科研项目融入光电类课程的实践.docx

科研项目融入光电类课程的实践摘要：光电类课程试验性、工程应用性较强，科研项目融入课程与试验教学是针对这类课程的特点，对教学改革所提倡的项目化教学的一种主动尝试，旨在培育学生的创新思维和能力，提高学生的工程实践与应用能力本文在分析高校科研服务教学现状的基础上以教师科研项目融入光电类课程与试验教学改革为例，提出了将科研项目转化融入理论课教学、课程试验、大学生创新项目及毕业设计课题等方面的改革路径实践结果说明能够有效提高教学效果、激发和培育学生的科研思维和创新能力，提升应用型人才培育质量关键词：应用型；科研项目；试验课程；光电类课程1问题的提出在新工科建设的时代背景下，高校尤其是地方应用型本科高校对于人才培育提出了新的要求应用型本科人才不仅要学习和把握扎实的基础理论学问，而且要具备解决实际工程技术问题的能力1-2然而，目前光电类本科层次应用型人才培育过程中，教师的科研项目在服务于教学活动过程中主要还存在以下两方面的问题：地方应用型本科高校的教师绝大多数都会承当或参加各级各类的科研项目，但其中的绝大多数是教师个人或者团队围绕某个领域的讨论这类讨论课题往往与本科的理论教学及试验并不能很好地连接这就导致教师的教学和科研是相对独立的，因此科研对于教学的奉献就很难有效表达出来如何将教师的科研项目和专业教学有机融合是当下高质量应用型人才培育面临的一个问题在专业理论课教学过程中，学生普遍存在“会解题、不会解决具体工程技术问题的现象而假如一门课的理论性太强的话，学生的普遍接受度较低，学习的获得感也较低与此同时，在传统实践和试验教学模式下，学生普遍存在“我为什么要做试验，“这个试验的目的是什么等困惑，从而导致学生在试验过程中应付了事，其创新能力很难得到训练和有效培育3光电类专业课程有相当一部分是试验课，而常规试验课的教学往往是基于经典理论的试验重复再现与验证，大部分时候学生只是根据规定的试验步骤机械地重复，久而久之会产生疲惫、无趣的感觉这种状况下学生的创新能力很难得到有效培育另一方面，基于本科生的认知能力，学生往往很难直接介入教师的科研项目，甚至产生畏难心情，影响对科研兴趣的培育如何通过教学和实践试验环节培育学生的创新能力是我们在应用型人才培育过程中面临的另一个突出问题针对目前地方应用型本科高校在科研服务教学过程中普遍存在的问题，笔者以光电类课程教学为例，探究将具有创新性和应用性的科研项目进行课程化设计并融入专业课程教学对光电专业的“LED器件与应用技术课程与试验教学进行改革创新与实践，探究建立将教师科研项目转化为课程教学试验内容的路径和方法使学生在把握基础理论学问的同时，对其在实际工程技术中的应用与涉及的行业前沿有更清楚的理解，从而提高解决实际工程技术问题的能力2思路与方法具有科研任务的专业课教师首先要从根本上重视科研服务教学的促进作用，才能在教学活动中不断实践、探究科研融入教学的工作科研项目融入教学的形式多样，教师假如能把科研方向或者项目内容与专业课程教学有机融合，就可以有效提高教学内容的先进性同时把科研项目融入试验教学环节，让专业课的试验不再是机械的重复，而是富有创新活力的实践应用体验从科研项目导入课程内容、拓展创新训练，突出实践教学的内容，开设创新试验项目入手，培育学生的创新能力同时，把学生的毕业设计课题与教师的科研项目有机结合起来，培育学生主动参加科研的主动性通过拆分科研课题，指导学生参与各级各类科技竞赛，通过科学的训练，提高创新意识和工程实践能力主动鼓舞学生参加到教师的纵向、横向科研项目，养成良好的科研习惯，激发创新思维经过一段时间的训练，部分优秀学生可以在参加教师的科研项目中形成科研成果，独立发表学术论文或申请专利笔者以承当的科研项目“芯片级LED封装及其关键制备技术为例，该项目主要讨论：芯片级LED封装核心工艺技术及其制备方法；涉及芯片级LED封装散热技术、芯片级LED封装模组的出光效率提升技术、在小尺寸下提升制造良率的解决方案等该科研项目具有很强的应用性，与光电专业“LED器件与应用技术的课程教学及试验内容紧密相关下面对该科研项目服务教学的改革创新与实践进行具体介绍2.1从科研项目导入课程内容应用型本科人才的培育不仅要把握扎实的基础理论学问，更要能够紧跟相关领域的前沿科学技术，不断提高