基于OBE教学模式的“半导体制造工艺”课程教学改革

大连东软信息学院电子工程系 杨德超 张 颖 王 莉 曹海燕 宗 杨 宋文斌

基于OBE教学模式的“半导体制造工艺”课程教学改革

大连东软信息学院电子工程系 杨德超 张 颖 王 莉 曹海燕 宗 杨 宋文斌

针对“半导体制造工艺”课程的特点，结合ONE教学理念，针对我国高校微电子专业课程建设中普遍存在的问题，提出了“半导体制造工艺”课程的改革方案。改革以学生为中心，内容涵盖教学的各个方面，将理论教学与实地动手实践紧密结合，提高教学质量，使学生的各方面能力得到全面锻炼与提升。

OBE教学模式；半导体制造工艺；理论结合实际

1 引言

OBE是Outcome-Based-Education的缩写，全称为“基于成果的教育”或“成果导向教育”，于1981年最早被提出，目前已经成为世界上最先进的教育改革理念[1]。该理念也被《华盛顿协议》所接受，成为工程教育认证的标准之一。

与传统的教育模式相比，OBE教育模式强调以“学生为中心”，一切教育活动、教育过程和内容设置都围绕学生进行，让学生得到预期的学习结果。同时强调毕业生要求达成的能力[2]，从最终的结果反向设计教学体系。两中教学模式的差异如表1所示。

表1 基于OBE的教学模式与传统教学模式的差异

本文基于OBE教育模式，针对“半导体制造工艺”课程以往教学中存在的主要问题，探讨了基于OBE教学理念下“半导体制造工艺”课程的教学改革与实践方案。

2 以往教学中存在的主要问题

2.1 《半导体制造工艺》课程设计过于偏重理论教学

《半导体制造工艺》课程是微电子科学与工程专业的核心主干课程，课程强调学生对于半导体制造工艺理论的学习和结合工艺设备实践操作的动手能力。然而，当今国内各大高校微电子专业普遍存在的情况是重理论而轻实践，即：工艺课程大部分是在课堂中进行理论知识讲鞥解，理论知识是抽象难懂，往往造成学生缺乏学习兴趣，学习效果不好。

2.2 课程对于学生实践能力和创新能力的培养不够

目前，半导体制造工艺课程大部分是在课堂中进行，结合工艺设备的实践环节只占很少课时。学生只是学习理论知识，而对工艺设备没有完整和直观的认识，没有实地动手操作设备制备工艺样品，工程实践能力和结合实际工作环境的创新能力不能得到很好的锻炼。

2.3 现存的工艺课程实验指导书不够全面和完整

目前，半导体制造工艺类课程仅有对应单一的一个实践环节的实验指导书，而且指导书在内容和形式方面也比较陈旧，不能满足不断发展的《半导体制造工艺》课程的上课需要。

3 基于OBE的教学改革与实践

基于OBE教学模式，针对课程的特点和存在的一系列问题，我们对《半导体制造工艺》课程进行了改革。改革内容涵盖教学方法、教学手段、教学内容、教学评价等方面。将教学设计与进行的出发点和落脚点转到学生，以学生为中心，让学生得到理论结合实际的全方位锻炼，提高综合能力。

3.1 教学方法方面

主要采用指导教学法与问题讨论法相结合。

3．1．1 用基于工作过程导向的指导教学法进行理论教学

教师充分备课，按教学内容及工业生产实际案例，循序渐进地引导学生理解课程的重点和难点，让学生掌握专业知识的概念、理论和设备相关的技能。

3．1．2 成果引导、任务驱动进行实践教学

以实际工作过程的方式布置实践内容，学生通过认真阅读讲义、老师指导、实际操作，进而掌握实践的内容以及重点和难点，并完成实践项目。教师通过“实践任务”来诱发、加强和维持学生的成就动机。成就动机是学生学习和完成任务的真正动力系统。成果任务作为学习的桥梁，“驱动”学生完成任务。任务驱动教学非常适合于实践性很强的课程，要求学生既要学好理论知识，又要掌握实际操作技能。任务驱动教学法加强学生理论联系实际，加深对课堂实践内容的理解，培养学生灵活运用所学知识的能力。

3.2 教学手段方面

1)精心设计教学课件，通过引入当前行业最新工艺生产实例，激发学生学习兴趣。

2)充分利用多媒体教学系统，进行课堂辅助教学。

a)视频教学。在教师理论讲解及总结提高时，结合网络视频等教学方式，可以让学生有直观认识，更好地理解工艺过程。

b)个别辅导。在学生课堂实践练习时，教师可以通过多媒体教学系统集中讲解学生遇到的问题，也可进行个别辅导。同时，教师也可以将学生优秀作品进行展示。

3)文档收发。每次课后及时收集学生的实验报告和调研报告等文档，掌握学生的学习情况。

4)通过实验，积极拓展教学中所学知识，培养学生研究性和创新性学习能力。

5)利用三级项目将课堂教学延伸到课外，学生根据三级项目需要通过网络查阅学习有关内容，独立完成项目，促进学生自主学习。

3.3 教学内容方面

充分考虑课程的特点，结合专业特色，改变重理论轻实践的传统授课方式，在授课内容、单元项目和三级项目等几方面进行改革，具体改革措施如图1所示：

图1 教学内容改革示意图

3.4 教学评价方面

课程的考核采用过程考核和结果考核相结合、课程考试和技能考试相结合的方法，其中过程考核所占比例为50%。灵活多样的考核方式可以全面考核学生的学习效果。

3．4．1 形成性考核

形成性考核总分50分，在总成绩中占比50%，包括实验报告（40分）和实验成果（10分）两部分。实验报告共8次，每次满分5分，这其中也包括了学生的课堂表现分，课堂表现满分为2分，占实验报告分的40%。实验成果部分，收集学生7次单步工艺的实验成果，根据7个成果的完成质量进行综合评分。每个作品满分1分，根据作品完成质量给分，满分7分。另外，设置创新分3分，鼓励学生单步工艺作品中的创新性。

3．4．2 终结性考核

终结性考核形式为项目答辩，考核材料除了要求学生完成传统的答辩PPT和上交纸质版项目报告外，还加入了学生的三级项目的实践作品，主要考核作品的完成情况、性能测试情况以及创新情况等几方面，每一项有具体分数。终结性考核总分为100分，在总成绩中占比50%。其中PPT答辩15分，项目报告15分，作品10分，创新10分。

4 结语

半导体制造工艺是微电子科学与工程专业的核心主干课程，对培养学生理论联系实际能力、创新思维能力都具有重要的作用。本文基于OBE教育模式，针对“半导体制造工艺”课程以往教学中存在的主要问题，探讨了基于OBE教学理念下“半导体制造工艺”课程的教学改革与实践方案。以学生为教学主体，从教学方法、教学手段、教学内容、教学评价等方面提出了课程的改革方案，将其运用于实际教学过程中，对我国高校微电子专业课程设置与教学提供有益的参考。

[1]Spady William G．Outcome-based Education,Critical Issues and Answers．Arlington,American Association of School Administrators,1994．

[2]王贵成,夏玉颜,蔡锦超．成果导向教育模式及其借鉴[J]．教育评论,2009(12)：17-19．

杨德超（1983—），男，辽宁大连人，研究生学历，博士学位，副教授，现供职于大连东软信息学院，主要从事宽禁带半导体材料与器件制备研究。