稀土發光測量技術研究生課程教學改革與探索*

李香萍 李 磊 徐 賽

（大連海事大學 理學院 遼寧大連 116026）

引言

研究生教育作為高等教育過程中最高層次的教育，是創新人才培養的核心環節，是國家創新戰略的重要組成部分，擔負著為國家現代化建設培養具有前沿知識、創新能力、批判性思維以及掌握高水平技能人才的重任，關系到一個國家的綜合國力和國際競爭力[1，2]。

目前，我國正處于由研究生教育大國向研究生教育強國奮進的關鍵節點，人才培養質量是研究生教育的生命線。在理工科研究生課程教與學的過程中，普遍存在如下問題：①缺乏科學素養的引導與培養；②課程內容前沿性、交叉性不足；③理論學習與科研活動相脫節，不能將所學知識靈活運用分析、解釋實驗結果；④缺少對研究生實踐能力的訓練，學生動手能力不足[3，4]。

稀土發光測量技術課程作為一門專業限選課，不易得到學生足夠的重視，更有部分學生認為研究生階段學習理論課用處不大，傾向于直接進入實驗室開展科研實驗。但事實上，對于大部分學生而言，不經過基礎理論知識的學習和基本的科研實踐訓練，直接開展導師安排的科研工作，不知其所以然，遇到問題不知如何去解決，無法提出自己的想法，單純地成了操作工，極大地阻礙了學生科研能力的培養與提升。

針對上述問題，本文以理論與實踐相結合為特色的稀土發光測量技術課程為例，開展了基于“學用并重，教研融合”的研究生創新能力培養的改革與實踐，致力于探索“導-學-研-做”理論與實踐相結合的教學方法，提高研究生的學習興趣和教學參與度，培養學生的科研思維、創新能力和實踐能力，注重融入思政元素，培養學生的“家國情懷”和責任擔當，提升學生的科學素養。

一、課程教學改革的思路

1.融入思政元素，引“導”并激發學生的“家國情懷”

稀土作為課程的研究對象，也是國家的戰略資源，蘊含著豐富的思政元素，在兼顧課程教學內容的理論性、學術性、實踐性及前沿性的同時，著力強化思想政治教育的內涵和導向。以科學家的科研素養為榜樣，引領學生胸懷遠大理想，厚植家國情懷，引導并激發學生的學習興趣和學習主動性。加強研究生科研誠信教育，規范其科研活動實踐理性，促使其建立正確的學術倫理關系。

2.緊跟技術前沿，更新“學”習內容

教師應緊跟稀土發光學科技術發展前沿，動態調整教學內容，引入學科發展前沿進展和交叉性學科知識；借助先進的多媒體技術手段，優化設計生動形象的課程內容；設計教研融合的實踐內容，理論與實踐相結合，引導學生在實踐中自主學習，加深其對理論知識的理解。

3.設計科“研”內容，提升學生的科研技能

倡導師生雙主體教學模式，采用案例教學法，有針對性地講授相關理論在學生科研實踐中的具體應用。優化課內實驗內容，加強學生動手實踐能力的培養。引導學生學習運用所學理論知識分析實驗結果的方法，改變學生運用知識時無從下手的茫然狀態，提高學生運用所學理論知識解決問題的能力，改變理論課程與科研活動相脫節的狀況。

4.問題導向，“做”好教研融合

結合課程內容，遴選課程相關文獻資料以及最新科研進展，采用導讀和研討相結合的教學方法，引導學生精讀與課程相關的部分內容，掌握相關學術研究方法。教師可通過啟發式課堂討論，增加互動性和趣味性，幫助學生理清研究思路，積累學科知識。

二、課程改革的實施內容

1.做好科學素養提升的“引導者”

