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摘要：光電類課程實驗性、工程應用性較強，科研項目融入課程與實驗教學是針對這類課程的特點，對教學改革所提倡的項目化教學的一種積極嘗試，旨在培養學生的創新思維和能力，提高學生的工程實踐與應用能力．本文在分析高校科研服務教學現狀的基礎上以教師科研項目融入光電類課程與實驗教學改革為例，提出了將科研項目轉化融入理論課教學、課程實驗、大學生創新項目及畢業設計課題等方面的改革路徑．實踐結果表明能夠有效提高教學效果、激發和培養學生的科研思維和創新能力，提升應用型人才培養質量．

關鍵詞：應用型；科研項目；實驗課程；光電類課程

1問題的提出

在新工科建設的時代背景下，高校尤其是地方應用型本科高校對于人才培養提出了新的要求．應用型本科人才不僅要學習和掌握扎實的基礎理論知識，而且要具備解決實際工程技術問題的能力[1-2]．然而，目前光電類本科層次應用型人才培養過程中，教師的科研項目在服務于教學活動過程中主要還存在以下兩方面的問題：地方應用型本科高校的教師絕大多數都會承擔或參與各級各類的科研項目，但其中的絕大多數是教師個人或者團隊圍繞某個領域的研究．這類研究課題往往與本科的理論教學及實驗并不能很好地銜接．這就導致教師的教學和科研是相對獨立的，因而科研對于教學的貢獻就很難有效體現出來．如何將教師的科研項目和專業教學有機融合是當下高質量應用型人才培養面臨的一個問題．在專業理論課教學過程中，學生普遍存在“會解題、不會解決具體工程技術問題”的現象．而如果一門課的理論性太強的話，學生的普遍接受度較低，學習的獲得感也較低．與此同時，在傳統實踐和實驗教學模式下，學生普遍存在“我為什么要做實驗”，“這個實驗的目的是什么”等困惑，從而導致學生在實驗過程中應付了事，其創新能力很難得到訓練和有效培養[3]．光電類專業課程有相當一部分是實驗課，而常規實驗課的教學往往是基于經典理論的實驗重復再現與驗證，大部分時候學生只是按照規定的實驗步驟機械地重復，久而久之會產生疲勞、無趣的感覺．這種情況下學生的創新能力很難得到有效培養．另一方面，基于本科生的認知能力，學生往往很難直接介入教師的科研項目，甚至產生畏難情緒，影響對科研興趣的培養．如何通過教學和實踐實驗環節培養學生的創新能力是我們在應用型人才培養過程中面臨的另一個突出問題．針對目前地方應用型本科高校在科研服務教學過程中普遍存在的問題，筆者以光電類課程教學為例，探索將具有創新性和應用性的科研項目進行課程化設計并融入專業課程教學．對光電專業的“LED器件與應用技術”課程與實驗教學進行改革創新與實踐，探索建立將教師科研項目轉化為課程教學實驗內容的路徑和方法．使學生在掌握基礎理論知識的同時，對其在實際工程技術中的應用與涉及的行業前沿有更清晰的理解，從而提高解決實際工程技術問題的能力．

2思路與方法

具有科研任務的專業課教師首先要從根本上重視科研服務教學的促進作用，才能在教學活動中不斷實踐、探索科研融入教學的工作．科研項目融入教學的形式多樣，教師如果能把科研方向或者項目內容與專業課程教學有機融合，就可以有效提高教學內容的先進性．同時把科研項目融入實驗教學環節，讓專業課的實驗不再是機械的重復，而是富有創新活力的實踐應用體驗．從科研項目導入課程內容、拓展創新訓練，突出實踐教學的內容，開設創新實驗項目入手，培養學生的創新能力．同時，把學生的畢業設計課題與教師的科研項目有機結合起來，培養學生主動參與科研的積極性．通過拆分科研課題，指導學生參加各級各類科技競賽，通過科學的訓練，提高創新意識和工程實踐能力．積極鼓勵學生參與到教師的縱向、橫向科研項目，養成良好的科研習慣，激發創新思維．經過一段時間的訓練，部分優秀學生可以在參與教師的科研項目中形成科研成果，獨立發表學術論文或申請專利．筆者以承擔的科研項目“芯片級LED封裝及其關鍵制備技術”為例，該項目主要研究：芯片級LED封裝核心工藝技術及其制備方法；涉及芯片級LED封裝散熱技術、芯片級LED封裝模組的出光效率提升技術、在小尺寸下提升制造良率的解決方案等．該科研項目具有很強的應用性，與光電專業“LED器件與應用技術”的課程教學及實驗內容緊密相關．下面對該科研項目服務教學的改革創新與實踐進行具體介紹．

