電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《固體物理》課程考核改革的研究

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《固體物理》
課程考核改革的研究*

惠迎雪侯宏錄王 欣①

(西安工業(yè)大學(xué) 光電學(xué)院陜西 西安710021)

①*西安工業(yè)大學(xué)2014年教改項(xiàng)目“經(jīng)典理論課程的改革與實(shí)踐——《固體物理》課程內(nèi)容與方法改革探索”，編號(hào)：14JGY02

摘 要：課程考核是教學(xué)活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量、推動(dòng)學(xué)生素質(zhì)教育具有重要的意義．本文針對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《固體物理》課程考核中存在的問題，結(jié)合《固體物理》課程教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)人才培養(yǎng)需求，對(duì)《固體物理》課程的教學(xué)課程考核模式、內(nèi)容和方法改革展開探索和研究，并提出了具體的建議.

關(guān)鍵詞：固體物理電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程考試教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：惠迎雪(1974-)男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)楣怆姽δ鼙∧ぜ肮鈱W(xué)檢測(cè)，等離子體應(yīng)用技術(shù).

收稿日期：(2015-05-26)

伴隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，固體物理學(xué)無論從學(xué)科內(nèi)涵到課程內(nèi)容，都獲得了極大的擴(kuò)充和發(fā)展[1]，其課程體系也隨著在各學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)實(shí)踐而日趨完善，并且隨著課程知識(shí)的豐富和擴(kuò)展也處于不斷的發(fā)展之中．作為“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，《固體物理》教學(xué)質(zhì)量的好壞，不僅會(huì)影響到后續(xù)《半導(dǎo)體物理》、《集成光電子學(xué)》、《光電子材料與器件》等課程的教學(xué)，更重要的是，《固體物理》是“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)學(xué)生進(jìn)行材料類學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)的重要平臺(tái)，在教授學(xué)生利用非相對(duì)論的量子力學(xué)理論為主要方法對(duì)固體材料的微觀特性進(jìn)行認(rèn)識(shí)的同時(shí)，通過對(duì)“晶體結(jié)構(gòu)”、“固體的結(jié)合”等章節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)而熟悉材料學(xué)基礎(chǔ)的知識(shí)和方法．

自20世紀(jì)50年代，由黃昆先生在國(guó)內(nèi)本科專業(yè)開展《固體物理》教學(xué)開始[2]，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，《固體物理》已形成了較為成熟的學(xué)科體系和教學(xué)方法，但是，隨著材料學(xué)科和理論物理學(xué)科自身的發(fā)展，《固體物理》的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，《固體物理》的課程教學(xué)內(nèi)容也隨之不斷更新和擴(kuò)容，授課對(duì)象的學(xué)科背景和知識(shí)體系基礎(chǔ)更是出現(xiàn)了新的特點(diǎn)和變化，相應(yīng)地，其課程的教學(xué)方法也需要不斷地調(diào)整和變化．課程考核是教學(xué)過程中的最終環(huán)節(jié)，它不僅能反映教學(xué)效果，也是改進(jìn)教學(xué)工作和促進(jìn)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要手段，因此，有關(guān)《固體物理》課程考核的改革，既是《固體物理》課程改革的重要內(nèi)容，又是推動(dòng)課程改革發(fā)展方向的重要保證．

1現(xiàn)有課程考核中存在的問題

《固體物理》在經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和發(fā)展后已經(jīng)形成固有的課程考核模式，鑒于該學(xué)科的重要性，通常是作為考試課列入教學(xué)大綱的，其考核模式多采用“平時(shí)成績(jī)+課程考試”的模式．這種模式的設(shè)定教師通過課堂的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，分別依據(jù)學(xué)生“出勤率”、“作業(yè)”情況、課堂隨機(jī)考查等對(duì)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)予以考查，之后再結(jié)合學(xué)生課程考試的成績(jī)，給出最終的學(xué)生考核成績(jī)．所謂課程考試是依據(jù)課程考試大綱(課程標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的合格標(biāo)準(zhǔn)為參照的水平考試[3]，在課程結(jié)束時(shí)，通過命題、組織考試、試卷評(píng)閱等環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系的掌握程度進(jìn)行評(píng)判，這種模式是目前大學(xué)本科課程教學(xué)考核的主流模式，但是對(duì)《固體物理》課程考核而言，采用這種考核方式有很多弊端．

