啟發式教學與思政融合在課程教改中的探索

楊月 蘭精靈 馮宇

［摘? ? ? ? ? ?要］? 課程依托機械工程相關專業的專業選修課——“集成電路制造工藝與裝備”的教學課堂，探索和實踐課程教學的新模式。針對機械工程專業，了解并掌握半導體集成電路制造技術的基本原理、方法和流程等相關知識，對提高學生的專業素養十分重要。在教學過程中，既重視專業素養以及基礎知識的教授，又提出在課堂中采用啟發式教學方法彌補傳統教學模式的不足，尊重學生的主體地位，探索多元化的教學手段在課程中的具體應用。此外，還將課程與思政教學融合，培養學生的匠心精神以及樹立正確的價值導向，旨在有效提升該課程的教學質量。課程的改革和實踐卓有成效，最終促進學生達到知識傳授和價值引領相統一、教書與育人相統一的課程思政目標。

［關? ? 鍵? ?詞］? “集成電路制造工藝與裝備”；網絡平臺；啟發式教學；思政融合

［中圖分類號］? G641? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）02-0161-04

由于電子設備在生活中的使用日益普遍，電子元件的集成化程度也愈來愈高，作為機械工程相關專業的學生，理應對課程中涉及的半導體集成電路制造技術[1]的基本原理、方法和流程等相關知識有所了解并掌握。所以，“集成電路制造工藝與裝備”這門課程作為機械工程相關專業的選修課，教學定位是講授半導體及集成電路制造方面的相應專業知識，為機械專業的教學打下十分重要的理論知識基礎，并為學生今后從事半導體集成電路的生產、制造和設計奠定了堅實的基礎。

“集成電路制造工藝與裝備”這門課程主要是講授制造技術與裝備的專業課程，其中既涉及制備工藝的原理和流程等基礎知識，又與日常生活息息相關，具有很強的工程應用背景。在本科教育階段，學生不但需要掌握半導體集成電路制造技術的基本原理、技術和流程等基礎知識，而且需要掌握一些技術研究與創新以及處理技術難題與改善產品的技能。因此，在課程中著重結合制備工藝基礎知識與實際工程應用案例，重點講解制備工藝中各個參數選擇對制備出樣品質量的影響，同時分析不同制備工藝之間的優缺點和聯系，使學生在工藝選擇時做出最優的判斷，真正提高其工藝設計、分析、改進工藝的能力。

在課程教學中強調理論知識和實際的緊密結合，通過由淺入深的方式逐漸介紹主要課程。通過具體場景的應用研究，深入淺出，從而主動探究學習[2]；通過問題導向，結合學生關注的熱點問題，引出相應的知識點，并以具體案例進行詳細推導。在課程教學中，突出重點，設計開放式問題，引導學生討論，在討論中鞏固所學知識。

一、教學內容和思路

（一）教學內容的背景以及意義

本課教學的課程為“集成電路制造工藝與裝備”，本課程講述集成電路對國家的發展以及社會的進步有重要作用，微電子產品中集成電路是最主要的產品，占比90%以上。本課程主要講述了集成電路的制造過程以及各種工藝。當今世界，集成電路是具有先進性以及戰略性的技術產業。當前的全球局勢是各國之間互相博弈，這更加要求集成電路進一步發展。首先，當前我們仍需努力的部分是實現技術自主化，攻克被卡脖子的關鍵技術難題，努力培養人才，這就說明本課程對與工程領域的專業學生培養具有時代意義以及國家意義，可以為國家培養人才打好基礎。其次，集成電路技術的發展還需要大力打磨制造業的工藝以及零部件的穩定供應發展。

（二）教學目標

該課程的教學目標是：（1）掌握工程知識，這需要能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決復雜工程問題。（2）培養學生對問題的分析能力，能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理識別、表達，并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。（3）培養學生設計以及開發并提出解決方案的能力，要求學生能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素。（4）培養學生深入研究的能力，能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。（5）培養學生使用現代工具的能力，能夠針對復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。（6）在教學過程中培養學生個人和團隊的合作能力，讓學生能夠在多學科背景下的團隊中扮演團隊成員或負責人的角色。（7）培養學生的溝通能力，讓學生能夠就復雜工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發言、清晰表達或回應指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。（8）培養學生終身學習的能力，具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。（如圖1所示）

