新工科背景下新能源利用概論課程教學(xué)探索

丁世磊，蔡佳佳，汪冬冬，朱寶忠

(安徽工業(yè)大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，國(guó)家相繼提出制造升級(jí)、科技創(chuàng)新方面的重大戰(zhàn)略。在此背景下，2017年，綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)達(dá)成了新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”，隨后“天大行動(dòng)”、“北京指南”等一系列戰(zhàn)略研討會(huì)使得新工科理念逐漸具體明晰[1-2]。新工科建設(shè)和發(fā)展以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，涵蓋“五新”，即工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系。新工科建設(shè)既要設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，又要推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新。新能源科學(xué)與工程專業(yè)既是傳統(tǒng)專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，也是一門新興專業(yè)。結(jié)合新工科“五新”的戰(zhàn)略理念，筆者針對(duì)新能源科學(xué)與工程專業(yè)新能源利用概論教學(xué)的現(xiàn)狀，對(duì)課程進(jìn)行專題化教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)改革探索。

一、專題化教學(xué)

專題化教學(xué)是根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況，打破原有教材章節(jié)順序，對(duì)教材分析整合并結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立、有系統(tǒng)的若干專題進(jìn)行教學(xué)。在新工科的背景下，教學(xué)由對(duì)知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)為引導(dǎo)學(xué)生對(duì)多學(xué)科交叉知識(shí)的深入探索和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏在專業(yè)課中自然規(guī)律的能力，以及善于分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[3]。

專題化教學(xué)可以根據(jù)不同層次的需要形成多種專題進(jìn)行教學(xué)。在專題設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的時(shí)代特點(diǎn)，遵循教學(xué)規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，按照專業(yè)和就業(yè)特點(diǎn)分為若干專題，向?qū)W生提供模塊化組合化專題教育，指導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)、實(shí)踐。例如根據(jù)太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展的細(xì)分化特點(diǎn)，將太陽(yáng)能利用專題分為“太陽(yáng)能光伏發(fā)電”、“太陽(yáng)能光熱發(fā)電”、“太陽(yáng)能直接熱利用”等若干主題模塊，同時(shí)引入材料物理化學(xué)、前沿科技、政策市場(chǎng)等相關(guān)課程知識(shí)，讓學(xué)生深入了解相應(yīng)主題模塊內(nèi)容。通過(guò)實(shí)施開展融合科學(xué)基礎(chǔ)、學(xué)術(shù)前沿和市場(chǎng)信息的專題化教學(xué)，為學(xué)生在該領(lǐng)域從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。根據(jù)不同教師的學(xué)科背景和專業(yè)特長(zhǎng)，進(jìn)行多學(xué)科交叉和專題教學(xué)設(shè)計(jì)，搭建多學(xué)科背景的教學(xué)團(tuán)隊(duì)以及引進(jìn)企業(yè)或其他相關(guān)的專家輔助專題化教學(xué)，推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的提升[4]。

新能源技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，專業(yè)人員在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中會(huì)結(jié)合專業(yè)開發(fā)軟件輔助來(lái)提升效率。為此，在專題設(shè)計(jì)中引入專業(yè)軟件技術(shù)和項(xiàng)目情境教學(xué)相融合的專題化項(xiàng)目教學(xué)模式。首先把新能源技術(shù)中的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行重構(gòu)。根據(jù)新能源利用概論所涉及的領(lǐng)域內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目，以項(xiàng)目為載體，將分散式知識(shí)點(diǎn)梳理整合為綜合性項(xiàng)目，重構(gòu)知識(shí)體系。設(shè)置模擬情境，引導(dǎo)學(xué)生在協(xié)作完成教學(xué)項(xiàng)目的過(guò)程中掌握知識(shí)、形成能力。其次，采用專業(yè)軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。例如根據(jù)太陽(yáng)能利用中的“太陽(yáng)能光伏發(fā)電”方向，借助PVSYST專業(yè)輔助軟件，模擬項(xiàng)目情境，讓學(xué)生完成資料查閱、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)踐總結(jié)及評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。在此環(huán)節(jié)中教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、監(jiān)督和測(cè)評(píng)。將兩種方式結(jié)合的專題項(xiàng)目教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

二、實(shí)踐教學(xué)

新能源技術(shù)和市場(chǎng)變化日新月異，僅靠課程教學(xué)往往無(wú)法滿足學(xué)生獲取最新技術(shù)和市場(chǎng)狀況的需求。

