《有机功能材料与器件》课程教学改革初探

冯全友　解令海

【摘 要】本文针对化学专业和材料化学专业等相关专业的本科生或研究生专业选修课《有机功能材料与器件》提出了一些教学改革新思路。通过对该课程的教学改进，增强学生在有机光电功能材料与器件的知识背景与专业技能，进而提高学生在相关领域的实践能力、科研创新意识和能力。

【关键词】有机半导体；光电器件；教学探讨

中图分类号： G642 文献标识码： A 文章编号： 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

自上世纪八九十年代来，有机/聚合物光电功能材料的研究、开发与应用受到了各国科学界和工业界的高度关注。各类基于有机/聚合物半导体的光电器件被相继开发并获得了不断的发展，如有机/聚合物发光二极管、有机太阳能电池、有机激光器等等。目前，部分基于有机功能材料的光电器件已达到了商业化的要求，并在小范围内实现了商业化，如基于有机发光二极管的手机显示屏。面对如此快速发展的有机光电子学及其相关产业，我国急需建设相关专业课程，培养一批掌握该领域的基本理论知识和专业技能的专业人才。因而，《有机功能材料与器件》的开设便应运而生了。《有机功能材料与器件》是一门新兴交叉和前沿学科课程，是针对化学和材料化学及相关专业的本科生和研究生设置的专业选修课。因为本课程可能是在学生修完《有机电子学》的基础上开设的，所以其培养目标则与后者的课程较大不同。本课程的培养目标是在学生对各类光电器件的原理有一定了解和掌握后，培养学生对有机功能材料及其相关光电器件应用的专业兴趣，了解有机半导体材料的各种结构与器件功能的关系，再结合相关实验课程掌握其实验技能，懂得有机光电功能器件的制备与测试。通过《有机功能材料与器件》的学习，能够使得学生基本掌握分子功能性設计与实现的思想和方法，掌握功能器件的基本原理，具有分析问题的能力，并具有用测试、分辨、评价、筛选新型功能器件的基本能力，能较熟练地掌握一种或几种光电器件的制备工艺流程，具有设计功能性的基本思维并解决器件工艺中的问题能力。此外，还可以培养学生的科研兴趣、创新意识和能力，进而可以在一定程度上解决当前本科生和研究生科研意识淡薄、科研参与力度不高等突出问题，满足目前有机光电高新技术产业对专业技术人才的需求。因此，对《有机功能材料与器件》进行教学探讨具有重要积极意义。本文具体从以下几个方面对该课程教学进行初步的改革探讨。

1 课程内容改革

本课程为本科生或研究生进入大学后的一门专业选修课。学生先修的课程有《有机化学》、《物理化学》、《高分子化学》、《材料物理》、《材料化学》和《有机电子学》等课程。所以该课程的教学内容将尽可能地与之前所学课程尤其是《有机电子学》联系起来，做到既不过多重复又有显著区别。本课程将减少《有机电子学》中涉及的光电器件的工作原理部分电子学中重要的物理过程描述，而是以有机/聚合物半导体分子的结构和性能关系为主线，结合有机半导体的四元设计原理，讨论器件性能的影响因素。就本课程自身的特点而言，其涉及的教学内容是当前正在发展的国际科学研究热点，所以本课程有类似与前沿讲座的地方。如果固守教学大纲内容一成不变，必将达不到本课程的教学目的，因而需要动态及时地调整课程的教学大纲和授课内容，适时地增加各光电器件应用领域新的科学理念和研究成果，并培养和引导学生自己检索和跟踪相关文献和研究主题。例如在有机/聚合物发光二极管领域中，热激活延迟荧光是该领域的新概念，相关研究正在如火如荼地开展，其研究成果对材料结构和性能关系也在不断地进行补充，因而需要对相关课程内容不断更新。其具体更新内容来源主要包括最新在线发表的学术论文和各类学术会议报告。这样课程内容的改进不仅能让学生及时地了解所学领域的最新研究进展，对其有更全面和深入的认识，也有助于拓宽学生的学术视野，帮助有志于学术研究的学生提前营造学术研究的氛围。