（三）教學思路

在實際的教學過程中需要注重理論與實際并重，采用由淺入深的方法逐步引入主要的教學內容；結合生活中實際案例的應用去分析，從而激發學生的學習興趣；通過問題導向，結合當下的熱點問題，引出相應的知識點，并以具體案例進行詳細推導。在課程教學中，突出重點，設計開放式問題，引導學生進行討論，在討論中鞏固所學知識。

總體的教學思路是以一套完整的集成電路制造工藝為主線，以每步工藝的基本原理和制備流程為主，重點論述制備工藝中參數的選擇對制備樣品質量的影響。在教學過程中將各章節的知識點深入研究，并通過主線將知識點串起來，這樣可以規避講解過程中孤立知識點的問題。

二、啟發式教學設計與實踐探索

（一）啟發式教學方法的意義

“集成電路制造工藝與裝備”是一門需要學生具有探索本質、獨立思考能力的課程。啟發式教學[3]方法可以形成一個公平、輕松、開放的教學環境。啟發式教學是以學生為重點[1]的教學方式，在教學過程中教師主要起引導和輔助作用。教師可以通過引導學生提出各種建議和問題，促使學生參與課堂，沉浸課堂，思考課程內容。根據課堂中出現的問題，教師需和學生積極探討分析，通過這種互動性的交流[4]，讓學生找到問題的本質所在，從而在了解知識點的基礎上提高教學設計的創造力，使學生的思維更具有發散性和創造性，增強學生的自主學習性、被認同感和自我成就感。這也實現了良性的、活潑的、積極向上的教學狀態，進而提高課堂的知識轉化率。

（二）啟發式教學設計的實際探索

課題利用教學模型、CAI課件、網絡錄像等各種輔助方法增加了教學的直接性，也擴大了學生在課堂學習的知識面，進而促進學生對知識的消化和理解。在該課程中，通過對半導體集成電路制造技術的基本原理、方法和流程等基礎知識的講授，學生首先對該課程和領域可以建立一個相對全面和系統的認識，同時基本具備了基礎的工藝分析能力、工程設計能力、處理現實工藝問題和改善產品的能力。在實際教學中，教師要發揚和繼承傳統教學手段的優點，做到在講授傳統經典的教學內容的基礎上，適宜地引經據典，引入該專業技術領域的最新研究成果以及未來發展趨勢。比如，半導體制備工藝的描述可以通過播放相關視頻讓學生有更直觀的了解。具體的啟發式教學設計的實際探索如下：

1.上好緒論課是重要的一步。緒論課是一個激發學生學習興趣的重要起點，課程中需要注意講解集成電路的發展史、主要研究對象以及集成電路制備技術在現代工程領域的主要應用，使學生對課程有大致的了解。利用生活化的案例和話題引入課堂，提前準備好要探討的熱點話題都是緒論課可以采用的啟發式教學手段。在學生興趣盎然的環境下進一步突出知識點之間的串聯是幫助學生將碎片化知識集中化的重要方法。集成電路制備技術不是單一的一部分，而是一個整體，一塊芯片的完成是需要整套制備工藝的共同作用。通過小組任務以及合作讓學生理解課程的知識的完整性和緊湊性，可以使學生更好地理解樣品制備的最佳設計方案。

2.采用啟發交流式教學方式[5]。啟發交流式教學方式可以使課堂氣氛更加活躍，發散學生的思維。啟發交流式教學方式注重在教學過程中采用互動式的教學手段，并在和學生交流的過程中，及時指出問題所在，會使學生更好地理解和消化知識。教師應注意引導重點，把握好教學方法，從而防止錯誤轉移目標，要有的放矢。所以每節課教師一定要明確課程目的、教學目標、要點與難度，在上課結束之前還要做簡短的小結，并留下相應的思考題與練習。

3.采用案例方式進行啟發式教學。通過對一些工程建設實際問題的剖析，使課堂內容通俗易懂，學生能更快地習得基礎理論。通過和工程建設實際問題相結合，運用自然科學和技術學科的基本原則，開展工程建設機理探究、實踐檢驗等各類教學活動，從而訓練學生分析與處理本領域內有關技術問題的思想方式與實際能力。經典的例子是利用日常生活中常見的手機和電腦芯片為例講述集成電路制備過程。

4.運用多媒體技術進行教育。集成電路生產技術及裝置教學活動中要涉及許多的技術設計原理與過程。這時運用多媒體技術既能夠省去教師大量的體力勞動，又能夠運用圖像、文本、視頻動畫等元素來充實內容，使課堂變得生動、活潑、具體，能引起學習者較高的自主學習積極性，使其上課時精力比較集中，提升了教學效果。

