光電子專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索

摘要針對(duì)目前高校光電子專業(yè)本科生科研能力比較薄弱這一問題，本文提出將科研實(shí)驗(yàn)與本科培養(yǎng)聯(lián)系起來的改革思路和具體實(shí)施措施。本文提議利用教育改革來指導(dǎo)本科生參與科研和創(chuàng)業(yè)等實(shí)踐活動(dòng)，還對(duì)如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科研能力來推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革作了詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞 LED 教學(xué)改革 科學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Exploration on Photoelectron Talents Training Mode

ZHANG Mei， HE Xin， WANG Ping， WEN Jinxiu

(Applied Physics and Materials School， Wuyi University， Jiangmen， Guangdong 529020)

AbstractFor the problems of the research capacity of undergraduate studentsis weak， using the educational reform to guide the undergraduates to participate the research works is proposed. In the paper， how to educatet the students innovative ability so as to push the reform of experiment teaching to the higher level is discussed in detail.

Key wordsLED；reform； science research

隨著科技飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)要求不斷提高，如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科研能力，是每個(gè)學(xué)校不容忽視的問題。我國(guó)的大中學(xué)生在教育上存在一個(gè)共同的問題：重書本知識(shí)，輕動(dòng)手實(shí)驗(yàn)， 明顯的表現(xiàn)就是擅長(zhǎng)書面考試，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^弱。廣東省教育廳提出的“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”資助本科生從低年級(jí)開始，參加一定的研究項(xiàng)目，是一項(xiàng)很好的教育改革思路。

近年來，我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，光電子技術(shù)是結(jié)合光學(xué)和電子學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的一門新技術(shù)，主要應(yīng)用于信息領(lǐng)域，也用于能源和國(guó)防領(lǐng)域。已使用的光電子材料主要分為光學(xué)功能材料、激光材料、發(fā)光材料、光電信息傳輸材料、光電存儲(chǔ)材料、光電轉(zhuǎn)換材料、光電顯示材料和光電集成材料。廣東省的光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要集中在LED、平板顯示和太陽(yáng)能電池等重點(diǎn)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的快速發(fā)展離不開大量專業(yè)人才的培養(yǎng)。五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院光電子專業(yè)就是順應(yīng)這一趨勢(shì)而建立的，并且具有明確的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)掌握光電子信息技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，具有光電子材料與器件、光電檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域的初步科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)能力的應(yīng)用型人才，服務(wù)于地方。

江門市從事光電子行業(yè)的企業(yè)——LED技術(shù)的企業(yè)比較多，大約有200余家，這些企業(yè)對(duì)光電子專業(yè)的人才需求量非常大，但是很多企業(yè)甚至還沒有一名技術(shù)人員是光電子專業(yè)出身，這樣就限制了企業(yè)本身在行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展速度，使得企業(yè)難以在高端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中取得良好的效益。因此，作為江門市的最高學(xué)府，我們五邑大學(xué)如何去建設(shè)光電子專業(yè)，如何滿足企業(yè)的需求，培養(yǎng)從事LED行業(yè)的芯片制備、發(fā)光材料制備、封裝、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的技術(shù)型人才，需要我們不斷地探索。

半導(dǎo)體白光LED產(chǎn)生白光的最常用的途徑為 “熒光轉(zhuǎn)換技術(shù)”，即使用發(fā)射綠-黃橙光的YAG: Ce3+類無機(jī)稀土熒光材料與發(fā)射藍(lán)光的InGaN半導(dǎo)體芯片封裝組成白光LED，熒光轉(zhuǎn)換技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。顯而易見，YAG類無機(jī)熒光材料是半導(dǎo)體白光LED器件的核心和關(guān)鍵材料，對(duì)白光LED的性能影響重大。日本日亞化學(xué)公司于1996年首先研制出以發(fā)黃光系列的釔鋁石榴石，熒光粉配合藍(lán)光LED得到高效率的白光光源。隨著白光LED應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，伴隨著的是LED芯片功率的增大和封裝方式的改變，芯片結(jié)溫的增加，所以導(dǎo)致所用熒光粉的用量比例隨之增加，對(duì)熒光粉的發(fā)光效率及其穩(wěn)定性等性能也提出了更高的要求。

