“建設(shè)高水平工科大學(xué)”背景下普通高等院校研究生課程《光電薄膜材料》教學(xué)改革研究

楊為家 何鑫 陳梅 張弛 梁萍

【摘要】本文以五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院所開(kāi)設(shè)的《光電薄膜材料》研究生課程為例，就如何提高研究生的基礎(chǔ)科研能力和工程應(yīng)用能力進(jìn)行教學(xué)改革探索，為高水平工科大學(xué)建設(shè)中的高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供有益的借鑒。

【關(guān)鍵詞】能力培養(yǎng) 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】本文系“廣東省半導(dǎo)體綠色光源協(xié)同育人平臺(tái)”（項(xiàng)目編號(hào)：粵教高函﹝2016﹞31 號(hào)）子課題五邑大學(xué)校級(jí)本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項(xiàng)目（JX2017033）研究成果。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）47-0239-01

一、研究背景

上世紀(jì)90年代，美國(guó)工程教育界基于“大工程觀”提出“回歸工程”的教育理念，形成具有創(chuàng)新性的“工程模式”教育體系。進(jìn)而，構(gòu)建OBE （Outcome based education，成果導(dǎo)向教育）工程認(rèn)證體系。本世紀(jì)初，廣東省根據(jù)國(guó)家由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的重大發(fā)展戰(zhàn)略，為進(jìn)一步增強(qiáng)本省的發(fā)展?jié)摿透?jìng)爭(zhēng)力，提出了建設(shè)高水平工科大學(xué)計(jì)劃，要求廣東省高校為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才。五邑大學(xué)是珠江三角洲西岸唯一一所以工科為主的多科性地方大學(xué)，于2017年進(jìn)入廣東省高水平工科大學(xué)建設(shè)行列。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步做好人才培養(yǎng)工作，五邑大學(xué)目前正在如火如荼開(kāi)展專(zhuān)業(yè)質(zhì)量提升工程。本文以五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院所開(kāi)設(shè)的《光電薄膜材料》研究生課程為例，就如何提高研究生的基礎(chǔ)科研能力和工程應(yīng)用能力進(jìn)行教學(xué)改革探索。

二、教學(xué)方法的改革探索

1.現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與交叉教學(xué)相結(jié)合。我院購(gòu)置有較為完善的薄膜制樣設(shè)備，例如化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、磁控濺射系統(tǒng)、高真空熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備等等。因此，可以使用筆記本電腦現(xiàn)場(chǎng)講解基本的鍍膜原理，然后，對(duì)照著設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)講解。這樣做，可以提高學(xué)生的興趣，加深學(xué)習(xí)印象和學(xué)習(xí)效果。此外，我院部分設(shè)備是對(duì)學(xué)生開(kāi)放的，因此，我們可以考慮將現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與交叉教學(xué)相結(jié)合，提高教學(xué)效果。例如，我們可以將薄膜制備（高真空熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備）和薄膜表征（紫外分光光度計(jì)）設(shè)計(jì)成一次課進(jìn)行。具體的做法是，首先指導(dǎo)學(xué)生使用高真空熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備在載玻片上蒸鍍一層ZnO薄膜，接著指導(dǎo)學(xué)生使用紫外分光光度計(jì)測(cè)試制備好的ZnO薄膜樣品的透射譜，從而獲得ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的透過(guò)率、吸收帶邊等信息。

2.翻轉(zhuǎn)課堂。根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容，選擇幾個(gè)重要的主題，由學(xué)生獨(dú)立準(zhǔn)備PPT，并進(jìn)行講解20-40分鐘。之后，同學(xué)和教師提問(wèn)，演講的同學(xué)回答問(wèn)題。最后，由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出優(yōu)點(diǎn)和不足之處，并根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)給予相應(yīng)的成績(jī)。在這種教學(xué)模式下主題的選擇非常重要，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在準(zhǔn)備和講解的過(guò)程中，初步理解并能簡(jiǎn)單應(yīng)用本課程的核心和關(guān)鍵知識(shí)。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的主題可為薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理、薄膜生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、拉曼光譜在光電薄膜性能表征中的應(yīng)用等等。

