宋 娟
(南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 南京210023)
材料科學(xué)是以研究材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用為目標(biāo)的學(xué)科,極具交叉性及綜合性,具有面向范圍寬,需求知識廣,應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)[1-3]。因此,如何培養(yǎng)具有較強(qiáng)綜合能力的材料專業(yè)的學(xué)生,是一個非常值得思考與探索的課題。本文結(jié)合我校材料科學(xué)與工程學(xué)院材料專業(yè)材料制備集中實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)踐活動,在實(shí)習(xí)過程中采用團(tuán)隊(duì)模式,對交叉性學(xué)科的校內(nèi)實(shí)習(xí)模式進(jìn)行了一些探索。
材料制備集中實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)是鍛煉學(xué)生材料合成、材料分析表征及材料器件制備的一個環(huán)節(jié)。通過這個環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生從最基礎(chǔ)的材料合成到最終的材料應(yīng)用,及其中間的相關(guān)性有一個相對完整的認(rèn)識,它不但能鍛煉學(xué)生的動手能力,同時也有利于提高他們分析問題和解決問題的綜合能力。對于本科三年級的學(xué)生來說,學(xué)生已有針對性地學(xué)習(xí)了各個相關(guān)的專業(yè)課程,但存在一個普遍的問題就是對這些相關(guān)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系認(rèn)識不足。而造成這種現(xiàn)象的主要原因在于,材料學(xué)科本身是一個綜合性相當(dāng)強(qiáng)的學(xué)科,是化學(xué),物理,電子等學(xué)科的交叉學(xué)科,但在設(shè)置專業(yè)時,通常還是以化學(xué)或物理背景區(qū)分,因而所學(xué)的課程也各有偏重,再加上授課老師本身的專業(yè)背景也各不相同,因此對各種知識的融合存在一定的局限。而要想突破這種局限性。我們首先應(yīng)該突破的就是指導(dǎo)教師本身的局限性。
我院建設(shè)有材料化學(xué)與材料物理專業(yè),以往的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)都是分開進(jìn)行,兩個專業(yè)之間缺少融合與交流。為了改變這種現(xiàn)象,我們首先把兩個專業(yè)的學(xué)生的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)合并在一起進(jìn)行,實(shí)習(xí)內(nèi)容也從最初始的偏向于化學(xué)的材料合成和表征開始,一直到偏向于物理的器件制備結(jié)束,形成一個完整的材料合成及器件制備全過程。單個教師指導(dǎo)顯然不能適應(yīng)這種實(shí)習(xí)模式的安排,因此,我們聯(lián)合了從事化學(xué),材料科學(xué)及物理器件制備方向的教師組成了一個指導(dǎo)團(tuán)隊(duì),每個老師根據(jù)各自的專業(yè)背景負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中不同階段的指導(dǎo)。這種變單個教師指導(dǎo)為團(tuán)隊(duì)合作指導(dǎo)方式,在一定程度上突破了專業(yè)的局限性,對同一學(xué)科下不同專業(yè)知識的融合起著重要的作用。
在實(shí)習(xí)過程中,我們通過合理安排每組人數(shù)和小組成員組成的方法來避免分組實(shí)習(xí)中存在的問題。我們規(guī)定由兩名材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生和兩名材料物理學(xué)生組成一組。在材料合成階段,由材料化學(xué)方向的同學(xué)主導(dǎo)材料的合成而材料物理方向的學(xué)生見習(xí),到器件制備階段,則以材料物理方向的學(xué)生主導(dǎo)器件制備,材料化學(xué)方向的學(xué)生見習(xí)。對于材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,他們主要承擔(dān)的是材料合成和結(jié)構(gòu)表征任務(wù)。在材料合成過程中,有時反應(yīng)時間較長,需要注意的安全問題比較多,二人一組可以互相討論或輪換操作,共同合作完成合成任務(wù)。與此同時,這兩名學(xué)生負(fù)責(zé)幫助材料物理專業(yè)的兩名學(xué)生了解材料合成過程,并對材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有所掌握。而對于材料物理的學(xué)生來說,二人一組同樣可以取長補(bǔ)短,共同完成材料的物理性能表征和器件制備工作。在此階段,材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生跟隨見習(xí),并由同組的兩名材料物理專業(yè)學(xué)生負(fù)責(zé)幫助他們深入理解器件制備的工作,最終在共同完成實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的同時,使所有的學(xué)生對材料制備有一個較為完整的了解。合理分組,不僅可以有效解決資源有限,學(xué)時過長的問題,并且在不影響實(shí)習(xí)效果的前提下,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。