在此基礎(chǔ)上，本文主要是提出以培養(yǎng)光電子專業(yè)本科生的科研能力為目的，研究包括：以上理論課的形式介紹行業(yè)背景以及相關(guān)理論知識(shí)，然后讓學(xué)生從事白光LED材料的合成、性能改進(jìn)、發(fā)光材料性能表征、封裝功率型LED，電路設(shè)計(jì)、組裝燈具以及燈具參數(shù)測(cè)試這整個(gè)流程的工作，理論課和實(shí)驗(yàn)交替進(jìn)行，從理論和實(shí)踐上讓學(xué)生對(duì)白光LED的制造過程有深刻的認(rèn)識(shí)和了解，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，并在此過程中培養(yǎng)一定的專業(yè)技術(shù)能力，為以后從事這一行業(yè)的工作打下良好的基礎(chǔ)。本著為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的辦學(xué)指導(dǎo)思想和“重基礎(chǔ)，厚實(shí)踐，有特色”的專業(yè)建設(shè)理念，我們主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行研究：

（1）理論課程設(shè)置： 給學(xué)生介紹白光LED、稀土發(fā)光材料合成、稀土發(fā)光材料在白光LED中的應(yīng)用、LED封裝、電路、光路設(shè)計(jì)等原理性內(nèi)容，以及文獻(xiàn)和專利檢索方法，分別由不同專業(yè)方向的老師完成教學(xué)內(nèi)容，并和實(shí)驗(yàn)過程交替進(jìn)行，做到學(xué)以致用，理論和實(shí)踐相結(jié)合。

（2）相關(guān)實(shí)驗(yàn)安排： 白光LED的課題內(nèi)容涉及廣泛，需要學(xué)生合作完成。整個(gè)過程從查文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)實(shí)施都由學(xué)生自主完成，老師從旁指導(dǎo)。這樣就讓學(xué)生對(duì)白光LED從稀土發(fā)光材料的合成、表征到封裝白光LED，組裝燈具這一過程都非常熟悉，而且這種真實(shí)的科研過程讓學(xué)生對(duì)此專業(yè)方向產(chǎn)生極大的興趣，學(xué)生們從事科研探索的熱情被充分調(diào)動(dòng)起來。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，充分利用應(yīng)用應(yīng)用物理與材料學(xué)院和測(cè)試中心的合成設(shè)備和分析儀器，并到學(xué)院相關(guān)的產(chǎn)學(xué)研基地實(shí)習(xí)，做到真正產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。

在學(xué)校課外科技活動(dòng)小組和廣東省教育廳提出的“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”的資助下，王平和溫錦繡等幾位同學(xué)開始從事白光LED用稀土熒光材料的合成、表征以及應(yīng)用等方面的工作。首先是用高溫固相法合成白光LED用的鋁酸鹽和硅酸鹽類熒光粉，利用X-射線粉末衍射（XRD)和熒光光譜(FL)進(jìn)行表征，優(yōu)化熒光粉的合成條件，并將熒光粉GaN芯片封裝成LED，進(jìn)一步研究它們?cè)贚ED中的應(yīng)用效果。最后，還設(shè)計(jì)成“太陽(yáng)能-市電聯(lián)合驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)余輝LED智能燈”，利用太陽(yáng)能和綠色照明LED的優(yōu)勢(shì)，以及長(zhǎng)余輝稀土發(fā)光材料輔助指示照明，首次將三種節(jié)能、環(huán)保資源（太陽(yáng)能、LED、長(zhǎng)余輝）結(jié)合到一起，并且加入時(shí)控和光控電路，實(shí)現(xiàn)分時(shí)段切換供電能源供不同功率LED的智能照明，達(dá)到節(jié)能減排的目的，此作品結(jié)合太陽(yáng)能和LED燈的優(yōu)勢(shì)，以及可循環(huán)使用的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，可以在多種場(chǎng)合提供不同需求的照明。

由于同學(xué)的努力工作，以溫錦繡為第一作者的工作“太陽(yáng)能-市電聯(lián)合驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)余輝LED智能燈設(shè)計(jì)”獲得第三屆大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技三等獎(jiǎng)。以王平為第一作者的論文“稀土Eu2+、Dy3+摻雜的硅酸鹽熒光粉的研制及其在白光LED中的應(yīng)用”被我校選為2011年廣東省大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽參賽項(xiàng)目，并獲得三等獎(jiǎng)。通過指導(dǎo)本科生參加科研工作，我們也更深入地認(rèn)識(shí)到科研需要?jiǎng)?chuàng)新。創(chuàng)新也是一個(gè)大學(xué)的生命力和活力， 不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新性的思想和成果，反映了一個(gè)學(xué)校的教學(xué)和科研的水平。因此，讓學(xué)生們能夠經(jīng)歷這種努力，對(duì)于他們的學(xué)習(xí)、將來的成長(zhǎng)和工作是有好處的，從一定意義上講是必需的。在科技日新月異的現(xiàn)代社會(huì)，應(yīng)該為本科生創(chuàng)造更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，最大程度上激發(fā)他們的興趣參加一定的科研工作，培養(yǎng)和提高他們的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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