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

楊為家 何鑫 陳梅 張弛 梁萍

【摘要】本文以五邑大學應用物理與材料學院所開設的《光電薄膜材料》研究生課程為例，就如何提高研究生的基礎科研能力和工程應用能力進行教學改革探索，為高水平工科大學建設中的高素質人才培養提供有益的借鑒。

【關鍵詞】能力培養 教學改革

【基金項目】本文系“廣東省半導體綠色光源協同育人平臺”（項目編號：粵教高函﹝2016﹞31 號）子課題五邑大學校級本科教學質量與教學改革工程建設項目（JX2017033）研究成果。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）47-0239-01

一、研究背景

上世紀90年代，美國工程教育界基于“大工程觀”提出“回歸工程”的教育理念，形成具有創新性的“工程模式”教育體系。進而，構建OBE （Outcome based education，成果導向教育）工程認證體系。本世紀初，廣東省根據國家由制造大國向制造強國轉變的重大發展戰略，為進一步增強本省的發展潛力和競爭力，提出了建設高水平工科大學計劃，要求廣東省高校為社會培養高素質的工程應用型人才。五邑大學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，于2017年進入廣東省高水平工科大學建設行列。與此同時，為了進一步做好人才培養工作，五邑大學目前正在如火如荼開展專業質量提升工程。本文以五邑大學應用物理與材料學院所開設的《光電薄膜材料》研究生課程為例，就如何提高研究生的基礎科研能力和工程應用能力進行教學改革探索。

二、教學方法的改革探索

1.現場教學與交叉教學相結合。我院購置有較為完善的薄膜制樣設備，例如化學氣相沉積系統、磁控濺射系統、高真空熱蒸發鍍膜設備等等。因此，可以使用筆記本電腦現場講解基本的鍍膜原理，然后，對照著設備現場講解。這樣做，可以提高學生的興趣，加深學習印象和學習效果。此外，我院部分設備是對學生開放的，因此，我們可以考慮將現場教學與交叉教學相結合，提高教學效果。例如，我們可以將薄膜制備（高真空熱蒸發鍍膜設備）和薄膜表征（紫外分光光度計）設計成一次課進行。具體的做法是，首先指導學生使用高真空熱蒸發鍍膜設備在載玻片上蒸鍍一層ZnO薄膜，接著指導學生使用紫外分光光度計測試制備好的ZnO薄膜樣品的透射譜，從而獲得ZnO薄膜在可見光范圍內的透過率、吸收帶邊等信息。

2.翻轉課堂。根據課程的教學內容，選擇幾個重要的主題，由學生獨立準備PPT，并進行講解20-40分鐘。之后，同學和教師提問，演講的同學回答問題。最后，由教師進行點評，指出優點和不足之處，并根據學生的表現給予相應的成績。在這種教學模式下主題的選擇非常重要，應當讓學生在準備和講解的過程中，初步理解并能簡單應用本課程的核心和關鍵知識。因此，翻轉課堂的主題可為薄膜的生長機理、薄膜生長動力學、拉曼光譜在光電薄膜性能表征中的應用等等。

3.數據處理與分析手把手教學。眾所周知，實驗數據處理與分析是非常重要的。數據可不可靠、從實驗結果當中我們可以得到什么有用的信息、下一步的實驗如何進行，這些都需要我們能夠對實驗結果進行準確的分析。此外，為了更好的展示自己的研究成果或者發表好的論文，我們需要把實驗數據以恰當的圖表形式展現出來。在光電薄膜的測試當中，XRD和拉曼光譜是經常采用的兩種表征手段。而在科學制圖當中，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生如何利用MDI jade分析XRD測試數據和運用NGSLabSpec軟件處理拉曼測試數據，進而使用origin軟件繪制出符合論文發表規范的數據結果圖。此項教學內容可以有效培養學生做科研的基本技能，因此，學生的學習熱情高漲，基本掌握了上述三種軟件的常規使用方法。這為后續的科研工作和畢業論文的順利進行奠定了較好的基礎。

4.講授如何挖掘和撰寫專利的技巧，指導學生撰寫并申請一個光電薄膜材料相關領域的專利。當今社會，核心技術的競爭力是決定企業生命的關鍵因素。因此，核心技術的保護是極其重要的一項工作。而保護核心技術最常用的手段就是申請專利保護。培養學生撰寫專利的能力，一方面，可以加強學生保護自主知識產權的意識和能力；另一方面，可以提高學生在未來就業當中的競爭力。因此，本課程將向學生講授如何挖掘和撰寫專利的技巧，進而指導學生撰寫并申請一個光電薄膜材料相關領域的專利。擬申請的專利可以為：一種ZnO薄膜的制備方法、一種新型光電薄膜傳感器、一種新型太陽能電池等等。這部分的教學改革適應學校高水平工科大學建設要求，符合學生的發展需要，因而深受學生喜愛，學生的積極性很高，全部順利完成了任務。

5.撰寫針對性課程綜述小論文，一舉四得。第一，幫助學生較為全面的認識光電薄膜某一領域或者某一方向的發展，并獲得相應的課程成績；第二，修改整理好之后，該論文可以在重要的學術期刊上發表；第三，如學生以光電薄膜材料為研究方向，則該論文經完善之后可作為學生畢業論文的開題報告；第四，該論文可以作為學生畢業論文緒論的部分內容，這樣可以有效縮短畢業論文的撰寫時間。

三、結論

通過《光電薄膜材料》實踐教學改革，有針對性提高學生的基礎科研能力和工程應用能力，并取得了較好的效果。未來，我們將以提高學生的基礎科研能力和工程應用能力為導向，不斷完善教學改革，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：

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

[2]蔡信海.我國工程本科人才培養模式改革研究——以材料類專業為例[D].華南理工大學，2012.