大類招生背景下《電子科學與技術專業(yè)概論》課程教學的探索

宋寧寧

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2107-5640-5660

摘? 要：近年來，大類招生在全國范圍的高等教育中廣泛開展，這一舉措極大地推動了學生基礎教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，同時也對很多專業(yè)課程的教學工作提出了挑戰(zhàn)。為了適應大類招生的教學模式，在廣泛調(diào)研與教學實踐的基礎上，《電子科學與技術概論》作為電子科學與技術專業(yè)導論性質(zhì)的專業(yè)課做出了相應的調(diào)整和教學方法的變革。建立了教學內(nèi)容模塊化、教學人員團隊化、注重學生自主調(diào)研、加強教師引導教育的教學工作方案。新的教學模式不僅能夠加強學生自主學習的能力，更加深了學生對電子科學與技術專業(yè)的全面認識，為學生未來深入學習電子科學與技術的各門專業(yè)知識奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：電子科學與技術專業(yè)概論? 大類招生? 團隊教學? 反轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）06（b）-0144-04

Exploration of the Course Teaching in "Introduction to Electronic Science and Technology Specialty" Under the Background of Large Class Enrollment

——Taking Beijing University of Chemical Technology as an Example

SONG Ningning*

（College of Mathematics and Physics， Beijing University of Chemical Technology， Beijing， 100029? China）

Abstract： In recent years， the large class enrollment has been widely applied in higher education in China， which greatly promoted the basic education and innovative ability of students. Meantime the teachers have to face increasing challenge when teaching professional courses. In order to adapt to the large class enrollment， "Introduction to Electronic Science and Technology Specialty" as a professional course has made corresponding adjustments and changes in the teaching methods based on the basis of extensive research and teaching practice. A teaching work plan about modularized teaching content， teamwork of teaching staff， students' independent research and teacher-lead education have been applied. The new work plan can not only strengthen students' independently learning ability， but also deepen their comprehensive understanding about electronic science and technology which lay a solid foundation for students to lean electronic and technology in the future.

Key Words： Electronic science and technology specialty; Large class enrollment; Teamwork of teaching staff; Reverse classroom

早在20世紀80年代后期，北京大學就提出對本科教育實施大類培養(yǎng)，即低年級開展基礎知識的通識教育，而高年級開展創(chuàng)新和擴展知識的專業(yè)教育。大類招生的教育模式為高等教育帶來了新的變革，這符合高校本科生高等教育的培養(yǎng)模式，有利于為我國不同領域輸送專業(yè)人才。最近幾年，全國范圍內(nèi)的各大高校陸續(xù)開始實施大類招生的教育體制，即相近學科的實驗班招生，相同領域的大類專業(yè)招生[1]。通過調(diào)研多家兄弟院校大類招生的實施成果發(fā)現(xiàn)，大類招生的實施加強了學生數(shù)理基礎、突出了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，大類招生給學生提供了第二次選擇專業(yè)的機會[2]。通過大一學年的學習，學生能夠結(jié)合自身特點和所學知識，更加有針對性地選擇未來的專業(yè)，甚至一生的職業(yè)。隨著大類招生在各個高校的廣泛開展，大類招生不僅在學生培養(yǎng)、專業(yè)選擇、未來就業(yè)等各個領域帶來了發(fā)展和機遇，同樣也帶來各種各樣的問題。以北京化工大學的電子科學與技術專業(yè)為例，電子科學與技術專業(yè)如何在北京化工大學眾多優(yōu)勢學科中（化學、材料科學、工程學、生物與生物化學和環(huán)境/生態(tài)學）吸引優(yōu)秀學生，提高生源質(zhì)量，培養(yǎng)優(yōu)秀畢業(yè)生，為我國目前信息技術的關鍵卡脖子領域輸送專業(yè)人才，是急需思考和解決的問題。本文結(jié)合大類招生背景下北京化工大學電子科學與技術專業(yè)面臨的實際問題，闡述了《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程的必要性、面臨的機遇和挑戰(zhàn)，以及相應的調(diào)整和改革。

