作者:杨为家 何鑫 陈梅 张弛 梁萍
  【摘要】本文以五邑大学应用物理与材料学院所开设的《光电薄膜材料》研究生课程为例,就如何提高研究生的基础科研能力和工程应用能力进行教学改革探索,为高水平工科大学建设中的高素质人才培养提供有益的借鉴。
  【关键词】能力培养 教学改革
  【基金项目】本文系“广东省半导体绿色光源协同育人平台”(项目编号:粤教高函﹝2016﹞31 号)子课题五邑大学校级本科教学质量与教学改革工程建设项目(JX2017033)研究成果。
  【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)47-0239-01
  一、研究背景
  上世纪90年代,美国工程教育界基于“大工程观”提出“回归工程”的教育理念,形成具有创新性的“工程模式”教育体系。进而,构建OBE (Outcome based education,成果导向教育)工程认证体系。本世纪初,广东省根据国家由制造大国向制造强国转变的重大发展战略,为进一步增强本省的发展潜力和竞争力,提出了建设高水平工科大学计划,要求广东省高校为社会培养高素质的工程应用型人才。五邑大学是珠江三角洲西岸唯一一所以工科为主的多科性地方大学,于2017年进入广东省高水平工科大学建设行列。与此同时,为了进一步做好人才培养工作,五邑大学目前正在如火如荼开展专业质量提升工程。本文以五邑大学应用物理与材料学院所开设的《光电薄膜材料》研究生课程为例,就如何提高研究生的基础科研能力和工程应用能力进行教学改革探索。
  二、教学方法的改革探索
  1.现场教学与交叉教学相结合。我院购置有较为完善的薄膜制样设备,例如化学气相沉积系统、磁控溅射系统、高真空热蒸发镀膜设备等等。因此,可以使用笔记本电脑现场讲解基本的镀膜原理,然后,对照着设备现场讲解。这样做,可以提高学生的兴趣,加深学习印象和学习效果。此外,我院部分设备是对学生开放的,因此,我们可以考虑将现场教学与交叉教学相结合,提高教学效果。例如,我们可以将薄膜制备(高真空热蒸发镀膜设备)和薄膜表征(紫外分光光度计)设计成一次课进行。具体的做法是,首先指导学生使用高真空热蒸发镀膜设备在载玻片上蒸镀一层ZnO薄膜,接着指导学生使用紫外分光光度计测试制备好的ZnO薄膜样品的透射谱,从而获得ZnO薄膜在可见光范围内的透过率、吸收带边等信息。
  2.翻转课堂。根据课程的教学内容,选择几个重要的主题,由学生独立准备PPT,并进行讲解20-40分钟。之后,同学和教师提问,演讲的同学回答问题。最后,由教师进行点评,指出优点和不足之处,并根据学生的表现给予相应的成绩。在这种教学模式下主题的选择非常重要,应当让学生在准备和讲解的过程中,初步理解并能简单应用本课程的核心和关键知识。因此,翻转课堂的主题可为薄膜的生长机理、薄膜生长动力学、拉曼光谱在光电薄膜性能表征中的应用等等。
  3.数据处理与分析手把手教学。众所周知,实验数据处理与分析是非常重要的。数据可不可靠、从实验结果当中我们可以得到什么有用的信息、下一步的实验如何进行,这些都需要我们能够对实验结果进行准确的分析。此外,为了更好的展示自己的研究成果或者发表好的论文,我们需要把实验数据以恰当的图表形式展现出来。在光电薄膜的测试当中,XRD和拉曼光谱是经常采用的两种表征手段。而在科学制图当中,origin则是最常用的一种绘图工具软件。因此,本课程将手把手教学生如何利用MDI jade分析XRD测试数据和运用NGSLabSpec软件处理拉曼测试数据,进而使用origin软件绘制出符合论文发表规范的数据结果图。此项教学内容可以有效培养学生做科研的基本技能,因此,学生的学习热情高涨,基本掌握了上述三种软件的常规使用方法。这为后续的科研工作和毕业论文的顺利进行奠定了较好的基础。
  4.讲授如何挖掘和撰写专利的技巧,指导学生撰写并申请一个光电薄膜材料相关领域的专利。当今社会,核心技術的竞争力是决定企业生命的关键因素。因此,核心技术的保护是极其重要的一项工作。而保护核心技术最常用的手段就是申请专利保护。培养学生撰写专利的能力,一方面,可以加强学生保护自主知识产权的意识和能力;另一方面,可以提高学生在未来就业当中的竞争力。因此,本课程将向学生讲授如何挖掘和撰写专利的技巧,进而指导学生撰写并申请一个光电薄膜材料相关领域的专利。拟申请的专利可以为:一种ZnO薄膜的制备方法、一种新型光电薄膜传感器、一种新型太阳能电池等等。这部分的教学改革适应学校高水平工科大学建设要求,符合学生的发展需要,因而深受学生喜爱,学生的积极性很高,全部顺利完成了任务。
  5.撰写针对性课程综述小论文,一举四得。第一,帮助学生较为全面的认识光电薄膜某一领域或者某一方向的发展,并获得相应的课程成绩;第二,修改整理好之后,该论文可以在重要的学术期刊上发表;第三,如学生以光电薄膜材料为研究方向,则该论文经完善之后可作为学生毕业论文的开题报告;第四,该论文可以作为学生毕业论文绪论的部分内容,这样可以有效缩短毕业论文的撰写时间。
  三、结论
  通过《光电薄膜材料》实践教学改革,有针对性提高学生的基础科研能力和工程应用能力,并取得了较好的效果。未来,我们将以提高学生的基础科研能力和工程应用能力为导向,不断完善教学改革,努力把《光电薄膜材料》打造成为研究生的精品课程。
  参考文献:
  [1]唐斌.“大工程观”背景下《光电子材料与器件》课程实践教学改革的探索[J].教育教学论坛,2017,46,120-121.
  [2]蔡信海.我国工程本科人才培养模式改革研究——以材料类专业为例[D].华南理工大学,2012.

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