《光電顯示技術》課程教學體會與思考

熊健　何珍　蔡平　薛小剛　張小文

【摘 要】隨著科技、經濟的發展，我國光電顯示行業取得了長足的發展。光電顯示行業是典型的資金密集、技術密集、人才密集型產業。其中人才的競爭將會成為該行業的競爭主體。通過對光電顯示行業應用型人才的培養需要，我院應用物理專業開設了該門課程。為了提高這門課程的實用型、提升學生學習興趣、加強學生學習效果，使學生能夠更好的掌握光電顯示技術相關原理，靈活掌握所學的基礎知識，能與應用結合進行一些基本創新，并使得學生所學與企業所需緊密結合。筆者根據自身教學實踐，就教學內容組織、教學方法以及對該課程談一些體會與思考。

【關鍵詞】光電顯示技術；教學質量；教學體會

隨著全球進入“后危機”時代，尋找和培育新的經濟增長點，發展戰略性新興產業，成為各國搶占新一輪經濟戰略至高點的重要手段[1]。隨著網絡科技以及智能設備的更新換代，光電顯示技術已經成為人類信息傳遞的主要媒介。尤其是最近幾年智能手機、平板電視、LED顯示屏得到大規模應用后，人類通過視覺獲取信息已經占到獲取信息總量的80%以上[2-5]。光電顯示行業也因此成為具有影響力的新興產業。通過政府引導、金融和科研支撐，韓國、日本、臺灣省的光電產業迅速搶占了國際市場，促使光電產業成為了新一代官、商、產、學、研合作建設規模化高新技術產業的典范[6]。我國近年來在政府的大力扶持下也逐漸形成了北上廣等重要的光電產業集群，發展前景相當可觀。光電產業在我國的興起對高校培養相關科技人才提出了新的需求。在這種背景下，我院應用物理專業開設了《光電顯示技術》課程。

理解和掌握該門課程的知識對培養學生的創新思維、動手能力以及分析并解決問題的能力都具有重要的實際意義，尤其可以為學生在光電顯示行業就業提供充足的知識儲備。然而，《光電顯示技術》課程開設對任何學校來說都是一個挑戰，因為光電顯示技術更新速度快、涉及面廣、內容繁多，如何使學生所學知識能夠與企業所需有機結合才是這門課程開始成功的關鍵。傳統的以老師講授，學生死記硬背的方式已經不適合這類新型課程的教學。筆者就近幾年在這一門學科中的教學總結一點經驗，同時提出一些思考供廣大教師和同學們作為參考。

1 教學內容的改革

《光電顯示技術》內容繁多、設計知識面廣泛，包括光學、光電子學、通訊技術、計算機技術、機械設計等多方面科學內容。大多數內容又牽扯大量的工藝、工程技術等內容。在48學時的課堂完成教學內容，時間相對不足，為了使得學生能在有限的時間內掌握和理解相關知識要素，我認為必須從以下幾方面進行改革。

1.1 以企業需求為導向，突出重點

自本世紀初，應用型創新人才培養的戰略思想已經深入到高等教育的改革方針之中。2014年我國教育部明確提出將一半以上普通本科高等院校向職業教育轉向。這說明現在人才培養的方向主要取決于市場職位的需求。以前的本科教育的培養體制在當今市場經濟中表現出了很多不適應性，導致教育資源的浪費和人才培養的不合理。《光電顯示技術》由于具有很強的應用性，與企業需求關聯性很強。所以筆者認為這門課的授課主要應以企業需求為導向，針對性的突出重點內容，省略一些傳統且面臨淘汰的技術內容。我校以前的《光電顯示技術》教科書（清華大學李文鋒等編寫的《光電顯示技術》[2]）和教學大綱主要包括各類光電顯示的器件結構、工作原理和驅動方式三個部分的主要內容，知識體系強調面面俱到，而對器件的上游工藝和下游工藝基本沒有太多涉及。企業需求畢業生具有相關領域的基礎理論知識，能夠理解企業產品的工作原理，可以在此基礎上做一些創新研發。同時，企業更需要畢業生具有對產品工藝技術、生產設備以及產品上下游具有一定的整體把握。因為這樣，畢業生才能很快進入工作角色，才能切合實際的開展產品的生產工藝指導、生產現場管理、工藝技術創新及產品關鍵材料源頭創新等。

鑒于此，筆者在大量調研了京東方、華星光電、友達光電及昆山龍騰等企業以及四大LED產業片區（株三角、長三角、福建江西地區、北方地區）的生產領域和產品特點的基礎上，調整了授課內容。具體調整如下：

a）將液晶平板顯示（LCD）、發光二極管（LED）、等離子體顯示（PDP）列為授課重點；

b）將陰極射線管顯示技術的課時縮短，以了解工作原理為基本教學目標；

c）增加重點授課內容所牽扯的上、中、下游產業工藝技術，逐層剖析，使學生掌握從材料到零件再到產品的整體工業生產過程；

d）增加新型光電顯示技術的課后探索環節，培養學生創新思維，制造相關作品。

根據調整內容，以企業需求為導向、以理論基礎知識為根據、以工藝生產流程為線索、以實際探索作品為興趣點，逐步講解光電顯示技術中牽扯的器件工作原理、器件生產流程、器件驅動方式，這樣邏輯清晰、目標明確，學生容易掌握和接受。