解决工程技术问题的能力和创新能力“LED器件与应用技术课程综合了物理学、材料学、工艺等多门学科的学问，与科学讨论和实际工程问题有着密不行分的联系其突出表如今要求学生既要把握基本的半导体物理理论，又要把握这些基本理论在工程实际中的具体应用因此，在教学过程中要注重将课程的试验实践内容与教师的科研项目相融合，培育学生解决工程技术问题的能力，从而提高应用型人才的培育质量通过科研项目的导入，逐步让学生明确学习任务、试验目的，并在学习和试验过程中培育和激发创新思维提炼科研项目中与课程试验教学紧密相关的内容，渐进式开展相关的教学科研训练从科技文献检索、论文研读、试验设计、仪器使用与维护、试验数据采集分析等内容逐步展开、循序渐进在实践与试验过程中，也可以有打算地加入与科研项目相关的前沿资讯，引导学生了解多种学术观点并开展商量，激发学生的科研兴趣将科研项目有机融入整个课程的教学活动过程中，学生不仅可以纾解“我为什么要做试验，“这个试验的目的是什么等困惑，更能从科研项目中培育科研思维，提升学生解决冗杂工程问题的能力就该科研项目而言，LED封装技术直接影响器件的使用寿命和光源品质，需要考虑光、热、电、机械等多种因素光学方面要考虑到LED芯片的光衰问题，热学方面要考虑到LED的散热问题，电学方面要考虑到LED的驱动电路的设计，机械方面要考虑到封装过程中LED的封装形式等讨论LED的封装方案对于光源电、光、色、热的影响规律，从而优化LED的封装方案，对于提升光源的可靠性至关重要具体到学生开展的试验上，依据试验室现有的试验条件，结合学生的认知水平，具体可以细化为：大功率集成式LED光源的封装试验、LED封装模组的热学分析试验、荧光粉激发及热猝灭试验等多个子试验结合该科研项目所设置的课程试验不同于传统的验证性和简洁重复性的试验，由于制备一个LED封装样品需要涉及方案的制定、多个工艺步骤等环节，且每位学生或者每个小组的试验样品参数都未必完全相同所以很大程度上避开了常规试验中普遍存在的，学生根据试验指导书简洁重复、试验报告千篇一律的现象实践也说明，通过科研项目导入的试验，学生不但参加度更高，投入的时间更多，学习和训练的效果更好对于学生解决具体的工程技术问题能力的培育起到了主动的效果由于与该科研项目相关的试验涉及的工艺步骤较多，绝大多数都需要几位成员帮助才能很好地完成，这也在肯定程度上锻炼提高了学生的团队协作能力2.2从科研项目改良教学方法科研项目尤其是企业横向项目往往以解决行业或企业的具体工程技术问题为目标除了具有一般的理论性以外，还具有很强的应用性在理论课教学过程中，可以把部分学问点的讲解和科研项目的具体工程问题有机结合，丰富教学素材，最大程度实现项目化、情境式的教学，让学生沉醉于课堂，从而提高教学效果比方，该项目研发过程中涉及芯片出光效率提升技术出光效率是发光器件如LED的基本性能参数，而出光效率这个物理量的概念，学生因受到传统“效率的定义，在理解上简单出错因为在传统概念里“效率是没有量纲的，而“出光效率是有单位的，单位是流明/瓦lm/W同时，结合出光效率的概念，可以延长提出哪些方面会影响到封装器件的出光效率，以及有哪些工艺方法可以提高封装器件的出光效率等一系列工程技术问题在具体课堂理论教学过程中，也可以设置相关的话题，支配学生组队参加商量对于部分重点热点话题，由于课堂时间有限，可以利用线上云班课等平台的互动商量区，让学生在课后查阅大量的文献资料后通过商量来加深理解，提高他们对于部分重点学问的把握程度另外，该科研项目还涉及LED封装器件散热技术的开发，其中与课程相关的“热阻的概念，在讲解上可以通过类比所熟知的“电阻概念来展开这样的方式既生动又形象地把一个相对抽象的概念，通过科研项目进一步拓展开来比方，热阻对器件工作的影响有哪些？影响封装器件的热阻大小的因素有哪些？