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《真空与薄膜技术》课程教学改革探索

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  摘   要:本文以“真空与薄膜技术”课程教学实践为基础,介绍了该课程的内容与应用,重点阐述了当前课程现状,提出了多样式教学手段与教学内容相结合的授课方式,将理论的基础性与科研实验的创新性及实际应用的实用性融入教学中并促使教学内容的更新替换,采用科研专题报告、企业应用前景报告以及翻转课堂等多样化课堂模式,探索课堂教学改革,开拓学生的创新性和创造性。
  关键词:真空薄膜  教学改革  专题报告  翻转课堂
  中图分类号:G642                                  文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)02(c)-0209-02
  科学技术的日新月异促使材料制备技术的更新换代,在材料科学的各个分支中,薄膜材料科学的发展占据了极其重要的地位。薄膜材料是采用特殊的制备方法(一般为物理气相沉积或化学气相沉积),在基体材料的表面沉积制备一层性质与基体材料性质完全不同的一种物质层,因其特殊的二维形态以及全新的物理现象而被广泛用于高温涂层、光电子、数据存储、能源开放、互联网信息等高端领域。特别是随着器件的微型化、柔性穿戴的智能化、能源使用的清洁化等要求导致各个学科之间交叉发展,拓宽了薄膜材料的使用领域,促使薄膜材料得到了更广泛的应用。
  目前,真空与薄膜技术这门课程主要包括真空原理、物理气相沉积、化学制备工艺、薄膜的形成与生长、薄膜的应用及其相关制备设备简介等内容。可以看出,教材中从薄膜成形原理到制备,从薄膜设备到应用领域均给出了详细介绍。在教学过程中,目前主要采用课堂传授为主,学生被动接受相关知识点,课堂的索然无味导致学习积极性降低,进而产生厌学,导致上课睡觉、玩手机的现象屡禁不止,情况更为严重时会出现逃学等现象。在授课过程中,由于缺乏相关的实践教学,使得教学内容与实际需求相脱节,学生只能机械地学习薄膜形成原理、工艺、设备等。抽象的机理图以及设备简化图使得学生很难对薄膜制备流程以及成形机理形成清晰的认识,设备的构造、各个部位的作用以及运行模式模糊不清。课堂内容的晦涩难懂、机械无趣严重限制了学生对课程的理解,降低了學生学习的主观能到性[1]。
  因此,针对目前教学课程体系中存在的问题,在课程建设过程中需对教学方式、教学内容以及课堂模式进行深度剖析、改革优化,最终达到改善教学效果、提高教学质量、培养学生学习的主观能动性和提升创新能力的目的。
  1  理论与科研实践并重
  真空与薄膜技术是一门专业技术课程,旨在使学生了解薄膜制备技术、成形原理中的物理化学知识、薄膜成品制备设备种类及薄膜应用领域,为其后续科学研究和就业做指导。课堂授课是学生接受相关知识点的主要途径,但是这种教学方式更多体现在概念介绍和一般性原理的分析。学生的学习更多集中在对知识点的背诵或是考试前期的突击复习,目的旨在应付相关课程考试。随着时间的推移,学习到的知识点容易慢慢忘却,而科研实践可以加深对知识点的理解。因此,理论与科研实践的同步进行可以深化学生对课程内容的理解[2]。
  科研实践可以依赖于学院内部的薄膜科研团队,实验室对选课学生开放,在学生完成每周课程内容的同时安排学生进入实验室进行相关制备设备的学习和样品的制备。通过对实验室的观摩以及现场的直接操作,增加学生对相关知识的理性和感性认识[3]。针对不同年级的学生,建立跨年级科研兴趣小组,实施帮扶计划,在团队协作中完成相关薄膜样品的制备和实验报告的完成,同时可以组织参加挑战杯、大学生创新创业等竞赛活动,促使学生将所学薄膜知识应用到具体的产品制备和研发中。联系相关薄膜制备厂家,进行相关课程实习和暑期实践。学生通过在实验室、企业的操作实践以及兴趣小组竞赛中的知识问答和讲解,不仅加深了对真空与薄膜技术这门课程的理解,同时也锻炼了学生表达能力、思考方式以及操作能力。老师根据学生实验进展或现场实习场景,因材施教增加学生的参与感,诱发学生的积极性和主观能动性,培养学生的创新探索精神和意识。在实践过程中,学生跟老师的交流有利于将实际问题与理论知识相融合,实现教学相长。
  2  课堂与专题报告共融
