理论实践一体化的研究生课程教学模式探索

关丽 郭颖楠 张旦

[摘           要]  课程学习是研究生教育的重要特征，是保障研究生培养质量的必备环节。针对半导体物理课程的教学内容、教学模式和教学方法等方面存在的问题，以培养理工科研究生的实践和创新能力为核心目标，基于学情分析，优化教学内容，形成理论实践一体化的教学模式。采用研究型教学方法，将虚拟仿真等信息技术融入教学过程，形成以学生为主体的研究生专业课程教学。

[关    键   词]  研究生课程;半导体物理;实践创新能力

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）28-0172-02

一、引言

2014年教育部发布的《关于改进和加强研究生课程建设的意见》中指出，“课程学习是我国学位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培养质量的必備环节，在研究生成长成才中具有全面、综合和基础性作用。”[1]2017年教育部、国务院学位委员会印发《学位与研究生教育发展“十三五”规划》明确指出加强研究生课程建设。[2]2020年，教育部、国家发展改革委和财政部出台《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》中要求“培养单位要紧密结合经济社会发展需要，完善课程设置、教学内容的审批机制，优化课程体系，加强教材建设，创新教学方式，突出创新能力培养。”[3]

二、研究生课程教学过程中存在的问题

（一）重知识传授，轻能力培养

研究生的课程学习不同于本科生，学习的重点侧重掌握知识的建构过程，创造学科前沿的新知。对研究生教育质量的实证分析发现，研究生创新能力是一种高阶思维方式，只能培养，而不能单纯靠教师讲授[4]。但传统教学过程照本宣科，课程内容多局限于知识本身，与研究生课程需侧重实践与创新能力的培养目标相背离。

（二）重理论，轻实践，实践内容碎片化

以往的研究表明：有丰富的实践经历、有积极主动学习行为的研究生，往往具有较高的创新精神[5];理工科研究生参与实践的广度和深度正向影响其创新能力[6]。传统课程教学过程缺少系统的实践环节，实践内容较简单且碎片化，缺乏逻辑和层次。

高等半导体物理是我校物理电子学专业的学位课，面向一年级研究生开设。通过课程学习，学生可掌握半导体物理基础知识和基础理论、处理半导体专业领域问题所用的方法与手段以及与本专业领域相关学科的知识。本课程以培养研究生的实践创新能力为核心目标，主要从学情分析、课程内容、教学模式、教学方法和手段等方面展开课程教学改革。

三、教学改革具体措施

（一）学情分析

研究生的学习情况以及影响因素的分析对研究生教学质量的提升具有重要意义。本课程在课前都会采用调查问卷和访谈的方法，针对生源地、本科专业、本科主修课程、研究方向、学习兴趣与动机等学情进行调查研究。根据分析数据，对学生实施个性化培养，将不同学习背景的学生编入不同小组，在合作学习中发挥各自专业优势，互为补充，互相促进。

（二）课程内容

本课程将高等半导体物理课程内容分为三大模块，包括热平衡半导体、非平衡半导体和半导体器件，每个模块设置理论课和实践课。模块化的设置有利于学生建构知识体系，帮助学生在未来的科研工作中创造新知。加强实践课与理论课的同向并行，构建系统化、层次化的实践教学。依托本校光伏技术省部共建协同创新中心、新能源光电器件国家地方联合工程实验室等省部级科教平台，利用超算、虚拟仿真等信息化教学资源，开展形式多样的实践教学活动（如表1）。

（三）教学模式

依托新能源光电器件国家地方联合工程实验室等省部级实验平台，将优势科研资源转化为教学生产力。在完成每一章理论课的学习后，围绕重点和难点展开的实践教学环节，学生可学以致用、趁热打铁，能够牢固掌握要点，并对知识的建构过程有更深层次的认识。对于研究生阶段的学生来说，实践教学可以让学生直接面向实际问题，在发现问题、解决问题的过程中将所学知识逐渐转化成自身的能力，更重要的是不断获得学习的成就感。

理论实践一体化的教学模式突出了“实践、探索、研究”的教学理念，以问题为导向，以培养研究生的科研素养和创新能力为核心，加强了课程与研究生科研课题的衔接和整合，为专业领域的研究提供知识背景和方法论。

（四）教学方法和手段

研究生专业课的班容量较小，在教学过程中以研究型教学为主，形成以学生为主体的课堂教学。在课堂上通过小组讨论、PPT报告等多种形式来解决重点和难点问题。例如学习能带的概念时，从孤立原子分立能级出发，结合当前半导体领域研究热点（如热电材料、二维异质结薄膜等），讨论能带对半导体电学、磁学性质的影响。让学生深入理解重要的概念，提升思考问题和解决问题的能力，培养学生的批判性思维和严谨的科学精神。

采用先进多媒体信息化教学手段，将信息技术与课堂教学活动深度融合，以达到最佳教学效果和传递更多的知识信息。（1）采用Flash动画等辅助重点和难点知识的讲授。例如载流子在输运过程中的不同散射过程。（2）开发半导体器件的虚拟仿真项目。例如在太阳能电池特性测试及应用综合试验系统上演示非平衡载流子的产生过程。（3）使用的“学习通”网络教学平台，将手机App引入课堂教学，实现丰富多样的教学活动。

四、总结

教学实践证明，加大实践教学力度，形成系统化、层次化的实践教学内容，实现理论实践一体化的教学模式。开展研究式教学和小组合作学习，实现从浅表学习向深度学习的转变，培养学生与人沟通和团队合作的能力。创新信息化教学手段，利用网络平台和教学App等开展丰富多样的教学活动，开发虚拟仿真实验项目，开展虚实结合的教学，以适应新时代学生的学习特点，促进学生成长和发展。

参考文献：

[1]教育部.关于改进和加强研究生课程建设的意见[EB/OL].[2014-12-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201412/t2014 1205_182992.html.

[2]教育部.国务院学位委员会.学位与研究生教育发展“十三五”规划[EB/OL].[2017-01-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201701/t20170120_295344.html.

[3]教育部.国家发展改革委和财政部.关于加快新时代研究生教育改革发展的意见[EB/OL].[2020-09-21].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/202009/t20200921_489271.html.

[4]荣利颖，邓峰.研究生教育质量保障与创新能力培养的实证分析：基于2017年全国研究生教育满意度调查[J]，教育研究，2018（9）：95.

[5]岳昌君，吕媛.硕士研究生创新精神特征及影响因素分析[J].复旦教育论坛，2015（6）：20.

[6]李祖超，张丽.科研实践培养理工科研究生创新能力的路径探索：基于结构方程模型的分析[J].高等教育研究，2014（11）：60.

◎编辑 马燕萍