《平板顯示技術》課程教學模式探索與實踐

周雄圖　陳恩果　林志賢

摘要：在《平板顯示技術》的課程教學探索中，從課程內容優化、教學團隊組建、授課方法制定等方面闡述了課程教學模式探索和實踐內容。通過精選授課內容，融入本領域最新研究方向，結合現有科研項目，引導學生參與實際科研工作，開拓學生知識面，提高學生積極性和主動性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：平板顯示技術；教學方法；教學模式；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0129-04

我國是一個信息顯示大國，目前在建和已規劃的平板顯示生產線投資達8千億人民幣。近兩年我國平板顯示產值已連續兩年超過1600億元人民幣，2017年上半年中國大陸顯示行業營銷收入更是達到1356億人民幣，同比增長高達65%，預計2019年我國將成為全球最大的平板顯示生產基地。在此背景下，必然引發企業對專業技術人才的高度需求。遺憾的是，國內顯示技術人才尚不足以支撐平板顯示產業發展的人才需求，這將嚴重阻礙國內平板顯示產業的可持續發展。國內包括福州大學、上海交通大學、電子科技大學、華南理工大學、中山大學在內的許多高校均開設了與信息顯示有關的課程，一定程度上緩解了顯示人才緊缺的問題。然而，平板顯示是多元知識和技能的總匯，加之新型顯示技術發展迅速，對顯示人才的技術和能力水平要求甚高[1]。因此，為了應對企業對顯示技術人才日益增長和日益嚴格的需求，對顯示技術人才的培養體系和教學模式進行更深入地探索和實踐顯得尤為迫切和重要。福州大學作為一所以工為主、理工結合的應用型重點大學，其電子科學與技術學科常年開設《平板顯示技術》課程，在培養模式和教學方法上有著豐富的經驗。近兩年，借助本科專業核心課程建設契機，對該門課程展開了教學模式的研究和探索，取得了顯著成果。

一、平板顯示產業和技術發展現狀

平板顯示產業是電子信息領域的“核心支柱產業”之一，是年產值超過千億美元的戰略性新興產業。我國已成為新型顯示相關產品的制造大國，TFT-LCD產業規模已達全球第二并不斷發展壯大，而且在地方政府主導并針對企業發展的融資項目的支持下，我國平板顯示器件產業投資規模有了空前的增長，近兩年投資總額超過了2000億元。其中，京東方合肥全球首條10.5代線的投資就超過400億元。目前為止，我國投產和在建的8.0代及以上世代TFT-LCD面板生產線已經達到了18條，超過了日本（3條）、中國臺灣（4條）和韓國（8條）。未來幾年中國平板顯示器件產業規模將繼續保持增長的勢頭，預期在2019年將全面超越韓國，液晶面板生產規模成為全球第一。除了環渤海、長三角、珠三角和川渝四大平板顯示產業地帶，福建省也已經成長為中國重要的平板顯示產業基地之一，產業初具規模，群聚效應凸顯。繼廈門天馬、友達光電、福建捷聯電子、華映光電、宸鴻科技等一批顯示企業，2015年，京東方與福州市政府投資300億元擬在福清建設8.5代新型半導體顯示器件生產線；臺灣華映光電公司在莆田市投資240億元，擬建設2條6代LTPS/IGZO生產線及關聯配套產業。

在平板顯示技術方面，TFT-LCD仍然是目前顯示技術的主流，其技術革新主要集中在高分辨率、高色域、高動態范圍和大尺寸等方向。TFT-LCD實現產業化已近二十年，工藝技術和設計技術構成相對成熟，但在降低成本和提升產品性能方面仍存在科技創新空間。有機電致發光顯示（OLED）和量子點發光顯示（QLED）技術已經滿足實用化的要求，并在材料、彩色化、大尺寸、柔性顯示都還有很大的發展空間。困擾OLED和QLED柔性顯示的主要問題是顯示器件的壽命很短、大尺寸顯示器件的制作成本很高，因此解決該類顯示器件的封裝技術及開發低成本的顯示器制備工藝是柔性顯示器的主要課題。目前被國家科技部列入“十三五”重點研究計劃的印刷顯示技術不需要真空蒸鍍腔體、不需要精密金屬掩膜版、不需要彩色濾光片，具有材料利用率高（高達95%）、良率高、能耗低、成本低等優點，有望突破大尺寸OLED和QLED制作瓶頸，成為顯示技術發展的下一個方向。目前顯示技術呈現出多元化的發展趨勢，量子點顯示、裸眼三維顯示、印刷顯示、微米級LED顯示、增強現實和虛擬顯示等顯示技術的發展，必將顯示技術帶入一個以高真實度、體現交流互動和個性化的顯示技術新時代。

