應(yīng)用型本科院校“儲能材料及其制備技術(shù)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐

陶石 錢斌 王志成 吳大軍 張磊 侯海虹

摘要：本文結(jié)合國內(nèi)外儲能材料及其制備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和該課程的知識體系特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探索改革，針對性提出在教學(xué)過程應(yīng)緊密結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重，注重提高學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新意識，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：儲能材料及其制備技術(shù)；教學(xué)探索；理論和實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0170-02

一、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題日益凸顯。大力發(fā)展能源節(jié)能技術(shù)，提高能源有效利用率，開發(fā)利用可再生能源，如風(fēng)能、太陽能等，是解決上述問題的基本方向[1]?！笆濉眹覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中明確指出以綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用為重點(diǎn)，引導(dǎo)綠色消費(fèi)，推廣綠色產(chǎn)品，大幅提升新能源汽車和新能源的應(yīng)用比例，全面推進(jìn)高效節(jié)能、先進(jìn)環(huán)保和資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，推動新能源汽車、新能源和節(jié)能環(huán)保等綠色低碳產(chǎn)業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè)。因此，儲能技術(shù)是未來能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及能源生產(chǎn)消費(fèi)變革的重要支撐技術(shù)。在此背景下，培養(yǎng)高效、環(huán)保的儲能技術(shù)人才對新能源開發(fā)與利用具有重要意義。

二、儲能材料及其制備技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

《儲能材料及其制備技術(shù)》課程定位為常熟理工學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)的核心必修課，學(xué)分設(shè)置為4學(xué)分，64課時(shí)（其中理論48課時(shí)、實(shí)踐16學(xué)時(shí)）。根據(jù)學(xué)校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和生源特點(diǎn)，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解當(dāng)前能源現(xiàn)狀、新能源的發(fā)展、儲能材料對新能源技術(shù)發(fā)展的重要作用，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)特色，選取鋰離子電池、超級電容器和燃料電池為主要教學(xué)內(nèi)容。通過課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生掌握儲能電池的基本工作原理及其儲能材料的研發(fā)和表征方法等，充分利用多名教師在各自研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，著重培養(yǎng)學(xué)生的分析解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新思維。為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和新能源系統(tǒng)集成提供專業(yè)基礎(chǔ)知識。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)精神、現(xiàn)代意識和科學(xué)遠(yuǎn)見，培養(yǎng)掌握科學(xué)知識的方法和科學(xué)研究的方法。

三、儲能材料及其制備技術(shù)課程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

儲能材料及其制備技術(shù)課程開設(shè)在大學(xué)三年級上學(xué)期，具有內(nèi)容豐富、信息量大、專業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)。根據(jù)學(xué)科特色和專業(yè)教研方向，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)特色，課程內(nèi)容以化學(xué)電源基礎(chǔ)、儲能材料的制備及表征方法、鋰離子電池及其生產(chǎn)工藝、超級電容器、燃料電池等分為若干節(jié)。在實(shí)際教學(xué)過程中，還應(yīng)考慮到不要與新能源科學(xué)與工程專業(yè)其他相關(guān)課程的知識點(diǎn)重復(fù)，教學(xué)內(nèi)容要有側(cè)重點(diǎn)，要講清楚課程中的重點(diǎn)和基礎(chǔ)知識，以儲能材料“組成—結(jié)構(gòu)—特點(diǎn)—性能—制備技術(shù)—應(yīng)用”為主線講授相關(guān)知識[2]。綜上可以看出儲能材料及其制備技術(shù)課程是由多種類型儲能電池的知識組合而成，這些知識是并列平行關(guān)系，緊跟時(shí)代前沿。如何將大量的知識在有限的時(shí)間內(nèi)傳授給新能源科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，尤其是對未系統(tǒng)學(xué)習(xí)過電化學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)課的工科學(xué)生，難度很大。為達(dá)到課程教學(xué)目的和培養(yǎng)要求，需要對傳統(tǒng)的課程教學(xué)方法進(jìn)行改革。

四、儲能材料及其制備技術(shù)教學(xué)探索

通過對以上教學(xué)目的及教學(xué)內(nèi)容的分析可知，儲能材料及其制備技術(shù)課程有其特殊性，具有多學(xué)科交叉特點(diǎn)，且與實(shí)際結(jié)合緊密，實(shí)踐性較強(qiáng)。本課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果直接決定了培養(yǎng)目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)。對于這門課程的教學(xué)，我們可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革。