因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需偏重企業(yè)應(yīng)用需求，圍繞該主題打造教學(xué)平臺(tái)，設(shè)置太陽(yáng)能光伏和光熱實(shí)訓(xùn)，為新能源專業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)實(shí)習(xí)提供保障。同時(shí)，面向?qū)I(yè)開展課程的個(gè)性化開發(fā)，聘請(qǐng)專業(yè)教師、企業(yè)導(dǎo)師聯(lián)合授課。堅(jiān)持“請(qǐng)進(jìn)來(lái)、走出去”，讓學(xué)校的教師和企業(yè)技術(shù)人員互動(dòng)起來(lái)，凝練新能源行業(yè)業(yè)務(wù)和應(yīng)用項(xiàng)目，并變成鮮活的教學(xué)案例，這有助于學(xué)生更好掌握專業(yè)知識(shí)和業(yè)務(wù)技能，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容接地氣，貼近行業(yè)實(shí)際，在一定程度上滿足企業(yè)實(shí)際需求，讓學(xué)生就業(yè)更有競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，積極聯(lián)系校外實(shí)踐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享，根據(jù)專業(yè)要求和學(xué)生的未來(lái)規(guī)劃建立相對(duì)穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地。我們積極開拓校外實(shí)習(xí)基地，已與學(xué)校所在地部分新能源企業(yè)開展實(shí)踐業(yè)務(wù)交流，學(xué)生和企業(yè)都給予良好的正向反饋，達(dá)到雙贏。在此基礎(chǔ)上，將配合企業(yè)技術(shù)改進(jìn)或管理服務(wù)等需要，深入企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，提高學(xué)生的就業(yè)與創(chuàng)業(yè)的能力。

三、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)實(shí)踐

2015年教育部發(fā)布《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》，指出了解決專業(yè)教育及實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的問(wèn)題，并將培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的大學(xué)生作為當(dāng)前高校教育升級(jí)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重點(diǎn)。在教學(xué)上要求教師的授課從簡(jiǎn)單的“搬運(yùn)知識(shí)”轉(zhuǎn)變?yōu)榛谏鐣?huì)需求以學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和應(yīng)用創(chuàng)新為中心，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的時(shí)代潮流，我們?cè)诮虒W(xué)中開展課程設(shè)計(jì)和內(nèi)容改進(jìn)。

首先從課程上打破原來(lái)分散的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)，按照創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的范式組織實(shí)施，將基礎(chǔ)知識(shí)融入到雙創(chuàng)項(xiàng)目為主的綜合素質(zhì)培養(yǎng)中。例如太陽(yáng)能光伏發(fā)電教學(xué)中，首先利用專題教學(xué)方式傳授晶硅電池原材料提煉、拉棒切片、制作PN結(jié)、減反射膜、電池檢測(cè)、焊接、敷設(shè)裝框、測(cè)試包裝等電池組件全流程工藝，然后構(gòu)建綜合實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，從光伏電站項(xiàng)目的角度討論電壓電流測(cè)試、PID測(cè)試、溫度影響、熱斑效應(yīng)、少子壽命檢測(cè)等光伏發(fā)電技術(shù)知識(shí)，最后結(jié)合光伏電站項(xiàng)目開發(fā)與EPC等，站在投資和項(xiàng)目建設(shè)的角度幫助學(xué)生進(jìn)一步理解光伏發(fā)電技術(shù)、設(shè)計(jì)與投資市場(chǎng)等知識(shí)。同時(shí)，組織學(xué)生對(duì)課程講授過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)開展思考討論，讓他們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技術(shù)和方法分析解決光伏發(fā)電中的問(wèn)題。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)不僅在校內(nèi)教學(xué)中，創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等都是很好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育形式。一方面，結(jié)合新能源專業(yè)方向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需求，在專業(yè)課程中適當(dāng)增加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓(xùn)練活動(dòng)，進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的熏陶。另一方面，完善原有教學(xué)中實(shí)習(xí)實(shí)踐類課程。以校內(nèi)新能源相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品為主體，引導(dǎo)學(xué)生開展產(chǎn)品過(guò)程設(shè)計(jì)、中試產(chǎn)品研發(fā)實(shí)施、技術(shù)改進(jìn)等產(chǎn)學(xué)研一體的綜合創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目的研究和實(shí)施。同時(shí)，鼓勵(lì)大學(xué)生聯(lián)合社會(huì)、企業(yè)等為競(jìng)賽提供技術(shù)指導(dǎo)、資金資助等支持，推動(dòng)創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化。通過(guò)這些項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、商業(yè)創(chuàng)業(yè)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。對(duì)于在課程內(nèi)或?qū)W院內(nèi)難以操作的創(chuàng)新項(xiàng)目，應(yīng)積極尋求校內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)資源，在保證項(xiàng)目順利實(shí)施的同時(shí)鍛煉學(xué)生主動(dòng)解決問(wèn)題的能力。

四、結(jié)語(yǔ)

新工科建設(shè)重在培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的創(chuàng)新型、綜合型實(shí)踐人才，這是國(guó)家重要戰(zhàn)略對(duì)高等教育改革提出更高要求。我們結(jié)合新能源專業(yè)課程，圍繞本專業(yè)多學(xué)科交叉、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，開展專題化教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)的課程教學(xué)探索模式。三種方式相互關(guān)聯(lián)，互為補(bǔ)充，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓展學(xué)生的視野，鍛煉學(xué)生的雙創(chuàng)能力，提升教學(xué)質(zhì)量。