科研成果轉化為本科生綜合實驗課程的探索與實踐

劉玉玉　解令海

【摘 要】綜合實驗課程是本科生能力培養的重要載體，課程內容和授課方式對于激發學生的學習興趣，訓練其創新思維，提高學生的創新能力，具有重要的意義。將最近的光電材料研究最新成果轉化為我院本科生綜合實驗課程，通過該實驗課程的教授，讓我院本專業的本科生了解該專業的最新科研動態。彌補了傳統實驗教學中實驗內容成舊，同時讓該專業本科生了解到本學科研究的基本思路和方法，為科研成果轉化為本科生綜合實驗課程提供了相關的經驗。

【關鍵詞】光電材料；創新；綜合實驗

根據《國家中長期新材料人才發展規劃（2010-2020年）》，改革開放以來，材料領域雖然取得了飛速發展，我國材料領域工業增加值已占全國GDP總量的1/4左右，但該領域技能以上人才資源占全國總量的比例還不到17%，人才資源總量與領域發展地位不符。根據《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》，大力培育新興產業，其中包括新材料和新一代顯示技術。作為材料學科的本科生來說，實驗教學是本科生日常教學的不可缺少的部分，對其創新思維和能力的培養具有重要的作用。而成舊材料學科教學內容，嚴重阻礙了新材料人才的培養。在我院雄厚的新材料研究背景下，將最新的光電研究成果轉化為我院的本科生綜合實驗課程，通過小團隊教學模式，帶領學生一步一步完成實驗項目。通過該綜合實驗課程的學習，讓學生了解該學科研究的基本思路和模式，增強學生對本專業的信心和興趣，從被動學習變為主動學習，對學生創新能力的培養具有重要的意義[1-4]。

1 篩選合適的科研成果

在篩選合適的科研成果中，首先考慮根據學生的自身條件，選擇合適的難易項目，太容易達不到教學目的，太難打消學生的學習積極性；其次考慮實驗課程教學成本，如果涉及到太貴重的藥品，實施成本過高，作為本科生實驗教學不適合；第三考慮每個實驗項目的實驗是否合適，時間太長，不適合作為課堂教學實驗，但可以作為其他類的教學使用；第四考慮實驗的綠色環保以及原子經濟性。通過前期的對我院相關科研成果的梳理，我們選擇將經典光電材料-芴類材料的科研成果轉化為綜合實驗課程[5-7]。以芴為原料經過傅克反應、碳碳偶聯反應等多步反應得到1-3單元寡聚芴。根據實驗的時間、實驗的原子經濟性和實驗成本，我們把成果轉化為一系列的實驗項目組合成綜合實驗課程。考慮到面向授課對象是大四本科生，我們將相關的實驗項目增加難度，加入無水無氧操作。考慮到實驗的時間，我們把合成部分分成三類實驗項目。我們將其中的芴的9-位烷基化和2，7-位的硼酸酯化這一步作為二個實驗項目。芴的溴代物和硼酸酯在鈀催化劑的作用下進行碳碳偶聯反應。此實驗是一個典型的suzuki偶聯反應，可作為一個實驗項目。

通過前期的篩選，確定了將要轉化的科研成果后，先根據科研成果來設計相關課程。課程名稱：光電材料的設計和應用，具體內容如圖1所示。

圖1 綜合實驗課程內容

2 實驗方案的設計

課程名稱：光電材料的設計和應用，其中那個包含以下4個實驗部分：

2.1 三種光電材料的合成

該綜合實驗課程涉及到1-3單元的寡聚物的合成。根據文獻，我們設計了三種光電材料，合成的原理和步驟如圖2-圖4。

圖2 第一種光電材料實驗原理及步驟

圖3 第二種光電材料實驗原理及步驟

圖4 第三種光電材料實驗原理及步驟

2.2 三種光電材料光電性質表征

分別對所合成的三種光電材料溶液態和薄膜態，進行紫外-可見和熒光光譜的測試。通過光譜的測試，讓學生了解不同基團對有機光電性質的影響，了解影響光電材料光譜性質的主要因素。

2.3 有機發光二極管的制備

將所合成的材料作為發光層制備標準器件結構的有機發光二極管，通過有機發光二極管的制備，讓學生了解到科研與我們日常生活息息相關，增強專業信心。同時也將課本知識應用到實際，增強對知識的理解。

2.4 有機發光二極管性質表征

利用keithley2400測試平臺來測試所制備的有機發光二極管器件。通過對器件的表征，讓學生了解衡量器件好壞標準，同時怎么來判斷材料是否適合商業應用。

3 實驗方案的實施和報告（論文）撰寫

將這些課題設計對應的實驗方案，同時在實驗室對實驗方案的合理性進行驗證。而在教學過程中可以先讓學生成立小團隊。以各團隊為單位，分工協作來完成該課題。在團隊成員查閱中文和英文文獻基礎上，搜集有關該成果的一些資料，閱讀文獻后設計各種實驗方案來完成課題。各小組成員可以通過口頭匯報或者ppt形式匯報其完成課題的方案。通過各團隊跟老師在充分討論的基礎上，修改、匯總全組成員的方案，教師當場提出方案中不合理的部分和應改進的地方，最后制定出最終的可行性的研究方案。通過前期的討論，對）實驗方案進行實施，通過一系列的實驗，讓學生通過前期文獻的調研來得出自己的結論。撰寫相關的實驗報告或論文，完成整個項目的實施。通過該項目的實施，真實模擬一個科研項目的研究過程，不僅能提高學生的實驗積極性、科學創新性，還能給予學生科研自信心，為以后學生的科研創新打下一定基礎。

4 結語

隨著國家的經濟發展，對新材料人才的需求越來越大，傳統的材料實驗教學已經滿足不了新材料專業的人才培養，怎樣將新材料的最近研究成果轉化為實驗教學內容是個材料類實驗教學改革的重要內容。先進的科研成果開闊了學生的實驗，讓學生近距離的接觸科研，了解科研的思路，為我國材料類創新型人才的培養具有重大的意義。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]