1.2 以科研為依托，激發學生興趣，培養創新能力

光電顯示技術與物理學、光學、光譜學、光電子學、鐵電學、半導體技術、微電子技術、通訊技術等學科是相互交叉。它們之間相互促進、相互制約。近幾年由于光電子技術、半導體技術的飛速發展，推動了光電顯示技術的高速發展。現有的光電顯示技術的飛速發展，使得大部分先進技術還沒有在教科書中體現。為了使得學生在這一領域樹立前瞻性眼光，感觸光電技術發展的脈搏，開拓他們的視野。作為教師必須時刻學習和填充自己的知識結構，提升自己的理論實踐水平；同時注重科研能力的提升，并將科研思維注入教學中，做到科研教學相結合。

此外，對于產品制造中牽扯的上、中、下游產業牽扯的工藝技術在授課中是一個難以實現教學效果的環節。桂林電子科技大學材料科學與工程學院具有廣西區信息材料自治區重點實驗室，其中幾乎涵蓋了光電器件制備的所有工藝設備和技術。比如，LED制備、光刻技術、CVD設備、真空蒸鍍設備、磁控濺射設備、透明電極制備技術及襯底表面處理設備等等。在教學過程中，筆者在課程教學、實驗實踐、畢業設計（論文）等方面開展了改革探索。具體包括：

a）圍繞設備，講解工作原理與操作

設備是實現工藝技術、大規模生產的基礎。講述工藝技術必講述設備的工作原理和操作。結合重點實驗室的設備和人員配置，給大學生們講解設備的工作原理和操作步驟。讓他們熟悉光電顯示器件生產中的設備儀器和操作流程。筆者通過這一環節，使得學生深入了解了所學知識和實際之間的對接，效果很好。

b）課題帶動，深入培養創新能力

以筆者研究課題相關的前沿問題，面向學生開設與光電顯示相關課題。讓學生加入到實際科研探索中，通過設計探索實驗和解決問題的探索思路，讓廣大學生們對光電顯示技術領域的上游行業進行充分認識。培養他們的獨立創新能力和研發能力。通過實踐，激發了一部分學生對于光電顯示技術相關的探索興趣。

c）緊扣畢業設計，重點提升

結合筆者研究基礎，針對有意在LED領域發展的同學，設置專項的LED畢業設計課題。讓學生獨立思考并提出相關問題，集中培養大學生的科研素養，讓大學生具備獨立進行技術開發和研發的初步技能。這一過程中，重點培養學生的在LED領域的原創開發能力。筆者已經指導了少數本科生順利完成了LED相關的畢業設計，現已經成功進入相關企業進行工作。

2 教學方法改革

教學方法是針對教學內容選擇使用的。沒有好的教學內容，教學方法顯得蒼白無力；但是只有好的教學內容，沒有好的教學方法則達不到預期的教學目標。如何將教學內容以生動、形象的形式展現給學生，讓他們容易接受和掌握，就需要好的教學方法來誘導。《光電顯示技術》由于知識繁雜，缺乏體系，掌握和理解起來比較困難，教學方法顯得尤為重要。

2.1 啟發式教學為主

通常所說的教學方法是指老師在課堂上以講述為主，結合板書或是教學媒體將知識點傳遞或灌輸給學生。教師是整個教學環節的主體，學生成為學習的被動方。這種教學方法有利于教師對于課堂的組織與管理，但是忽略了學生的能動性和創造性。如何達到預期的教學效果，調動學生的積極性才是關鍵。據不完全統計，由于光電顯示技術的發展，大學生上課玩手機的現象已經變得非常普遍。如果學生對課堂失去興趣，那么教師講述得再具體、再透徹也是失敗的。因此，必須充分調動學生學習的主觀能動性。首先，《光電顯示技術》是一門非常接近應用的課程，所以講述每一種光電顯示技術之前，必須結合身邊實例，激發學生的求知欲。比如：在講解液晶顯示器章節之前，提出一個討論題目“以自身成長為線索，談談你對家里電視機的更新換代的感受？”，讓學生分組討論，得出小組意見。這樣讓學生體會光電顯示技術發展的速度和帶來的便捷。同時也借助光電顯示技術的縮影-電視機來說明光電顯示技術就在我們身邊。然后提出一個具體問題“你知道家中的電視機是何品牌，是如何制造和工作的呢？”，這樣讓學生帶有一定的疑問來學習液晶平板顯示的內容。當學生對于你提的問題存在疑問，并且這個顯示器件又是經常接觸的，就會激發他們的求知欲。這樣會使得他們認真聽講，教學效果也就有質的提升，掌握的知識也最牢固。所以《光電顯示技術》課程教學中的啟發式教學容易實現，能大幅度提升教學效果。這就要求教師對每一種顯示技術能提出適當的問題，讓學生帶著問題進入課堂學習。課后布置一些思考題，讓學生學會借助網絡資源加深學習的效果以及拓展自己的知識結構。教師集中一段時間集中和學生討論，分析學生自主學習中存在的問題。這樣通過啟發式教學手段，結合課內課外學習，提升學生的學習興趣和學習效果，培養他們自主學習能力、分析能力。

