新工科视角下微纳加工技术课程创新实践研究

摘  要：微纳加工技术是芯片制造的基石，该课程坚持“以学生为中心，以创新为驱动，以思政为导向”，厚植爱国情怀和创新精神，致力于培养学术大师、工程巨匠、业界领袖和治国栋梁四类杰出人才。课程团队按照国际一流课程建设标准，实现课前管理、教学管理和课后管理的三段式教学创新。采用“启发式+互动式+翻转式+双语式+多元化”的“四式一化”教学方式，提高学生学习的主观能动性与学习兴趣，同时鼓励探索前沿科技，开阔国际视野。教学过程中彰显核心理论（静）、学科前沿（动）、思政元素（品）、实践资源（行）四者之间“动静结合”与“品行融合”的教学创新理念，有效培养学生发现问题、分析问题以及学以致用的能力，具有很大推广价值。

关键词：创新教育;课程思政;四式一化;动静结合;品行融合

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）05-0055-04

Abstract： Micro- and Nanofabrication is the fundamental technologies of chip manufacturing. The course adheres to the principle of "student-centred， innovation-driven and ideology-oriented"， cultivates patriotic feelings and innovative spirit， and is committed to cultivating four kinds of outstanding talents： academic gurus， engineering giants， industry leaders and pillars of the country. The course team realizes the three-level teaching innovation of pre-course management， teaching management and post-course management in accordance with the international first-class course construction standards. Adopting the "four kinds and one type" teaching method of "inspirational + interactive + flipped + bilingual + diversified"， the program enhances students' initiative and interest in learning， while encouraging them to explore advanced science and technology to broaden their international outlook. The teaching process emphasizes on the innovative teaching concept of "combining movement and static" and "merging character and behavior" among the core theory （static）， the frontier of discipline （dynamic）， the elements of ideology and politics （character）， and practical resources （behavior）. All above effectively cultivates students' ability to discover and analyze problems and apply what they have learned， and has the advantage of "four styles and one chemistry". It effectively cultivates students' ability to discover and analyze problems and to apply what they have learned， which is of great value for promotion.

Keywords： innovative education; ideological and political education in courses; four styles and one; dynamic and static; integrating character and behavior

芯片是电子产品的心脏，智能社会离不开芯片，制造芯片需要最精密的加工技术[1]。哈尔滨工业大学于2007年在全国高校首批设立了电子封装技术专业，微纳加工技术是该专业“四大专业核心课”之一[2-4]。中国“芯”要想赶超国际一流，不仅需要让学生学懂专业知识[5]，更要厚植爱国情怀和创新精神，在课程思政和创新教育两方面同时下功夫，未来方能从根本上解决高端芯片制造困境，实现中国制造向中国创造的时代转变。

本课程致力于培养学术大师、工程巨匠、业界领袖和治国栋梁四类杰出人才[6]。课程讲授内容将国家需求和人生规划相结合，有力提升学生在学习过程中的获得感，增强学生报效祖国、服务社会的担当意识和家国情怀[7-8]。课程团队由6名电子封装技术专业的骨干教师组成（教授4人，副教授1人，助理教授1人），团队成员入选2021年国家级高层次人才计划，发表教学论文5篇，承担省教改项目3项。

一  课程创新解决的痛点

（一）  学习主动性不足

微纳加工方法种类繁多，该课程涵盖了9大类数十种加工技术。教师在课堂上详细讲授各种方法的原理和特点，但学生的学习较为被动。“快餐式”知识获取方式使得学生不知为何而学，缺乏学习的主观能动性。

（二）  获取知识能力弱

由于每一类加工方法都在不断发展进步，新的加工方法层出不穷，相关教材和讲授内容不可能做到全面涵盖和实时更新，多数学生缺乏从多方面获取信息与知识的能力，无法及时学习最新的理论知识。

（三）  难以灵活运用

学生注重于本课堂理论知识的学习，难以将其与其他相关的专业课程知识之间相互联系，构建系统的专业知识体系。这导致学生缺乏综合运用知识的能力，不能学习致用。

（四）  欠缺独立思考

教师在教学环节中与学生互动不足，尚缺乏对学生创新思维的系统性引导。课后思考题也多基于对课堂讲授内容的归纳和总结，学生从教材中即可找到标准答案，结果往往千篇一律，很少能通过独立思考给出较具个性的回答。

