《有機功能材料與器件》課程教學改革初探

馮全友　解令海

【摘 要】本文針對化學專業和材料化學專業等相關專業的本科生或研究生專業選修課《有機功能材料與器件》提出了一些教學改革新思路。通過對該課程的教學改進，增強學生在有機光電功能材料與器件的知識背景與專業技能，進而提高學生在相關領域的實踐能力、科研創新意識和能力。

【關鍵詞】有機半導體；光電器件；教學探討

中圖分類號： G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）09-0159-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.076

Discussion on “Functional Organic Materials and Devices” Course

FENG Quan-you XIE Ling-hai

（School of Materials Science and Engineering，Nanjing University Posts & Telecommunications，

Nanjing Jiangsu 210023，P.R.China）

【Abstract】In this article，we present some new thoughts and methods for teaching reform on Functional Organic Materials and Devices，the professional elective course for undergraduates and postgraduates majoring in chemistry， material chemistry and their related disciplines.The students knowledge and professional skills in the field of functional organic materials and devices should be enhanced through the teaching improvement of this course.Therefore，their capability of practical application and scientific research innovation could also be improved efficiently.

【Key words】Organic Semiconductors；Optoelectronic Devices；Research on Teaching

0 引言

自上世紀八九十年代來，有機/聚合物光電功能材料的研究、開發與應用受到了各國科學界和工業界的高度關注。各類基于有機/聚合物半導體的光電器件被相繼開發并獲得了不斷的發展，如有機/聚合物發光二極管、有機太陽能電池、有機激光器等等。目前，部分基于有機功能材料的光電器件已達到了商業化的要求，并在小范圍內實現了商業化，如基于有機發光二極管的手機顯示屏。面對如此快速發展的有機光電子學及其相關產業，我國急需建設相關專業課程，培養一批掌握該領域的基本理論知識和專業技能的專業人才。因而，《有機功能材料與器件》的開設便應運而生了。《有機功能材料與器件》是一門新興交叉和前沿學科課程，是針對化學和材料化學及相關專業的本科生和研究生設置的專業選修課。因為本課程可能是在學生修完《有機電子學》的基礎上開設的，所以其培養目標則與后者的課程較大不同。本課程的培養目標是在學生對各類光電器件的原理有一定了解和掌握后，培養學生對有機功能材料及其相關光電器件應用的專業興趣，了解有機半導體材料的各種結構與器件功能的關系，再結合相關實驗課程掌握其實驗技能，懂得有機光電功能器件的制備與測試。通過《有機功能材料與器件》的學習，能夠使得學生基本掌握分子功能性設計與實現的思想和方法，掌握功能器件的基本原理，具有分析問題的能力，并具有用測試、分辨、評價、篩選新型功能器件的基本能力，能較熟練地掌握一種或幾種光電器件的制備工藝流程，具有設計功能性的基本思維并解決器件工藝中的問題能力。此外，還可以培養學生的科研興趣、創新意識和能力，進而可以在一定程度上解決當前本科生和研究生科研意識淡薄、科研參與力度不高等突出問題，滿足目前有機光電高新技術產業對專業技術人才的需求。因此，對《有機功能材料與器件》進行教學探討具有重要積極意義。本文具體從以下幾個方面對該課程教學進行初步的改革探討。

1 課程內容改革

本課程為本科生或研究生進入大學后的一門專業選修課。學生先修的課程有《有機化學》、《物理化學》、《高分子化學》、《材料物理》、《材料化學》和《有機電子學》等課程。所以該課程的教學內容將盡可能地與之前所學課程尤其是《有機電子學》聯系起來，做到既不過多重復又有顯著區別。本課程將減少《有機電子學》中涉及的光電器件的工作原理部分電子學中重要的物理過程描述，而是以有機/聚合物半導體分子的結構和性能關系為主線，結合有機半導體的四元設計原理，討論器件性能的影響因素。就本課程自身的特點而言，其涉及的教學內容是當前正在發展的國際科學研究熱點，所以本課程有類似與前沿講座的地方。如果固守教學大綱內容一成不變，必將達不到本課程的教學目的，因而需要動態及時地調整課程的教學大綱和授課內容，適時地增加各光電器件應用領域新的科學理念和研究成果，并培養和引導學生自己檢索和跟蹤相關文獻和研究主題。例如在有機/聚合物發光二極管領域中，熱激活延遲熒光是該領域的新概念，相關研究正在如火如荼地開展，其研究成果對材料結構和性能關系也在不斷地進行補充，因而需要對相關課程內容不斷更新。其具體更新內容來源主要包括最新在線發表的學術論文和各類學術會議報告。這樣課程內容的改進不僅能讓學生及時地了解所學領域的最新研究進展，對其有更全面和深入的認識，也有助于拓寬學生的學術視野，幫助有志于學術研究的學生提前營造學術研究的氛圍。

