張奎奎,楊 波,鄭素娟

(1.南京工業(yè)大學(xué),江蘇 南京 211800;2.江蘇省高校科技發(fā)展中心,江蘇 南京 210024;3.江蘇集萃智能制造技術(shù)研究所有限公司,江蘇 南京 211899)

0 引言

柔性電子學(xué)是一門新興的學(xué)科領(lǐng)域[1],它研究和應(yīng)用柔性、可彎曲、可拉伸的電子材料和器件。與傳統(tǒng)硬性電子器件相比,柔性電子器件具有輕薄、柔軟、可穿戴等特點,可以廣泛應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備、可穿戴醫(yī)療器械、智能家居等領(lǐng)域,具有巨大的市場潛力和社會價值。2021年,柔性電子學(xué)專業(yè)列入普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄的新專業(yè)名單?！皵?shù)智化”是指以人工智能、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ),通過智能化、自動化的方法進行信息處理和決策的能力[2]。“數(shù)智化”技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用不僅改變了社會和產(chǎn)業(yè)的方方面面[3-5],也對柔性電子學(xué)專業(yè)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。柔性電子學(xué)專業(yè)需要適應(yīng)“數(shù)智化”時代的需求,掌握與“數(shù)智化”相關(guān)的核心理論和技術(shù),以應(yīng)對日益增長的市場競爭和技術(shù)發(fā)展。本文的目的是探討在“數(shù)智化”背景下柔性電子學(xué)專業(yè)課程建設(shè)的思考和實施方法。通過更新課程內(nèi)容、強化實踐環(huán)節(jié)和引入跨學(xué)科的合作,柔性電子學(xué)專業(yè)可以更好地適應(yīng)“數(shù)智化”時代的需求和挑戰(zhàn)。

1 “數(shù)智化”時代對柔性電子學(xué)專業(yè)的影響

在“數(shù)智化”時代,人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展為柔性電子學(xué)專業(yè)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。這些技術(shù)的特點包括高度智能化、自動化和互聯(lián)互通。柔性電子學(xué)專業(yè)需要充分利用這些技術(shù),推動柔性電子器件的創(chuàng)新和發(fā)展。

1.1 “數(shù)智化”的快速發(fā)展與應(yīng)用范圍擴大

“數(shù)智化”技術(shù)包括人工智能、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的技術(shù),在各個行業(yè)和領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能技術(shù)在圖像處理、語音識別、自動控制等方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了重大突破。在柔性電子學(xué)領(lǐng)域,人工智能可以幫助優(yōu)化柔性電子器件的設(shè)計和制造過程,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的普及,產(chǎn)生和積累了大量數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),可以從龐大的數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的信息和模式。在柔性電子學(xué)領(lǐng)域,大數(shù)據(jù)分析可以幫助優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、市場預(yù)測和供應(yīng)鏈管理等環(huán)節(jié)。在柔性電子學(xué)領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)智能穿戴設(shè)備和智能家居的互聯(lián)互通,為用戶提供更加智能化和便捷的體驗。

1.2 對柔性電子學(xué)專業(yè)知識與技能需求的變化

隨著“數(shù)智化”時代的到來,柔性電子學(xué)專業(yè)的知識與技能需求也發(fā)生了變化。學(xué)生需要掌握與人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)的能力,需要了解人工智能的基本原理、機器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)模型,以及如何將這些技術(shù)應(yīng)用于柔性電子器件的設(shè)計和控制。此外,學(xué)生還需要了解大數(shù)據(jù)分析的方法和工具,能夠從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息和模式。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也需要學(xué)生掌握相關(guān)的通信協(xié)議、傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)安全等知識。

1.3 對柔性電子學(xué)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)

