浅析材料物理专业认证体系课程的改革与评价

伍媛婷，田少宁，朱建锋 

（陕西科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710021）

[摘  要]工程教育专业认证中关键问题在于达到毕业要求，核心问题在于合理地评价过程和结果，以达到持续改进的目的，全面提升工程人才培养质量，其中课程教学过程的设计、执行与评价是达到毕业要求的重要环节。依托陕西科技大学材料物理专业建设，以材料物理专业课程“微电子制造科学原理与技术”为例，说明课程在专业认证体系中的地位和作用，介绍课程大纲的制定，以实例说明如何应用“三位一体”的教学模式提高教学效果，提出如何结合线上线下教学模式合理地评价过程以达到持续改进的目的。

[关键词]工程教育；材料物理；专业认证；课程大纲；考核评价

[基金项目] 2017年度陕西科技大学校级教改项目“《微电子制造科学原理与技术》课程‘三位一体’教学模式探索与实践”（17Y033）；2020年度陕西省研究生教育综合改革研究与实践项目“专业学位研究生‘一个中心，三个顶点，四个循环’校企协同养模式的探索与实践”（127072003）；2019年度陕西科技大学校级教改项目“‘三全育人’背景下‘四维一体’学业指导体系的探索与实践”（19Y032）。

[作者简介] 伍媛婷（1976—），女，江西南康人，工学博士，陕西科技大学材料科学与工程学院院长助理（通信作者），硕士生导师，研究方向：主要从事超材料、纳米复合材料研究；田少宁（1981-），女，陕西宝鸡人，文学硕士，讲师，陕西科技大学材料科学与工程学院党委副书记，研究方向：主要从事思想政治教育、实践育人研究；朱建锋（1973—），男，甘肃静宁人，材料学博士，陕西科技大学材料科学与工程学院院长，教授，博士生导师，研究方向：主要从事无机非金属材料研究。

[中图分类号] G642.0  [文献标志码] A  

一、材料物理专业认证体系课程建设背景

陕西科技大学材料物理专业于2005年开始招生，2018年通过工程教育专业认证，是我国第一批通过工程教育专业认证的材料物理专业之一，2020年通过国家级一流专业，专业立足陕西，以无机非金属行业为基础，主要培养学生具备扎实的材料科学与物理学的相关知识与技能，能够在光电子信息功能材料领域从事材料制备与加工、研发、项目管理等相关工作的高素质应用型人才，毕业学生就业主要集中于半导体、电子信息、显示等相关材料与器件领域。经过多年的探索，结合在校生、毕业生、就业单位、行业企业专家等各方的意见和建议，建立了较为完善的专业认证持续改进体系，对课程过程各环节的实施、监督与评价进行了不断改进，以提升课程环节在专业认证中的作用。

在专业认证体系中，课程改革和评价始终服务于毕业要求，使课程能够持续改进，全面提升工程人才培养质量，学者基于认证体系在课程的改革和评价中做了大量卓有成效的探索。王永泉^[1]等基于产出导向，提出课程目标设计的基本原则和要点；杨兆等^[2]针对评价的重要性及合理的评价机制进行探索；胡泽安^[3]、王丽等^[4]针对认证体系下课程体系的构建、探索和实施进行了研究；蒋姗等^[5]通过对课程教学进行改革，有效提高学生实践课程的主动性；钱晓耀等^[6]将质量工程统计技术引入从课程质量评价与持续改进，找出循序改进课程教学过程中的问题及因果关系。

二、课程在认证体系中的地位和作用

工程教育专业认证体系中毕业要求为学生毕业时所达到的能力要求，合理毕业要求的制定是达到培养目标的保障，同时，如何能让全体学生达到所制定的毕业要求，课程是关键，需要将各项毕业要求融入课堂及实践教学中，结合各课程合理的课程培养目标和有效的培养方法，支撑毕业要求的达成。为了更好地发挥课程的作用，让每个学生更好地达到毕业要求，结合专业和课程特色，合理地制定课程内容和目标，并将其合理地分布用于支撑毕业要求指标点。同时，为了能够更好地将专业相关课程内容融入毕业要求指标点的支撑中，依据课程的性质和内容可将其分成不同的模块，这样不仅可以更好地完成毕业要求的达成，也给学生提供了更多的选择性，更好地突显了以学生为中心的思想。