課題的設(shè)計(jì)是實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中最為重要的一環(huán),既要結(jié)合本院系有機(jī)光電材料的研究特長,將研究優(yōu)勢溶入本科實(shí)習(xí),又要考慮實(shí)習(xí)人數(shù)、實(shí)習(xí)時間的長短、課題的難度及教學(xué)成本等方面的問題,指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的老師經(jīng)共同研究討論后,決定從目前有機(jī)光電材料的研究熱點(diǎn)銥(III)配合物出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)內(nèi)容。并將研究思路引入實(shí)習(xí)課題,培養(yǎng)學(xué)生的研究型思維。
在常見的幾種重金屬配合物中,銥(III)配合物一直是電致發(fā)光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。這類化合物的特點(diǎn)就是它的發(fā)射波長受配體結(jié)構(gòu)影響,改變配體結(jié)構(gòu)可以使配合物的發(fā)光顏色在整個可見區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可調(diào)。為了讓學(xué)生真正體會到結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與材料性能之間的關(guān)聯(lián)性。我們利用銥配合物的這個特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一系列具有關(guān)聯(lián)性的苯并噻唑C-N型配體銥配合物的合成及器件制備做為實(shí)習(xí)內(nèi)容(圖1)。實(shí)習(xí)中所有小組分成三個大組,并以小組為單位,分別合成三個不同結(jié)構(gòu)的材料。這樣分配的目的在于,同一大組內(nèi)的小組合成的為同一結(jié)構(gòu),這使得不同的小組間有一定的可比性,而不同大組可以合成不同化合物,又能達(dá)到研究型課題的目的。
圖1
這個過程讓學(xué)生體會到了從最簡單常見的原料開始,最終得到復(fù)雜新穎的產(chǎn)物結(jié)構(gòu),激發(fā)了學(xué)生的挑戰(zhàn)心理和興趣。最終通過對材料的光電表征表征結(jié)果及器件性能的比較,學(xué)生們可以真正體會到結(jié)構(gòu)對器件的影響。
成績考核是實(shí)習(xí)教學(xué)管理過程中的重要組成部分,也是衡量學(xué)生掌握知識程度和實(shí)踐能力的手段。常見的考核手段一般由考勤,實(shí)習(xí)過程評價和書寫實(shí)習(xí)報告這幾個部分。但這種考核方式存在的不足在于不能完全體現(xiàn)每個學(xué)生的真實(shí)情況,因?yàn)閷?shí)習(xí)過程的評價,沒有一個可以量化的標(biāo)準(zhǔn),只能憑借老師的主觀印象打分,但一個老師不可能面面俱到地觀察到每個學(xué)生。而且最終的實(shí)習(xí)報告更不能真實(shí)反映該學(xué)生的真實(shí)實(shí)習(xí)結(jié)果,因此也很難去判斷學(xué)生的優(yōu)劣?;谝陨显?,我們改變傳統(tǒng)的考核方法,在傳統(tǒng)的出勤,實(shí)習(xí)過程評價和實(shí)習(xí)報告書寫這三個部分中,加入了分組實(shí)習(xí)口頭報告環(huán)節(jié),而且加大這個環(huán)節(jié)的在考核中所占的比例,這個環(huán)節(jié)對于評價學(xué)生的實(shí)習(xí)成績具有一定的客觀性,在這個環(huán)節(jié)中,所有指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的老師成員組成一個評定小組,聽取各組學(xué)生的口頭實(shí)習(xí)匯報,并有針對性地對小組成員進(jìn)行提問以判斷學(xué)生的理解程度,最終評定小組成員各自打分取平均值做為該組學(xué)生口頭報告環(huán)節(jié)的得分。通過這種考核方式的改革不但有利于客觀地考評學(xué)生的實(shí)習(xí)能力,而且也有利于調(diào)動同學(xué)的積極性,避免少數(shù)同學(xué)在實(shí)習(xí)過程中存在的置身事外的現(xiàn)象,讓每一位學(xué)生都能真正地參與到實(shí)習(xí)過程并能從中受益。
總之,在以上的實(shí)習(xí)環(huán)習(xí)中,我們抓住我院的研究特色,將團(tuán)隊(duì)模式應(yīng)用到實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中,在注重實(shí)習(xí)的創(chuàng)新性,研究性及實(shí)踐性的同時,加強(qiáng)不同專業(yè)的相互融合。從指導(dǎo)教師的配備,課題的設(shè)置及實(shí)習(xí)的成績的考核等方面對實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精心的安排,既豐富了學(xué)生的實(shí)習(xí)內(nèi)容,拓寬了學(xué)生的專業(yè)視野,提高了學(xué)生的專業(yè)興趣,又保證了集中實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量。學(xué)生們一致反應(yīng)整個實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)緊張而且有趣,感覺非常有成就感。這種培訓(xùn)將為他們下一步的畢業(yè)設(shè)計(jì)或進(jìn)一步的研究深造打下良好的研究及實(shí)踐基礎(chǔ)。
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