备、流程、注意事项等)必须做到心中有数,提前熟悉实验室,对实验设备有感性认识,实验过程可能出现的一些问题应该在进入实验室之前就有心理准备,才能做到实验时有的放矢。参观实验室可以以小组或班级为单位进入实验室,实验教师针对具体事项进行讲解,解答学生心中的疑问。这个环节可以大大减少实验中破坏性事件(如损坏设备等)的发生概率。
2.实验预约。
实验预约是一个很重要的环节。工艺实验的预约不同于一般实验,主要是针对设备的预约。由于实验学生人数多,设备有限,在实验进行期间,所有设备全天开放,而进行实验的学生要分时分段进入实验室。为了更好地安排实验时间,我们设计了一个预约表格(表1),学生可以根据表格提示预约。
3.实验过程参与情况跟踪。
在工艺实验中,由于以团队形式进行,团队成员中就存在自觉与不自觉、主动与不主动的问题,我们采用了实验环节的登记制度,保证每个同学参与到每个环节,就保证了让每个参与的同学都了解各工艺过程的意义和作用,也为成绩的评定提供参考。表2是小组完成工艺实验流程登记表。上述措施既保证了每个同学各个工艺过程都要参加,同时对每个同学来说也保证了项目研究的完整性。
六、实验评价体系的制订
工艺实验是以小组为单位进行,为了激发同学们的积极性,我们制定了特定的成绩评价体系。传统的成绩评定体系,以教师作为评价主体,对实验结果的判断占据了主导地位,一般是根据实验团队的实验结果判断实验团队的总体成绩,而无法对实验团队中的每一位成员做出具体评价。对于工艺实验这一类型的项目来说,团队多、周期长、环节多、课外工作量大,传统的评价体系不能准确评价团队中的每一个体。由于缺乏其他的评价主体,团队中学生个人的实验情况未得到充分考察,教师无法公平、公正地衡量每位学生在实验团队中的贡献,打击了部分学生的实践积极性,严重影响课程效果。为了解决传统成绩评定的弊端,我们在成绩评定中增加了学生的自评和互评环节,让学生自我评价,内容包括实验态度、资料检索、创新性、团队合作情况等,并让学生对所在团队中的其他成员进行评价。自评互评综合形成每个学生的平时成绩;再结合实验结果的老师评定,形成学生的最终成绩。通过成绩评定方式的改变,大大增强了学生参与实验的主动性,有助于学生进一步融入实验,成为实验课程真正的主人,端正实验态度,避免“被动实验”的消极情绪。
七、结论
工艺实践课程的开设,增强了学生的研究能力,学生对于完成一个项目的思路有了明确的认识,锻炼了学生的分析问题和解决问题的能力,小组成员的通力合作,也锻炼了学生的团队合作精神。教学方法的改进,师生互动的教学方式,工艺过程的合理监控和评价内容的制定,对团队中学生个体的创新性发挥,论文的撰写水平,实验的积极主动性等方面都有一定的提升作用。
作者:邱亚琴 姜胜林 张光祖 赵谦 单位:华中科技大学光学与电子信息学院
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