三、課程中思政元素融入的意義及內容設計

（一）思政元素融入的意義

課程思政要以課堂為抓手，在教授知識的同時，可以實現學生的價值導向[6]，這既能做到知識傳授與價值導向相統一，又能做到教學與育人目標相統一。在“集成電路制造工藝與裝備”這門課程專業知識的講授過程中進行教學設計、方法、模式、理念的改進，積極引導學生發現問題、主動思考并辯證分析問題，使其能夠充分理解馬克思主義原理與我國社會主義制度的巨大優勢，可以培養學生的愛國情懷和民族自信心。同時，面對國際形勢，培養學生的危機意識和追趕精神，以及作為一名工程人應具備的工匠精神，將祖國的需求與自己的使命緊密結合在一起。

（二）思政元素融入教學設計的實際探索

在教學設計方面需要強調專業理論知識與思想政治教育的結合[7]，最終實現個人理想與國家需求的高度統一。在課程教學中，通過分析知識內部邏輯的方式提煉總結出知識背后的思想內涵，達到課程思政的目的。

在教學中安排學生研究我國工藝的發展歷程與現狀，比較中外技術的發展，并組織學生團體合作，鼓勵學生關注當下與國外相關領域的差距，調研相關文獻，了解最新的前沿動態，這可以使學生具有危機與機遇并存的思想覺悟。從而使學生樹立與民族偉大復興目標相結合的遠大理想。如學習光刻工藝時，將學生分成多個調研小組，用一周時間調研國內外光刻技術的差距和我國近年來奮起直追的發展勢頭。

利用區域優勢，組織學生參觀大型企業芯片研發中心，讓學生為國家科技的發展感到自豪和驕傲，提高自身標準，向優秀人才看齊，培養民族自信。如利用深圳在半導體制備領域的區域優勢，帶領學生參觀大型企業芯片研發中心，讓學生切身體驗芯片制造過程，聯系課堂所學理論知識，感悟實踐。

組織學生觀看相關紀錄片，可以激發學生的愛國熱忱，領悟創新精神以及吃苦耐勞精神的可貴。影片作為一種現代化媒介對文化的傳播起著重要作用。同時對青年一代來說，相較口頭傳授，他們更容易從生動的影片中獲得知識體會。因此，在課程中加入觀看紀錄片的環節能更好地完成隱性思政元素融入課堂的目標。紀錄片內容的選取應當緊扣主題，與課程相關，能激發學生對集成電路學習的興趣且引起情感共鳴。將祖國在發展初遇到的困難和多年來的心血沉積以及改革開放后的蓬勃發展用現代化、具體化的方式呈現給學生，激發學生對人生理想的思考以及對創新精神、吃苦耐勞精神、愛國精神的領悟。由于紀錄片的觀看具備引導作用，應將其穿插在整個課程的授課中，這樣能提高學生上課集中注意力的時間，有利于整個課程教學任務以及思政元素融入課堂舉措的開展[7]。

四、課改教學效果

通過在課程中進行啟發式的教學以及思政融合和教學改革探索，在教學中利用多元化的手段進行教學，實現知識傳授和價值引領相統一、教書與育人相統一的課程思政目標，產生了以下教學效果。

通過多元化的教學方法和模式，學生首先對課程的專業知識有更立體、更全面的理解。思政元素融入課堂，極大地培養了學生主動思考更深層思想內涵的能力，從而使學生對專業知識有更深的理解。多元化的教學方法能夠更加立體地展示知識點本身。同時，理論聯系實際，結合馬克思主義基本原理和社會主義制度分析知識點背后的內在邏輯，對學生的學習熱情是一次極大的鼓舞，使學生的個人能力更加完善。改進教學設計，除了能提高專業知識技能之外，還能促進自身主動思考，獲得團隊協作、辯證分析問題以及搜索辨別有用信息的能力。此外，通過觀看影片等活動，讓學生關注我國高端科技的發展現狀以及快速發展的前景，提升學生的民族自信心。

為激發學生的學習興趣，使其上課注意力更加集中，進而提升教學效果，本課程授課形式準備由傳統的線下板書或PPT講解的方式，改為線下授課與線上微視頻結合的方式，目前已經針對該課程內容錄制了全部28個總時長超過400分鐘的微視頻，每個視頻15～20分鐘，講解專門的知識點。

