基于“有機電子與信息顯示”專業特色的“薄膜物理與技術”課程教學改革探索*

宋春元（南京郵電大學材料科學與工程學院，江蘇南京210023）

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基于“有機電子與信息顯示”專業特色的“薄膜物理與技術”課程教學改革探索*

宋春元
（南京郵電大學材料科學與工程學院，江蘇南京210023）

摘要：本文旨在探索基于“有機電子與信息顯示”專業特色方向，針對有機半導體器件制備中薄膜物理與技術等特點，開展“薄膜物理與技術”課程的教學內容改革，以培養滿足產業發展需求的專業型人才。

關鍵詞：薄膜物理與技術；有機電子與信息顯示；教學改革

隨著電子工業和信息產業的興起，薄膜技術和薄膜材料愈發顯示出其重要的、關鍵性作用，各種薄膜材料的生產、功能開發和器件制備以及與之相關的企業對具有材料背景的人才的需求越來越大。特別是有機電子材料及其在信息領域的快速發展逐漸形成一個新興的行業有機電子產業，相關的材料和器件的應用研究得到了日新月異的發展。有機半導體材料和器件是有機電子學的一個重要組成部分，主要包括有機薄膜晶體管、有機電致發光顯示器、有機太陽能電池、有機激光器、有機傳感器和有機存儲器等。目前相關產品已經產業化，如有機電致發光平板顯示技術（OLED）已經顯現出取代傳統顯示技術的趨勢。這些具有重要應用價值的有機半導體器件中一些極為重要的工藝就是薄膜電極層和薄膜有機半導體材料層的制備。當前社會急需培養具有掌握這類知識和技術的專業型人才。

南京郵電大學材料科學與工程學院是在南京郵電大學大信息學科背景下建立，旨在培養信息材料領域高級專業人才的平臺。學院依托“光學工程”一級學科（在2012年全國高校學科評估中，“光學工程”學科排名18）、“有機光電子學”江蘇省首批優勢學科，及“有機電子與信息顯示”省部共建國家重點實驗室培育基地和江蘇高校“有機電子與信息顯示協同創新中心”等科研平臺，建有材料化學、材料物理、高分子材料與工程等本科專業。“薄膜物理與技術”是面向材料物理專業本科生開設的專業課程。該課程現有教材的教學內容主要是針對傳統材料，介紹常規的成膜技術，缺乏對新興但發展迅速的有機半導體薄膜材料及器件的專業性知識的介紹，未能充分認識有機半導體器件制備的特點及未來產業的發展需要來培養社會急需的專業型人才。因此，十分有必要且迫切需要對已有的教學內容進行改革。結合學院在有機電子學的學科優勢，及“有機電子與信息顯示”專業特色方向，開展“薄膜物理與技術”課程的教學內容改革，對于培養滿足這一新興產業發展要求，具備扎實的基礎理論知識和專業技能，具備行業高水平研發能力、工程技術能力的專業型人才有重要的現實需求和意義。

結合我院的特色，基于“有機電子與信息顯示”專業特色的“薄膜物理與技術”課程教學改革主要存在如下重點和難點：

（1）“薄膜物理與技術”課程涉及的內容豐富，其中一個難點是教學中既要讓學生掌握課程相關的基礎知識，又要將“有機電子與信息顯示”專業特色融入“薄膜物理與技術”課程教學中去，避免顧此失彼。要較好的解決這一關鍵問題，一方面要完整的梳理基礎知識，另一方面需要找到合適的切入點，確保課程教學實現基礎教學的同時培養專業型人才。

（2）有機半導體材料與器件中與薄膜物理與技術相關的知識寬泛，需要整理相關知識，確定具體教學內容，尤其是實例教學；探索適用的教學方法和技巧；形成適合本專業課程教學的教材或講義是教學改革的另一關鍵問題，也是教學改革的重點、難點和創新點。

針對教學改革的重點和難點，基于“有機電子與信息顯示”專業特色的“薄膜物理與技術”課程教學改革主要從如下幾個方面開展具體的教學改革：

一、課程內容改革

現有的課程教學內容所涉及的基礎理論知識和薄膜制備技術主要來源于傳統薄膜材料及器件，對于有機半導體薄膜材料具體的成膜機制及不同有機材料及器件所采用的成膜技術沒有針對性的教學內容。課本上幾乎沒有關于有機材料薄膜制備的例子與技術講解。有必要在課程內容上開展教學改革研究，在原有課程知識點的基礎上融入更多專業特色方向相關的教學內容，將科研成果融入課堂教學內容和案例［1］。擬在已有教學內容中引入有機半導體材料、有機半導體薄膜制備、成膜工藝、薄膜物理性質及有機半導體器件相關知識，形成適合于本專業特色方向的課程內容。本課程授課主要內容分為真空技術基礎、薄膜的物理制備工藝學、薄膜的化學制備工藝學、薄膜的形成和生長、薄膜分析技術、薄膜的物理性質、薄膜材料與器件等。擬在已有知識點基礎上，在薄膜材料部分增加有機光電材料相關知識，介紹常見的幾種有機光電材料和導電高分子材料及其特性。在薄膜器件部分設置專題介紹有機電致發光器件（OLED）、有機光伏器件（OPV）和有機場效應晶體管（OTFT）為代表的有機光電功能器件及其多層結構的薄膜制備工藝。

