《光電材料與器件基礎(chǔ)》課程全英文教學(xué)的實踐與體會

李紅坤

(蘇州大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215123)

隨著全球經(jīng)濟一體化的不斷深入，高等教育國際化已成為世界各國高等教育發(fā)展的必然趨勢，我國高等教育也面臨全新的挑戰(zhàn)。2015年，國務(wù)院頒布了《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》。該方案堅持以中國特色、世界一流為核心，以立德樹人為根本，以支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展為導(dǎo)向，加快建成一批世界一流大學(xué)和一流學(xué)科，提升我國高等教育綜合實力和國際競爭力。統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)的基本原則是堅持以一流為目標(biāo)、堅持以學(xué)科為基礎(chǔ)、堅持以績效為杠桿、堅持以改革為動力。在當(dāng)下全面推進“雙一流”和高等教育國際化建設(shè)中，全英文教學(xué)既是適應(yīng)國際型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，同時也是教學(xué)改革的重要突破口之一。目前很多高校根據(jù)其專業(yè)學(xué)科特點開設(shè)了一些全英文課程[1-4]。

光電材料是指能產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸、處理、存儲光信號的材料，可用于制造各種光電器件，是整個光電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，主要包括半導(dǎo)體光電材料(III-V族)、有機半導(dǎo)體光電材料、無機晶體和石英玻璃等。光電器件是指能實現(xiàn)光輻射能量與信號之間轉(zhuǎn)換功能或光電信號傳輸、處理和存儲等功能的器件。目前，半導(dǎo)體光電器件廣泛應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)、光電顯示、光電存儲、光電轉(zhuǎn)換和光電探測等領(lǐng)域。光電材料與器件在當(dāng)代信息產(chǎn)業(yè)與科學(xué)技術(shù)中具有極其重要的地位。隨著國內(nèi)對光電材料與器件方面人才的需求日益增加，多個高校開設(shè)了光電材料與器件相關(guān)的課程，培養(yǎng)這方面的專業(yè)人才。筆者所在的蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部從2014年秋季學(xué)期開始為本科生開設(shè)了專業(yè)選修課《光電材料與器件基礎(chǔ)》的全英文課程。希望通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生們能夠較為系統(tǒng)地了解光電材料與器件相關(guān)的理論基礎(chǔ)、當(dāng)前的主要研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢，為將來進入光電材料、顯示、照明和新能源等行業(yè)打下一定的基礎(chǔ)。該課程通過對光電材料和器件的基礎(chǔ)理論、概念、表征技術(shù)、制備方法和器件應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)當(dāng)今科技發(fā)展的綜合能力等方面。同時通過全英文教學(xué)的方式，培養(yǎng)學(xué)生對光電材料與器件專業(yè)英語的能力，提高學(xué)生英語綜合運用能力和獲取國外學(xué)科前沿知識的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生國際化視野和全球化發(fā)展的適應(yīng)能力。

本文基于作者從事的《光電材料與器件基礎(chǔ)》課程全英文教學(xué)的實踐出發(fā)，介紹了該課程的教材選擇、教學(xué)方法以及考核方式，探討了教學(xué)過程中存在的一些問題及可能的解決方法，希望為開展本科相關(guān)專業(yè)課程的全英文教學(xué)提供一定的經(jīng)驗。

1 教材選擇

對于全英文教學(xué)課程來說，教材的選擇是很重要的。通過對國內(nèi)外光電材料與器件相關(guān)課程教材的對比，筆者選擇了Wiley出版社出版的《An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids》作為《光電材料與器件基礎(chǔ)》課程的教材。該書共分七章：第一章介紹基本知識，對比光譜學(xué)和電磁波頻譜，各種發(fā)光現(xiàn)象等；第二章光的來源；第三章側(cè)重單色光鏡和探測器，介紹光電倍增器以及聲噪比的優(yōu)化，脈沖探測等；第四章解釋固體的光透明度；第五章介紹光學(xué)活性中心，談到靜態(tài)相互作用、偏振過渡、動態(tài)相互作用等許多耐人尋味的話題；第六章介紹稀土和過渡金屬離子以及色心的廣泛應(yīng)用；第七章是群理論以及光譜學(xué)。該書各章附有一定數(shù)量的習(xí)題和參考文獻，方便學(xué)生進行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和鞏固。該書強調(diào)基本的物理思想以及分析方法，在闡述方式上注意深入淺出，循序漸進，理論討論與圖解方法結(jié)合。由于該書重點介紹無機材料的光譜學(xué)，筆者選擇了牛津大學(xué)出版社的《Optical Properties of Solids》作為補充教材。另外，為了便于學(xué)生深入理解相關(guān)概念和原理，筆者還推薦了科學(xué)出版社出版的《光電材料與器件》和化學(xué)工業(yè)出版社出版的《有機光電材料與器件》兩本書作為參考書。這兩本書分別側(cè)重于無機、有機光電材料理論基礎(chǔ)及近期研究動態(tài)，在內(nèi)容結(jié)構(gòu)方面與上述英文原版教材較為貼近，便于學(xué)生進行對照學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)方法

