新工科背景下新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革研究

吳雅罕

摘要 新工科背景下，高校應(yīng)順應(yīng)新能源領(lǐng)域人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，充分結(jié)合新能源材料與器件專業(yè)特征，進(jìn)一步深化新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革。文章在闡述新工科建設(shè)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，分析新工科背景下新能源材料與器件專業(yè)教學(xué)改革的現(xiàn)實(shí)意義，提出從轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)方法、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式等方面著力，深化新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革，提升專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量，為新能源領(lǐng)域培育符合社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才，為國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的達(dá)成提供人才保障。

關(guān)鍵詞 新工科；新能源材料與器件專業(yè)；課程教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.025

當(dāng)前正處于新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式形成歷史性交匯的關(guān)鍵時(shí)期。自2017年以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，相繼形成了“復(fù)旦共識”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，這標(biāo)志著中國新工科建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)全新的階段?；凇靶鹿た啤比瞬排囵B(yǎng)新范式，高校新能源材料與器件專業(yè)主要面向新能源、新材料等國家戰(zhàn)略新興領(lǐng)域，培育生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研發(fā)與管理等多領(lǐng)域的創(chuàng)新性人才[1]。新能源材料與器件專業(yè)人才應(yīng)具備良好的工程素養(yǎng)、道德素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)具備豐富的理論知識和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，還兼?zhèn)涔芾砟芰徒M織協(xié)作能力，能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)和新能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展。在新工科背景下，如何推進(jìn)新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革深化成為當(dāng)下重要的研究課題。

1新工科建設(shè)下的新能源材料與器件專業(yè)前景分析

2021年10月24日，《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》發(fā)布，這意味著我國雙碳“1+N”政策體系的正式出臺(tái)。雙碳“1+ N”政策體系的構(gòu)建與更新為新能源行業(yè)的發(fā)展提供了政策支持。根據(jù)智聯(lián)2022年《新能源行業(yè)人才需求與發(fā)展環(huán)境報(bào)告》中公布的數(shù)據(jù)顯示：招聘職位數(shù)同比增長64.4%，高出全行業(yè)54.4個(gè)百分點(diǎn)。這也反映出了受政策紅利、技術(shù)更迭、市場振興等多重因素疊加影響，新能源行業(yè)正以充滿活力的態(tài)勢向前發(fā)展。新能源行業(yè)的高速發(fā)展離不開技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?yīng)帶來的降本增效，更離不開高素質(zhì)、高水平的創(chuàng)新性人才[2]。高校作為培育新能源行業(yè)人才的主要力量，肩負(fù)著重要的使命。

在新工科建設(shè)背景下，高校新能源材料與器件專業(yè)必須立足行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，培育生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研發(fā)與管理等多領(lǐng)域的創(chuàng)新性人才。新能源材料與器件專業(yè)涉及物理、化學(xué)、材料等多學(xué)科內(nèi)容，通常開設(shè)儲(chǔ)能材料與器件、能量轉(zhuǎn)換材料與器件等方向。在常規(guī)能源不斷減少的情況下，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展離不開新能源，相關(guān)行業(yè)對新能源材料與器件專業(yè)人才的需求不斷擴(kuò)大[3]。在新能源領(lǐng)域良好發(fā)展態(tài)勢和新能源材料與器件專業(yè)廣闊發(fā)展的前景下，高校作為培育新能源領(lǐng)域創(chuàng)新性人才的主要力量，必須高度重視推進(jìn)專業(yè)課程教學(xué)改革，以培育創(chuàng)新性人才為導(dǎo)向，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容和最新科研成果與新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求相適應(yīng)，不斷完善課程體系，促進(jìn)教學(xué)改革的進(jìn)一步發(fā)展，從而為新能源等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

2新工科背景下新能源材料與器件專業(yè)課程改革的具體建議

新工科背景下，高校應(yīng)順應(yīng)新能源領(lǐng)域人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，充分結(jié)合新能源材料與器件專業(yè)特征，進(jìn)一步深化新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革。

2.1明確課程教學(xué)目標(biāo)，對接行業(yè)人才需求

新能源材料與器件專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)出高質(zhì)量的新能源材料與器件專業(yè)人才，從而滿足我國新能源行業(yè)高速發(fā)展對人才的迫切需求。高校在該專業(yè)教學(xué)改革過程中，應(yīng)基于行業(yè)人才需求和國家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，對課程教學(xué)目標(biāo)予以合理優(yōu)化，具體而言：

