《光電材料與器件基礎》課程全英文教學的實踐與體會

李紅坤

(蘇州大學 材料與化學化工學部，江蘇 蘇州 215123)

隨著全球經濟一體化的不斷深入，高等教育國際化已成為世界各國高等教育發展的必然趨勢，我國高等教育也面臨全新的挑戰。2015年，國務院頒布了《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》。該方案堅持以中國特色、世界一流為核心，以立德樹人為根本，以支撐創新驅動發展戰略、服務經濟社會發展為導向，加快建成一批世界一流大學和一流學科，提升我國高等教育綜合實力和國際競爭力。統籌推進世界一流大學和一流學科建設的基本原則是堅持以一流為目標、堅持以學科為基礎、堅持以績效為杠桿、堅持以改革為動力。在當下全面推進“雙一流”和高等教育國際化建設中，全英文教學既是適應國際型專業人才培養目標的要求，同時也是教學改革的重要突破口之一。目前很多高校根據其專業學科特點開設了一些全英文課程[1-4]。

光電材料是指能產生、轉換、傳輸、處理、存儲光信號的材料，可用于制造各種光電器件，是整個光電產業的基礎和先導，主要包括半導體光電材料(III-V族)、有機半導體光電材料、無機晶體和石英玻璃等。光電器件是指能實現光輻射能量與信號之間轉換功能或光電信號傳輸、處理和存儲等功能的器件。目前，半導體光電器件廣泛應用于光通信網絡、光電顯示、光電存儲、光電轉換和光電探測等領域。光電材料與器件在當代信息產業與科學技術中具有極其重要的地位。隨著國內對光電材料與器件方面人才的需求日益增加，多個高校開設了光電材料與器件相關的課程，培養這方面的專業人才。筆者所在的蘇州大學材料與化學化工學部從2014年秋季學期開始為本科生開設了專業選修課《光電材料與器件基礎》的全英文課程。希望通過該課程的學習，學生們能夠較為系統地了解光電材料與器件相關的理論基礎、當前的主要研究方向和應用領域以及發展趨勢，為將來進入光電材料、顯示、照明和新能源等行業打下一定的基礎。該課程通過對光電材料和器件的基礎理論、概念、表征技術、制備方法和器件應用，培養學生學習科學的興趣，提高學生分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新意識、理論聯系實際和適應當今科技發展的綜合能力等方面。同時通過全英文教學的方式，培養學生對光電材料與器件專業英語的能力，提高學生英語綜合運用能力和獲取國外學科前沿知識的能力，有助于培養學生國際化視野和全球化發展的適應能力。

本文基于作者從事的《光電材料與器件基礎》課程全英文教學的實踐出發，介紹了該課程的教材選擇、教學方法以及考核方式，探討了教學過程中存在的一些問題及可能的解決方法，希望為開展本科相關專業課程的全英文教學提供一定的經驗。

1 教材選擇

對于全英文教學課程來說，教材的選擇是很重要的。通過對國內外光電材料與器件相關課程教材的對比，筆者選擇了Wiley出版社出版的《An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids》作為《光電材料與器件基礎》課程的教材。該書共分七章：第一章介紹基本知識，對比光譜學和電磁波頻譜，各種發光現象等；第二章光的來源；第三章側重單色光鏡和探測器，介紹光電倍增器以及聲噪比的優化，脈沖探測等；第四章解釋固體的光透明度；第五章介紹光學活性中心，談到靜態相互作用、偏振過渡、動態相互作用等許多耐人尋味的話題；第六章介紹稀土和過渡金屬離子以及色心的廣泛應用；第七章是群理論以及光譜學。該書各章附有一定數量的習題和參考文獻，方便學生進行預習、復習和鞏固。該書強調基本的物理思想以及分析方法，在闡述方式上注意深入淺出，循序漸進，理論討論與圖解方法結合。由于該書重點介紹無機材料的光譜學，筆者選擇了牛津大學出版社的《Optical Properties of Solids》作為補充教材。另外，為了便于學生深入理解相關概念和原理，筆者還推薦了科學出版社出版的《光電材料與器件》和化學工業出版社出版的《有機光電材料與器件》兩本書作為參考書。這兩本書分別側重于無機、有機光電材料理論基礎及近期研究動態，在內容結構方面與上述英文原版教材較為貼近，便于學生進行對照學習。

2 教學方法

全英文教學的關鍵是學生能夠適應、聽懂、融入課堂。由于該課程涉及大量專業術語和原理知識，對于本科二年級學生來說接受起來有些困難。筆者會讓學生提前預習，并借助中文參考書加深理解相關概念和原理。在課堂前10～15分鐘的時間里，筆者會采用雙語教學的方式集中講解專業術語、概念等，教案為全英文，理論和專業名詞用英文，闡述和舉例適當用中文。另外，在講解相關概念和原理時與研究前沿領域相關聯。比如在講到吸收光譜時，總結了影響有機化合物吸收光譜的因素后，以帶有共軛支鏈的共軛聚合物光伏給體材料為例，探討了這種策略可應用于設計高能量轉換效率的聚合物太陽能電池材料；在講解熒光光譜和影響熒光性質的因素時，以當前發光材料的研究熱點―聚集誘導發光材料為例，通過講解聚集誘導發光材料發光機理研究過程，使學生加深對影響有機材料光致發光行為因素的理解。