三、专业认证体系中课程大纲的制定

专业认证体系中，课程大纲的制订不仅仅明确课程的目标和内容，更重要的是明确课程与指标点的关系，合理分解课程目标，并依据培养要求合理制定有效的授课方式和考核方式，以便更有效地评价达成情况，全面提升学生能力的培养质量。穆浩志^[7]认为课程大纲是“保障工程教育得以实施、提高普通高校教育教学质量的重要举措，在教学活动中有效执行课程教学大纲，势必提升高校人才培养质量”。在大纲的制定过程中，课程大纲模板规范了大纲格式与内容，引导教师更好地思考课程的课程目标、教学内容、教学方法、考核方式、评价与持续改进机制、各部分内容与课程目标的关系等，但是，教师不应局限于大纲模板，应结合自身课程的内容和特点，突出教学重点、创新教学方法、完善考核与评价机制。

1. 明确课程目标的制定。毕业要求各指标点的达成需要所对应课程合理的课程目标的制定作保障，表1是《微电子科学原理与技术（D类）》课程的课程目标对毕业要求的支撑表，该课程主要是讲授微电子制造技术相关工艺原理、应用及工艺设计等相关内容，为了更好地完成学生所对应毕业要求的能力培养，在课程目标中不仅包含了基材、光刻、刻蚀、氧化、离子注入、扩散等工艺原理和应用的讲授，同时，在工艺讲授中，结合实际让学生更好地掌握了如何利用各工艺特点进行工艺设计及方案的合理性分析，并能够在工艺设计过程中充分考虑材料、能耗、经济、法律等相关问题。

表1 《微电子科学原理与技术（D类）》课程的课程教学目标对毕业要求的支撑表

2. 有效教学方法的建立。教学大纲中，在课程内容和课程目标确定的前提下，考虑到微电子制造技术的微观性和抽象性特点，结合实验设备及实践操作，使微观的工艺宏观化，加深学生对抽象工艺原理、存在问题及解决办法的理解，提高教学效果，同时激发学生的学习热情，为课程目标的达成提供助力。在大纲教学内容与课程教学目标的关系及学时分配表中，根据每一章节的内容和特点，提出课程设计，明确教学方法。

3. 合理考核体系的形成。在课程考核中，不仅仅考核学生对于工艺原理及其应用的掌握情况，更主要的是考察学生灵活运用所学知识分析工艺存在问题及解决方法，合理布置有针对性的作业、课程讨论话题、工艺设计、实验操作等，与旧的考核体系相比，考核内容多元化，现全面地考核学生的实际分析、应用和创新能力，更好地体现以产出为导向的理念。依据不同教学模块的内容，提出评分标准，使考核过程合理化、透明化，有效提高考核的可靠性，同时，认证体系中课程的评价提供依据。

四、认证体系中课程教学及评价方法的改革与创新

1、构建“三位一体”的教学模式。在旧的教学模式中，课程更多的是关注知识的传授，内容和大纲往往由教师自身依据经验和借鉴他人的经验来制定，讲授方式也往往局限于课堂教学，评价更多关注的是知识的掌握情况，而不是能力的培养与提高。在工程认证体系中，以学生为中心、产出为导向的理念应贯穿课程全过程，包括课程的设计、课堂教学、讨论与互动、课后作业、考核及评价等每一个环节，结合微电子制造技术工艺抽象化的特点，充分利用实验仪器设备、模具、视频等，构建课堂教学、在线教学和实验教学“三位一体”的教学模式，不仅可让学生更直观地理解工艺原理及特点，同时，让学生更好地掌握设备、工艺流程的设计及工程实践应用等，使学生在掌握知识的过程中，全面提升其分析问题、解决问题和创新思维的能力。

2、突出线上线下教学模式的优势。课堂教学在时间、资源方面是有限的，尽管能够利用讨论、实验等模式提升教学效果，仍不利于对学生的学习进行全面跟踪和评价，结合线上教学，可以很好地解决这一问题，线上平台不仅可引导学生进行预习和专业拓展知识的学习，打破空间壁垒，引入企业行业相关专家的指导，更好地突出培养学生自学能力，培养学生思考问题和分析问题的能力，有效拓宽学生的国内外视野，同时，利用线上不同板块的设计，激发学生的思考及学习兴趣。通过线上线下教学模式，利用线上平台，使教师能够更好地实时跟踪学生的学习效果，根据分析结果调整教学内容和教学方法，结合不同板块内容的学习结果对课程进行多元、全面的评价，同时使学生更好地把握自身的学习结果，明确学习目标，对自身做出更准确的评价，更真实、有效、全面的评价有利于课程后续的持续改进。

