研究性教学方法在发光材料课程中的应用

马云峰 徐家跃

摘  要：发光材料的课程中发光理论部分教学是重点，也是难点，是发光材料应用部分教学的基础，以往采用先理论后应用的顺序教学，教学效果差，学生学习积极性受损严重。为此，本文采用研究性教学方法实施教学，践行“实践—认识—再实践—再认识”辩证唯物论的认识提升论和知行统一观，提高学生的学习积极性，培养学生的学习能力、创新能力。

关键词：发光材料 研究性教学 教学方法 创新能力 积极性

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-010-03

Application of Research Teaching Method in Luminescent Materials Course

MA Yunfeng  XU Jiayue

（School of Materials Science and Engineering， Shanghai Institute of Technology， Shanghai， 201418  China）

Abstract： In the course of luminescent materials， the teaching of luminescent theory is the key and difficult point， which is the basis of the teaching of the application of luminescent materials. In the past， the sequential teaching of theory before application was adopted， the teaching effect was poor， and the students' learning enthusiasm was seriously damaged. Therefore， this paper adopts the research teaching method to implement teaching， practice the epistemology of "practice cognition re practice re cognition" dialectical materialism and the concept of unity of knowledge and practice， improve students' learning enthusiasm， and cultivate students' learning ability and innovation ability.

Key Words： Luminescent materials; Research teaching; Teaching method; Innovation ability; Enthusiasm

发光材料是一种将能量吸收、传递并转化为光辐射的材料。在现代社会的各行各业中，发光材料扮演着非常重要的角色，被广泛应用于光信息传递、传感器、计算机、生物分子探针、太阳能光电转换和航空航天等高科技领域。科技的发展使得新的概念和技术在发光材料领域不断涌现，新的应用在技术上经常要求新型的激发源拥有不同的化学和物理条件。为了满足技术和驱动装置上对发光材料的性能要求，近几十年，各高校、科研院所和企业大力投入发光材料研究，发光材料研究领域焕发出蓬勃生机[1]。

发光材料学作为材料学的一个重要分支，是发光学和材料学交叉形成的热门学科。它涵盖光致发光、电致发光、声致发光、化学发光、生物发光等领域[2]。随着学科的发展和教改的深入，要求“材料物理”的专业面拓宽，系统性加强，实现为国家培养具有创新精神和工程实践能力的材料科学技术人才的目标。为此，本校针对材料物理专业的高年级本科生的学力水平，开设了这一门“发光材料”专业选修课，共设32学时，计为2学分。将发光材料的广泛应用与学生已掌握的基础理论知识结合，开阔学生视野，培养科学素养。

在《发光材料》的授课中，如何更加充分地发挥学生主观能动性和创造性，是重点考虑的问题。通过对各类教学方法的适用范围、优缺点和可行性分析，结合发光材料课程的培养目标及课程内容设置，选用研究性教學方法，设计实施方案，克服讲授法的弊端，比如学生对教师所教知识感觉枯燥乏味，产生厌倦抵触情绪，接受知识的效果差等，重点解决“怎么教、怎么学”的问题，提高学生的学习积极性，培养学生的学习能力、创新能力。

1  发光材料课程的特点

发光材料的课程授课内容主要包括3个部分：（1）发光机制;（2）发光材料的制备与性能表征;（3）各类发光材料的特点及应用介绍。第一部分教学重理论，第二部分教学重实践，第三部分教学重理论实践的结合。课程内容符合“实践—认识—再实践—再认识”的认识提升论和知行统一观。

2  研究性教学法的特点

研究性教学是研究作为教学的手段，学生通过接触科技前沿，开阔视野探索未知。研究性学习注重研究探索的过程，而不是已知的知识，注重学生的求知意识、探索精神、创造性思维的培养，而不注重现成知识的识记学习[3]。