2.2 介入翻轉課堂

對于有一些新型光電顯示技術，如果采用教師講解為主的教學方式，難以達到預期的教學效果。適當介入翻轉課堂，發揮學生的能動性。翻轉課堂的形式采用團隊協作形式。以新型顯示技術為課題，分為基礎理論、基礎制作工藝、驅動原理與方式、顯示器的優缺點分析等模塊。將這些模塊分給一個小組，小組人數一般在5-7人，由組長組織討論，結合教材，借助網絡和重點實驗室師資平臺，最終完成一個講稿PPT。最后由組代表進行15-20分鐘時間講述。講述結束后由教師總結并針對講述內容進行評價和補充。經過筆者總結，適當引入翻轉課堂可以在很大程度上激發學生主動學習的興趣，有的學生還根據網絡資源，采用簡單的光學投影裝置制備出了立體的全息投影實例，并在課堂上進行了展示。還有很多學生根據自己的親身動手嘗試制備了一些其他簡單的顯示裝置。這種先根據基礎理論，結合網絡資源，再通過親手制作，加深了對基礎理論的理解，也讓學生覺得學有所用。

2.3 介入研究型教學方式

在教學內容中，筆者將課程教學與畢業設計、大學生創新活動結合。將學生帶入課題中。給他們樹立解決工程問題的信心、培養他們解決實際問題的能力。在指導學生畢業設計過程中，采取大方向由教師給出，然后根據方向進行大約1-2個月摸索，然后開小組會議討論確定具體的研究內容。隨時讓他們總結實驗探索過程中存在的問題和提出擬解決的思路，和教師共同制定下一步研究計劃。通過反復的摸索，總結失敗、成功的教訓，最后實現小的研究目標。以此培養學生嚴謹的科研態度，體會科研中探索創新的樂趣，進而加深他們對知識的理解深度，拓寬他們對光電顯示前沿的相關認知，培養他們基本的研發素養，為學校教育和社會需求的銜接提供基石。

3 對該課程進一步深化改革的幾點思考

3.1 校企聯合

在上述教學內容和教學方法的改革的基礎上，本課程還需要強大的實驗平臺作為支撐。這里所述的實驗平臺，筆者認為包括兩個部分：第一包含學校基礎實驗平臺。第二包含企業見習實驗平臺。國內很多高校開展了該課程的教學，但是具有相關完整的實驗設備的學校較少。必須健全這一課程實驗課的開展，形成與理論課程配套的實驗課程，才能加強這門課的培養作用。比如開設：LCD驅動方式實驗、LED制備實驗、LCD＼LED驅動實驗、顯示器參數測試實驗、光刻實驗、透明電極表面處理實驗等等。在學校實驗平臺建設的基礎上，通過學校積極和相關企業達成實習合作機制，積極鼓勵學生參加企業見習實踐，使學生真正的融入光電顯示器件生產中。在見習過程中，讓學生熟悉顯示器件制備流程、工業制備設備的運作模式、顯示器件存在的主要問題、企業的相關崗位設置等，加深學生對該行業的工業生產、研發的了解。這樣做到學校的培養和企業的需求能夠基本實現無縫對接。

3.2 調整課程考核制度

該課程和很多基礎課程性質存在很大差別，沒有比較系統的知識體系和理論結構。這門課程主要強調的是學生能夠學以致用。所以考核可以采用卷面考試、科研小論文、創意小作品等多元化的綜合考核形式。同時可以結合企業實習表現，與企業協同考核。這樣可以避免現有的純試卷考試的弊端。

4 結束語

對于《電顯示技術》光課程來說，需要根據學生本身的專業性質不同有所側重。與此同時，結合企業需求，進行有的放矢的培養。本文就筆者在這門課程的教學過程中的一些經驗體會和一些思考進行了一點總結，希望能給相關教學人員做一些參考。

【參考文獻】

[1]戢超.“后危機”時代LED照明成為制高點產業[J].中國新能源，2011（1）：25-26.

[2]李文峰.光電顯示技術[M].清華大學出版社，2010.

[3]高鴻錦.液晶與平板顯示技術[M].北京郵電大學出版社，2008.

[4]謝莉.平板顯示技術[M].電子工業出版社，2015.

[5]王麗娟.平板顯示技術基礎[M].北京大學出版社，2013.

[6]孫兆慧.臺灣光電產業發展現狀與趨勢[J].海峽科技與產業，2007（6）：31-34.

[責任編輯：田吉捷]