試論《微納傳感器原理與技術(shù)》課程教學(xué)的改革實踐

（華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 福建廈門 361021）

對微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）的研究和應(yīng)用開始于上世紀(jì)九十年代，對了解MEMS技術(shù)人才提出了大量的需求。我校在《微納傳感器原理與技術(shù)》課程中也設(shè)置了MEMS技術(shù)基礎(chǔ)課程，注重提高學(xué)生對微納機電系統(tǒng)制備工藝的了解，并培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)設(shè)計方面的創(chuàng)新能力。。

一、《微納傳感器原理與技術(shù)》課程

《微納傳感器原理與技術(shù)》是高校中的一門具有學(xué)科交叉性特點的課程，包括多種學(xué)科體系，主要有涉及MEMS技術(shù)的微制造、機械工程、材料加工與電氣工程等。傳統(tǒng)教學(xué)方式中一般采用填鴨式教學(xué)，主要通過流程圖向?qū)W生講解微納傳感器原理與技術(shù)的基本理論、生產(chǎn)加工方法與測試方法等，教學(xué)過程比較抽象，無法體現(xiàn)前沿科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，導(dǎo)致教學(xué)效果也比較有限。同時，課程教學(xué)過程中缺乏具體實例的講解，與實際生產(chǎn)脫離，難以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的提升。因此需要對《微納傳感器原理與技術(shù)》課程教學(xué)進(jìn)行一定改革[1]。

二、《微納傳感器原理與技術(shù)》課程教學(xué)的改革實踐

1.改革理論授課方式

《微納傳感器原理與技術(shù)》課程中具有大量的理論知識，在教學(xué)過程中綜合使用PPT與板書的教學(xué)形式，除傳統(tǒng)的教師講授外，充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用，采用交互式教學(xué)方式，以提問、演示、討論與答疑等方式促進(jìn)學(xué)生對知識的理解與運用，促進(jìn)學(xué)生真正地參與到教學(xué)活動之中。對傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)方式進(jìn)行了很大改進(jìn)與優(yōu)化，將反映MEMS傳感器件工作及制造過程的視頻資料引入課堂，使學(xué)生直觀了解微納傳感器的工作特點及制備過程，符合《微納傳感器原理與技術(shù)》課程理論知識的教學(xué)特點，改變了傳統(tǒng)的單向傳播的教學(xué)模式，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)《微納傳感器原理與技術(shù)》課程的積極性與主動性[2]。

2.在教學(xué)中引進(jìn)實物觀測

《微納傳感器原理與技術(shù)》課程是一門復(fù)雜程度比較高的課程，單純地理論講解比較枯燥與抽象，所達(dá)到的教學(xué)效果比較有限，為了提升教學(xué)活動的直觀性與有效性，教師通過開展演示實驗及其他多種實驗課程，如顯微鏡下MEMS芯片結(jié)構(gòu)的觀察與尺寸測量、微納光纖的制備等，增加學(xué)生對基于MEMS的微納傳感器的實踐認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生在傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的理解及創(chuàng)新，這種教學(xué)方式的運用能夠極大地提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。

3.對討論課程的改革

討論課程是《微納傳感器原理與技術(shù)》課程中的重要組成部分，目的在于加強學(xué)生與學(xué)生之間以及學(xué)生與教師之間就某一知識的討論，加深學(xué)生對知識點的理解。討論課程的開展具有多種形式：教師就某一知識點提問，學(xué)生以小組討論的形式進(jìn)行回答與講解，完成之后，其他組的學(xué)生對這一問題的解答進(jìn)行評價，教師針對學(xué)生的解答進(jìn)行綜合性評價并總結(jié)；或者由學(xué)生提問，以學(xué)生解答為主，由提問的學(xué)生對提問的效果進(jìn)行評價打分，教師對學(xué)生在這一環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)進(jìn)行評價打分。對教學(xué)中的原理部分較適用上述兩種討論形式，可促使學(xué)生對MEMS傳感器的原理有較為充分和全面的理解。此外，教師選取國際學(xué)術(shù)期刊中的研究論文，與課本內(nèi)容相結(jié)合，采用師生共讀的方式，對一項技術(shù)創(chuàng)新的過程及思考角度進(jìn)行討論，了解現(xiàn)代科學(xué)原理及技術(shù)在微納傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用，使學(xué)生建立前沿科技與實際生產(chǎn)之間的聯(lián)系。

4.加強理論與實際的結(jié)合

《微納傳感器原理與技術(shù)》課程是一門應(yīng)用性較強的課程，由此在教學(xué)改革過程中不能局限于對學(xué)生進(jìn)行知識理論教學(xué)的改革，而是應(yīng)當(dāng)加強MEMS技術(shù)理論知識與應(yīng)用背景之間的結(jié)合，探索研究型教學(xué)模式的運用。在本科教學(xué)活動開展中，充分融合進(jìn)教師自身的科研興趣與科研成果，達(dá)到教學(xué)與科研之間的互動，以此促進(jìn)對《微納傳感器原理與技術(shù)》課程教學(xué)方式的改革，使得培養(yǎng)出的學(xué)生具有完善的系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)與研究能力，具有較強的研究意識，能夠真實實現(xiàn)MEMS技術(shù)與具體應(yīng)用之間的結(jié)合。如此通過理論與實踐活動之間的有效結(jié)合，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的充分提升。

5.改革考核方式

傳統(tǒng)的考試方式是采用一次性考試的方式來決定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，這種考核方式具有一定的局限性，難以充分反映出學(xué)生日常的學(xué)習(xí)情況，比較善于應(yīng)付考試的學(xué)生往往能夠取得較為理想的成績，但是對那些平時學(xué)習(xí)比較努力刻苦認(rèn)真而最終考試成績不理想的學(xué)生不夠公平。因此《微納傳感器原理與技術(shù)》課程進(jìn)行了一定改革優(yōu)化，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了改善，在傳統(tǒng)的課程論文考核之外，添加了自主學(xué)習(xí)式與交流討論式等多種考核機制。其中，自主學(xué)習(xí)式的考核方式指的是學(xué)生兩人一組，結(jié)合教學(xué)中感興趣的知識點，搜集整理相關(guān)資料，完成微型課程設(shè)計后，在結(jié)課考核時向任課教師及全體選課學(xué)生匯報并討論，通過PPT匯報內(nèi)容、答辯情況等的評價，由師生共同評分考核。學(xué)生在完成學(xué)習(xí)之后，通過文獻(xiàn)綜述、課程設(shè)計匯報和實驗觀測等方式總結(jié)MEMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、微加工工藝流程和微納傳感器性能評價等，課程考核以課題報告、PPT答辯與實驗報告三部分組成[4]。

三、結(jié)束語

《微納傳感器原理與技術(shù)》課程教學(xué)中教師采用了多種教學(xué)方式，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了有效改革，極大地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性 與積極性的提升，實現(xiàn)了將《微納傳感器原理與技術(shù)》理論知識與應(yīng)用之間的結(jié)合，充分鞏固了學(xué)生的MEMS技術(shù)理論知識，提升了學(xué)生知識的應(yīng)用能力。