课堂和视频混合教学模式在微纳加工技术教学中的应用探索

张满

摘要：互联网技术的飞速发展，对传统的实验型课程的教学方式带来了挑战。微纳加工技术作为本科和研究生阶段的专业课程，包含大量的实验操作内容，涉及贵重的精密仪器。传统的讲授和现场操作演示教学方法已经无法满足高层次人才培养的需求。本文对传统的课堂教学方式面临的问题和挑战进行了总结，为了提高微纳加工技术实验型课程的教学质量，探讨了课堂和视频相结合的新教学模式在微纳加工技术实验教学中的应用。

关键词：视频;混合教学模式;微纳加工技术;应用探索

中图分类号：TP39     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）15-0162-02

微纳加工技术是众多高校为电子信息专业的本科生和研究生设置的一门专业课程，包含理论和实验两部分。本课程涉及大量的微纳结构加工技术的理论知识和实验内容，目的是培養具有发现问题、分析问题和主动解决问题等研究能力的高层次人才，对学生的学习理论能力和动手实践能力提出了较高的要求。微纳加工技术的实验内容涉及光刻机、刻蚀机、匀胶机等高精密的设备，价格昂贵，数量有限，对设备的操作和使用具有非常严格的要求。传统的讲授和现场演示结合学生的实验型操作的教学方式，难以保障学生掌握课程的学习内容，无法达到熟练操作设备并加工出合格的实验样品的教学目的。在现有的教学模式下，学生普遍反映这门课程的理论课程“难”理解，实验“难”实施，面对大量高精密的实验设备无从下手，使学生产生了消极对待实验的心理，学习的积极性降低，导致教学质量下降。

随着信息化时代的到来，海量的知识不断更新。沿用传统的教学模式已经无法使学生适应知识的更新速度。作为提供高等教育的重要部分，高校教师必须更新教学模式，与时俱进，探索新的适合理论和实践并重的课程教学模式，分析传统教学模式面临的困难和挑战，积极提出应对的措施和建议，为培养高层次的创新型人才做出贡献。

1 传统课堂教学和现场演示教学存在的问题

微纳加工技术是指尺度为毫米、微米和纳米量级的零件，以及由这些零件构成的部件或系统的设计、加工、组装、集成与应用技术。微纳加工技术是微传感器、微执行器、微结构和功能微纳系统制造的基本手段和重要基础。因此，微纳加工技术是物理、电子信息、信号与系统、光学工程等专业的实践基础课程。众多高校在微纳加工技术课程的教学还是采用的传统的课堂授课为主，首先在课堂上讲解加工技术的理论内容，包括技术原理、关键参数、实验设备和基本的操作过程等。然后在学生掌握基本的理论知识之后，在实验室进行现场演示教学，教师在实验设备上操作并讲解关键步骤和注意事项，然后安排学生根据实验课的要求开展实验，并现场完成实验报告。这种传统的教学方式存在很多问题：

（1）教学模式固化，学生缺乏学习主动性。现有的教学模式理论和实验课堂形式固化，学生只接收到课堂上呈现的知识，学习资源缺乏，限制了学生主动查询学习资料和接受知识的积极性。理工科的课程大多都很枯燥，尤其是需要理论和实践相结合的课程，没有具象的纯理论教学，无法引起学生学习的兴趣，降低教学效果。

（2）实践课堂陈旧，学生动手能力难以提高。微纳加工技术所使用的实验设备均是昂贵的高精密设备，设备的操作使用需要严格按照操作流程要求，以免造成对设备的损坏。和传统的大学物理实验不同，无法实现每个学生都配置一台设备，因此在教学环节中通常是采用分组制轮流实验，每组按照时间的安排完成实验部分的学习。分组的管理导致效率低下，教师需要重复地给每个实验组进行现场演示，然后让学生自己动手操作，但无法兼顾每个学生的操作环节，也无法保证每个学生都有同等的实验机会和时间。学习能力强和积极的学生可以短时间内掌握操作方法，但是学习能力差或积极性不高的学生难以提高动手实践的能力，造成教学效果不均衡。有限的时间无法保障学生有充分的时间熟练掌握设备的操作使用和实验环节，实践动手能力难以提高。

（3）实验设备管理不当，学生缺乏有效的交流平台。微纳加工技术的实验设备一般是由实验平台统一管理，不仅用于教学，同时还要支撑科学研究。现有的实验平台对设备的管理普遍存在效率低下，制度不完善等问题，设备的使用存在使用年限和保养期，不合理的使用管理经常导致设备损坏，影响科研和教学使用。因此，大多数的科研平台不愿意供学生教学使用，只依靠课堂上的时间难以保证学生可以完全掌握实验步骤。传统的教学模式缺乏有效的交流的平台，学生之间不能进行相互学习和沟通;同时不合理的实验设备管理制度不能为学生提供重复实验的机会，导致学生的学习只能“浅尝辄止”，不能深入到知识的内在，从而熟练掌握实验操作，并以此作为自己的知识储备，为找到满意的工作奠定基础。