為加深自身對課程思政的理解，順利完成了2020年11月由學堂在線舉辦的第二期高校專業課課程思政設計與實踐專題研修班，獲益匪淺，并將相關理念融入該思政項目，從與課程緊密相關的知識點或案例中挖掘思政元素，以及注重課后效果調研和學生反饋等重要理念。

完成部分教案修改，加入更多思政育人元素。如在緒論中強調目前我國在集成電路制造技術上面臨被國外“卡脖子”的情況，急需機械專業人才攻堅克難，突破技術壁壘，增強專業認同感的同時，培養學生牢記國家使命，樹立遠大理想的價值觀。同時以微納加工工藝中對精度要求很高為契機，強調一絲不茍的工匠精神，促使學生始終以高標準要求自己。

完成大量教學素材的收集用于后續思政育人，如哈工大八百壯士故事精神、硅谷的由來和歷代創業勵人事跡、國內自主高端制造技術的奮力追趕等。這些素材的闡述上應避免簡單、空洞的說教，落入俗套，需要與課程內容緊密結合，讓學生產生共鳴。

在后續授課過程中，筆者準備組織一次與企業的互動活動，通過讓學生現場觀看制造流程和親身感受企業文化，達到加深知識理解和思政育人目的。筆者已與華為公司相關人員進行接觸，對方表示在條件允許的情況下，愿意幫忙促成這次活動。計劃在現場觀摩過程中，講述華為公司的發展歷程、目前面臨的技術封鎖以及學生在公司甚至國家面臨困境時所應承擔的責任。

完成教學大綱中對考核方式的修改，將傳統的閉卷考試改為大作業考核，根據人數多少決定是否分組，讓學生根據當前形勢和集成電路制造技術的難點，進行深入調研、分析，并提出如何突破技術壁壘的見解。在完成大作業考核過程中，可以鍛煉學生的合作能力、了解當前的國內國際形勢以及獨立解決問題的邏輯思考能力，達到思政的目的。

筆者在該課程中加入思政元素，并代表深圳校區參加了哈工大一校三區青年教師教學基本功競賽，獲得了優秀獎。在競賽過程中，除了磨煉自身的教學技巧和完善教學內容之外，教學名師的點評和他們一絲不茍的嚴謹態度也給了筆者非常大的感觸，讓我感受到了榜樣的力量。同時，筆者也意識到課程思政不僅僅是教學方法和內容的改進，教學態度的嚴謹同樣能夠影響學生的學習興趣，讓他們受到好的榜樣的鼓舞。

五、結語

在“集成電路制造工藝與裝備”這一課程的教學過程中，教師力求讓學生對該領域有相對全面和系統的認識，同時具有一定工藝分析方法和工程設計能力以及處理實際工藝問題和改善產品的能力。因為傳統的講課式教學手段比較枯燥、乏味，很難調動學生的積極性，所以課程改革的探索在原來的傳統教學模式下加以創新，在實際教學中與前沿科技以及最新研究成果結合教學。通過優化學科與教學形式，更有效地調動學生學習的主觀積極性，讓學生的學習興趣能夠在學校創新型教育的推動下得到提升。同時，教師應真正履行“把思維教育體現于課堂教學整個過程”的指導，本課程教材將把思政元素滲入課堂教學的整個過程，以培養符合需要的、具有創新性的現代教育人才。

參考文獻：

［1］張新廷，劉雷，唐利娟，等.“討論—啟發式”教學方法在大學物理教學中的應用探究［J］.山東農業工程學院學報，2022，39（2）：110-115.

［2］趙豐蘭，段永波，朱秀云，等.以激發學習興趣為導向的生物化學實驗教學模式改革［J］.內蒙古農業科技，2015，43（5）：139-140，142.

［3］楊靜，吳彬.啟發式教學法在高等教育教學中的運用研究［J］.教育教學論壇，2021（47）：149-152.

［4］關振國.讓學生發聲：高校課堂討論式教學模式研究［J］.中國成人教育，2020（12）：57-59.

［5］劉臣宇，楊彥明.談討論式教學的組織技術［J］.中國校外教育，2019（27）：58-59.

［6］周靖楠，劉振男.高等院?；A課程思政教學改革設計研究：以高等數學為例［J］.貴州農機化，2022（1）：51-54.

［7］章根紅，李洪全，張曄，等.高校思政課翻轉課堂教學改革探索研究［J］.湖北函授大學學報，2017，30（2）：47-48，65.

◎編輯 鄭曉燕