（五）  创新思维受限

传统考试题目往往都拘泥于课堂讲授内容，学生通过课后巩固复习，依靠记忆能够在考试中顺利完成问题的解答，但对个人创新性思维发挥的空间十分有限，不懂如何创新。

二  课程创新的主要举措

微纳加工技术课程教学创新路线图如图1所示，具体如下。

（一）  加强课前教学管理

通过加入课前教学管理，实现课前管理、课堂管理和课后管理的三段式教学创新。在课前管理阶段，方便课前教学环节开展，使学生真正做到“温故而知新”，带着问题听课。教学团队于2022年完成了在线开放课程建设（图2），学生可针对课程预习与复习过程中的疑惑进行查缺补漏以及部分问题的初步解决，带着未解决的问题及思考步入下一阶段的教学过程中。此外，专门制作教案向学生介绍专业前沿科技文献的检索方式（图2），培养学生主动获取知识的能力。

（二）  融入课程思政内容

以思政建设为导向使得学生能够具有求真务实和追求卓越的科学精神，召唤青年责任感，厚植爱国主义情怀，提高学习热情。课程思政元素的主要切入点如下。

1  寓德于教

在深化青少年思政引领上下更大功夫。在半导体的发展历程中为学生讲授我国黄昆院士在新中国刚刚成立百废待兴之际毅然回国的“爱国情”与“报国梦”，鼓励学生立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年。

2  寓哲于教

在培养青年哲学思维上投入更多精力。通过回顾人类对光的波粒二象性认识过程，让学生体会到马克思主义认识论为一切科学研究提供了方法论，揭示了关于自然、社会和人的思想发展的普遍规律。

3  寓念于教

在引领青年建功立业上花更多心思。我国当前正面临的“卡脖子”难题——光刻机与高端芯片制造，剖析导致该问题的深层次原因[9]。通过介绍谭久彬院士团队在光刻机方面十年磨一剑的拼搏攻关，让学生树立信心，以解决国家需求为己任而努力学习[10]。

（三）  “四式一化”的教学方式

坚持以学生为中心，学生学习与发展成效驱动，提出“启发式+互动式+翻转式+双语式+多元化”（四式一化）的教学方式，激励学生进行主动学习（如图3所示），具体如下。

1  启发式

在讲解过程中加强与学生的信息交流，通过在课堂上穿插辩论的方式，加强物理概念，集中学生注意力。同时激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过查阅最新文献和自学获得自己想学到的知识，并与其他同学分享。

2  互动式

本课程主要介绍微纳米加工技术过程，加工技术是研究的主体，为了不使课堂教学乏味，防止教师满堂灌输、学生被动接受和“教师难教，学生难学”的现象，进行课堂讨论引导同学们提出问题，然后在教学中加以讲解，让大家做到理论联系实际，增强学生学习的信心、兴趣和学习动力。如图4所示，学生通过讲解从微雕到芯片制造，展示手表的制作过程，体会微纳加工的魅力。

3  翻转式

针对课程部分内容重新调整线上与线下的学习时间，将学习的决定权从教师转移给学生，让学生能够更专注于主动的基于相关内容项目的学习，再通过课堂讨论或展示的形式共同研究各种方法或技术的最新案例，从而获得对该方法更深层次的理解，让学习更加灵活、主动，培养学生的表达能力。

4  双语式

结合国外高校微纳加工课程资料和英文参考书，制作中英文双语教案。在课堂上采用双语教学，既能提高学生把握专业英语的学习能力，也有助于中英文表达的连贯性。对英文基础好的学生，鼓励在课堂上做英文报告，讲解论文中最新加工方法的基本原理和创新点，并在课堂上讨论交流。

5  多元化

通过线下课程与在线开放课程的“混合式”教学，提升学生的易学性和乐学性。由于微纳加工技术中有较多的工艺流程，通过生动形象的动图、动画、视频等线上和线下的多媒体内容，清楚明了的加工示意图与原理图能使枯燥的问题变得生动形象，易于接受。

三  课程成绩评定方式改革

以“累加式+多元化”制定考核标准，深化过程性评价体系改革。评价体系包括线上测验、个人课程报告、团队科技实践和期末考试等，此外课程报告中学生通过相应软件学习实现项目设计可附加5分（如图5所示）。

借鉴国际一流高校微纳加工课程的教学设计，本课程定期给学生布置一定量的课后作业，不单纯采用查阅资料归纳总结撰写报告的形式，课后作业具有启发性和创新性，需要学生动手实践。学生不仅需要掌握专业知识，而且还需要主动学习并运用工具软件方能完成作业。