2 教学方法改革

与传统课程不同，本课程不仅课程内容不断更新升级，而且也涉及到相关有机半导体材料的合成，以及光电器件的制备和表征。所以，为了巩固学生理论知识和加深理论认识，培养学生实验技能、创新能力和意识，更好地培养学生的科学兴趣、提高学生的分析问题、解决问题和实验动手能力，有必要加入适量的实践课程，如有机半导体的合成，光电器件的制备和光电器件的表征。在此基础之上，课程又要做到因材施教，因人而异，依据学生的兴趣和课时及实验条件的限制，不同学生会选择不同的实践内容。这样不仅能更好地满足学生的个人兴趣需要，最大程度地激发学生的科学研究热情，也能很大程度上解决课时不足和实验条件等因素的限制。正如上面提到本课程的内容日新月异，所有教材所涉内容不过是最基础的部分，不少教学内容源于学术论文和学术报告，因而培养和提高学生自主检索和收集相关课程内容素材的能力显得尤为重要。因而传统的“以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心”的教学模式显然已不能满足该课程的需求了，教学模式的改进势在必行。基于学生自主的文献检索和收集，课堂上让学生发表自己对教学内容的见解，进行启发性教学并进行师生互动，将有利于培养和提高学生的创新思维。此外，光电器件原理涉及到晦涩难懂的光子、电子和激子等物理过程，将视频教学引入到传统的幻灯片教学中将会起到意想不到的效果，最大程度地提高教学质量。

3 教学观念改革

传统的课程一般具有知识性强，理论更新慢等特点。因而教师在备课时具有固定的、详尽的教学参考素材，学生在课堂的首要任务是对教学内容进行吸收、消化和运用。对教师在知识储备和对知识点的认识、理解具有较高要求，而对其在教学内容更新、升级方面要求弱化。《有机功能材料与器件》课程所涉内容很大部分都处于国际学术研究前沿，其内容更新升级、甚至纠错在不断发生和推进，因而要求教师在传统的教学观念上进行改革。将传统的教学观念改革为“参与式”教学。课程教学过程中，教师也像学生一样是参与到教学和学习过程中，不断地从学科的国际学术前沿包括如Nature和Science及其子刊等一流学术期刊，国际学术会议报告汲取学习最新的课程方面的知识内容。同时以学生为主体，重视发挥教师和学生双方的主动性，引导学生自主学习，在整个课程学习过程中起到主体地位作用，教师由传统的教学变为教学和引导相结合，引导学生进行研究性学习和探索。

4 考核方式改革

《有机功能材料与器件》课程其主要教学目标是使学生了解和掌握各种有机功能材料、有机光电功能材料的基本性质、有机薄膜制备技术及各种敏感器件和典型光电器件的基本结构、工作原理及应用等专业知识，同时学会如何关联和拓展的知识结构，为专业知识运用的实践过程中的毕业设计和学业深造打下基础。由此可见，本课程与传统课程不同，知识点的简单掌握不是本课程开设的目的。因而需要对当前的考核模式——闭卷考试进行改革，建立了多元化的考核体系，在教与学两方面注重把“过程”与“终结”有机地结合起来，可以从以下四个方面进行尝试性改革。[1]（1）平時作业，每堂课布置一次作业，占总成绩20%；（2）课堂发言与提问，在课堂进行提问和要求学生发表自己的看法和见解，也有利于课堂上充分调动大家的积极性，根据课堂发言与问题回答情况考核学生，占总成绩20%。（3）学生讲课，根据学生对所学内容包括有机半导体材料的合成、光电器件的制备及其工艺和器件性能表征等认识程度和兴趣爱好，让学生自由选择选择课题。在经过学生自己调研最新研究进展后，制作成多媒体课件甚至是有机半导体和光电器件样品，在课堂上进行讲解，学生与老师均参与评分，占总成绩20%。（4）期末考试，结合国际学术前沿，选取国际一流学术期刊文献数篇，提前告知并邮箱发给学生。考核内容根据所发文献拟定，以便让学生对期末考试做出充分准备。考试时，允许学生将纸质文献带入考场，占总成绩40%。

5 结束语

《有机功能材料与器件》课程是化学专业和材料化学专业等相关专业的本科生或研究生专业选修课。通过该课程的教学探讨和组织试行，可以使得学生更好地学习本学科的学术前沿知识、了解学术前沿动态和掌握相关专业技能，有助于培养和提升学生的创新意识和创新能力，为快速发展的有机光电领域培养更多高素质的专业技术人才，并为我国在有机光电子学科的基础研究和技术应用的原始创新提供知识储备和人才储备，最终提升我国在有机光电子产业的国际影响力和竞争力。

【参考文献】

[1]陈浩，李庆，李胜清，薛爱芳.仪器分析课程教学改革与实践[J].大学化学，2006，21（3），20-22.