新工科背景下《新能源材料》课程创新与实践*

胡 磊，王黎丽，梁德伟，刘伶俐，杨 蕾，胡恩柱

(合肥学院能源材料与化工学院，安徽 合肥 230601)

当今世界化石燃料逐渐枯竭，能源短缺已成为人类发展所必须解决的一个关键问题。同时面对日益严峻的环境污染问题，新能源和新材料优势明显，应用前景广阔。新能源包含的种类较多，其中有水能、太阳能、风能、地热能和生物质能等。随着新能源行业的兴起和传统能源行业的升级改造，培养新能源领域的专业技术人才，已经成为我国应用型高校的重要目标之一。近年来，新工科教学改革的背景下，需要新技术、新产业、新业态和新模式，而新能源行业处于突飞猛进不断发展中，亟需培养与时俱进，具有创新精神的应用型专业技术人才[1]。《新能源材料》课程作为能源化工专业学生开设的专业选修课，内容丰富，集多学科交叉为一体的综合性课程。在此之前，本专业学生已经完成了生物资源利用技术、油品化学等专业方向课，对于新能源与传统能源都有了一定的认识和了解，有着一些共同点，也有一些区别，结合起来能够帮助学生掌握新知识，同时也能弥补能源化工专业课程体系局限和不足。

《新能源材料》课程主要包含锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等章节。本课程旨在让学生了解新能源材料的研究现状和未来发展前景，理解新能源材料的主要任务及面临的挑战，新能源材料的基本特征和基本类型，理解新能源材料的基本性质，熟悉新能源材料的一些基本制备方法，懂得应用这些基本方法去分析和解决新能源材料实际应用的具体问题[2-3]。作者根据《新能源材料》开课以来所遇到的问题，初步探讨了该课程模块化教学改革的探索、激发学生兴趣、培养学生实践能力和考核方式创新等方面的对该课程进行探索，以获得适用于我院能源化学工程专业新能源材料的教学模式，以提高该课程的教学质量和教学效果[4]。

1 新能源材料课程教学现状与突出问题

首先，在教学过程中发现，大四学生普遍存在主观能动性不足，课前不预习，课后不复习，单纯的靠教师上课的讲解，对待自己的未来也没有合理的生涯规划，同时学习方法和自学能力的不足导致消极对待课程内容。其次，新能源材料的知识面广，知识点繁杂，存在许多跨学科背景知识，学生掌握和理解有一定的难度。传统的教学方法大多是教师讲授新能源材料的一些基本方法、基本类型和基本性质，忽略了对学生科学素养的培养以及缺少一定的实践，导致应用这些基本方法去分析和解决新能源材料实际应用的具体问题的能力偏弱。再者，随着科技不断发展，各种新材料和新工艺都在不断的大量涌现，教学过程中发现书本对于新材料的前沿会有部分的滞后性，知识更新的速度较快，未能展现出前沿科学的现状。作为地方应用型高校，也需要立足当下，与时俱进，努力培养出合格的应用技术型人才。

2 新能源材料的教学创新与实践

基于上述存在的现状和突出问题，我在教学过程中主要从以下几个方面做探讨。

2.1 模块化教学改革的探索

合肥学院现正在推行模块化教学体系的改革，以能力为导向，满足企业需求，培养合格的高素质水平人才。首先，树立“以学生为主体，以教师为主导”的教学理念，由知识输入向主动学习的知识输出学习形式转变。如：已经介绍过电池的一些相关术语等专业知识以后，布置课后小调查：“目前电池的快速充放电有哪几种手段”，发挥学生的主观能动性，学生通过查文献资料，总结成PPT，当再次上课时，把讲台让给学生发挥，既掌握了知识，也得到了锻炼，学生的自学能力、查找资料的能力和语言表达能力都得到了锻炼。同时，教师也可以通过此案例，引出电流对于电池安全性的影响等话题，课程更加偏实用性和针对性。其次，将科研项目带入到课程中。如新能源材料课程中的很多材料及改性手段与科研息息相关，如：在讲锂离子电池LiFePO4的改性这一节中，可以将相关企业及前沿文献融入其中，图文并茂的分析碳包覆、离子掺杂及提高表面积的优点，更加与时俱进，更加直观的展现行业发展现况，使学生对于能源化工专业有更深入的了解。最后，《新能源材料》课程信息量大，包含锂离子电池、太阳能电池、燃料电池、核能和生物能等。从教材的角度，一本教材要覆盖所有新能源方面，课程的深度又略显单薄，而不同方向专业性的书籍又比较深入，不适合本科生的普及性教学。鉴于当前政策电池表现出较好的就业前景及科研价值，本课程以电池为主，使得毕业生在工程应用和科学研究方面有较为理想的发展空间。同时由于涉及到多学科，照顾到所有方面的知识点也要突出重点。课程中拟采用不同专业背景的教师合作教学，每位老师都有精通的章节，使得教学质量能够进一步提高。实际过程中需要对现有的教学内容进行合理的规划，如新能源材料中的生物质能源，学生在《能源化工生物学基础》这门课中有过相关的学习，所以可以进行相应的删减[5]。