1? 開設專業(yè)概論課程的必要性

為了解決大類招生背景下電子科學與技術專業(yè)面臨的生源危機等問題，要求學生在進入大學生活的第一年對未來要選擇的專業(yè)有全面的了解。但是，步入大學校門的新生剛剛進入一個全新的生活環(huán)境，第一次脫離父母獨立生活，又處在十八九歲的青春期，對周圍的新鮮事物完全處于好奇和探索階段，考慮問題不夠深刻和全面。筆者通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分學生沿襲著高中的學習方式，在懵懵懂懂中匆匆走過了大一的學習生活。直到大一結(jié)束面臨專業(yè)分流的時候，才猛然發(fā)現(xiàn)自己還沒來得及對未來要選擇的專業(yè)做系統(tǒng)全面的調(diào)研。即使有些學生意識到應該提前了解未來要選擇的專業(yè)，但他們也只能通過網(wǎng)絡、學長學姐的個人觀點或者家長親屬的建議等方式獲得專業(yè)相關的部分信息。獲取信息的渠道有限，獲得的信息不夠權威，準確性低，很容易誤導學生對專業(yè)的認識和最終的選擇。學生最后只能在迷茫中選擇專業(yè)，草草決定未來大學幾年的學業(yè)甚至一生的職業(yè)。因此，在大一學期開設一門專業(yè)概論課程，由本專業(yè)權威的老師針對專業(yè)特點、課程設置、未來就業(yè)等方面進行全面的介紹，回答學生的疑問就顯得尤為必要。

2? 《電子科學與技術專業(yè)概論》課程簡介

2.1 電子科學與技術專業(yè)

隨著5G時代的到來，信息產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，電子信息產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟和國防發(fā)展中占據(jù)著越來越重要的地位[3]，而電子科學與技術專業(yè)是電子信息的基礎，在國民經(jīng)濟發(fā)展、科學技術進步和國防建設中都占有重要的地位[4]。立足當前“卡脖子”技術和未來戰(zhàn)略需求，電子科學與技術專業(yè)從業(yè)人員需求極大，入門門檻不斷提高[5]。為了拓寬專業(yè)口徑并與國際接軌，教育部于1998年7月將微電子技術、光電子技術、物理電子技術、電子材料與元器件和電磁場與微波4個二級學科整合為電子科學與技術專業(yè)。電子科學與技術專業(yè)是一門理、工科兼容，專業(yè)覆蓋面寬，多學科交叉，信息科學與技術的基礎和前沿學科。電子科學與技術專業(yè)的突出特點是理論知識要求高，技術更新快，實驗設備升級換代頻繁，要求學生具有扎實的數(shù)學、物理基礎。

2.2 《電子科學與技術專業(yè)概論》課程介紹

《電子科學與技術專業(yè)概論》面向電子科學與技術專業(yè)本科生、開設在大一上學期、課程設置1學分（16學時）、由專業(yè)負責人授課、是專門介紹電子科學與技術專業(yè)的專業(yè)選修課。

在課程設置方面，根據(jù)學時的設置，授課教師主要講授內(nèi)容包括電子科學與技術專業(yè)簡介、培養(yǎng)目標、專業(yè)特點、課程體系、辦學條件、專業(yè)發(fā)展趨勢和如何學好電科等內(nèi)容。結(jié)合北京化工大學電子科學與技術專業(yè)的發(fā)展特點，本課程重點介紹光電子技術、電子材料與器件、微波技術3個二級專業(yè)。

在教學形式方面，主要以專業(yè)教師理論教學為主，旨在最大程度上為學生提供電子科學與技術專業(yè)的相關信息。此外，輔助翻轉(zhuǎn)課堂[6]，通過布置開放題目，讓學生通過網(wǎng)絡手段收集國內(nèi)外電子信息的發(fā)展動態(tài)和電科專業(yè)相關信息，整理加工，課上以PPT的形式與主講教師和同學們分享。主講教師會針對學生分享內(nèi)容中的錯誤信息及時糾正、引導。翻轉(zhuǎn)課堂的設置可以極大地擴充《電子科學與技術專業(yè)概論》課程的內(nèi)容量、前沿性、時效性，鍛煉學生搜集信息、整合信息、甄別信息的能力，同時極大地提高學生的學習興趣及未來擇業(yè)的自主性。

在教材選擇方面，雖然每年都不乏一些非常優(yōu)秀的關于電子科學與技術專業(yè)的導論類書籍出版，例如，張有光主編的《電子信息類專業(yè)導論》[7]、李英哲主編的《電子科學與技術導論（第二版）》[8]等。但是，據(jù)筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程在教材的選擇上一直沒有確定、統(tǒng)一、連續(xù)性的參考書目。這是由于《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程的目的是引導學生認識電子科學與技術專業(yè)，建立整體的知識體系，理清學科專業(yè)與未來職業(yè)規(guī)劃的具體思路。這就要求《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程內(nèi)容設置要緊跟本專業(yè)的培養(yǎng)計劃、教學改革、行業(yè)規(guī)劃和整體社會發(fā)展需求，具有很強的時效性和前沿性。因此，本課程在授課過程中除了參考已出版的導論類書籍、各門相關專業(yè)課程的教材及參考書外，還會參考教育部電科專業(yè)教學指導委員會下發(fā)的《電子科學與技術本科專業(yè)指導性專業(yè)規(guī)范》、本專業(yè)的培養(yǎng)計劃、十四五規(guī)劃，以及國家發(fā)布的與電子科學與技術專業(yè)相關的行業(yè)發(fā)展規(guī)劃等文件。課程中使用的講義或者課件是由授課教師根據(jù)理論教學和以上參考材料自行整理編寫，并且每年都會根據(jù)專業(yè)發(fā)展做出對應的調(diào)整。