2 教學方法改革

與傳統課程不同，本課程不僅課程內容不斷更新升級，而且也涉及到相關有機半導體材料的合成，以及光電器件的制備和表征。所以，為了鞏固學生理論知識和加深理論認識，培養學生實驗技能、創新能力和意識，更好地培養學生的科學興趣、提高學生的分析問題、解決問題和實驗動手能力，有必要加入適量的實踐課程，如有機半導體的合成，光電器件的制備和光電器件的表征。在此基礎之上，課程又要做到因材施教，因人而異，依據學生的興趣和課時及實驗條件的限制，不同學生會選擇不同的實踐內容。這樣不僅能更好地滿足學生的個人興趣需要，最大程度地激發學生的科學研究熱情，也能很大程度上解決課時不足和實驗條件等因素的限制。正如上面提到本課程的內容日新月異，所有教材所涉內容不過是最基礎的部分，不少教學內容源于學術論文和學術報告，因而培養和提高學生自主檢索和收集相關課程內容素材的能力顯得尤為重要。因而傳統的“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心”的教學模式顯然已不能滿足該課程的需求了，教學模式的改進勢在必行。基于學生自主的文獻檢索和收集，課堂上讓學生發表自己對教學內容的見解，進行啟發性教學并進行師生互動，將有利于培養和提高學生的創新思維。此外，光電器件原理涉及到晦澀難懂的光子、電子和激子等物理過程，將視頻教學引入到傳統的幻燈片教學中將會起到意想不到的效果，最大程度地提高教學質量。

3 教學觀念改革

傳統的課程一般具有知識性強，理論更新慢等特點。因而教師在備課時具有固定的、詳盡的教學參考素材，學生在課堂的首要任務是對教學內容進行吸收、消化和運用。對教師在知識儲備和對知識點的認識、理解具有較高要求，而對其在教學內容更新、升級方面要求弱化?！队袡C功能材料與器件》課程所涉內容很大部分都處于國際學術研究前沿，其內容更新升級、甚至糾錯在不斷發生和推進，因而要求教師在傳統的教學觀念上進行改革。將傳統的教學觀念改革為“參與式”教學。課程教學過程中，教師也像學生一樣是參與到教學和學習過程中，不斷地從學科的國際學術前沿包括如Nature和Science及其子刊等一流學術期刊，國際學術會議報告汲取學習最新的課程方面的知識內容。同時以學生為主體，重視發揮教師和學生雙方的主動性，引導學生自主學習，在整個課程學習過程中起到主體地位作用，教師由傳統的教學變為教學和引導相結合，引導學生進行研究性學習和探索。

4 考核方式改革

《有機功能材料與器件》課程其主要教學目標是使學生了解和掌握各種有機功能材料、有機光電功能材料的基本性質、有機薄膜制備技術及各種敏感器件和典型光電器件的基本結構、工作原理及應用等專業知識，同時學會如何關聯和拓展的知識結構，為專業知識運用的實踐過程中的畢業設計和學業深造打下基礎。由此可見，本課程與傳統課程不同，知識點的簡單掌握不是本課程開設的目的。因而需要對當前的考核模式——閉卷考試進行改革，建立了多元化的考核體系，在教與學兩方面注重把“過程”與“終結”有機地結合起來，可以從以下四個方面進行嘗試性改革。[1]（1）平時作業，每堂課布置一次作業，占總成績20%；（2）課堂發言與提問，在課堂進行提問和要求學生發表自己的看法和見解，也有利于課堂上充分調動大家的積極性，根據課堂發言與問題回答情況考核學生，占總成績20%。（3）學生講課，根據學生對所學內容包括有機半導體材料的合成、光電器件的制備及其工藝和器件性能表征等認識程度和興趣愛好，讓學生自由選擇選擇課題。在經過學生自己調研最新研究進展后，制作成多媒體課件甚至是有機半導體和光電器件樣品，在課堂上進行講解，學生與老師均參與評分，占總成績20%。（4）期末考試，結合國際學術前沿，選取國際一流學術期刊文獻數篇，提前告知并郵箱發給學生。考核內容根據所發文獻擬定，以便讓學生對期末考試做出充分準備。考試時，允許學生將紙質文獻帶入考場，占總成績40%。

5 結束語

《有機功能材料與器件》課程是化學專業和材料化學專業等相關專業的本科生或研究生專業選修課。通過該課程的教學探討和組織試行，可以使得學生更好地學習本學科的學術前沿知識、了解學術前沿動態和掌握相關專業技能，有助于培養和提升學生的創新意識和創新能力，為快速發展的有機光電領域培養更多高素質的專業技術人才，并為我國在有機光電子學科的基礎研究和技術應用的原始創新提供知識儲備和人才儲備，最終提升我國在有機光電子產業的國際影響力和競爭力。

【參考文獻】

[1]陳浩，李慶，李勝清，薛愛芳.儀器分析課程教學改革與實踐[J].大學化學，2006，21（3），20-22.