二、國內平板顯示技術人才需求現狀

隨著國內高世代液晶面板生產線和OLED生產線的快速發展，必然引發企業對人才的迫切需求。另一方面，OLED、QLED和印刷顯示等新型顯示器件和制作工藝也不可能一蹴而就，需要長時間的研發和技術的積累沉淀，而突破核心技術問題關鍵因素在于人才。我們應該吸取國內CRT向LCD轉變的教訓，重視顯示技術人才的培養。中國未來平板顯示唯有依靠大量的技術型專業人才的支持，才能在國際上徹底站穩腳跟。要想對癥下藥，必須首先分析人才需求現狀。目前國內平板顯示技術人才需求現狀可以總結如下：

1.人才匱乏。據估計，目前我國信息顯示人才需求總量超過30萬，其中熟練掌握專業技術的研發人員大約10萬[2]。然而，國內平板顯示行業核心技術人員缺失，尤其高端人才嚴重匱乏，核心研發型人才不足嚴重阻礙本土平板顯示產業的發展。TCL集團董事長李東生在華星光電8.5代線啟動儀式上直言：“光有錢在大陸你也招不到合適的人才，因為大陸過去沒有這樣的產業，因此沒有這方面的技術人才。”另一方面，國內顯示技術人才集中在技術領域的中下游水平，與日韓及中國臺灣地區人才相比，還遠遠達不到企業對高端人才的要求。以2013年上半年中華液晶網人才數據庫的統計數據為例，從求職人才學歷分析，擁有博士學位的僅3人，碩士學位的僅20人，兩者合計不足0.1%，本科學歷的人才占16%，大中專、高中及以下合計占有84%的比例。雖然，國內面板企業通過收購韓國、日本等國外企業快速實現技術突破，或通過高薪聘請韓、日、中國臺灣地區的面板人才，實現了顯示產業的超高速發展，但未來如何培養本土化高端人才使引進人才與本土人才協同融合，顯得尤為重要。

2.人才結構存在一定不平衡。據統計，國內平板顯示技術人員中，背光模組、液晶模組和觸摸屏領域所占人才比例相對較大，而上游設備、材料人才所占比例小于5%，中游面板領域也不足10%。從中華液晶網人才數據庫的統計數據可以看出，2013年生產類人才占38%，位居第一位，而項目研發類人才的需求缺口居首。

3.人才比較分散。國內顯示技術人才的獲取，通過社會招聘和校園招聘獲得的人才占總人數的近90%，但這部分人群中，具有相關專業背景的人數不多，能夠直接參與研發、生產的人員更是寥寥無幾，都必須先通過企業長達數月的專業培訓，才能基本滿足崗位的需求。另一方面，與大中專、高中不同，在本科階段設置平板顯示相關課程非常重要，本科生能夠掌握較系統的理論知識，經過一定培訓，能較快融入到企業的生產和研發當中，并且在其獲得一定經驗后，更容易成長為核心研發型人才。

三、目前《平板顯示技術》課程教學面臨的問題

《平板顯示技術》以光度學、色度學和人眼生理特征等基礎知識為出發點，分類介紹了液晶顯示（LCD）、有機電致發光顯示（OLED）、發光二極管顯示（LED）、等離子體顯示（PDP）、真空熒光顯示（VFD）、場致發射顯示（FED）等多種顯示器件技術，是一門物理、電子、材料、化學等多學科交叉、應用性極強的專業前沿課程，對目前我國傳統培養模式提出了挑戰，具體主要表現在：