3? 大類招生背景下的《電子科學與技術專業(yè)概論》課程

北京化工大學于2021年9月份開始正式實施大類招生。北京化工大學的電子科學與技術專業(yè)與金融數(shù)學、數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、信息管理與信息系統(tǒng)、物流管理6個專業(yè)組建為理科試驗班，所有學生大一學年不分專業(yè)，統(tǒng)一上課，大一結(jié)束后開始專業(yè)分流。在大類招生背景下，電子科學與技術專業(yè)在課程設置方面做了很大的調(diào)整，例如分別將大類招生前11課時的《高等數(shù)學A》、3.5課時的《線性代數(shù)A》、12課時的《大學英語》、1.5課時的《大學計算機》，調(diào)整為12課時的《數(shù)學分析A》、5課時的《高等代數(shù)與幾何I》、8課時的《大學英語》和0課時的《大學計算機》。作為一門專業(yè)性極強的專業(yè)類導論課程，《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程也將面臨巨大的挑戰(zhàn)和改變。

3.1 《電子科學與技術專業(yè)概論》的挑戰(zhàn)

在大類招生背景下，《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程將與金融數(shù)學、數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、信息管理與信息系統(tǒng)、物流管理6個專業(yè)的專業(yè)概論課程合并為一門課程——《理科試驗班專業(yè)概論》。課程性質(zhì)為通識類選修課，面向電子科學與技術專業(yè)、金融數(shù)學、數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、信息管理與信息系統(tǒng)、物流管理6個專業(yè)本科生，開設在大一下學期，課程設置為1學分（32學時），其中，電子科學與技術專業(yè)分配10個學時。

在這種情況下，電子科學與技術專業(yè)概論面臨的最大的挑戰(zhàn)是課程時間被大幅壓縮。課程學時從大類招生前的16個學時壓縮到10個學時，約壓縮至原課時的1/2。沒有足夠的教學課時會導致課上很多教學手段無法順利開展。例如翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)中每位學生5min的調(diào)研分享環(huán)節(jié)就必須舍棄，這一做法極大地削弱了學生學習課程的主觀性和積極性。沒有足夠的教學課時也會導致很多教學內(nèi)容必須做相應的刪減，這必然對課程知識點的深度和廣度提出新的要求。如何在極大縮減了教學時長的情況下保證教學內(nèi)容和教學質(zhì)量的，并成功為本專業(yè)吸引優(yōu)質(zhì)生源，成為承擔本門課程的教學教師急需思考和解決的問題。

3.2 《電子科學與技術專業(yè)概論》的調(diào)整

為了適應大類招生給《電子科學與技術專業(yè)概論》帶來的挑戰(zhàn)，結(jié)合本門課程的課程特點、教學目的和課時安排等，筆者結(jié)合教學經(jīng)驗分別對《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程的教學形式、教學內(nèi)容和授課教師人員安排3個方面做出對應調(diào)整。

在教學形式方面，保持理論教學為主的教學形式不變，刪掉原有的反轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)，調(diào)整為學生提交小論文的作業(yè)形式。在大類招生前，反轉(zhuǎn)課堂中要求每3～4位有相同興趣和志向的學生作為一個調(diào)研小組，通過各種手段調(diào)研關于本專業(yè)的相關信息，并以5min小報告的形式為教師和同學們分享自己的思考和未來的規(guī)劃。按照往年學生的選課情況看，每年至少有90～100位學生選修《電子科學與技術專業(yè)概論》這門課程。這意味著翻轉(zhuǎn)課堂至少要占掉3個學時的時間。在實行大類招生后，由于教學課時被嚴重壓縮，反轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)不得不被迫取消。將反轉(zhuǎn)課堂中學生分組展示PPT的環(huán)節(jié)，調(diào)整為學生分組分工通過網(wǎng)絡等手段獲取本專業(yè)相關信息，并整理為一篇小論文的形式上交給授課教師。小論文的字數(shù)不做嚴格要求，但是論文盡量體現(xiàn)電子科學與技術專業(yè)相關的最前沿內(nèi)容，電子科學與技術（或者電子科學與技術二級學科）的專業(yè)特點、行業(yè)發(fā)展、就業(yè)情況等，此外論文中一定要體現(xiàn)學生對調(diào)研結(jié)果做出的思考和判斷。授課教師對學生提交的小論文進行批改，糾正小論文中的錯誤信息，對學生的思考和判斷做出正確引導，并登記相應的作業(yè)成績。這種教學方式雖然不能很好地鍛煉學生的自我展示和表達能力，但是最大程度上調(diào)動了學生學習的積極性和主觀能動性，鍛煉了學生自主學習的能力和搜集信息、整理信息、甄別信息的能力。