首先，隨著各學(xué)科專業(yè)知識(shí)范圍的拓寬，《固體物理》基礎(chǔ)理論課程學(xué)時(shí)不斷減小，而與之相對(duì)的卻是高校擴(kuò)招所導(dǎo)致的班級(jí)學(xué)生數(shù)量的增加，多頻次學(xué)生到課率點(diǎn)名和個(gè)別課堂互動(dòng)提問都成為不可能完成的任務(wù)，而只能作為一種督促學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助手段．

其次，自20世紀(jì)80年代以來，各高校都加強(qiáng)了課程教材建設(shè)的工作，各種《固體物理》新教材不斷面世，而與之相應(yīng)地各類輔助教材，習(xí)題集也得以出版，在精煉知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，大量的習(xí)題及題解技巧也被廣泛采用，這對(duì)學(xué)生們掌握所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)和基本解題方法帶來了便利，但是弊病也隨之而來，一方面大量的習(xí)題和教輔材料均圍繞課程的知識(shí)點(diǎn)展開，雖然有助于學(xué)生們夯實(shí)基礎(chǔ)理論，強(qiáng)化基本概念，但是也容易導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入其固有的固體物理學(xué)知識(shí)體系，使學(xué)生陷入到理論推導(dǎo)之中，反而造成了教學(xué)困境和學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙，特別地，作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的理論課程的考核卻只強(qiáng)調(diào)理論，忽略應(yīng)用實(shí)踐，所謂培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的技能技巧，成為了訓(xùn)練解題技巧；而另一方面，這種“知識(shí)點(diǎn)+習(xí)題”的模式，也使得《固體物理》課程考核的模式漸趨僵化，無論是課程考試命題的形式還是知識(shí)點(diǎn)分布形成了一種統(tǒng)一的范式，這樣，即使是針對(duì)不同理工專業(yè)的學(xué)生，試卷的差異性并不顯著．最后，大量的習(xí)題集隨著網(wǎng)絡(luò)的普及均可方便獲得，這也直接導(dǎo)致了部分惰性很強(qiáng)的學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生過度依賴，而同時(shí)也讓很多課后的習(xí)題作業(yè)評(píng)價(jià)功能降低．

由此可見，傳統(tǒng)的《固體物理》課程考核模式已很難檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果以及反映教師教學(xué)質(zhì)量是否達(dá)到要求．“平時(shí)成績(jī)”的評(píng)定囿于較為普遍課堂教學(xué)實(shí)際而難于達(dá)到準(zhǔn)確客觀，而課程考試則因機(jī)械知識(shí)點(diǎn)、應(yīng)用性知識(shí)少、題型固化等問題而偏離了素質(zhì)教育的目標(biāo)．基于此，我們從“平時(shí)成績(jī)”考核和“課程考試”內(nèi)容兩方面著手展開《固體物理》課程考核的改革和探索．

2“平時(shí)成績(jī)”考核的改革

“平時(shí)成績(jī)”考核是教師通過日常的課堂教學(xué)過程以及學(xué)生在課外活動(dòng)中的表現(xiàn)來進(jìn)行評(píng)定的．平時(shí)成績(jī)考核的改革當(dāng)然要以課程教學(xué)目標(biāo)為根本依據(jù)，結(jié)合課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)課程考核的內(nèi)容、方式、方法以及采用的手段．如前文所述，學(xué)生的出勤率和回答問題等方式，受限于課時(shí)和學(xué)生的數(shù)量，而無法完成全樣本的考查，但是作為重要的學(xué)風(fēng)督促手段，仍應(yīng)被加強(qiáng)，只是基于公平公正原則，其在考核成績(jī)中的比重可以降低，或只作為一種參考．而“平時(shí)成績(jī)”考核的重點(diǎn)則應(yīng)主要放在課外教學(xué)活動(dòng)之中，這是因?yàn)榻虒W(xué)活動(dòng)絕不能只停留在課堂階段，在提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，必須規(guī)范和引導(dǎo)學(xué)生在課外的學(xué)習(xí)活動(dòng)，才能取得事半功倍的教學(xué)效果．為了促進(jìn)學(xué)生了解和熟悉《固體物理》相關(guān)的學(xué)科前沿，激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情和能力，我們對(duì)學(xué)生在課外的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行了如下的規(guī)范和嘗試，以期用好“平時(shí)成績(jī)”考核工具，真正地把學(xué)習(xí)的壓力傳遞給學(xué)生．