第一，加強(qiáng)對新能源行業(yè)人才需求的深度調(diào)研。高校應(yīng)組織專門的教師團(tuán)隊(duì)或協(xié)同專門的調(diào)研機(jī)構(gòu)，圍繞當(dāng)下新能源行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及未來一段時(shí)期內(nèi)國內(nèi)新能源行業(yè)的發(fā)展趨勢、人才需求等情況進(jìn)行客觀的調(diào)研，合理預(yù)測行業(yè)發(fā)展態(tài)勢以及人才需求。在調(diào)研基礎(chǔ)上，深度分析人才崗位需求、能力需求，并依據(jù)分析結(jié)果對新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃等予以合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)行業(yè)人才需求、專業(yè)人才培養(yǎng)以及課程教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

第二，對接行業(yè)人才需求，明確專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)。高校應(yīng)基于新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，對專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)分[4]。例如，理論教學(xué)的目標(biāo)是加強(qiáng)和鞏固學(xué)生的專業(yè)知識學(xué)習(xí)，夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，掌握扎實(shí)的專業(yè)知識；實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，利用校內(nèi)校外實(shí)習(xí)基地、科研平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室等優(yōu)勢，借助產(chǎn)教融合帶來的協(xié)同優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)人才培育、科研攻關(guān)以及區(qū)域創(chuàng)新的深度融合，培育具備創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才。

2.2創(chuàng)新課程教學(xué)模式，提升課程教學(xué)質(zhì)量

新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)過程中，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際情況合理地選擇教學(xué)方法，從而有效提升課程教學(xué)質(zhì)量。本文以混合式教學(xué)模式為例探討新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)模式的具體創(chuàng)新路徑，具體如下：

第一，充分利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)開展線上教學(xué)活動(dòng)。在新能源材料與器件專業(yè)課程中，教師一方面應(yīng)當(dāng)充分利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)在便捷訪問、資源呈現(xiàn)、高效互動(dòng)與傳播等層面的優(yōu)勢，結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容安排開展線上學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師在制作學(xué)習(xí)資源時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容安排，融入模塊化的教學(xué)理念，打造新能源材料與器件專業(yè)系列在線學(xué)習(xí)視頻，幫助學(xué)生更加有效地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如，可以將新能源材料與器件專業(yè)線上課程設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊、專業(yè)主干課程模塊、專業(yè)選修課程模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊四個(gè)教學(xué)模塊，合理設(shè)置對應(yīng)模塊的理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師將優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源及時(shí)上傳至在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，為學(xué)生布置課前在線學(xué)習(xí)任務(wù)。針對線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)存在的問題，學(xué)生既可以借助在線途徑及時(shí)反饋給教師，也可以與老師同學(xué)進(jìn)行在線交流，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，幫助教師反思和改進(jìn)教學(xué)模式都具有重要的意義。

第二，充分利用線下課堂教學(xué)，增進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握。通過線上學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生對課程學(xué)習(xí)內(nèi)容有更清晰而系統(tǒng)的了解，幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中面臨的突出問題。線下教學(xué)包括課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以利用案例式教學(xué)法、分組研討式教學(xué)法，圍繞課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，充分突出學(xué)生的主體性，增強(qiáng)學(xué)生的參與性，在獨(dú)立思考、分組協(xié)作、思維風(fēng)暴的過程中增進(jìn)學(xué)生對新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的掌握。同時(shí)，也可以對線上教學(xué)中學(xué)生遇到的實(shí)際問題進(jìn)行集中釋疑，實(shí)現(xiàn)知識的有效內(nèi)化。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)充分利用產(chǎn)學(xué)研合作形成的資源優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢，利用校內(nèi)外的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地錘煉自身專業(yè)能力，保持與新能源行業(yè)發(fā)展的動(dòng)態(tài)連接。

第三，合理布置課后作業(yè)，幫助學(xué)生更好地鞏固學(xué)習(xí)成果。一方面，教師可以通過在線平臺(tái)發(fā)布測試題，幫助學(xué)生檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成效，也可以幫助教師反思教學(xué)。學(xué)生通過在線平臺(tái)完成測試，可以對自身學(xué)習(xí)情況進(jìn)行客觀的評價(jià)，并可以利用在線平臺(tái)提供的資源及時(shí)查漏補(bǔ)缺，鞏固學(xué)習(xí)成果。另一方面，教師應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)循序漸進(jìn)的原則，合理安排課后實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有利于提升實(shí)踐能力。