以微电子制造科学原理与技术课程中光刻工艺章节为例，光刻工艺是微电子制造技术中的核心技术，工艺的发展对微电子制造技术的分辨率的提高起到了关键的作用，这一部分不仅要求学生掌握光刻工艺的发展、不同光刻工艺的原理与特点、相关设备等知识（课程目标1），更重要的是掌握工艺的选择、光刻工艺存在的问题及解决的方法、工艺结果分析及改善、能耗和废弃物等相关应用问题（课程目标2和课程目标4），同时，增加纳米压印、lift-off、沉积缩印等新工艺的讲解（课程目标3），拓宽学生的创新思维能力及分析问题的能力。光刻工艺涉及内容较多，其课程教学设计方案如图1所示，教学过程结合了线下教学（包含课堂教学和光刻工艺实验室教学）和线上教学（包含预习、讨论、课上作业等），使用用案例法和比较法，有效采用视频、应用实例让学生更好地掌握工艺的发展、特点和应用，同时，结合线上平台和课程群，更好地进行作业的反馈和答疑，及时解决学习中存在的问题。

图1 光刻工艺课程教学设计方案

应用这样的教学方案，不仅可有效提高学生学习的兴趣和课堂教学效果，增强老师与学生、学生与学生之间的沟通交流，及时解决学生的疑问，而且可有效应用行业企业专家资源，使学生更好地从实际应用出发理解工艺实践，充分体现以学生为中心、以产出为导向的理念。同时，这样的教学模式结合，丰富和完善了考核与评价体系，使评价的资料能够更客观、更完整地得到保留，有利于学生自我评价的真实性和可靠性，对持续改进过程提供有效的数据支持。

五、结论

依托工程教育专业认证体系要求，结合陕西科技大学材料物理专业的特色方向，以材料物理专业课程“微电子制造科学原理与技术”为例，对课程大纲的课程教学目标、教学内容、教学方法及考核方式进行了有效修订，形成更适合于工程教育认证体系的课程大纲。构建了课堂教学、在线教学和实验教学“三位一体”的教学模式，结合线上线下教学的各自优势，对教学方案进行设计和改善，有效利用线上资源和行业企业专家，充分激发了学生的学习积极性。经过近几年的教学实践探索，新的教学模式更好地突出了学生的学习过程，有利于获得更全面更有效的过程考核，从而更全面、更有效地对课程效果进行了评价分析，促进了课程的持续改进过程。

[参考文献]

[1] 王永泉, 胡改玲, 段玉岗, 陈雪峰. 产出导向的课程教学：设计、实施与评价[J]. 高等工程教育研究, 2019(3): 62-68, 75.

[2] 杨 兆, 李涵武, 纪峻岭, 赵雨旸.专业认证体系下课程评价机制建立研究[J].大学教育, 2020(12): 189-193.

[3] 胡泽安. 工程教育专业认证背景下的地球物理新技术课程建设[J]. 教育教学论坛, 2020(52): 107-108.

[4] 王丽, 付文, 吴世逵, 单书峰, 林存辉. 专业认证背景下 “石油化工工艺学” 课程体系构建与实施[J]. 化工教研，2019(9): 15-16.

[5] 蒋 姗, 杨 燕, 丁永红, 姜 彦, 张洪文. 基于专业认证的“高分子材料与工程专业实验”课程教学改革[J]. 高分子通报，2017(5): 76-80.

[6] 钱晓耀, 孙长敬, 刘 辉. 基于质量工程统计技术的课程评价方法探索[J]. 实验室研究与探索, 2020, 39(10):191-194.

[7] 穆浩志, 薛立军, 牛兴华. 工程教育专业认证背景下工程制图课程大纲的改革与实践[J]. 图学学报, 2016, 37(5): 711-717.

Analysis on the Reform and Evaluation of Courses in the Engineering Education Professional Certification System of Material Physics

Wu Yuan-ting, Tian Shao-ning, Zhu Jian-feng

School of Material Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an, Shaanxi 710021, China

Abstract: In engineering education professional certification, the key issue is to meet the graduation requirements, and the core issue is to reasonably evaluate the process as well as results to achieve the goal of continuous improvement and comprehensively improve the quality of engineering talent training. Moreover, the design, implementation and evaluation of the course teaching process are the important parts to meet the graduation requirements. Based on the construction of the material physics major of Shaanxi University of Science and Technology, taking the material physics major course “science and technology of microelectronic fabrication” as an example, the status and role of the course in the professional certification system are explained, and the formulation of the course outline is introduced. “Trinity” teaching model to improve teaching effects is illustrated via actual examples. And how to combine online and offline teaching mode to evaluate the teaching process so as to reasonably achieve the goal of continuous improvement is proposed.

Key words: engineering education; material physics; professional certification; course outline; assessment and evaluation