“數(shù)智化”時代為柔性電子學(xué)帶來了許多機遇和挑戰(zhàn)。首先,技術(shù)發(fā)展的機遇使得柔性電子器件的設(shè)計和制造效率得到提高。人工智能和自動化工具可以實現(xiàn)自動設(shè)計和優(yōu)化,幫助快速開發(fā)新型柔性電子器件,提高設(shè)計質(zhì)量。其次,智能化控制的機遇使得柔性電子產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制和操作,提供更智能和個性化的用戶體驗。通過人工智能技術(shù),柔性電子產(chǎn)品可以學(xué)習(xí)用戶的習(xí)慣和喜好,從而提供定制化的服務(wù)。此外,大數(shù)據(jù)分析的機遇使得柔性電子產(chǎn)品能夠從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息和模式,為產(chǎn)品的優(yōu)化和決策提供支持。通過分析用戶數(shù)據(jù)和市場趨勢,柔性電子產(chǎn)品可以更好地滿足用戶需求。然而,“數(shù)智化”時代也帶來了一些挑戰(zhàn)。柔性電子學(xué)專業(yè)需要與計算機科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科進行跨學(xué)科的合作和交叉學(xué)習(xí),培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新思維。此外,“數(shù)智化”時代對學(xué)生的技能需求更高,他們需要不斷更新知識和技能,跟上技術(shù)的發(fā)展步伐。專業(yè)教育需要提供相應(yīng)的課程和訓(xùn)練,以滿足學(xué)生的需求。

因此,柔性電子學(xué)專業(yè)需要緊跟時代的步伐,適應(yīng)“數(shù)智化”的特點,培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科能力和創(chuàng)新思維。同時,也需要不斷更新課程和培訓(xùn)內(nèi)容,提供與“數(shù)智化”相關(guān)的知識和技能培訓(xùn),幫助學(xué)生更好地適應(yīng)這個變化迅速的時代。只有不斷地學(xué)習(xí)和創(chuàng)新,柔性電子學(xué)專業(yè)才能在“數(shù)智化”時代中蓬勃發(fā)展。

2 “數(shù)智化”背景下柔性電子學(xué)專業(yè)課程建設(shè)的思路

在“數(shù)智化”時代,柔性電子學(xué)專業(yè)面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。為了培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的柔性電子學(xué)專業(yè)人才,課程建設(shè)需要緊跟“數(shù)智化”的核心理論和技術(shù),強化實踐環(huán)節(jié),同時注重跨學(xué)科合作,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維。

2.1 更新課程內(nèi)容,融入“數(shù)智化”核心理論和技術(shù)

將人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等“數(shù)智化”領(lǐng)域的核心理論和技術(shù)引入柔性電子學(xué)專業(yè)課程中。學(xué)生可以學(xué)習(xí)到人工智能算法在柔性電子器件設(shè)計和制造中的應(yīng)用,大數(shù)據(jù)分析在市場預(yù)測和產(chǎn)品優(yōu)化中的作用,以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在柔性電子系統(tǒng)互聯(lián)互通中的應(yīng)用。通過增加實踐項目和案例分析,培養(yǎng)學(xué)生在“數(shù)智化”應(yīng)用方面的能力。學(xué)生可以參與真實的柔性電子產(chǎn)品開發(fā)項目,應(yīng)用“數(shù)智化”技術(shù)解決實際問題,從而加深對理論知識的理解和應(yīng)用?？梢栽O(shè)計專門的課程模塊,涵蓋“數(shù)智化”技術(shù)的原理、方法和應(yīng)用。通過理論教學(xué)、案例分析和實踐項目,培養(yǎng)學(xué)生對“數(shù)智化”技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。

2.2 強化實踐環(huán)節(jié),提升學(xué)生的操作和問題解決能力

注重學(xué)生的實際操作和實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)。通過實驗,學(xué)生親自操作柔性電子器件的制造和測試過程,加深對相關(guān)技術(shù)的理解,并培養(yǎng)問題意識和解決能力。與柔性電子相關(guān)的企業(yè)合作,提供實際的項目實踐和實習(xí)機會,使學(xué)生能夠了解行業(yè)的最新發(fā)展和應(yīng)用需求,并將所學(xué)知識應(yīng)用到實際工作中。