  真空与薄膜技术课程旨在系统而又全面地讲解薄膜相关知识,课堂上的讲解主要注重基础理论的介绍,更多的是对薄膜材料制备原理和应用基础理论一般性介绍。课堂使用的教材很多比较陈旧,对于新技术、新设备以及新理论的融入较少,很难满足社会发展需求,跟不上社会技术变革,致使书本知识和社会大生产脱节,不利于对人才的培养。因此,在这过程中要充分利用学院现有的科研平台和优秀教师资源,不拘泥于课本,同时聘请相关行业科研人员和管理人员进行授课,实现灵活教学、花样式教学。以教师讲课为主,专题报告为辅,共同完成对薄膜知识点的讲解工作,实现一体化多层次的教学模式[4]。
  专题报告可以分为科研型和市场应用型,前者以最新科研成果为主,通过专题报告可以使学生了解到最新的薄膜制备技术、前沿科技和研究成果,扩大学生的知识面和视野,有利于走出“象牙塔”式学习模式,调动学生的学习热情和探索精神;后者主要以市场介绍为主,聘请相关企业管理人员对目前薄膜应用市场、市场需求、行业规划以及未来市场前景做专题报告,促使学生了解现阶段薄膜市场的发展动向和未来从事行业的现状,增加学生的学习信心,明确未来的从业方向,同时通过与企业管理人员的沟通接洽可以了解企业对人才的具体需求,使得部分学生提前做出相应的准备和知识储备。   3  翻转课堂与讨论并存
  黑板板书和PPT授课是目前课堂模式使用较为广泛的教学方式,生硬的授课很难激发出学生的学习热情和对知识点思考的积极性。在教学过程中,教师可以将学生分配成若干小组,对于部分简单易懂的知识点,可以让各个小组完成相关PPT并利用课程时间进行讲解、分析和讨论,老师则在一旁协作完成;对于生僻难懂的知识点,也可以进行小组讨论,让大家提出自己的疑问、理解和想法,老师根据具体的提问给出解答,同时进行知识点讲解使得学生在思考中学习[5]。也可借助翻转课堂将学习的决定权由老师转移给学生,学生在课后通过看视频、阅读文献等实现课前的自主学习,在这种模式下,学生在课堂上可以更加专注于对知识点的讨论,有利于对薄膜相关理论的深入理解。
  以雨课堂为例,雨课堂将复杂的信息技术手段融入到PPT和微信中,将课堂教学、课堂互动和课外预习紧密联系在一起,建立永不下线的课堂互动桥梁[6]。使用雨课堂的教学模式,可以将MOOC视频、习题、语音的课前预习课件推送到学生手机客户端,实现师生之间的及时沟通和相关知识点的反馈;课堂上视频观看、实时答题、问卷调查、弹幕互动,为传统课堂教学师生之间互动提供了完美解决方案。雨课堂将课前预习、课堂讲解以及课后复习融入到了教学的每一个环节,可以促使师生间教学互动,为课堂学习提供了完整的数据支持,使得教与学更为明了,有利于学生对薄膜制备工艺、机理、设备等方面知识的全面理解与掌握。采用雨课堂教学,大家可以各抒己见达到对同一事物多角度的观察和思考,激发学生学习热情和思考方式的多样性,改变课堂枯燥无味的学习模式,从教师的单一传授向多渠道、双向性教与学互动,进而实现对教学方式的优化改革。
  4  结语
  随着智能化时代的到来,光电子和微电子技术得到了迅猛发展,对于相关薄膜材料专业学生的培养显得尤其重要。为了有效提高真空与薄膜技术这门课程的教学质量,实施教学改革,加强学生对真空原理、薄膜材料制备技术、薄膜成形机理、制备设备以及应用等知识的掌握刻不容缓。本文从理论与实践、专题报告、翻转课堂等方面分析和研究该课程的改革与建设,希望可以通过教学方式的改革激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效率,促进对知识点的理解,开拓学生的思考模式,增强学生的专业素养,为光电行业提供优秀人才。
  参考文献
  [1] 万厚钊,张军,汪汉斌,等.《薄膜物理与技术》精品资源共享课程的教学实践与认识[J].教学现代化, 2017(34):197-199.
  [2] 刘亲壮,陈三,张永兴,等.《薄膜物理与技术》课程教学改革探析[J].淮北师范大学学报:自然科学版, 2015(36):90-92.
  [3] 黃帅,王海欧,苏昆朋,等.薄膜与真空技术教学改革探索——以磁性材料薄膜的制备技术为例[J].课程教育研究,2018(4):255-256.
  [4] 孙凤云.“真空薄膜技术”课程教学改革探索[J].实践·探索,2016(3):70-71.
  [5] 叶志镇,张银珠,黄靖云,等.以科研促进《薄膜材料技术与物理》专业课程的教学改革[J].材料科学与工程学报,2010(28):474-476.
  [6] 张健丽,胥刚.翻转课堂“雨课堂”及其对“思修课”改革的启示——以湖南信息学院为例[J].高等教育,2016,2(23):92.
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