3.數(shù)據(jù)處理與分析手把手教學(xué)。眾所周知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析是非常重要的。數(shù)據(jù)可不可靠、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中我們可以得到什么有用的信息、下一步的實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行，這些都需要我們能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。此外，為了更好的展示自己的研究成果或者發(fā)表好的論文，我們需要把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以恰當(dāng)?shù)膱D表形式展現(xiàn)出來(lái)。在光電薄膜的測(cè)試當(dāng)中，XRD和拉曼光譜是經(jīng)常采用的兩種表征手段。而在科學(xué)制圖當(dāng)中，origin則是最常用的一種繪圖工具軟件。因此，本課程將手把手教學(xué)生如何利用MDI jade分析XRD測(cè)試數(shù)據(jù)和運(yùn)用NGSLabSpec軟件處理拉曼測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)而使用origin軟件繪制出符合論文發(fā)表規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)果圖。此項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容可以有效培養(yǎng)學(xué)生做科研的基本技能，因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，基本掌握了上述三種軟件的常規(guī)使用方法。這為后續(xù)的科研工作和畢業(yè)論文的順利進(jìn)行奠定了較好的基礎(chǔ)。

4.講授如何挖掘和撰寫(xiě)專(zhuān)利的技巧，指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)并申請(qǐng)一個(gè)光電薄膜材料相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利。當(dāng)今社會(huì)，核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力是決定企業(yè)生命的關(guān)鍵因素。因此，核心技術(shù)的保護(hù)是極其重要的一項(xiàng)工作。而保護(hù)核心技術(shù)最常用的手段就是申請(qǐng)專(zhuān)利保護(hù)。培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)專(zhuān)利的能力，一方面，可以加強(qiáng)學(xué)生保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)和能力；另一方面，可以提高學(xué)生在未來(lái)就業(yè)當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，本課程將向?qū)W生講授如何挖掘和撰寫(xiě)專(zhuān)利的技巧，進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)并申請(qǐng)一個(gè)光電薄膜材料相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利。擬申請(qǐng)的專(zhuān)利可以為：一種ZnO薄膜的制備方法、一種新型光電薄膜傳感器、一種新型太陽(yáng)能電池等等。這部分的教學(xué)改革適應(yīng)學(xué)校高水平工科大學(xué)建設(shè)要求，符合學(xué)生的發(fā)展需要，因而深受學(xué)生喜愛(ài)，學(xué)生的積極性很高，全部順利完成了任務(wù)。

5.撰寫(xiě)針對(duì)性課程綜述小論文，一舉四得。第一，幫助學(xué)生較為全面的認(rèn)識(shí)光電薄膜某一領(lǐng)域或者某一方向的發(fā)展，并獲得相應(yīng)的課程成績(jī)；第二，修改整理好之后，該論文可以在重要的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表；第三，如學(xué)生以光電薄膜材料為研究方向，則該論文經(jīng)完善之后可作為學(xué)生畢業(yè)論文的開(kāi)題報(bào)告；第四，該論文可以作為學(xué)生畢業(yè)論文緒論的部分內(nèi)容，這樣可以有效縮短畢業(yè)論文的撰寫(xiě)時(shí)間。

三、結(jié)論

通過(guò)《光電薄膜材料》實(shí)踐教學(xué)改革，有針對(duì)性提高學(xué)生的基礎(chǔ)科研能力和工程應(yīng)用能力，并取得了較好的效果。未來(lái)，我們將以提高學(xué)生的基礎(chǔ)科研能力和工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向，不斷完善教學(xué)改革，努力把《光電薄膜材料》打造成為研究生的精品課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐斌.“大工程觀”背景下《光電子材料與器件》課程實(shí)踐教學(xué)改革的探索[J].教育教學(xué)論壇，2017，46，120-121.

[2]蔡信海.我國(guó)工程本科人才培養(yǎng)模式改革研究——以材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例[D].華南理工大學(xué)，2012.