2.1從科研項目導入課程內容

應用型本科人才的培養不僅要掌握扎實的基礎理論知識，更要能夠緊跟相關領域的前沿科學技術，不斷提高解決工程技術問題的能力和創新能力．“LED器件與應用技術”課程綜合了物理學、材料學、工藝等多門學科的知識，與科學研究和實際工程問題有著密不可分的聯系．其突出表現在要求學生既要掌握基本的半導體物理理論，又要掌握這些基本理論在工程實際中的具體應用．因此，在教學過程中要注重將課程的實驗實踐內容與教師的科研項目相融合，培養學生解決工程技術問題的能力，從而提高應用型人才的培養質量．通過科研項目的導入，逐步讓學生明確學習任務、實驗目的，并在學習和實驗過程中培養和激發創新思維．提煉科研項目中與課程實驗教學緊密相關的內容，漸進式開展相關的教學科研訓練．從科技文獻檢索、論文研讀、實驗設計、儀器使用與維護、實驗數據采集分析等內容逐步展開、循序漸進．在實踐與實驗過程中，也可以有計劃地加入與科研項目相關的前沿資訊，引導學生了解多種學術觀點并開展討論，激發學生的科研興趣．將科研項目有機融入整個課程的教學活動過程中，學生不僅可以紓解“我為什么要做實驗”，“這個實驗的目的是什么”等困惑，更能從科研項目中培養科研思維，提升學生解決復雜工程問題的能力．就該科研項目而言，LED封裝技術直接影響器件的使用壽命和光源品質，需要考慮光、熱、電、機械等多種因素．光學方面要考慮到LED芯片的光衰問題，熱學方面要考慮到LED的散熱問題，電學方面要考慮到LED的驅動電路的設計，機械方面要考慮到封裝過程中LED的封裝形式等．研究LED的封裝方案對于光源電、光、色、熱的影響規律，從而優化LED的封裝方案，對于提升光源的可靠性至關重要．具體到學生開展的實驗上，根據實驗室現有的實驗條件，結合學生的認知水平，具體可以細化為：大功率集成式LED光源的封裝實驗、LED封裝模組的熱學分析實驗、熒光粉激發及熱猝滅實驗等多個子實驗．結合該科研項目所設置的課程實驗不同于傳統的驗證性和簡單重復性的實驗，由于制備一個LED封裝樣品需要涉及方案的制定、多個工藝步驟等環節，且每位學生或者每個小組的實驗樣品參數都未必完全相同．所以很大程度上避免了常規實驗中普遍存在的，學生按照實驗指導書簡單重復、實驗報告千篇一律的現象．實踐也表明，通過科研項目導入的實驗，學生不但參與度更高，投入的時間更多，學習和訓練的效果更好．對于學生解決具體的工程技術問題能力的培養起到了積極的效果．由于與該科研項目相關的實驗涉及的工藝步驟較多，絕大多數都需要幾位成員協助才能很好地完成，這也在一定程度上鍛煉提高了學生的團隊協作能力．

2.2從科研項目改進教學方法

科研項目尤其是企業橫向項目往往以解決行業或企業的具體工程技術問題為目標．除了具有一般的理論性以外，還具有很強的應用性．在理論課教學過程中，可以把部分知識點的講解和科研項目的具體工程問題有機結合，豐富教學素材，最大程度實現項目化、情境式的教學，讓學生沉浸于課堂，從而提高教學效果．比如，該項目研發過程中涉及芯片出光效率提升技術．出光效率是發光器件如LED的基本性能參數，而出光效率這個物理量的概念，學生因受到傳統“效率”的定義，在理解上容易出錯．因為在傳統概念里“效率”是沒有量綱的，而“出光效率”是有單位的，單位是流明/瓦（lm/W）．同時，結合出光效率的概念，可以延伸提出哪些方面會影響到封裝器件的出光效率，以及有哪些工藝方法可以提高封裝器件的出光效率等一系列工程技術問題．在具體課堂理論教學過程中，也可以設置相關的話題，安排學生組隊參與討論．對于部分重點熱點話題，由于課堂時間有限，可以利用線上云班課等平臺的互動討論區，讓學生在課后查閱大量的文獻資料后通過討論來加深理解，提高他們對于部分重點知識的掌握程度．另外，該科研項目還涉及LED封裝器件散熱技術的開發，其中與課程相關的“熱阻”的概念，在講解上可以通過類比所熟知的“電阻”概念來展開．這樣的方式既生動又形象地把一個相對抽象的概念，通過科研項目進一步拓展開來．比如，熱阻對器件工作的影響有哪些？影響封裝器件的熱阻大小的因素有哪些？如何進一步降低封裝器件的熱阻等等．通過這一系列的講解和不斷的問題深入，學生對于熱阻的概念就有了更為清晰的認識和理解．將科研項目涉及的知識點和課程的理論內容深度融合，通過科研項目中一個個生動的案例講解和效果評價分析，把繁雜的理論內容形象化、具體化、情境化，可以極大地提高學生理論課學習的積極性和學習效果，起到事半功倍的效果．