全英文教學(xué)的關(guān)鍵是學(xué)生能夠適應(yīng)、聽懂、融入課堂。由于該課程涉及大量專業(yè)術(shù)語和原理知識，對于本科二年級學(xué)生來說接受起來有些困難。筆者會讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并借助中文參考書加深理解相關(guān)概念和原理。在課堂前10～15分鐘的時間里，筆者會采用雙語教學(xué)的方式集中講解專業(yè)術(shù)語、概念等，教案為全英文，理論和專業(yè)名詞用英文，闡述和舉例適當(dāng)用中文。另外，在講解相關(guān)概念和原理時與研究前沿領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)。比如在講到吸收光譜時，總結(jié)了影響有機化合物吸收光譜的因素后，以帶有共軛支鏈的共軛聚合物光伏給體材料為例，探討了這種策略可應(yīng)用于設(shè)計高能量轉(zhuǎn)換效率的聚合物太陽能電池材料；在講解熒光光譜和影響熒光性質(zhì)的因素時，以當(dāng)前發(fā)光材料的研究熱點―聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料為例，通過講解聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料發(fā)光機理研究過程，使學(xué)生加深對影響有機材料光致發(fā)光行為因素的理解。

針對光電材料與器件課程的自身特點和全英文教學(xué)的要求，筆者在教學(xué)過程中除了采用“講授法”之外，還多采用“問答法”和“討論法”。為了讓學(xué)生更好地參與進來，課堂上通過提問的方式，使學(xué)生由被動的聽講者和接受者變?yōu)閱栴}的解答者和講解者。筆者在課件的制備上盡可能用大量圖片、動畫、視頻等多媒體手段，將抽象的概念、原理形象化、具體化，同時穿插一些研究方向的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展過程及最新動態(tài)，通過講述一些有趣的事情，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情。比如在講導(dǎo)電高分子相關(guān)內(nèi)容時，講述了日本高分子化學(xué)家白川英樹實驗室一位研究生在合成聚乙炔時錯把比正常濃度高出上千倍的催化劑加了進去，結(jié)果聚乙炔結(jié)成了銀色的薄膜，白川英樹沒有放棄這個偶然的實驗結(jié)果，而是與美國化學(xué)家艾倫·麥克德爾米德、物理學(xué)家艾倫·黑格合作，一起開創(chuàng)了導(dǎo)電聚合物研究領(lǐng)域，進而獲得了2000年諾貝爾化學(xué)獎，開啟了有機半導(dǎo)體時代。通過播放艾倫·黑格來筆者所在學(xué)校所作的報告《我的諾貝爾獎之路―創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)和冒險》的部分片段，激勵學(xué)生珍惜創(chuàng)造力，大膽去尋找、去發(fā)現(xiàn)，記住創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)必然包含風(fēng)險。筆者講述完導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展過程后，在課堂上設(shè)置了討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生總結(jié)科研中需要哪些重要的品質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生踴躍發(fā)言，培養(yǎng)和提高學(xué)生的英語口語表達和交際能力。