2 课堂和视频混合教学模式的优势

信息化时代的到来，对传统教学模式带来了巨大的冲击。尤其是在疫情期间，根据“停课不停教、停课不停学”的要求，网课在短时间内实现了全民普及，让大家意识到传统教学方式的不足。但是对于实践课程来说，网上授课只能讲授理论的部分，无法完成实验部分的课程，导致实验型课程的教学受到较大的负面影响。很多实践和实训课程只能在开课之后集中式的完成教学，造成教学质量降低。因此，课堂和视频的混合教学模式成为实践课程的最有潜力的教学模式之一，其优势如下：

（1）充分利用网络上的教学资源，提高学习主动性。网课上的资源非常丰富，包含文字、图片、视频、音频等。丰富多样的资源可以激发学生的学习兴趣和积极性。很多具象的实验演示视频为学生提供了更加生动有趣的学习氛围，让学生从被动的接收枯燥的课堂知识转变成主动学习，培养学生的学习主动性。网上的课程资源不会限制固定的时间和地点，学生可以自行根据个人情况选择学习的时间和形式，满足了个性化学习的目的。

（2）将实践部分做成视频，可以重复学习。在动手操作设备之前，实验课程的视频可以为学生提供更加具象化的实验知识，可以首先熟悉实验的原理、设备工作的原理、操作设备的主要事项、实验室的规章制度和注意事项等实验必备的基本知识。视频课程资源可以不限时间的重复观看学习，一方面节省了老师多次演示的时间，一方面学生可以容易记忆，可现场根据视频开展基本的实验准备，无须老师现场指导就可以完成。然后在完全掌握理论知识的基础上，反复多次观看和学习设备操作、实验步骤、结果分析和后续处理等方面的视频课程，可以自己尝试的去操作设备和应急处理，在很大程度上避免了因为操作不当造成设备的损坏，这不仅对学生造成经济上的压力，最主要的是还会造成心理压力，丧失完成实验的信心。

（3）共享资源的平台提供实时的交流分享。相互交流学习对学生来说是一种非常有效的学习方式，自我封闭的学习不适用于大部分学生。因此良好有效的共享交流平台非常关键。学生可以分享学习心得、实验心得、实验技巧和结果分析感悟等信息，增进教师和学生的有效交流，达到最佳的教学效果。交流平台可以激发学生的学习积极性和创新性思维，迸发出更多新的观点和想法，大家可以找到具有相同观点的同学形成学习兴趣小组，进行实验讨论，提高学生的学习主动性、创新型、动手能力和自信心。

（4）線上管理平台实现实验设备的利用最大化。依赖网络技术的设备管理平台可以实时更新设备的使用状态，学生可以通过设备管理平台预约使用设备，实现设备利用的最大化，同时提升学生对设备的操作熟练度，真正掌握设备的使用。

3 实施措施

课堂和视频相结合的混合教学模式弥补了传统课堂授课的不足，提高了学生学习的主动性和积极性，有效提高了教学质量。为了在高校实验这种混合教学模式，本文提出了几点实施措施和建议。

（1）开放包容，共享优良的教育资源。高校内部的实验平台是公开共享的平台，应该建立合理完善的管理制度和预约制度，实现设备的最大化利用。平台应该利用强大的网络技术，建立共享平台和交流平台，共享教育资源和实验资源，增强学生、教师、研究人员等人的交流与合作，创造出更多的成果。高校之间既存在竞争关系，同时又具有合作关系。不同高校的实验平台应该以开放包容的心态，积极的共享优良的教育资源。微纳加工技术课程的建立旨在培养理论和实践兼备的高层次人才，高校教师应该打破传统的教学理念，以开放包容的心态对外交流分享，学习和引进更好更先进的教育模式和经验。

（2）积极创新，和高科技公司合作。微纳加工专业的教师不精通互联网技术，也不同市场的需求。互联网企业精通网络技术，对市场动向把握准确，但不懂教学。我们应该积极地寻求创新，了解市场需求，和互联网高科技的公司合作，运用他们最先进的技术，同时向他们输送高层次创新型人才。基于互联网技术，搭建视频共享平台和设备管理平台，实现实验教学的合理化配置。基于软件技术，提供模拟化软件，为学生呈现更加接近真实实验环境的场景，培养学生学习的兴趣。

百年大计，教育为本。教育尤其是高层次的教育是未来国家发展的核心之一，作为培养人才的中坚力量，高校负有决定性的作用。面对未来社会发展对高层次应用型人才的急需，应用型课程教学模式的改革迫在眉睫。紧跟时代步伐，抓住历史机遇，积极探索新型的授课方式是高校改革的重要内容。

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【通联编辑：梁书】