研究性学习的根本目标是注重展示知识从产生到应用的过程，切实提高学生收集信息处理信息的能力、通过科学手段获取新知识的能力，锻炼学生分析解决科研问题的能力以及培养学生团队协作的能力。

研究性教学方法的特征主要表现在[4]：（1）注重培养实践能力;（2）注重学生对科研的感受力;（3）强调学生自主性学习的意识。

研究性教学方法的类型包括[5-6]：（1）探究式教学方法;（2）课题研究教学方法;（3）实践教学方法;（4）案例教学方法;（5）问题引入教学方法。

3  研究性教学法的实施

3.1 提炼课程思政元素（2学时）

发光材料概述章节讲授，要有意培养学生的爱国情怀、理想信念、创新意识、科学探索精神和社会责任意识等。例如，我国科学家研发的锗酸铋、钨酸铅等闪烁晶体参与国际竞争，被成功用于欧洲核子研究中心的大型电磁量能器和美国通用电气公司PET医疗设备;被用于悟空号深空探测器，成功实现暗物质探测，以此激发学生的集体荣誉感和实干精神。中科院上海光机所打破国外技术封锁，取得大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术的突破，自主发明并建成具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线。部分指标达到国际领先水平，满足了我国激光聚变研究的重大战略需求。培养学生的工匠精神，敢于拼搏、敢为人先、敢于超越的竞争意识。

3.2 开设科普讲座（2学时）

请发光材料领域的专家学者，开设关于发光材料的发展历史和现状及前沿研究的科普讲座，鼓励学生积极提问，并与专家学者保持沟通。通过开办科普讲座，激发学生的研究热情。

3.3 课题设计（6学时）

（1）教师提议多个研究方向，学生依个人兴趣进行调研。学生充分调研后，各自拟定一个题目，与教师商议，最后定题。在此过程中，教师要考虑实验的可行性、创新性和任务量。

（2）定题后学生各自进行文献调研，并作调研报告。教师对报告进行针对性点评。报告内容包括材料的研究背景;研究内容、实验方案、可行性分析、拟解决的关键问题。全班32个学生对各个学生的报告进行评分，评分依据为：研究背景60分，为重点考查部分，考查学生是否能全面、准确、深入浅出地说出该课题的研究背景;研究内容10分、实验方案10分、可行性分析10分、拟解决的关键问题10分，这后面40分的评分依据评分学生的兴趣和价值取向，带有很强的主观性。特别说明的是：教师在全体学生评分前的点评阶段，重点把这4个部分的核心要点一一指出，补足学生的知识短板。

（3）按照得分高低评出4个课题，成立课题组，课题发起人定为课题组长，教师抽出一节课的时间，对4个课题分别进行讲解，学生和教师互动，对4个课题的各个方面进行充分理解，學生和学生互动协商，组成8人一组的4个小组，建立4个微信群，用于后面课题讨论及文件共享。

3.4 实施研究（8学时）

（1）发光材料的制备和性能表征实验是一个漫长的过程，为了确保各课题按照实验方案有序地开展，教师将自己名下的4个研究生分别派往4个实验小组全程指导实验。

（2）教师在现场对学生进行科学研究方法的指导，让学生了解发光材料研究的基本步骤，熟悉查阅资料的方法、掌握科研的数据处理技能。教会学生学会使用印象笔记，每天小组长代表小组成员通过印象笔记共享、编辑文件，汇报研究的进展情况及研究中遇到的问题，教师通过与学生的交流和小组活动记录，随时了解并评价每个小组及每个学生的实验情况，并提供有针对性的指导。

（3）通过教师和各小组组长、研究生及组员的不断交流、互动，改进优化实验方案，通过不断的实验精进，达到或部分达到实验目标，视实验难度而定，即可结束实验实施阶段。

3.5 处理结果、撰写报告（2学时）

在撰写结题报告时，各小组要进一步讨论资料是否真实、论据是否全面、观点是否清晰。同时教师要引导学生学会整理资料、加工处理信息，学会以恰当的方式表达研究结果，研究结果的表达坚持实事求是的原则。