1.多媒體和雙語教學(xué)。根據(jù)本課程的內(nèi)容多、涉及知識面廣等特點(diǎn)，理論知識比較抽象，如儲能材料的結(jié)構(gòu)、鋰離子電池和燃料電池等儲能裝置工作原理很難僅用語言描述清楚，學(xué)生理解起來有一定困難?？梢越柚嗝襟w將知識以圖片、視頻和動畫的方式展現(xiàn)給學(xué)生，開闊學(xué)生的視野，對其產(chǎn)生感性的認(rèn)識。同時(shí)，將理論知識和生活中的具體事例聯(lián)系起來，促進(jìn)學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新能源科學(xué)與工程是我國新興專業(yè)，緊跟國際前沿。該課程采用雙語教學(xué)可以通過課內(nèi)講授和課外學(xué)習(xí)，提高學(xué)生與專業(yè)有關(guān)的查閱外文資料和科技外語交流能力。儲能材料在新能源產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)都是目前研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其最新的研究進(jìn)展和研究成果都是以英文的形式發(fā)表在國際期刊上，因此，采用雙語教學(xué)可使教師更能準(zhǔn)確把握相關(guān)技術(shù)知識，使學(xué)生及時(shí)了解和掌握相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)成果和發(fā)展趨勢。

2.產(chǎn)教融合和校企一體教學(xué)。地方性應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)宗旨是為地方和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，培養(yǎng)出大批具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才。因此，本課程在教學(xué)過程中應(yīng)把地方產(chǎn)業(yè)與教學(xué)緊密結(jié)合起來，圍繞學(xué)生發(fā)展需求，整合校內(nèi)、企業(yè)資源，推進(jìn)企業(yè)參與，努力實(shí)現(xiàn)“學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)”三方協(xié)同發(fā)展[3]。近年來，我院與多家從事儲能材料企業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，如蘇州宇量電池有限公司、蘇州騰輝光伏科技有限公司，成立了建立產(chǎn)學(xué)研見習(xí)實(shí)習(xí)基地，推動學(xué)生“親產(chǎn)業(yè)”的綜合能力，滿足了實(shí)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新訓(xùn)練的需要。在教學(xué)的過程中，我們會安排一周的時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生前往企業(yè)實(shí)地參觀，由企業(yè)工程師全程講授，增強(qiáng)儲能材料的生產(chǎn)工藝和制備技術(shù)，深化課堂教學(xué)效果。此外，利用成熟的校企合作平臺鼓勵任課教師到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行研修，參與企業(yè)的研發(fā)與生產(chǎn)，學(xué)習(xí)相關(guān)儲能裝置的生產(chǎn)工藝，增進(jìn)校企產(chǎn)學(xué)研合作。

3.教學(xué)與科研結(jié)合教學(xué)。為了提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力，我校提供了教學(xué)與科研雙重任務(wù)的平臺，教學(xué)與科研相互滲透，教學(xué)為科研提供需要和基礎(chǔ)，科研為教學(xué)質(zhì)量提供方向和保證?！秲δ懿牧霞捌渲苽浼夹g(shù)》是一門與實(shí)踐結(jié)合緊密、著重培養(yǎng)學(xué)生對課堂知識進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用能力的課程。在教學(xué)過程中，安排在鋰離子電池、超級電容器和燃料電池不同研究方向的教師根據(jù)課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)性合作教學(xué)，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)授課。同時(shí)，安排16課時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，適當(dāng)調(diào)節(jié)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的比例，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。根據(jù)學(xué)?！白⒅貙W(xué)理，親近業(yè)界”的人才培養(yǎng)理念[4]，逐步強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。具體操作中，我們設(shè)計(jì)了與理論課程配套的儲能材料的合成、器件組裝、性能測試等一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此外，大膽鼓勵本科生直接參與教師承擔(dān)的工程或科研項(xiàng)目，積極申報(bào)儲能材料有關(guān)的各級大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新和全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯等競賽，利用科研反哺教學(xué)。

4.課程考核方式優(yōu)化。儲能材料及其制備技術(shù)課程的覆蓋面廣、知識點(diǎn)多，應(yīng)采取靈活的考核方式。該課程的學(xué)生成績由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末成績?nèi)糠纸M成。在堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重的基礎(chǔ)上，根據(jù)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)提高平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)成績在總成績所占的比重。本課程考核以百分制記，其中平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)成績各占20%，期末成績占60%。其中，平時(shí)成績按照企業(yè)調(diào)研報(bào)告、PPT展示和上課出勤等情況綜合評定，實(shí)驗(yàn)成績主要考查學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、實(shí)驗(yàn)動手能力和理論知識的實(shí)際應(yīng)用能力。期末考試主要為課堂講授的基本內(nèi)容，專業(yè)性強(qiáng)的理論部分強(qiáng)調(diào)定性了解，讓學(xué)生對各種儲能材料有個(gè)整體的認(rèn)識。

五、總結(jié)

綜上所述，《儲能材料及其制備技術(shù)》這門課應(yīng)緊密結(jié)合新能源科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展趨勢，需要教師明確該課程的教學(xué)目的，根據(jù)地方產(chǎn)業(yè)特色適當(dāng)選擇教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)要關(guān)注儲能材料行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，使本課程教學(xué)能與地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很好地對接。在教學(xué)過程中，不同研究背景的教師關(guān)聯(lián)性合作教學(xué)，加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，整合校內(nèi)外資源，改進(jìn)教學(xué)方法，并著重培養(yǎng)學(xué)生的理論結(jié)合實(shí)踐的能力，使得本課程建設(shè)更加科學(xué)合理，更好地適應(yīng)社會對新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

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