針對光電材料與器件課程的自身特點和全英文教學的要求，筆者在教學過程中除了采用“講授法”之外，還多采用“問答法”和“討論法”。為了讓學生更好地參與進來，課堂上通過提問的方式，使學生由被動的聽講者和接受者變為問題的解答者和講解者。筆者在課件的制備上盡可能用大量圖片、動畫、視頻等多媒體手段，將抽象的概念、原理形象化、具體化，同時穿插一些研究方向的發現、發展過程及最新動態，通過講述一些有趣的事情，激發學生的學習興趣和科研熱情。比如在講導電高分子相關內容時，講述了日本高分子化學家白川英樹實驗室一位研究生在合成聚乙炔時錯把比正常濃度高出上千倍的催化劑加了進去，結果聚乙炔結成了銀色的薄膜，白川英樹沒有放棄這個偶然的實驗結果，而是與美國化學家艾倫·麥克德爾米德、物理學家艾倫·黑格合作，一起開創了導電聚合物研究領域，進而獲得了2000年諾貝爾化學獎，開啟了有機半導體時代。通過播放艾倫·黑格來筆者所在學校所作的報告《我的諾貝爾獎之路―創造、發現和冒險》的部分片段，激勵學生珍惜創造力，大膽去尋找、去發現，記住創造和發現必然包含風險。筆者講述完導電高分子的發現、發展過程后，在課堂上設置了討論環節，讓學生總結科研中需要哪些重要的品質，引導學生踴躍發言，培養和提高學生的英語口語表達和交際能力。

3 考核方式

學生的考核情況往往是反應教學效果的標準。光電材料與器件涉及到固體物理、半導體物理、物理化學、材料學、有機化學等多學科知識，知識點較多且更新速度快，因此傳統學科的閉卷考試不能全面反映學生的知識掌握情況。筆者根據課程特點和實際教學條件，逐漸將考核方式進行多樣化嘗試，考試成績最終由平時課堂討論得分、口頭報告得分、期末考試得分組成。平時課堂中多設置一些問題，通過提問的方式，考察學生對知識點的理解情況和英語表達能力。筆者在臨近期末時會留出幾節課的時間，讓學生自由組合、分成幾個小組，要求學生針對光電材料與器件方面的某一主題檢索相關英文文獻，閱讀后整理成一篇專題論文，并作PPT進行英語講解、答疑。該方式訓練了學生的英文閱讀、寫作和口語表達能力，加深了學生對研究領域最新進展的認識，提升了學生的團隊合作意識和深入思考的能力。從學生提交的論文和現場PPT報告中可以看出，學生的英語寫作能力有所提高，對相關知識點的掌握得到了一定的鞏固。期末考試題型為名詞解釋、問答題和計算題，要求全部用英文作答。從教學實踐結果分析，經過上述考核，大部分的學生對光電材料與器件基本概念、原理的理解和課堂學習內容的掌握得到了進一步加強，英文閱讀、寫作和口語表達能力有了一定程度的提升。

4 教學過程中若干問題的思考

筆者在《光電材料與器件基礎》課程的全英文教學的實踐中，總結了一些經驗和體會如下：

(1)開展專業課程的全英文教學，合格的教學師資是先決條件，要求任課教師具有扎實的專業知識和良好的英文素質。任課教師除了熟悉外文教材和大量閱讀于課程相關的外文資料外，還要及時了解本專業的國內外研究現狀、研究領域的最新進展，并將其融入課堂教學中。全英文教學對教師的英語綜合運用能力要求較高，要求教師能準確地表達教學內容，能夠與學生進行深入的語言交流。此外，教師要更新教學觀念，要放棄傳統的教師主導型“灌輸式”的教學模式，在教學過程增加與學生的互動，多采用“問答法”和“討論法”，使學生融入課堂，引導和激發學生。

(2)優化教學內容、開展小班教學。針對《光電材料與器件基礎》課程特點，基本概念和原理多、知識點復雜，內容涉及學科專業多，然而本課程在筆者所在學校只有32個學時，因此需要對內容進行優化，做到重點突出。由于該課程主要面向化學、材料專業的低年級本科生，在教學內容設計中適當刪減一些公式的推導過程，重點強調公式、模型的適用條件；適當增加一些光電材料與器件在健康、能源、環保領域中的應用情況。為了使學生更好地參與課堂教學、提高英語表達能力，上課過程中適當增加了一些分組討論，需控制學生人數、開展小班教學，增強學生的互動，鼓勵學生多參與并積極回答問題。

(3)學生英文思維的訓練。專業課程的全英文教學需要學生具備一定的專業知識和英語基礎。課堂教學中，應充分調動學生的積極性，讓學生明白英文對他們的學業發展至關重要。考慮到大部分學生的專業英語知識比較薄弱，筆者在每次課程開始前將課件、涉及到的專業術語及中文解釋等放到班級互動群里，要求學生進行預習，以提高聽課效率；會在課堂前幾分鐘的時間內采用雙語教學的方式集中講解一下專業術語和涉及到的關鍵詞。另外，采用“問答法”和“討論法”的教學方式讓每位同學都參與到課堂教學中。通過讓學生閱讀英文文獻、進行總結并口頭表述，培養了學生的英文思維。