第一，學習內容陳舊和單一。顯示技術日新月異，而課程教學學時又有限，一些顯示技術，如PDP、VFD、FED，在日常生活應用中已較少用到，然而，在平板顯示技術課程中的教學學時卻仍然占用大量篇幅。對于LCD和OLED這些當今常見顯示技術，其教學內容上也僅限介紹一些材料、器件的基本結構和原理，而像QLED、印刷顯示技術、3D顯示技術、激光顯示技術增強顯示和虛擬顯示等前沿顯示技術幾乎沒有介紹，學習內容的更新趕不上技術的進步。

第二，授課方式過于簡單。由于顯示技術是一個多學科交叉的領域，又是一門應用性極強的課程。傳統的以單個教師授課為主的教學模式，很難既照顧到課程內容與工程光學、半導體物理、電路與系統等基礎課程的有機銜接，又照顧到與實際應用的結合，不能應對就業后在顯示技術方面的具體工作需求。

第三，教師知識面有待進一步提高。從事顯示技術教育的大部分教師一方面很難對各種顯示技術都非常精通，另一方面不是來自生產第一線，實際經驗缺乏。教學偏重理論講授，學生往往只掌握一些抽象的理論，應用無從談起。

第四，學生積極性不高。由于平板顯示技術學科交叉性強、內容博大精深，加之大部分教師知識面有限，偏重理論講授，極易造成學生學習時無所適從，導致學生學了很多卻仍然在顯示技術中找不到方向，迷失在這一領域中。

四、提高《平板顯示技術》課程教學效果的對策

針對目前《平板顯示技術》課程教學面臨的問題，我們在本課程的教學改革過程中，從授課內容、教學團隊建設、教學模式和方法等多方面進行創新和嘗試，改善教學效果，現總結如下：

1.優化課程教學內容，把握顯示技術前沿。《平板顯示技術》課程內容涵蓋范圍廣，知識點多而學時又有限，課堂上不可能把每一種顯示技術都介紹得非常詳細。另一方面，隨著新技術、新材料、新器件和新產品的快速發展，顯示技術產業結構的重心正在向新一代顯示產品轉移。新的顯示技術必須隨時融入到教學中去，才能使課程內容不脫離實際。為了在有限的教學計劃內保證高質的教學內容，達到培養目標，必須精選授課內容。在課程內容的選擇上，我們既注重系統性和基礎性，又注重時新性和應用性，保留了PDP、FED和VFD等幾種傳統顯示技術，簡化教材中的內容，主要介紹器件結構和工作原理，縮短了教學學時。對LCD、OLED和LED等幾種目前應用非常廣泛的熱門顯示技術進行了重點講解，除介紹器件結構和工作原理外，還重點分析了這幾種顯示技術的觀看性能。如LCD，我們會比較詳細地介紹目前市場上主流產品的情況，像面內切換（IPS-LCD）和垂直取向（VA-LCD）如何提高顯示器的觀看視角。除此之外，我們還對一些新技術如立體顯示、柔性顯示、量子點顯示器、微米級LED顯示、激光顯示和印刷顯示技術做了原理和綜述性的介紹，激發學生的學習興趣，并引導學生做課外調研。

2.組建教學團隊，提升教學水平。平板顯示技術學科交叉性強，且新材料、新技術更新異常迅速，其授課內容既要包括傳統顯示技術，又要涵蓋最近發展前沿。授課老師既要有多種專業知識背景，又要能與工程生產實踐結合，才能達到較好的授課效果。單獨一個授課老師很難在上述幾點面面俱到，而組建教學團隊可以很好地解決這個問題。依托福州大學平板顯示技術國家地方聯合工程實驗室，我們在《平板顯示技術》教學中，組建了由3位主講教師組成的教學團隊，3位主講教師的專業背景分別為電路與驅動、光電材料與器件以及工程光學，而且科學研究領域均與顯示技術有關。同時，教學團隊的老師會定期到TCL、廈門天馬、冠捷等知名顯示企業進行學習和技術交流，使團隊教師能夠掌握工程實踐和最新的顯示產業情況。此外，我們還與國際信息顯示學會（SID）的培訓機構合作，不定期參加SID組織的顯示技術方面的培訓，擴大知識面，提升教學水平。