3 考核方式

學(xué)生的考核情況往往是反應(yīng)教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)。光電材料與器件涉及到固體物理、半導(dǎo)體物理、物理化學(xué)、材料學(xué)、有機化學(xué)等多學(xué)科知識，知識點較多且更新速度快，因此傳統(tǒng)學(xué)科的閉卷考試不能全面反映學(xué)生的知識掌握情況。筆者根據(jù)課程特點和實際教學(xué)條件，逐漸將考核方式進行多樣化嘗試，考試成績最終由平時課堂討論得分、口頭報告得分、期末考試得分組成。平時課堂中多設(shè)置一些問題，通過提問的方式，考察學(xué)生對知識點的理解情況和英語表達能力。筆者在臨近期末時會留出幾節(jié)課的時間，讓學(xué)生自由組合、分成幾個小組，要求學(xué)生針對光電材料與器件方面的某一主題檢索相關(guān)英文文獻，閱讀后整理成一篇專題論文，并作PPT進行英語講解、答疑。該方式訓(xùn)練了學(xué)生的英文閱讀、寫作和口語表達能力，加深了學(xué)生對研究領(lǐng)域最新進展的認識，提升了學(xué)生的團隊合作意識和深入思考的能力。從學(xué)生提交的論文和現(xiàn)場PPT報告中可以看出，學(xué)生的英語寫作能力有所提高，對相關(guān)知識點的掌握得到了一定的鞏固。期末考試題型為名詞解釋、問答題和計算題，要求全部用英文作答。從教學(xué)實踐結(jié)果分析，經(jīng)過上述考核，大部分的學(xué)生對光電材料與器件基本概念、原理的理解和課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握得到了進一步加強，英文閱讀、寫作和口語表達能力有了一定程度的提升。

4 教學(xué)過程中若干問題的思考

筆者在《光電材料與器件基礎(chǔ)》課程的全英文教學(xué)的實踐中，總結(jié)了一些經(jīng)驗和體會如下：

(1)開展專業(yè)課程的全英文教學(xué)，合格的教學(xué)師資是先決條件，要求任課教師具有扎實的專業(yè)知識和良好的英文素質(zhì)。任課教師除了熟悉外文教材和大量閱讀于課程相關(guān)的外文資料外，還要及時了解本專業(yè)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究領(lǐng)域的最新進展，并將其融入課堂教學(xué)中。全英文教學(xué)對教師的英語綜合運用能力要求較高，要求教師能準(zhǔn)確地表達教學(xué)內(nèi)容，能夠與學(xué)生進行深入的語言交流。此外，教師要更新教學(xué)觀念，要放棄傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)型“灌輸式”的教學(xué)模式，在教學(xué)過程增加與學(xué)生的互動，多采用“問答法”和“討論法”，使學(xué)生融入課堂，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生。

(2)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、開展小班教學(xué)。針對《光電材料與器件基礎(chǔ)》課程特點，基本概念和原理多、知識點復(fù)雜，內(nèi)容涉及學(xué)科專業(yè)多，然而本課程在筆者所在學(xué)校只有32個學(xué)時，因此需要對內(nèi)容進行優(yōu)化，做到重點突出。由于該課程主要面向化學(xué)、材料專業(yè)的低年級本科生，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中適當(dāng)刪減一些公式的推導(dǎo)過程，重點強調(diào)公式、模型的適用條件；適當(dāng)增加一些光電材料與器件在健康、能源、環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用情況。為了使學(xué)生更好地參與課堂教學(xué)、提高英語表達能力，上課過程中適當(dāng)增加了一些分組討論，需控制學(xué)生人數(shù)、開展小班教學(xué)，增強學(xué)生的互動，鼓勵學(xué)生多參與并積極回答問題。

(3)學(xué)生英文思維的訓(xùn)練。專業(yè)課程的全英文教學(xué)需要學(xué)生具備一定的專業(yè)知識和英語基礎(chǔ)。課堂教學(xué)中，應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生明白英文對他們的學(xué)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要?？紤]到大部分學(xué)生的專業(yè)英語知識比較薄弱，筆者在每次課程開始前將課件、涉及到的專業(yè)術(shù)語及中文解釋等放到班級互動群里，要求學(xué)生進行預(yù)習(xí)，以提高聽課效率；會在課堂前幾分鐘的時間內(nèi)采用雙語教學(xué)的方式集中講解一下專業(yè)術(shù)語和涉及到的關(guān)鍵詞。另外，采用“問答法”和“討論法”的教學(xué)方式讓每位同學(xué)都參與到課堂教學(xué)中。通過讓學(xué)生閱讀英文文獻、進行總結(jié)并口頭表述，培養(yǎng)了學(xué)生的英文思維。