3.6 交流研讨实验结果（2学时）

学生收集、整理和提炼到的实验结果，分小组制作图、表、课件和汇报研究成果，总结科研过程的心得体会，然后在教师组织下，各小组进行研讨交流，进行思维的碰撞。需要注意的是，学生要注重相互借鉴、学习、理解和包容，秉承客观分析和辩证思考的科研精神，培养敢于和善于申辩的胆识和气魄。

3.7 启发式教学（2学时）

发光材料的性质，取决于该材料的显微组织、化学组成、晶体结构、表面和界面等不同层次的结构特性，而原子结构则是讨论发光性质的基础。发光机制[7]涉及原子结构、原子光谱、辐射跃迁、非辐射和能量传递过程等理论知识，这些知识晦涩难懂，主要采用讲授法，充分贯彻启发式教学原则，讲中有导，讲中有练。讲授的内容应联系旧知识，做到温故而知新，讲授抽象的概念或原理，应尽量采用探究式、讨论式教学方式，力求形象化，便于理解。对教学内容要精心组织，做到知识结构条理有序，主次分明和重点突出。讲授过程中要借助先进教学硬件环境。在发光机制这一章节的学习中，要组织学生进行小组讨论，对不懂的知识点要查缺补漏，通过课外加深对固体物理的复习和量子力学的自学，争取尽早学通、弄懂发光机制的相关知识点，为后续的实验分析和讨论打下坚实的理论基础。

3.8 强化理论的学习（2学时）

各课题小组进行组分—结构—性能的变化规律的研究，并研究规律背后的发光机理。结合发光机制章节的学习，勤于思考，具体情况具体分析，理论结合实践强化对理论的学习。

3.9 发光材料案例教学（4学时）

经过研究性教学前期的探究式教学、课题研究教学、实践教学、问题引入教学后，为进一步拓展学生的知识面，对发光材料的应用章节进行丰富多彩的案例教学，系统讲授不同激发源和装置要求的发光材料的定义、特点、分类、典型材料、应用及发展前景。重点是对发光机理进行系统分析和探讨。将发光材料按种类做成一个个案例，引入思政元素，加强对学生的价值观塑造和人格完善。

3.10 理论应用于实践加强研究性教学（2学时）

相信在理论和实践的结合学生对发光材料的认识中有了质的飞跃。学生可将理论认识回归到实践研究中，通过发光机制的探讨，从组分—结构—性能的关系出发，继续优化材料的发光性能，使其更好地应用于现代生产生活中。

4  结语

发光材料的研究和应用不仅需要较强的光电子学及固体物理的理论知识，还需要较强的理论结合实际、动手实践的能力。通过运用研究性教学法，带着所研究的课题学习，激发了学生学习的积极性，培养和发挥了学生的创造能力。从课题着手，以研究性教学的实践促进理论教学并以此拓展应用的教学方法，符合学生的学习规律，有助于培养学生的自主学习意识，并在相互协作中促进并完善学生的人格。

参考文献

[1] 王育华，韩丽丽，曾巍，等.无机固体发光材料的合成及其相关理论研究[J].中国科学：技术科学， 2015（6）：63-80.

[2] 徐家跃.发光材料及其新进展[J].无机材料学报， 2016（31）：1012.

[3] 张忠华.现代大学教学方法论[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2009.

[4] 郭建媛，秦勇，贾利民.立足前沿理论与行业需求的研究性教学方法实践[J].科学咨询（教育科研），2021（6）：65-66.

[5] 李德英.“研究性”教学模式与新时代人才培养[J].经济研究导刊，2020（32）：70-71.

[6] 陈景强.基于慕课的高校C语言研究性教学方案探讨[J].科技创新导报，2020，17（11）：192-194.

[7] 刘东阳.浅析稀土发光材料的发光机理与应用[J].化工管理，2019（31）：47-48.