2.3 跨學(xué)科合作,培養(yǎng)綜合能力和跨學(xué)科思維

加強與材料科學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科的合作,促進知識的交流和跨學(xué)科融合。例如:與材料科學(xué)合作,研究新型柔性材料的開發(fā)和應(yīng)用;與計算機科學(xué)合作,研究柔性電子設(shè)備的智能控制和數(shù)據(jù)分析算法等。通過跨學(xué)科合作的項目和課程設(shè)置,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維能力。學(xué)生將學(xué)習(xí)如何在不同學(xué)科領(lǐng)域之間進行交叉思考,解決復(fù)雜問題。

2.4 強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)

柔性電子學(xué)專業(yè)的課程建設(shè)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?？梢栽O(shè)置創(chuàng)新實踐課程,鼓勵學(xué)生進行科研項目和創(chuàng)業(yè)實踐;提供創(chuàng)新思維培訓(xùn)和創(chuàng)業(yè)指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生從理論到實踐的轉(zhuǎn)化。同時,與企業(yè)、研究機構(gòu)建立合作關(guān)系,組織學(xué)生參與創(chuàng)新項目,提供實際場景和資源支持,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。

2.5 教師培訓(xùn)和學(xué)科交流

為了保持教師的專業(yè)水平和教學(xué)能力,需要定期進行教師培訓(xùn),使其了解“數(shù)智化”領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用。同時,也應(yīng)鼓勵教師積極參與學(xué)科交流和學(xué)術(shù)研究,與同行分享經(jīng)驗和合作研究,促進柔性電子學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)發(fā)展。

因此,更新課程內(nèi)容、強化實踐環(huán)節(jié)、跨學(xué)科合作、強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)以及教師培訓(xùn)和學(xué)科交流是“數(shù)智化”背景下柔性電子學(xué)專業(yè)課程建設(shè)的主體思路。這將有助于培養(yǎng)適應(yīng)“數(shù)智化”時代需求的柔性電子學(xué)專業(yè)人才,提升學(xué)生的綜合能力并促進學(xué)科的發(fā)展。

3 實施柔性電子學(xué)專業(yè)課程建設(shè)的策略與方法

3.1 分析行業(yè)需求與趨勢

需要對柔性電子學(xué)領(lǐng)域的行業(yè)需求和發(fā)展趨勢進行深入分析。了解行業(yè)中的重點領(lǐng)域、技術(shù)進展和應(yīng)用需求,以此為基礎(chǔ)確定課程設(shè)置的方向。可以參考行業(yè)報告、學(xué)術(shù)研究和企業(yè)需求調(diào)研等資料,確保課程內(nèi)容與實際需求緊密匹配。

3.2 設(shè)計全面的課程結(jié)構(gòu)

基于對行業(yè)需求的分析,設(shè)計一套全面的課程結(jié)構(gòu),涵蓋基礎(chǔ)理論、實驗實踐和應(yīng)用創(chuàng)新等方面。課程結(jié)構(gòu)可以分為核心課程和選修課程,旨在給予學(xué)生廣泛的學(xué)習(xí)選擇和深入研究的機會。核心課程應(yīng)包括柔性電子學(xué)的基本原理、材料與加工技術(shù)、器件設(shè)計與制備等內(nèi)容。選修課程則可以根據(jù)學(xué)生的興趣和未來發(fā)展方向,設(shè)置更加專業(yè)化的課程模塊。

3.3 強化實踐教學(xué)

柔性電子學(xué)是一門實踐性較強的學(xué)科,因此實踐教學(xué)在課程建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用?？梢酝ㄟ^實驗課程、項目實踐和工程實習(xí)等形式,為學(xué)生提供充分的實踐機會。實驗課程可以涵蓋柔性電子材料的制備和測試、器件的設(shè)計與制造等內(nèi)容,讓學(xué)生親自動手操作和實踐。項目實踐可以組織學(xué)生參與柔性電子產(chǎn)品的開發(fā)、智能感知系統(tǒng)的設(shè)計等實際項目,培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新思維。工程實習(xí)則可以讓學(xué)生在實際工作環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)知識,與企業(yè)合作解決實際問題。