如何进一步降低封装器件的热阻等等通过这一系列的讲解和不断的问题深入，学生对于热阻的概念就有了更为清楚的认识和理解将科研项目涉及的学问点和课程的理论内容深度融合，通过科研项目中一个个生动的案例讲解和效果评价分析，把繁杂的理论内容形象化、具体化、情境化，可以极大地提高学生理论课学习的主动性和学习效果，起到事半功倍的效果2.3从科研项目拓展创新训练将科研项目中部分具体的工程技术问题提出来，且以这些课题作为大学生创新创业项目及毕业设计课题，主动鼓舞学生申报和参加到项目课题讨论中来对于教师而言，经过科研项目提炼的课题，教师因为对课题很熟识，简单把握深浅，就可以很方便地对学生开展针对性指导和培育同时学生的加入可以在肯定程度上充实项目讨论队伍，提高教师课题讨论效率对于学生而言，由于有明确的科研目标及导师指导，可以有效地开展相关的创新训练，避开了漫无目的的自我探究模式另一方面，这类大创项目由于有教师的科研项目经费支持，可以充分满足学生开展科研活动的需求，是对学校支持大创项目经费的有效补充学生通过大创项目的科研训练，培育了科研兴趣，锻炼了科研意志，部分同学还获得了科研成果，因此是培育学生创新能力的有效路径结合到学生的实际，我们将项目设置了多个大学生创新创业项目及毕业设计课题学生通过项目训练，通过时间的持续投入，不但提高了学习的主动性，还挖掘和培育了专业相关甚至非相关的其他学问和能力，这是常规课堂教学无法获得的比方：从封装方案的设计、设计PCB板、焊接、点胶、测试等全流程多环节，获得的多方面的能力训练和培育以依托该科研项目提炼拓展获批的2022年江苏省大学生创新创业训练项目“芯片级LED芯片封装制备为例，学生团队需要从样品封装材料的选取、封装方案的设计、封装工艺的开发、样品的制备、样品的测试分析等多环节去开展设计、评估、验证这个训练过程中，会遇到诸多的问题，需要学生逐个去发觉、去查找解决问题的方法，从而到达创新能力训练的目的从科研项目凝练大学生创新项目及毕业设计课题，主动引导和鼓舞学生参加到项目课题讨论中来，可以充分发挥教师科研项目在创新人才培育中的协同和促进作用，培育学生的协同创新思维和创造能力3实践效果本课题探究将具有创新性和应用性的科研项目融入光电类专业课程的教学，对常熟理工学院光电信息科学与工程专业的“LED器件与应用技术的课程教学与试验进行改革创新与实践实践结果说明，将与教学内容相关的科研项目有机融入教学的实践取得了主动的效果近几年，就常熟理工学院光电信息科学与工程专业的学生而言，每年就有约80人次的学生以不同形式参加到教师的科研项目中来截至2022年末，学生已经申请了该科研项目相关的发明专利4项，授权有用新型专利13项，发表讨论论文2篇以该科研项目为依托，学生累计参与大学生创新创业训练项目共11项，其中省级立项2项，校级立项5项以该科研项目为依托，指导了大学生毕业设计10项，其中获得校级优秀毕业设计团队1次而从课程理论教学的效果来看，学生的学习效果明显得到改善，课程学习目标达成率明显提高，学生解决实际工程技术问题的能力得到了很好的训练与提升就科研项目服务于教学活动而言，该课题在常熟理工学院光电信息科学与工程专业是一次有益的实践和探究4结语在新形势下，地方应用型本科高校对人才培育提出了新的要求，学生不但要把握扎实的专业基础学问，更要具有解决具体工程技术问题的能力而通过科学合理地将教师的科研项目有机融入常规的教学活动中，可以极大地改善学生的实践和创新能力的培育将科研项目与课程试验融合，能够充分利用高校现有的试验室资源，更有效地发挥试验教学在人才培育中的关键作用而在试验指导的过程中，不局限于试验过程的重复和试验结果的再现，而是注重试验过程中问题的发觉与提出，对于培育学生的科研兴趣与创新能力具有至关重要的作用通过科研项目服务教学的创新培育模式，可以有效地训练和培育学生发觉问题、提出问题、分析问题、解决问题及大胆假设、当心求证等科研思维和创新能力这对高质量应用型人才的培育是大有裨益的参考文献：1王威，宋玉玲，赵明磊科研项目引导的“机械振动学教学模式探究J黑龙江教育高教讨论与评估，202210：6-72陈佰满，林有胜，何清，等高校科研反哺教学的路径探究与分析J创新创业理论讨论与实践，2022，43：114-1173张武霞，何嘉琦，王星滟，等科研训练融入对应用化学专业创新人才培育的探究：以山西农业大学为例J广东化工，2022，481：195-196 王书昶 张惠国 单位：常熟理工学院 电子信息工程学院本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第12页 共12页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页