教師可在教學設計，講授有關稀土的故事，弘揚科學家的科研精神，激發學生的“家國情懷”和科技報國的信念。例如，被譽為“中國稀土之父”和“稀土界的袁隆平”的徐光憲院士，放棄國外優越的條件與機會，回國發展。瞄準科技前沿，四次變更科研方向。其建立的具有普適性的稀土串級萃取理論，引導稀土分離技術的全面革新，打破國際壟斷，促進中國從稀土“資源大國”向高純稀土“生產大國”的飛躍。他還聯合多位院士“上書”中央，呼吁保護我國的稀土和釷資源，終結了中國出口稀土“賤賣命運”。提煉“故事”的內涵，教導科研之道——不跟外國人跑，走自己的創新之路，以此來培養并提升學生的科研素養。

此外，通過分享諾貝爾獎獲得者及其他優秀科研工作者等在科學研究道路上的奮斗事跡，鼓勵學生們在科研道路上大膽嘗試，積極探索，發現新現象，孜孜不倦追求真理。例如，在介紹發光二極管（LED）用稀土發光材料時，教師可引入LED發展史，講授具有里程碑意義的“高效藍色發光二極管”的發明。一方面，引導學生學習科學家優秀的科研品質。另一方面，與學生一起探討為什么是藍色LED的發明獲得了諾貝爾物理學獎，而不是第一顆可見光紅色LED，激發學生們的思考和科研興趣。

面向研究生開展科研誠信教育對培養具有良好品行的高端人才是非常重要的[5]。科研誠信強調科研人員不僅要具有誠實的科研態度，還要求其采用可靠的實驗方法獲取真實的實驗數據，科學合理地評價和分析實驗結果。近年來，國家科技部通報了多起科研誠信的典型案例。當前科研誠信存在的主要問題包括論文不正當署名、數據造假、圖表重復使用、第三方代寫、抄襲、編造成果以及買賣論文等。然而，研究生教育在培訓未來科研工作者時，缺乏對研究生的科研誠信教育，這也成為科研失范問題屢見不鮮的原因之一。為此，在教學過程中，我們有針對性地通過引入“違反學術誠信的案例”，強調堅持科研誠信和恪守學術道德的重要性；在實操過程中，強調尊重客觀事實，正確操作使用實驗儀器，詳實記錄實驗過程和實驗數據，面對新的實驗現象，務必要通過多次實驗驗證確保實驗現象真實可靠；在論文撰寫過程中，強調要依據實驗數據客觀合理地分析實驗結果，并要尊重他人的實驗成果，對其進行合理的引用和評價。同時，教師還要開展科研誠信教育，提升研究生的科研誠信意識和判斷能力，促使學生時刻保持實事求是的科研態度。

2.做好科技前沿、交叉學科研究的“學習者”

新時代背景下，學科交叉成為未來科技發展的必然趨勢。在教學過程中，緊跟科技前沿，借助科研文獻及其學科發展前沿知識，及時更新分享高水平文獻內容，分享相關技術和實驗思想與方法。比如，鈣鈦礦材料因具有一系列優異的光電性質，在LED、太陽能電池、激光器、光電探測器等領域具有廣闊的應用前景，近年來備受科研人員的廣泛關注。南京理工大學曾海波教授團隊基于鈣鈦礦結構相變誘導的“相變協同光電效應”，實現了一種新型鈣鈦礦白光電致發光機制，獲得了高效白光量子點LED，為促進新一代照明顯示白光電光源的發展提供了新思路[6]。寬帶近紅外光源在醫療診斷、食品分析、健康監測等領域具有廣闊的應用前景，熒光粉轉換近紅外LED備受關注。華南理工大學夏志國教授團隊根據Eu2+離子具有宇稱允許的4f-5d躍遷和Eu2+離子摻雜的熒光粉可以得到寬帶吸收及發射光譜可調熒光粉的特點，設計了一種新型K3LuSi2O7：Eu2+近紅外發光熒光粉，通過Eu2+在配位數小的多面體中選擇性占位，實現了寬帶近紅外發射，為研究近紅外LED提供了啟示[7]。在教學過程中，鼓勵學生自主檢索文獻，師生共同探討創新思想，不僅可以很好地幫助學生了解前沿動態，拓寬學生的科研思路，同時也可以促進教師科研能力的提升，實現“教學相長”。

