科研成果转化为本科生综合实验课程的探索与实践
发布时间: 2018-04-08 浏览次数: 36

科研成果转化为本科生综合实验课程的探索与实践

  

【作者】刘玉玉,解令海

【期刊名】科技视界(发文年影响因子:0.4669

【英文期刊名】Science & Technology Vision

【作者单位】南京邮电大学材料科学与工程学院

【年份】2016

【期号】第27

【页码】P4983

ISSN2095-2457

【关键词】光电材料;创新;综合实验

【分类号】O4-45

【摘要】综合实验课程是本科生能力培养的重要载体,课程内容和授课方式对于激发学生的学习兴趣,训练其创新思维,提高学生的创新能力,具有重要的意义。将最近的光电材料研究最新成果转化为我院本科生综合实验课程,通过该实验课程的教授,让我院本专业的本科生了解该专业的最新科研动态。弥补了传统实验教学中实验内容成旧,同时让该专业本科生了解到本学科研究的基本思路和方法,为科研成果转化为本科生综合实验课程提供了相关的经验。



根据《国家中长期新材料人才发展规划(2010-2020年)》,改革开放以来,材料领域虽然取得了飞速发展,我国材料领域工业增加值已占全国GDP总量的1/4左右,但该领域技能以上人才资源占全国总量的比例还不到17%,人才资源总量与领域发展地位不符。根据《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,大力培育新兴产业,其中包括新材料和新一代显示技术。作为材料学科的本科生来说,实验教学是本科生日常教学的不可缺少的部分,对其创新思维和能力的培养具有重要的作用。而成旧材料学科教学内容,严重阻碍了新材料人才的培养。在我院雄厚的新材料研究背景下,将最新的光电研究成果转化为我院的本科生综合实验课程,通过小团队教学模式,带领学生一步一步完成实验项目。通过该综合实验课程的学习,让学生了解该学科研究的基本思路和模式,增强学生对本专业的信心和兴趣,从被动学习变为主动学习,对学生创新能力的培养具有重要的意义[1-4]

1 筛选合适的科研成果

在筛选合适的科研成果中,首先考虑根据学生的自身条件,选择合适的难易项目,太容易达不到教学目的,太难打消学生的学习积极性;其次考虑实验课程教学成本,如果涉及到太贵重的药品,实施成本过高,作为本科生实验教学不适合;第三考虑每个实验项目的实验是否合适,时间太长,不适合作为课堂教学实验,但可以作为其他类的教学使用;第四考虑实验的绿色环保以及原子经济性。通过前期的对我院相关科研成果的梳理,我们选择将经典光电材料-芴类材料的科研成果转化为综合实验课程[5-7]。以芴为原料经过傅克反应、碳碳偶联反应等多步反应得到1-3单元寡聚芴。根据实验的时间、实验的原子经济性和实验成本,我们把成果转化为一系列的实验项目组合成综合实验课程。考虑到面向授课对象是大四本科生,我们将相关的实验项目增加难度,加入无水无氧操作。考虑到实验的时间,我们把合成部分分成三类实验项目。我们将其中的芴的9-位烷基化和2,7-位的硼酸酯化这一步作为二个实验项目。芴的溴代物和硼酸酯在钯催化剂的作用下进行碳碳偶联反应。此实验是一个典型的suzuki偶联反应,可作为一个实验项目。

通过前期的筛选,确定了将要转化的科研成果后,先根据科研成果来设计相关课程。课程名称:光电材料的设计和应用,具体内容如图1所示。

图1 综合实验课程内容

2 实验方案的设计

课程名称:光电材料的设计和应用,其中那个包含以下4个实验部分:

2.1 三种光电材料的合成

该综合实验课程涉及到1-3单元的寡聚物的合成。根据文献,我们设计了三种光电材料,合成的原理和步骤如图2-图4。

图2 第一种光电材料实验原理及步骤

图3 第二种光电材料实验原理及步骤

图4 第三种光电材料实验原理及步骤

2.2 三种光电材料光电性质表征

分别对所合成的三种光电材料溶液态和薄膜态,进行紫外-可见和荧光光谱的测试。通过光谱的测试,让学生了解不同基团对有机光电性质的影响,了解影响光电材料光谱性质的主要因素。

2.3 有机发光二极管的制备

将所合成的材料作为发光层制备标准器件结构的有机发光二极管,通过有机发光二极管的制备,让学生了解到科研与我们日常生活息息相关,增强专业信心。同时也将课本知识应用到实际,增强对知识的理解。

2.4 有机发光二极管性质表征

利用keithley2400测试平台来测试所制备的有机发光二极管器件。通过对器件的表征,让学生了解衡量器件好坏标准,同时怎么来判断材料是否适合商业应用。

3 实验方案的实施和报告(论文)撰写

将这些课题设计对应的实验方案,同时在实验室对实验方案的合理性进行验证。而在教学过程中可以先让学生成立小团队。以各团队为单位,分工协作来完成该课题。在团队成员查阅中文和英文文献基础上,搜集有关该成果的一些资料,阅读文献后设计各种实验方案来完成课题。各小组成员可以通过口头汇报或者ppt形式汇报其完成课题的方案。通过各团队跟老师在充分讨论的基础上,修改、汇总全组成员的方案,教师当场提出方案中不合理的部分和应改进的地方,最后制定出最终的可行性的研究方案。通过前期的讨论,对实验方案进行实施,通过一系列的实验,让学生通过前期文献的调研来得出自己的结论。撰写相关的实验报告或论文,完成整个项目的实施。通过该项目的实施,真实模拟一个科研项目的研究过程,不仅能提高学生的实验积极性、科学创新性,还能给予学生科研自信心,为以后学生的科研创新打下一定基础。

4 结语

随着国家的经济发展,对新材料人才的需求越来越大,传统的材料实验教学已经满足不了新材料专业的人才培养,怎样将新材料的最近研究成果转化为实验教学内容是个材料类实验教学改革的重要内容。先进的科研成果开阔了学生的实验,让学生近距离的接触科研,了解科研的思路,为我国材料类创新型人才的培养具有重大的意义。

【参考文献】

[1]林跃强,刘晓东,李建.科研成果转化为实验教学内容之探索[J].实验室研究与探索,2015,34(5):144-181.

[2]常青,江国栋,唐和清,等.测定痕量过氧化氢的实验研究[J].实验室科学, 2014,17(2):27-29.

[3]龚新怀,吴以校,赵瑨云,等.地方院校科研成果转化为实验项目的教学实践[J].宜春学院学报,2012,29(3):176-177.

[4]杨平,陈为键,何文绚,等.以科研为先导构建综合化学实验课程体系的探索与实践[J].实验室科学,2013,16(3):134-136.

[5]Jo J,Chi C,H?ger S,et al.Synthesis and characterization of monodisperse oligofluorenes[J].Chemistry–A European Journal,2004,10(11):2681-2688.

[6]Geng Y,Trajkovska A,Katsis D,et al.Synthesis,characterization,and optical properties of monodisperse chiral oligofluorenes[J].Journal of the American Chemical Society,2002,124(28):8337-8347.

[7]Klaerner G,Miller R D.Polyfluorene derivatives:effective conjugation lengths from well-defined oligomers[J].Macromolecules,1998,31(6):2007-2009.

[责任编辑:朱丽娜]