3.改進授課方法，強化實踐教學環節。根據教育學理論，教師在課堂上的角色是充當知識的引路人.為學生規劃教學內容的知識體系及學習次序，而學習的重點環節應該放在學生自己身上[3，4]。因此，注重基礎理論、強化應用實踐、培養學生自主學習能力是我們在《平板顯示技術》課程的教學原則。在《平板顯示技術》這門課的教授中，我們采用互動式教學，教師主要講授顯示技術基礎和每種顯示技術的器件結構與原理，留出一部分內容或者設置一些問題讓學生自學，要求學生通過調研參考資料，完成技術調研報告，并在課堂上進行交流，讓學生發揮主觀能動性，進行討論、質疑與辯論。如我們設置了LCD如何在與CRT和PDP的競爭中勝出，成為目前顯示技術主流；OLED顯示將來是否會取代LCD成為顯示技術主流等開放性學習題目，讓學生在解決疑問的過程中前進，使其具有成就感，以增加其學習的興趣與動力。實踐性教學是理論教學的繼續、補充、擴展和深化，我們依托物理與信息工程學院光電信息實驗教學國家級示范中心的學科平臺和平板顯示技術國家地方聯合工程實驗室已經建設的科學研究平臺，強化平板顯示技術實踐性教學，讓學生在實踐過程中加深對知識的理解。如結合科研項目，讓學生參與液晶光閥、液晶透鏡、裸眼3D顯示器件、OLED器件等顯示相關的課題研究，提高學生學習的興趣。

4.以科研促進教學，提高學習深度。科研工作是培養高質量學生的載體[5]，我們《平板顯示技術》教學團隊中的教師均是在顯示領域從事多年科學研究的老師，通過承擔國家科技部重點研發計劃課題、國家自然科學基金等各類科學研究課題，推行科研、教學與實踐相結合的教學方式，提高學生的實踐技能，教師們及時將自己的科研成果以補充講義方式增加到課程之中以提高教學水平。同時，鼓勵部分興趣濃厚，學有余力的學生，與老師一起參加實際科研項目的工作，從而讓學生對所學知識有更直觀的認識，提高學習深度。

5.利用社會資源，開辟學生第二課堂。顯示產業已成為國家戰略性新興產業，學生學習的最終目的是將所學知識應用于實際工作中，為顯示產業集群服務。因此，在《平板顯示技術》的授課中，我們非常重視社會資源的參與，盡力為學生學習平板顯示開辟良好的第二課堂。引進知名人士參與教學是提高教學質量的新手段之一[2]，我們的教師團隊依托福建省新型顯示技術與器件集成協同創新中心，與國內TCL、冠捷集團、天馬、京東方等光電顯示企業開展緊密的合作關系，利用這些合作資源，我們在課程中及課程結束后，邀請企業專業工程師與學生進行交流，或擔任實習和畢業設計合作導師，進行實踐性指導。同時，不定期地邀請國內外顯示領域的專家為我們的學生講學和進行交流，了解國內外最新顯示領域的相關政策和前沿進展。另一方面，我們專業至今為止已為眾多知名顯示企業輸送了大量優秀技術人才，有些人才已經成為企業的高管或者資深工程師，因此我們還建設了校友網絡交流平臺，讓學生與這些工作在企業第一線的學長進行交流，了解行業信息、行業知識和第一線的工作經驗，明確學習方向。

五、結束語

隨著中國在平板顯示產業的發展，企業對顯示技術人才的需求日益迫切。本文首先剖析了國內顯示技術人才的需求現狀和《平板顯示技術》課程教學中面臨的問題。針對教材、授課內容、授課方式、學生積極性等問題，結合我們進行的教學改革與實踐經驗，從課程內容優化、教學團隊組建、授課方法制定等方面提出一些對策。注重基礎理論知識與實際應用結合，精選授課內容，融入本領域最新研究方向；結合現有科研項目，引導學生參與實際科研工作，對《平板顯示技術》的教學具有一定的參考意義。

參考文獻：

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