《平板显示技术》课程教学模式探索与实践

周雄图　陈恩果　林志贤

摘要：在《平板显示技术》的课程教学探索中，从课程内容优化、教学团队组建、授课方法制定等方面阐述了课程教学模式探索和实践内容。通过精选授课内容，融入本领域最新研究方向，结合现有科研项目，引导学生参与实际科研工作，开拓学生知识面，提高学生积极性和主动性，取得了良好的教学效果。

关键词：平板显示技术；教学方法；教学模式；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0129-04

我国是一个信息显示大国，目前在建和已规划的平板显示生产线投资达8千亿人民币。近两年我国平板显示产值已连续两年超过1600亿元人民币，2017年上半年中国大陆显示行业营销收入更是达到1356亿人民币，同比增长高达65%，预计2019年我国将成为全球最大的平板显示生产基地。在此背景下，必然引发企业对专业技术人才的高度需求。遗憾的是，国内显示技术人才尚不足以支撑平板显示产业发展的人才需求，这将严重阻礙国内平板显示产业的可持续发展。国内包括福州大学、上海交通大学、电子科技大学、华南理工大学、中山大学在内的许多高校均开设了与信息显示有关的课程，一定程度上缓解了显示人才紧缺的问题。然而，平板显示是多元知识和技能的总汇，加之新型显示技术发展迅速，对显示人才的技术和能力水平要求甚高[1]。因此，为了应对企业对显示技术人才日益增长和日益严格的需求，对显示技术人才的培养体系和教学模式进行更深入地探索和实践显得尤为迫切和重要。福州大学作为一所以工为主、理工结合的应用型重点大学，其电子科学与技术学科常年开设《平板显示技术》课程，在培养模式和教学方法上有着丰富的经验。近两年，借助本科专业核心课程建设契机，对该门课程展开了教学模式的研究和探索，取得了显著成果。

一、平板显示产业和技术发展现状

平板显示产业是电子信息领域的“核心支柱产业”之一，是年产值超过千亿美元的战略性新兴产业。我国已成为新型显示相关产品的制造大国，TFT-LCD产业规模已达全球第二并不断发展壮大，而且在地方政府主导并针对企业发展的融资项目的支持下，我国平板显示器件产业投资规模有了空前的增长，近两年投资总额超过了2000亿元。其中，京东方合肥全球首条10.5代线的投资就超过400亿元。目前为止，我国投产和在建的8.0代及以上世代TFT-LCD面板生产线已经达到了18条，超过了日本（3条）、中国台湾（4条）和韩国（8条）。未来几年中国平板显示器件产业规模将继续保持增长的势头，预期在2019年将全面超越韩国，液晶面板生产规模成为全球第一。除了环渤海、长三角、珠三角和川渝四大平板显示产业地带，福建省也已经成长为中国重要的平板显示产业基地之一，产业初具规模，群聚效应凸显。继厦门天马、友达光电、福建捷联电子、华映光电、宸鸿科技等一批显示企业，2015年，京东方与福州市政府投资300亿元拟在福清建设8.5代新型半导体显示器件生产线；台湾华映光电公司在莆田市投资240亿元，拟建设2条6代LTPS/IGZO生产线及关联配套产业。

在平板显示技术方面，TFT-LCD仍然是目前显示技术的主流，其技术革新主要集中在高分辨率、高色域、高动态范围和大尺寸等方向。TFT-LCD实现产业化已近二十年，工艺技术和设计技术构成相对成熟，但在降低成本和提升产品性能方面仍存在科技创新空间。有机电致发光显示（OLED）和量子点发光显示（QLED）技术已经满足实用化的要求，并在材料、彩色化、大尺寸、柔性显示都还有很大的发展空间。困扰OLED和QLED柔性显示的主要问题是显示器件的寿命很短、大尺寸显示器件的制作成本很高，因此解决该类显示器件的封装技术及开发低成本的显示器制备工艺是柔性显示器的主要课题。目前被国家科技部列入“十三五”重点研究计划的印刷显示技术不需要真空蒸镀腔体、不需要精密金属掩膜版、不需要彩色滤光片，具有材料利用率高（高达95%）、良率高、能耗低、成本低等优点，有望突破大尺寸OLED和QLED制作瓶颈，成为显示技术发展的下一个方向。目前显示技术呈现出多元化的发展趋势，量子点显示、裸眼三维显示、印刷显示、微米级LED显示、增强现实和虚拟显示等显示技术的发展，必将显示技术带入一个以高真实度、体现交流互动和个性化的显示技术新时代。