3.4 促進跨學(xué)科合作

柔性電子學(xué)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域,因此跨學(xué)科合作是課程建設(shè)中的重要策略之一?？梢耘c計算機科學(xué)、材料科學(xué)、機械工程等專業(yè)進行合作,開設(shè)跨學(xué)科的課程或?qū)嵺`項目。通過跨學(xué)科的學(xué)習(xí)和合作,學(xué)生可以接觸到更廣泛的知識領(lǐng)域,培養(yǎng)多元思維和解決復(fù)雜問題的能力?？梢越M織跨學(xué)科的團隊項目,讓學(xué)生在團隊中共同解決柔性電子學(xué)領(lǐng)域的挑戰(zhàn),培養(yǎng)團隊合作和領(lǐng)導(dǎo)能力。

3.5 加強教師培訓(xùn)和學(xué)科交流

需要定期進行教師培訓(xùn),使其了解柔性電子學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用?？梢越M織教師參加學(xué)術(shù)會議、行業(yè)研討會等活動,與同行交流和學(xué)習(xí)。同時,也應(yīng)鼓勵教師積極參與學(xué)科交流和學(xué)術(shù)研究,與同行分享經(jīng)驗和合作研究,促進柔性電子學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)發(fā)展。

3.6 運用現(xiàn)代教育技術(shù)

現(xiàn)代教育技術(shù)在課程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用?？梢岳迷诰€學(xué)習(xí)平臺、虛擬實驗室和仿真軟件等工具,為學(xué)生提供靈活的學(xué)習(xí)方式和實踐環(huán)境。在線學(xué)習(xí)平臺可以提供課程材料、視頻講座和在線討論等功能,方便學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)。虛擬實驗室和仿真軟件可以模擬實驗和設(shè)計過程,讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進行實踐操作和測試,提升他們的實驗技能和創(chuàng)新能力。

3.7 持續(xù)評估與改進

課程建設(shè)是一個持續(xù)的過程,需要不斷進行評估與改進。可以通過課程評估問卷、學(xué)生反饋和就業(yè)調(diào)查等方式,收集學(xué)生和行業(yè)的意見和建議。根據(jù)反饋結(jié)果,及時調(diào)整課程內(nèi)容和教學(xué)方法,保持與行業(yè)需求的匹配性。同時,也要關(guān)注行業(yè)的動態(tài)變化和新技術(shù)的出現(xiàn),及時更新課程內(nèi)容,確保學(xué)生學(xué)到最新的知識和技能。

總之,實施柔性電子學(xué)專業(yè)課程建設(shè)需要綜合考慮行業(yè)需求與趨勢、課程結(jié)構(gòu)設(shè)計、實踐教學(xué)、跨學(xué)科合作、教師培訓(xùn)和學(xué)科交流等方面。通過合理的策略與方法,可以為學(xué)生提供全面的學(xué)習(xí)體驗和實踐機會,培養(yǎng)具備專業(yè)知識和綜合能力的柔性電子學(xué)專業(yè)人才。這將有助于推動柔性電子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展,并適應(yīng)日益變化的科技和產(chǎn)業(yè)需求。

4 結(jié)語

柔性電子學(xué)專業(yè)在“數(shù)智化”背景下具有廣闊的發(fā)展前景。通過持續(xù)的課程建設(shè)和人才培養(yǎng),可以為柔性電子學(xué)專業(yè)的發(fā)展提供有力支撐,培養(yǎng)出適應(yīng)“數(shù)智化”時代需求的專業(yè)人才,并推動柔性電子學(xué)在“數(shù)智化”背景下的創(chuàng)新和應(yīng)用。這將為社會帶來更多的科技進步和經(jīng)濟發(fā)展機會。