劉玉玉　解令海

【摘 要】綜合實(shí)驗(yàn)課程是本科生能力培養(yǎng)的重要載體，課程內(nèi)容和授課方式對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練其創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)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(zhuǎn)化為我院本科生綜合實(shí)驗(yàn)課程，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程的教授，讓我院本專業(yè)的本科生了解該專業(yè)的最新科研動(dòng)態(tài)。彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容成舊，同時(shí)讓該專業(yè)本科生了解到本學(xué)科研究的基本思路和方法，為科研成果轉(zhuǎn)化為本科生綜合實(shí)驗(yàn)課程提供了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】光電材料；創(chuàng)新；綜合實(shí)驗(yàn)

根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期新材料人才發(fā)展規(guī)劃（2010-2020年）》，改革開放以來(lái)，材料領(lǐng)域雖然取得了飛速發(fā)展，我國(guó)材料領(lǐng)域工業(yè)增加值已占全國(guó)GDP總量的1/4左右，但該領(lǐng)域技能以上人才資源占全國(guó)總量的比例還不到17%，人才資源總量與領(lǐng)域發(fā)展地位不符。根據(jù)《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，大力培育新興產(chǎn)業(yè)，其中包括新材料和新一代顯示技術(shù)。作為材料學(xué)科的本科生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科生日常教學(xué)的不可缺少的部分，對(duì)其創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)具有重要的作用。而成舊材料學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，嚴(yán)重阻礙了新材料人才的培養(yǎng)。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(zhuǎn)化為我院的本科生綜合實(shí)驗(yàn)課程，通過(guò)小團(tuán)隊(duì)教學(xué)模式，帶領(lǐng)學(xué)生一步一步完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)該綜合實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解該學(xué)科研究的基本思路和模式，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的信心和興趣，從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)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(jù)學(xué)生的自身?xiàng)l件，選擇合適的難易項(xiàng)目，太容易達(dá)不到教學(xué)目的，太難打消學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；其次考慮實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)成本，如果涉及到太貴重的藥品，實(shí)施成本過(guò)高，作為本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)不適合；第三考慮每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)是否合適，時(shí)間太長(zhǎng)，不適合作為課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)，但可以作為其他類的教學(xué)使用；第四考慮實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)保以及原子經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)前期的對(duì)我院相關(guān)科研成果的梳理，我們選擇將經(jīng)典光電材料-芴類材料的科研成果轉(zhuǎn)化為綜合實(shí)驗(yàn)課程[5-7]。以芴為原料經(jīng)過(guò)傅克反應(yīng)、碳碳偶聯(lián)反應(yīng)等多步反應(yīng)得到1-3單元寡聚芴。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、實(shí)驗(yàn)的原子經(jīng)濟(jì)性和實(shí)驗(yàn)成本，我們把成果轉(zhuǎn)化為一系列的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組合成綜合實(shí)驗(yàn)課程?？紤]到面向授課對(duì)象是大四本科生，我們將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加難度，加入無(wú)水無(wú)氧操作。考慮到實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，我們把合成部分分成三類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。芴的溴代物和硼酸酯在鈀催化劑的作用下進(jìn)行碳碳偶聯(lián)反應(yīng)。此實(shí)驗(yàn)是一個(gè)典型的suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，可作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

通過(guò)前期的篩選，確定了將要轉(zhuǎn)化的科研成果后，先根據(jù)科研成果來(lái)設(shè)計(jì)相關(guān)課程。課程名稱：光電材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 綜合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

課程名稱：光電材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，其中那個(gè)包含以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)部分：

2.1 三種光電材料的合成

該綜合實(shí)驗(yàn)課程涉及到1-3單元的寡聚物的合成。根據(jù)文獻(xiàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)原理及步驟

圖3 第二種光電材料實(shí)驗(yàn)原理及步驟

圖4 第三種光電材料實(shí)驗(yàn)原理及步驟

2.2 三種光電材料光電性質(zhì)表征

分別對(duì)所合成的三種光電材料溶液態(tài)和薄膜態(tài)，進(jìn)行紫外-可見和熒光光譜的測(cè)試。通過(guò)光譜的測(cè)試，讓學(xué)生了解不同基團(tuán)對(duì)有機(jī)光電性質(zhì)的影響，了解影響光電材料光譜性質(zhì)的主要因素。

2.3 有機(jī)發(fā)光二極管的制備

將所合成的材料作為發(fā)光層制備標(biāo)準(zhǔn)器件結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管，通過(guò)有機(jī)發(fā)光二極管的制備，讓學(xué)生了解到科研與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，增強(qiáng)專業(yè)信心。同時(shí)也將課本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。

2.4 有機(jī)發(fā)光二極管性質(zhì)表征

利用keithley2400測(cè)試平臺(tái)來(lái)測(cè)試所制備的有機(jī)發(fā)光二極管器件。通過(guò)對(duì)器件的表征，讓學(xué)生了解衡量器件好壞標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)怎么來(lái)判斷材料是否適合商業(yè)應(yīng)用。

3 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施和報(bào)告（論文）撰寫

將這些課題設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。而在教學(xué)過(guò)程中可以先讓學(xué)生成立小團(tuán)隊(duì)。以各團(tuán)隊(duì)為單位，分工協(xié)作來(lái)完成該課題。在團(tuán)隊(duì)成員查閱中文和英文文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，搜集有關(guān)該成果的一些資料，閱讀文獻(xiàn)后設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)方案來(lái)完成課題。各小組成員可以通過(guò)口頭匯報(bào)或者ppt形式匯報(bào)其完成課題的方案。通過(guò)各團(tuán)隊(duì)跟老師在充分討論的基礎(chǔ)上，修改、匯總?cè)M成員的方案，教師當(dāng)場(chǎng)提出方案中不合理的部分和應(yīng)改進(jìn)的地方，最后制定出最終的可行性的研究方案。通過(guò)前期的討論，對(duì)）實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)施，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)前期文獻(xiàn)的調(diào)研來(lái)得出自己的結(jié)論。撰寫相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或論文，完成整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，真實(shí)模擬一個(gè)科研項(xiàng)目的研究過(guò)程，不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性、科學(xué)創(chuàng)新性，還能給予學(xué)生科研自信心，為以后學(xué)生的科研創(chuàng)新打下一定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)新材料人才的需求越來(lái)越大，傳統(tǒng)的材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)滿足不了新材料專業(yè)的人才培養(yǎng)，怎樣將新材料的最近研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是個(gè)材料類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。先進(jìn)的科研成果開闊了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生近距離的接觸科研，了解科研的思路，為我國(guó)材料類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重大的意義。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]