二、国内平板显示技术人才需求现状

随着国内高世代液晶面板生产线和OLED生产线的快速发展，必然引发企业对人才的迫切需求。另一方面，OLED、QLED和印刷显示等新型显示器件和制作工艺也不可能一蹴而就，需要长时间的研发和技术的积累沉淀，而突破核心技术问题关键因素在于人才。我们应该吸取国内CRT向LCD转变的教训，重视显示技术人才的培养。中国未来平板显示唯有依靠大量的技术型专业人才的支持，才能在国际上彻底站稳脚跟。要想对症下药，必须首先分析人才需求现状。目前国内平板显示技术人才需求现状可以总结如下：

1.人才匮乏。据估计，目前我国信息显示人才需求总量超过30万，其中熟练掌握专业技术的研发人员大约10万[2]。然而，国内平板显示行业核心技术人员缺失，尤其高端人才严重匮乏，核心研发型人才不足严重阻碍本土平板显示产业的发展。TCL集团董事长李东生在华星光电8.5代线启动仪式上直言：“光有钱在大陆你也招不到合适的人才，因为大陆过去没有这样的产业，因此没有这方面的技术人才。”另一方面，国内显示技术人才集中在技术领域的中下游水平，与日韩及中国台湾地区人才相比，还远远达不到企业对高端人才的要求。以2013年上半年中华液晶网人才数据库的统计数据为例，从求职人才学历分析，拥有博士学位的仅3人，硕士学位的仅20人，两者合计不足0.1%，本科学历的人才占16%，大中专、高中及以下合计占有84%的比例。虽然，国内面板企业通过收购韩国、日本等国外企业快速实现技术突破，或通过高薪聘请韩、日、中国台湾地区的面板人才，实现了显示产业的超高速发展，但未来如何培养本土化高端人才使引进人才与本土人才协同融合，显得尤为重要。

2.人才结构存在一定不平衡。据统计，国内平板显示技术人员中，背光模组、液晶模组和触摸屏领域所占人才比例相对较大，而上游设备、材料人才所占比例小于5%，中游面板领域也不足10%。从中华液晶网人才数据库的统计数据可以看出，2013年生产类人才占38%，位居第一位，而项目研发类人才的需求缺口居首。

3.人才比较分散。国内显示技术人才的获取，通过社会招聘和校园招聘获得的人才占总人数的近90%，但这部分人群中，具有相关专业背景的人数不多，能够直接参与研发、生产的人员更是寥寥无几，都必须先通过企业长达数月的专业培训，才能基本满足岗位的需求。另一方面，与大中专、高中不同，在本科阶段设置平板显示相关课程非常重要，本科生能够掌握较系统的理论知识，经过一定培训，能较快融入到企业的生产和研发当中，并且在其获得一定经验后，更容易成长为核心研发型人才。

三、目前《平板显示技术》课程教学面临的问题

《平板显示技术》以光度学、色度学和人眼生理特征等基础知识为出发点，分类介绍了液晶显示（LCD）、有机电致发光显示（OLED）、发光二极管显示（LED）、等离子体显示（PDP）、真空荧光显示（VFD）、场致发射显示（FED）等多种显示器件技术，是一门物理、电子、材料、化学等多学科交叉、应用性极强的专业前沿课程，对目前我国传统培养模式提出了挑战，具体主要表现在：

第一，学习内容陈旧和单一。显示技术日新月异，而课程教学学时又有限，一些显示技术，如PDP、VFD、FED，在日常生活应用中已较少用到，然而，在平板显示技术课程中的教学学时却仍然占用大量篇幅。对于LCD和OLED这些当今常见显示技术，其教学内容上也仅限介绍一些材料、器件的基本结构和原理，而像QLED、印刷显示技术、3D显示技术、激光显示技术增强显示和虚拟显示等前沿显示技术几乎没有介绍，学习内容的更新赶不上技术的进步。