結合薄膜材料與制備技術的學習，將有機信息功能材料發展前沿與理論課程教學有機結合起來，將基于薄膜材料的新能源、光電器件、納米技術等新興領域研究的最新成果引入課堂，提升學生對本課程的學習興趣，拓寬學生視野，擴大學生的知識面，樹立學生關注學科前沿的意識，努力把素質教育與創新精神和創新能力的培養貫穿到教育實踐中［2］。

二、教材改革

教材是教與學的中間媒介，教學者應該把最新的知識和先進技能教授給學生，因此教材的選擇以及針對本專業特點進行適當的處理非常重要。現有的教材盡管涉及薄膜技術與薄膜材料的各個方面，知識全面，但是涵蓋的有機材料及其成膜技術及器件相關的知識點相對匱乏。有必要通過課程內容的改革，進一步將課程基礎知識與本專業特色方向相融合，形成特色講義或教材，用于學生課堂教學，提高學生培養質量。我們將在調研國內外最新的同類教材基礎上，基于上述教學改革設想，結合教學研究與實踐經驗，將我們的專業特色及高水平的科研平臺及科學研究成果作為實例引入教案。一方面，可以使教學內容與專業方向更好的結合；另一方面，可以適時將本學科重要的薄膜電子器件及制備工藝介紹給學生，培養學生的實踐能力。同時追蹤國際國內在有機半導體材料與薄膜器件領域的發展動態，將最新研究成果及產品補充進教材，保持教材的新穎性。

三、教學方法改革

當前的課堂教學使用更多的是講授式教學方法，盡管在授課過程中授課人盡可能豐富教學方法，但是受教材及教學內容限制，總體而言教學方法相對單一，教學效果有待提高。薄膜物理與技術課程不僅是基礎理論知識的講授，更需要學習薄膜制備技術，以及融入本專業特色方向的教學內容。因此基于教學內容的改革，探索并改革課程教學方法也是本課程教學改革探索的重要內容［3］。可以根據課程特點，在總結講授心得的基礎上，針對不同授課內容設計更為合理、有效的教學方法，一方面讓知識更容易被學生認知，另一方面改變較為枯燥的講授模式，利用豐富形象的教學手段提升學生的學習興趣，進而提高教和學的質量。由于本課程不僅有基礎理論教學，還要學習并了解多種成膜技術以及本專業特色方向相關的薄膜器件制備。因此，在教學中增加演示、圖片實例、實驗室參觀和設備操作等教學環節，既結合了我院優勢又可以讓學生實際接觸或觀摩學習的內容，能夠極大地提高教學效果。例如，真空蒸發鍍膜這一知識點，在講解儀器設備及其組成部件時，可以利用我院已有的多臺真空蒸發針對性的拍攝一組真空蒸發鍍膜設備及其各組成部件的圖片資料，結合圖片實例介紹儀器的結構、各種蒸發源的加熱方式及裝置、薄膜膜厚監控裝置及工作原理、真空設備和真空計及其工作原理等知識點。此外，針對不同類型的有機半導體器件，選擇典型的器件結構，制作一段完整的薄膜器件制備視頻，利用演示教學方式生動的呈現儀器的操作及成膜過程，讓學生對器件的結構和制備技術和過程有深刻的印象。另外，考慮到學生人數多，可以將學生分成若干小組，分別參觀不同鍍膜實驗室及操作不同的薄膜制備設備，采集相關圖像和視頻資料，在課堂上與其他同學分享和交流所學所知，讓學生真正成為教學的主體。

四、結束語

隨著電子工業和信息產業的興起，薄膜技術和薄膜材料愈發顯示出其重要的、關鍵性作用，各種薄膜材料的生產、功能開發和器件制備以及與之相關的企業對具有材料背景的人才的需求越來越大。南京郵電大學材料科學與工程學院作為培養專業型人才的基地，將充分利用“有機電子與信息顯示”這一專業特色方向，開展“薄膜物理與技術”課程的教學內容改革具有鮮明的特色和優勢，設計并形成一套適合于“有機電子與信息顯示”專業方向本科生學習的薄膜物理教學內容，對于培養滿足這一新興產業發展要求，具備扎實基礎理論知識和專業技能，具有行業高水平研發能力、工程技術能力的專業型人才有重要意義。

參考文獻

［1］葉志鎮，張銀珠，黃靖云，等.以科研促進《薄膜材料技術與物理》專業課程的教學改革［J］.材料科學與工程學報，2012，28（3）：474-476.

［2］劉親壯，陳三，張永興，等《.薄膜物理與技術》課程教學改革探析［J］.淮北師范大學學報（自然科學版），2015，36（1）：90-92.

［3］姚利民，段文彧.高校教學方法改革探討［J］.中國大學教學，2013，8：60-64.

Abstract:This paper aims to explore the reform measures of course teaching of "physics and technology of thin films"，basing on the major feature of "organic electronics and information display"，in order to cultivate professional personnel to meet the needs of the development of the industry.

Keywords:physics and technology of thin films；organic electronics and information display；reform measures of teaching

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）11-0078-02

*基金項目：南京郵電大學教改項目（NO：JG03015JX26）

作者簡介：宋春元（1981-），男，江蘇溧陽，博士，副教授，主要從事薄膜制備與應用研究。