2.2 激发学生兴趣，化被动学习为主动学习

兴趣是最好的老师，除了理论课的教学，课后也会建立课程群组，不定期分享与课程相关的网络资源，并对相关专业微信公众号进行推荐，好的信息源有利于学生建立专业素养，同时专业及行业信息的推送也能使学生耳濡目染，进而关注热点领域及问题，激发学生学习兴趣[6]。同时结合年轻人当下接触较多的流媒体平台B站，激发专业学习的热情，使书本知识形象生动，化被动为主动。日常教学过程中发现书本对于新材料的前沿会有部分的滞后性，知识更新的速度较快，未能展现出前沿科学的现状。书本上的知识大部分为已经产业化和成熟的材料技术，而目前的前沿和产业还是比较新的。实际课堂教学中可通过课堂阅读相关科技论文，并于课本中相对成熟的工业上的材料和工艺技术进行类比，加深学生的印象，讲述过程中，对于工业生产涉及到的仪器设备，尽量选用图片和视频进行直观形象表达。通过讲述案例分析，能够从感性认识上升到对于工艺流程的理性认识。为了激发学生的主观能动性，在日常的教学过程中也注重学生综合能力的培养，设置一些专业相关的社会实践。如调查合肥周边的锂电企业及生产产品、合肥共享电单车中电源的厂家及成本核算以及废旧电池的回收与应用，你有什么好方法？通过设置一系列的小专题，激发学生的兴趣，提高参与度，学以致用，在实践中提升专业水平，对于能源材料的应用与进展有更深入的理解。

2.3 培养学生实践能力

合肥学院一直是安徽省应用型高校的排头兵，学校以培养应用型的工程师为主要目标来满足企业对人才的需求，在日常教学过程中侧重动手及实践能力的培养。依托合肥学院新能源材料与系统研发中心，将丰富的科研资源转换成教学资源，理论课上介绍了不同新能源材料的种类，学生可以根据自己的喜欢的方向选择对应的教师，完成大学生创新创业项目或教师自身的科研项目，引导学生把学到的专业理论知识应用到解决实际问题过程中，在实践中培养学生的综合能力。

此外，能源化工专业也与国轩高科、安庆石化、合肥锂能科技有限公司等签订了实习基地，这些能源类的实践基地能够有效地调动学生学习的主动性，验证所学的内容，保障学生学习的有效性。比如，学生通过学校的专题研究训练，了解实验室中纽扣电池的生产工艺和制作方法，在合肥锂能企业实习的时候，可以与学校学的知识做对比，熟悉不同的工艺流程，通过工程师的讲解就能够熟悉柱状18650电池的生产线，以及了解电池材料对电压、充放电倍率、寿命及安全性的影响，从而加深物质结构和性能之间的关系；通过对注液、化成等工序的参观，让学生充分了解电解液的量的多少、首次充放电、等主要因素对电池性能的影响。同时在企业实习过程中，更够增加与企业工程师的交流，培养学生的创新意识，提升专业素养。综上所述，学生通过不同层次的实践训练，提高学生动手能力和基本素质，培养学生创新意识和科学思维，为今后的直接就业或进一步深造打下坚实的基础，有着更加合理的生涯规划。

2.4 考核机制创新

考核是检验学生学习掌握情况重要方式，也是判断教师讲授效果的重要手段。合理的考核方式不仅可以调动学生学习的主动性和积极性，同时还能够引导学生养成良好的学习习惯和专业素养。传统的教学考核方式主要采用笔试的方法，未能反映出综合能力，同时不可避免的带来抄袭等现象。合肥学院近年来推广采用“能力性”的学习评价体系和考核方式，建立系统性“过程学习”的评价体系“N+2”，其中N的内涵为教学过程中过程考核的次数，考核方式为作业、小测验、论文报告和课程汇报等等组成，而“2”代表了课堂笔记和期末考试。采用“N+2”的评价体系以后，期末考试占整个综合分数的50%，此方法更加注重学习过程的评价，对学生学习情况的全方位多层次的客观评价，教师也能从过程考核中找出学生学习过程中存在的问题，分析原因，改进教学方法。学生也能得益于过程考核的反馈，发现自己的不足，改进学习方法，培养专业素养和学习习惯。

3 结 语

随着新能源行业的飞速发展及传统能源产业升级改造，培养新能源材料的专业技术人才已成为应用型本科院校的重要目标之一。《新能源材料》作为能源类专业重要的选修课之一，学生了解新能源材料的研究现状和未来发展前景，懂得应用这些基本方法去分析和解决新能源材料实际应用的具体问题，为未来的就业和进一步深造打基础。笔者就《新能源材料》教学过程中遇到的一些问题进行了一些思考，并在教学方式和教学方法上进行了一些创新和实践，总体教学效果较为理想。学生通过学习了解了新能源行业前景，找准了未来的个人发展方向，实践动手能力也得到了进一步的提高，积累了更多的知识和经验，能够早为日后就业打下基础。