第二，授课方式过于简单。由于显示技术是一个多学科交叉的领域，又是一门应用性极强的课程。传统的以单个教师授课为主的教学模式，很难既照顾到课程内容与工程光学、半导体物理、电路与系统等基础课程的有机衔接，又照顾到与实际应用的结合，不能应对就业后在显示技术方面的具体工作需求。

第三，教师知识面有待进一步提高。从事显示技术教育的大部分教师一方面很难对各种显示技术都非常精通，另一方面不是来自生产第一线，实际经验缺乏。教学偏重理论讲授，学生往往只掌握一些抽象的理论，应用无从谈起。

第四，学生积极性不高。由于平板显示技术学科交叉性强、内容博大精深，加之大部分教师知识面有限，偏重理论讲授，极易造成学生学习时无所适从，导致学生学了很多却仍然在显示技术中找不到方向，迷失在这一领域中。

四、提高《平板显示技术》课程教学效果的对策

针对目前《平板显示技术》课程教学面临的问题，我们在本课程的教学改革过程中，从授课内容、教学团队建设、教学模式和方法等多方面进行创新和尝试，改善教学效果，现总结如下：

1.优化课程教学内容，把握显示技术前沿。《平板显示技术》课程内容涵盖范围广，知识点多而学时又有限，课堂上不可能把每一种显示技术都介绍得非常详细。另一方面，随着新技术、新材料、新器件和新产品的快速发展，显示技术产业结构的重心正在向新一代显示产品转移。新的显示技术必须随时融入到教学中去，才能使课程内容不脱离实际。为了在有限的教学计划内保证高质的教学内容，达到培养目标，必须精选授课内容。在课程内容的选择上，我们既注重系统性和基础性，又注重时新性和应用性，保留了PDP、FED和VFD等几种传统显示技术，简化教材中的内容，主要介绍器件结构和工作原理，缩短了教学学时。对LCD、OLED和LED等几种目前应用非常广泛的热门显示技术进行了重点讲解，除介绍器件结构和工作原理外，还重点分析了这几种显示技术的观看性能。如LCD，我们会比较详细地介绍目前市场上主流产品的情况，像面内切换（IPS-LCD）和垂直取向（VA-LCD）如何提高显示器的观看视角。除此之外，我们还对一些新技术如立体显示、柔性显示、量子点显示器、微米级LED显示、激光显示和印刷显示技术做了原理和综述性的介绍，激发学生的学习兴趣，并引导学生做课外调研。

2.组建教学团队，提升教学水平。平板显示技术学科交叉性强，且新材料、新技术更新异常迅速，其授课内容既要包括传统显示技术，又要涵盖最近发展前沿。授课老师既要有多种专业知识背景，又要能与工程生产实践结合，才能达到较好的授课效果。单独一个授课老师很难在上述几点面面俱到，而组建教学团队可以很好地解决这个问题。依托福州大学平板显示技术国家地方联合工程实验室，我们在《平板显示技术》教学中，组建了由3位主讲教师组成的教学团队，3位主讲教师的专业背景分别为电路与驱动、光电材料与器件以及工程光学，而且科学研究领域均与显示技术有关。同时，教学团队的老师会定期到TCL、厦门天马、冠捷等知名显示企业进行学习和技术交流，使团队教师能够掌握工程实践和最新的显示产业情况。此外，我们还与国际信息显示学会（SID）的培訓机构合作，不定期参加SID组织的显示技术方面的培训，扩大知识面，提升教学水平。