在教學內(nèi)容方面，實行模塊教學。在開展大類招生前，電子科學與技術專業(yè)概論的教學內(nèi)容主要包括電子科學與技術專業(yè)簡介、培養(yǎng)目標、專業(yè)特點、課程體系、辦學條件、3個二級專業(yè)（光電子技術、電子材料與器件、微波技術）發(fā)展趨勢和如何學好電科等內(nèi)容。在實行大類招生后，教學課時被嚴重壓縮，為了保證在有限的教學課時下教學內(nèi)容的深度和廣度不打折扣，讓學生對電子科學與技術專業(yè)有深刻的理解并產(chǎn)生學習興趣，筆者結(jié)合北京化工大學電子科學與技術專業(yè)的發(fā)展特色對原有的教學內(nèi)容進行整合和調(diào)整，分成5個模塊開展教學，每個模塊2學時。這5個模塊具體如下。

模塊一，電子科學與技術專業(yè)簡述，主要內(nèi)容包括整體介紹電子科學與技術專業(yè)基本特點、培養(yǎng)目標、課程體系、專業(yè)培養(yǎng)方向、專業(yè)基礎、辦學條件、如何學好電科專業(yè)等。

模塊二，電路與系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括電路與系統(tǒng)方向的研究內(nèi)容與應用方向、課程體系、專業(yè)基礎、實驗實踐、未來發(fā)展趨勢和就業(yè)前景等。

模塊三，光電子技術概述，主要內(nèi)容包括光電子技術的基本概念、特征及其主要研究內(nèi)容與應用方向、光電子技術的發(fā)展史、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢等。

模塊四，光電子材料與器件概述，主要內(nèi)容包括光電子材料與器件的技術基礎、前沿研究進展、應用方向和發(fā)展前景，以及目前存在的主要問題和相應的解決方案。

模塊五，物理基礎，主要內(nèi)容由牛頓定律出發(fā)，探討做功以及勢能的定義，由此引申出電磁力做功、電勢能。由電勢能來引出波爾理論、德布羅意波，由光電效應引出對光電子材料的思考。

為了最大程度地保證課程內(nèi)容的前沿性和專業(yè)性，在授課教師人員安排方面由大類招生前的一人教學（專業(yè)負責人）調(diào)整為多人教學。調(diào)整后的教師人員組成一個團隊，其中包括專業(yè)負責人和各二級專業(yè)的學術帶頭人或教學骨干。以教學團隊形式教學相對于單個教師教學有很多優(yōu)勢。第一，負責不同模塊的教師都是該領域的專家，除了承擔教學工作外，在相關專業(yè)領域一直從事科研一線工作，對課程內(nèi)容把握的程度深且時效性強，可以第一時間把最前沿、最權威的專業(yè)信息傳授給學生。第二，團隊教學的過程中，不同模塊的教師可以經(jīng)常組織教學研討，針對不同模塊的教學情況可以互相交流，互通有無，極大地優(yōu)化教學效果。第三，不同模塊不同教師授課對學生也是一種新鮮嘗試，學生對下一模塊內(nèi)容更具有期待性，可以更好地抓住學生的好奇心，讓學生的學習效率大大提高。

4? 結(jié)語

電子科學與技術專業(yè)已經(jīng)成為我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展與現(xiàn)代科學研究的重點方向。而《電子科學與技術概論》這門課程全面介紹電子科學與技術專業(yè)的知識體系和專業(yè)信息，是學生了解電子科學與技術專業(yè)的重要途徑。本文以北京化工大學電子科學與技術專業(yè)為例，結(jié)合大類招生背景下電科專業(yè)的專業(yè)特點、專業(yè)發(fā)展等問題進行分析，討論了電子科學與技術概論在電科專業(yè)教育中的重要性、課程設置的挑戰(zhàn)等問題，提出了電子科學與技術概論這門課程在大類招生背景下對教學形式、教學內(nèi)容、課時安排、教學人員等方面的一些意見與建議。

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