(1)要求學(xué)生在學(xué)習(xí)期間，至少參加一次與《固體物理》相關(guān)的高水平學(xué)術(shù)講座，并且撰寫相應(yīng)地講座情況及心得體會(huì)，以報(bào)告形式提交，報(bào)告成績(jī)作為“平時(shí)成績(jī)”考核點(diǎn)之一．通過學(xué)術(shù)講座，學(xué)生可以近距離的接觸相應(yīng)的科研實(shí)際，開闊知識(shí)視野，對(duì)一些學(xué)科前沿的熱點(diǎn)進(jìn)行了解．由于學(xué)術(shù)講座中多是針對(duì)某一專題或某一具體課題展開討論，其內(nèi)容即和學(xué)生的書本知識(shí)有著千絲萬縷的關(guān)系，又是學(xué)生們平時(shí)在書本和課堂上所不常接觸或甚至聞所未聞的，這樣，學(xué)術(shù)講座為學(xué)生們提供了一個(gè)理論和實(shí)踐學(xué)習(xí)的交互平臺(tái)，而且，更重要的是，通過對(duì)演講者親歷的鮮活的科研案例和思想的聆聽和思考，學(xué)生們的思維和創(chuàng)新意識(shí)必然會(huì)得到加強(qiáng)和鍛煉．

(2)在繼續(xù)強(qiáng)化課后練習(xí)作業(yè)的同時(shí)，依據(jù)課程章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計(jì)研究主題，并通過課程大作業(yè)的形式要求學(xué)生完成科研報(bào)告或解答，相應(yīng)地將這些報(bào)告或作業(yè)的完成情況計(jì)入“平時(shí)成績(jī)”的考核點(diǎn)．科研文獻(xiàn)的查閱和分析能力，是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的重要手段之一，《固體物理》有限的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)和豐富的且日益發(fā)展的課程內(nèi)容，要求我們?cè)趯W(xué)生課程學(xué)習(xí)過程中必須要培養(yǎng)他們重視其自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，惟其如此才能讓學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)工作中真正具備全面掌握該課程內(nèi)容的能力．學(xué)生針對(duì)具體的問題，通過科研文獻(xiàn)的查閱調(diào)研，總結(jié)和歸納目前國(guó)內(nèi)外解決該問題的相關(guān)方法和思路，并提出自己的看法和見解，在科研報(bào)告的完成過程中，學(xué)生們只有在掌握了課程基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，才可通過中外文獻(xiàn)檢索，很好地完成．大作業(yè)的命題可以針對(duì)某一個(gè)專題，每一個(gè)教學(xué)班擬定多個(gè)子題目完成，如針對(duì)第一章“晶體結(jié)構(gòu)分析”，我們擬定了“石墨烯材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用”、“石墨、類金剛石、金剛石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)描述”、“硫化鋅晶體結(jié)構(gòu)表征及功能應(yīng)用”、“氮化鈦薄膜的結(jié)構(gòu)與功能”、“如何利用XRD測(cè)定碳化硅的晶格常數(shù)”．這些題目即結(jié)合了本章所學(xué)基本內(nèi)容，又針對(duì)近些年來的相關(guān)科研熱點(diǎn)，學(xué)生通過對(duì)這些作業(yè)的完成可以開闊視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉分析和解決具體問題的能力，進(jìn)而在加深對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了良好的科研習(xí)慣．