2.3從科研項目拓展創新訓練

將科研項目中部分具體的工程技術問題提出來，且以這些課題作為大學生創新創業項目及畢業設計課題，積極鼓勵學生申報和參與到項目課題研究中來．對于教師而言，經過科研項目提煉的課題，教師因為對課題很熟悉，容易把握深淺，就可以很方便地對學生開展針對性指導和培養．同時學生的加入可以在一定程度上充實項目研究隊伍，提高教師課題研究效率．對于學生而言，由于有明確的科研目標及導師指導，可以有效地開展相關的創新訓練，避免了漫無目的的自我探索模式．另一方面，這類大創項目由于有教師的科研項目經費支持，可以充分滿足學生開展科研活動的需求，是對學校支持大創項目經費的有效補充．學生通過大創項目的科研訓練，培養了科研興趣，鍛煉了科研意志，部分同學還獲得了科研成果，因此是培養學生創新能力的有效路徑．結合到學生的實際，我們將項目設置了多個大學生創新創業項目及畢業設計課題．學生通過項目訓練，通過時間的持續投入，不但提高了學習的積極性，還挖掘和培養了專業相關甚至非相關的其他知識和能力，這是常規課堂教學無法獲得的．比如：從封裝方案的設計、設計PCB板、焊接、點膠、測試等全流程多環節，獲得的多方面的能力訓練和培養．以依托該科研項目提煉拓展獲批的2019年江蘇省大學生創新創業訓練項目“芯片級LED芯片封裝制備”為例，學生團隊需要從樣品封裝材料的選取、封裝方案的設計、封裝工藝的開發、樣品的制備、樣品的測試分析等多環節去開展設計、評估、驗證．這個訓練過程中，會遇到諸多的問題，需要學生逐個去發現、去尋找解決問題的辦法，從而達到創新能力訓練的目的．從科研項目凝練大學生創新項目及畢業設計課題，積極引導和鼓勵學生參與到項目課題研究中來，可以充分發揮教師科研項目在創新人才培養中的協同和促進作用，培養學生的協同創新思維和創造能力．

3實踐效果

本課題探索將具有創新性和應用性的科研項目融入光電類專業課程的教學，對常熟理工學院光電信息科學與工程專業的“LED器件與應用技術”的課程教學與實驗進行改革創新與實踐．實踐結果表明，將與教學內容相關的科研項目有機融入教學的實踐取得了積極的效果．近幾年，就常熟理工學院光電信息科學與工程專業的學生而言，每年就有約80人次的學生以不同形式參與到教師的科研項目中來．截至2020年末，學生已經申請了該科研項目相關的發明專利4項，授權實用新型專利13項，發表研究論文2篇．以該科研項目為依托，學生累計參加大學生創新創業訓練項目共11項，其中省級立項2項，校級立項5項．以該科研項目為依托，指導了大學生畢業設計10項，其中獲得校級優秀畢業設計團隊1次．而從課程理論教學的效果來看，學生的學習效果明顯得到改善，課程學習目標達成率明顯提高，學生解決實際工程技術問題的能力得到了很好的訓練與提升．就科研項目服務于教學活動而言，該課題在常熟理工學院光電信息科學與工程專業是一次有益的實踐和探索．

4結語

在新形勢下，地方應用型本科高校對人才培養提出了新的要求，學生不但要掌握扎實的專業基礎知識，更要具有解決具體工程技術問題的能力．而通過科學合理地將教師的科研項目有機融入常規的教學活動中，可以極大地改善學生的實踐和創新能力的培養．將科研項目與課程實驗融合，能夠充分利用高校現有的實驗室資源，更有效地發揮實驗教學在人才培養中的關鍵作用．而在實驗指導的過程中，不局限于實驗過程的重復和實驗結果的再現，而是注重實驗過程中問題的發現與提出，對于培養學生的科研興趣與創新能力具有至關重要的作用．通過科研項目服務教學的創新培養模式，可以有效地訓練和培養學生發現問題、提出問題、分析問題、解決問題及大膽假設、小心求證等科研思維和創新能力．這對高質量應用型人才的培養是大有裨益的．

參考文獻：

[1]王威，宋玉玲，趙明磊．科研項目引導的“機械振動學”教學模式探索[J]．黑龍江教育（高教研究與評估），2020（10）：6-7．

[2]陳佰滿，林有勝，何清，等．高校科研反哺教學的路徑探索與分析[J]．創新創業理論研究與實踐，2021，4（3）：114-117．

[3]張武霞，何嘉琦，王星滟，等．科研訓練融入對應用化學專業創新人才培養的探究：以山西農業大學為例[J]．廣東化工，2021，48（1）：195-196．

作者：王書昶 張惠國 單位：常熟理工學院 電子信息工程學院