3.改进授课方法，强化实践教学环节。根据教育学理论，教师在课堂上的角色是充当知识的引路人.为学生规划教学内容的知识体系及学习次序，而学习的重点环节应该放在学生自己身上[3，4]。因此，注重基础理论、强化应用实践、培养学生自主学习能力是我们在《平板显示技术》课程的教学原则。在《平板显示技术》这门课的教授中，我们采用互动式教学，教师主要讲授显示技术基础和每种显示技术的器件结构与原理，留出一部分内容或者设置一些问题让学生自学，要求学生通过调研参考资料，完成技术调研报告，并在课堂上进行交流，让学生发挥主观能动性，进行讨论、质疑与辩论。如我们设置了LCD如何在与CRT和PDP的竞争中胜出，成为目前显示技术主流；OLED显示将来是否会取代LCD成为显示技术主流等开放性学习题目，让学生在解决疑问的过程中前进，使其具有成就感，以增加其学习的兴趣与动力。实践性教学是理论教学的继续、补充、扩展和深化，我们依托物理与信息工程学院光电信息实验教学国家级示范中心的学科平台和平板显示技术国家地方联合工程实验室已经建设的科学研究平台，强化平板显示技术实践性教学，让学生在实践过程中加深对知识的理解。如结合科研项目，让学生参与液晶光阀、液晶透镜、裸眼3D显示器件、OLED器件等显示相关的课题研究，提高学生学习的兴趣。

4.以科研促进教学，提高学习深度。科研工作是培养高质量学生的载体[5]，我们《平板显示技术》教学团队中的教师均是在显示领域从事多年科学研究的老师，通过承担国家科技部重点研发计划课题、国家自然科学基金等各类科学研究课题，推行科研、教学与实践相结合的教学方式，提高学生的实践技能，教师们及时将自己的科研成果以补充讲义方式增加到课程之中以提高教学水平。同时，鼓励部分兴趣浓厚，学有余力的学生，与老师一起参加实际科研项目的工作，从而让学生对所学知识有更直观的认识，提高学习深度。

5.利用社会资源，开辟学生第二课堂。显示产业已成为国家战略性新兴产业，学生学习的最终目的是将所学知识应用于实际工作中，为显示产业集群服务。因此，在《平板显示技术》的授课中，我们非常重视社会资源的参与，尽力为学生学习平板显示开辟良好的第二课堂。引进知名人士参与教学是提高教学质量的新手段之一[2]，我们的教师团队依托福建省新型显示技术与器件集成协同创新中心，与国内TCL、冠捷集团、天马、京东方等光电显示企业开展紧密的合作关系，利用这些合作资源，我们在课程中及课程结束后，邀请企业专业工程師与学生进行交流，或担任实习和毕业设计合作导师，进行实践性指导。同时，不定期地邀请国内外显示领域的专家为我们的学生讲学和进行交流，了解国内外最新显示领域的相关政策和前沿进展。另一方面，我们专业至今为止已为众多知名显示企业输送了大量优秀技术人才，有些人才已经成为企业的高管或者资深工程师，因此我们还建设了校友网络交流平台，让学生与这些工作在企业第一线的学长进行交流，了解行业信息、行业知识和第一线的工作经验，明确学习方向。

五、结束语

随着中国在平板显示产业的发展，企业对显示技术人才的需求日益迫切。本文首先剖析了国内显示技术人才的需求现状和《平板显示技术》课程教学中面临的问题。针对教材、授课内容、授课方式、学生积极性等问题，结合我们进行的教学改革与实践经验，从课程内容优化、教学团队组建、授课方法制定等方面提出一些对策。注重基础理论知识与实际应用结合，精选授课内容，融入本领域最新研究方向；结合现有科研项目，引导学生参与实际科研工作，对《平板显示技术》的教学具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]张薇.光电子发光与显示技术课程教学改革的探索与实践[J].科技创新导报，2013，（16）：156.

[2]刘宇.浅谈教学管理的信息化[J].科技促进发展：应用版，2011，（4）：312

[3]曹辉，陈培宏，梁佩莹，陈伟成，林洁丽.光信息专业专业方向调整及应用型人才培养平台建设探索[J].中国电力教育，2013，（35）：66-71.

[4]房毅，张先梅，钟菊花，虞立敏.基于“以学生为中心”的计算物理教学改革探索[J].物理通报，2017，36（10）：8-10

[5]文尚胜，莫文贞，依托国家重点实验室平台打造光电专业核心引擎[J].实验技术与管理，2013，（38）：196-202.