3.做好“教師-學生雙主體”的共同“研究者”

實施“以學生為本，以教師為根”的師生雙主體教學模式，使師生成為共同的“研究者”。在理論課教學過程中，做好課前問題設計，課上師生共同研討和分析問題，引導學生提出解決方案。通過集體討論，促使思維碰撞，激發學生的創造力，提升學生的分析能力和思辨能力，延伸和補充教師的認知，提升教師的教研能力。采用案例教學法，有針對性地將實際案例融入相關理論知識的傳授中，將教師主持/參與的科研項目作為實際案例引入課堂教學，幫助學生更好地理解理論知識在實際中的應用。比如，在介紹無輻射躍遷時，講授本人參與的國家級科研項目的科研思想，幫助學生理解和認識無輻射躍遷對發光材料發光性能的影響，由此來引導學生辯證地看待無輻射躍遷在發光材料中的作用，實現將不利因素轉變為有利條件的科研思想。此外，在實踐教學環節，教師應不斷更新優化課內實驗內容，將學生正在開展的科研實踐內容引入教學，與學生一起分析研究實驗中出現的現象和問題，提出解決方案，讓學生在解決實際問題的同時獲得滿足感。

4.做好教研融合的“實踐者”

踐行“導-學-研-做”的研討式教學方法，科學引導學生自主參與教學過程，師生共同學習技術前沿，研究實施方案，做好學用并重、教研融合創新能力培養的教學改革。比如，根據具體實驗研究內容，結合相關理論知識，展開深入地分析和討論，引導學生盡可能全面地挖掘數據中所包含的信息。聚焦一個研究內容，引導學生綜合運用相關研究方法、多角度分析結果進而得出可靠的實驗結論。歸納整理文獻中涉及的相關案例，引導學生運用所學理論知識解釋實驗現象和結果，提高學生運用所學理論知識分析、解決問題的能力，以及批判性解讀實驗結果的科研能力。根據教師和學生開展研究工作過程中遇到的各種問題，及時查缺補漏，彌補教學過程中存在的不足，切實做好教學和科研的相互促進，避免理論課程與科研活動相脫節。

三、教研融合的實施效果

1.提升了學生學習的積極性和主動性

通過將授課內容與科研緊密結合，讓學生感受到理論知識與科研工作的緊密聯系，有效提高了學生學習的積極性和主動性，為其科研工作的順利開展奠定了基礎。

2.增強了學生的科學素養

以優秀科研工作者的先進事跡為榜樣，落實“立德樹人”之根本，激發了學生的“家國情懷”，增強了學生的科研素養。引入科研誠信的反面案例，讓學生切實體會到堅持科研誠信和恪守學術道德的重要性，培養了學生實事求是的科研品質。

3.提升了學生的科研實踐和創新能力

以問題為導向，啟發式課堂討論，讓學生參與教學過程，增加互動性和趣味性，使得授課過程成為雙向信息溝通的模式，培養了學生的科研思維和素養。通過文獻閱讀、案例引入、課內實踐等方式，將理論與實踐有機結合，引導學生運用所學理論知識分析討論實驗結果，提高了其解決問題的能力，同時也提升了學生批判性解讀實驗結果的科研能力。

結語

稀土發光測量技術課程是一門應用性很強的專業限選課。以“學用并重，教研融合”的方式進行了研究生課程教學改革。通過將理論課學習和科研實踐緊密結合，提高了學生的學習積極性，促進了教師教研能力水平的提升，提高了研究生課程的教學質量。通過挖掘課程“思政元素”，有機融入課堂教學，培養了學生的科學素養，激發了學生的科研志趣；將理論與實踐相結合，改變了學生對理論知識學習不重視的態度，培養了學生的科學思維和思辨能力。目前，教改已取得初步成效，未來我們將進一步探索優化教學改革方法，更好地提升教學效果。