(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并將學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)列入“平時(shí)成績(jī)”的考核計(jì)分點(diǎn)．在完成理論教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，我們計(jì)劃嘗試?yán)脤W(xué)院及學(xué)校的科研教學(xué)硬件資源，針對(duì)課程的重點(diǎn)章節(jié)，設(shè)計(jì)演示和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并將其穿插在理論教學(xué)之中．《固體物理》是實(shí)驗(yàn)與理論高度結(jié)合的精確科學(xué)[2]，然而，由于種種原因，目前的課程教學(xué)重理論輕實(shí)驗(yàn)，甚至無實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，為了改變這一現(xiàn)狀，我們嘗試?yán)矛F(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)開設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，包括，利用X射線衍射儀分析單晶硅和多晶硅的晶體結(jié)構(gòu)，目的在于讓學(xué)生了解和熟悉XRD測(cè)試儀器和方法；結(jié)合能帶理論和光學(xué)測(cè)試方法，通過測(cè)量硅、金屬氧化物等半導(dǎo)體薄膜的透過率光譜曲線，計(jì)算其禁帶寬度，并最終通過能帶計(jì)算驗(yàn)證之；測(cè)量離子晶體的紅外光譜曲線，利用格波振動(dòng)理論分析材料的光譜特性．這些實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，目的在于將理論教學(xué)的應(yīng)用盡可能地與應(yīng)用聯(lián)系起來，并且通過“平時(shí)成績(jī)”考核，推動(dòng)學(xué)生積極參與其中．

3“課程考試”內(nèi)容的改革

“課程考試”作為最重要的課程考核手段，其作用顯然不止在教學(xué)質(zhì)量管理和教學(xué)效果的考查，更重要的是如何通過“課程考試”命題環(huán)節(jié)，將課程的考試目標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生素質(zhì)教育目標(biāo)3個(gè)方面結(jié)合起來，形成最大的公約數(shù)，最大程度地發(fā)揮課程考試的導(dǎo)向作用，推動(dòng)以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的課程改革的展開．具體到“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)《固體物理》的“課程考試“，我們認(rèn)為關(guān)鍵還是要對(duì)傳統(tǒng)的課程考試內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和變革．

(1)理順《固體物理》課程大綱、“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生綜合能力鍛煉三者之間的關(guān)系，明確“為什么考”、“考什么”、“如何考”等問題，并在此基礎(chǔ)上對(duì)課程考試內(nèi)容的知識(shí)覆蓋度、知識(shí)點(diǎn)權(quán)重、難易層次進(jìn)行規(guī)劃和安排．

(2)基礎(chǔ)知識(shí)部分內(nèi)容的考查，首先要“量”和“質(zhì)”并重，所謂“量”就是要依據(jù)課程大綱盡可能在每次命題中都能覆蓋重要的知識(shí)點(diǎn)，所謂“質(zhì)”則是注重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)細(xì)節(jié)的熟練度，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中易忽視小知識(shí)點(diǎn)、易混淆的基本概念要重點(diǎn)考查，其次是把握“重理解，勿死記”的原則，盡量減少對(duì)公式概念定義的記憶性考查，最后仍然要立足與實(shí)踐和應(yīng)用，固體物理學(xué)的學(xué)科發(fā)展可以說是由理論、實(shí)驗(yàn)手段及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3方面內(nèi)容共同推動(dòng)的，在對(duì)基本理論知識(shí)進(jìn)行考查時(shí)，如果我們從實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的小案例出發(fā)，則既可以將若干個(gè)微觀的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，又能將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力．

(3)綜合應(yīng)用試題重點(diǎn)考查的學(xué)生是對(duì)課程知識(shí)應(yīng)用、分析、綜合能力，所涉及知識(shí)一定是 “晶格動(dòng)力學(xué)”、“能帶理論”等固體物理學(xué)重要理論概念，對(duì)于這部分命題首先要注意對(duì)難度的把握 ，理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算要適度；其次仍然要注重理論知識(shí)與科研實(shí)際的聯(lián)系，最好能與平時(shí)課堂“案例法”教學(xué)實(shí)踐相呼應(yīng)，著重去培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決實(shí)際問題的能力；第三是盡可能地將綜合應(yīng)用試題內(nèi)容與“電子科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)實(shí)際相結(jié)合，如“X射線衍射技術(shù)”、“能帶帶隙計(jì)算”等知識(shí)的運(yùn)用；最后是綜合應(yīng)用試題要適時(shí)更新內(nèi)容，與固體物理相關(guān)學(xué)科的發(fā)展及知識(shí)更新相適應(yīng)．

參 考 文 獻(xiàn)

1韋丹.固體物理(第2版).北京：清華大學(xué)出版社，2007

2黃昆.固體物理學(xué).北京：高等教育出版社，1979

3劉燕.大眾教育背景下高校課程考試改革的探索.遼寧教育研究，2006(1):70