2.3優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提升新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力、科研素養(yǎng)的重要途徑[5]，更是新工科建設(shè)背景下提升新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的內(nèi)在要求。教師應(yīng)當(dāng)以畢業(yè)要求、課程內(nèi)容、學(xué)生實(shí)際情況等為依據(jù)設(shè)計(jì)出不同層次的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，具體而言：

第一，合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的目的是增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識和基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握，促進(jìn)理論知識到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化。例如，圍繞儲(chǔ)能材料與器件、能量轉(zhuǎn)換材料及器件等內(nèi)容，涉及相關(guān)主題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，包括鋰電池組裝與性能測試實(shí)驗(yàn)、太陽能利用綜合實(shí)驗(yàn)等等，并結(jié)合具體內(nèi)容設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，由學(xué)生作為主體獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。在此過程中，教師側(cè)重從專業(yè)層面給予指導(dǎo)，確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、安全性。此外，教師應(yīng)要求學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)過程中的觀察分析和記錄，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，不僅可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)用相應(yīng)的驗(yàn)證方法驗(yàn)證所學(xué)理論知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素養(yǎng)。

第二，合理安排專業(yè)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如，太陽能光伏發(fā)電、LED發(fā)光與照明為核心的專業(yè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)與新能源行業(yè)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)，內(nèi)容涉及產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)。以太陽能光伏發(fā)電為例，其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及太陽能電池特性參數(shù)測量、蓄電池性能表征測試等一系列內(nèi)容。學(xué)生通過參與上述實(shí)驗(yàn)可以增進(jìn)對太陽能電池生產(chǎn)過程、能量轉(zhuǎn)化等內(nèi)容的理解。

第三，合理設(shè)計(jì)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。在新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)中，設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是為了提高學(xué)生材料研究的科學(xué)意識，提高他們研究材料和器件的能力，如太陽能蓄電裝置組合模型的設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可與學(xué)科競賽、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育等緊密結(jié)合。新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生充分利用學(xué)校提供的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)場地等優(yōu)勢條件，借助學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等，不斷地錘煉自身的專業(yè)實(shí)踐能力。同時(shí)，教師必須發(fā)揮指導(dǎo)者的作用，從專業(yè)層面給予參賽學(xué)生相應(yīng)指導(dǎo)，為他們參賽和參加活動(dòng)提供必要支持。此外，學(xué)校還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研課題，接觸高層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并在導(dǎo)師指導(dǎo)下申報(bào)國家、省級等不同級別的雙創(chuàng)訓(xùn)練項(xiàng)目。通過科研團(tuán)隊(duì)的有效訓(xùn)練和培養(yǎng)，學(xué)生會(huì)逐漸走向更高層次，在學(xué)科競賽、挑戰(zhàn)杯等項(xiàng)目上取得優(yōu)異成績，成為更高質(zhì)量的專業(yè)人才，為行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

3結(jié)語

高校必須在正確理解新工科內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，明確新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)改革的現(xiàn)實(shí)意義，依據(jù)新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，從突破傳統(tǒng)教學(xué)理念、創(chuàng)新專業(yè)課程教學(xué)方法以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式等方面推進(jìn)教學(xué)改革不斷深入，在提升新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的過程中不斷地提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，為新能源等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供應(yīng)用型、創(chuàng)新型的高質(zhì)量人才。

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)高層次人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“高效穩(wěn)定2D-3D鈣鈦礦電池的研究”（BS2010069）；內(nèi)蒙古自治區(qū)直屬高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“添加劑對鈣鈦礦薄膜電池中晶體結(jié)構(gòu)生長影響機(jī)制”（JY20220176）。

參考文獻(xiàn)

[1]王彬，王宇薇，孫小飛.新工科背景下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與完善——以渤海大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)為例[J].大學(xué)，2020（15）：27-28.

[2]劉宗懷，陳沛，何學(xué)俠，等.“新能源材料與器件”專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建[J/OL].大學(xué)化學(xué)，2022-04-24.

[3]楊振華，雷維新，劉運(yùn)牙，等.新能源材料與器件專業(yè)本科生培養(yǎng)新模式的探索與實(shí)踐[J].科教文匯（中旬刊），2021（8）：86-88.

[4]周曉明，任馳，高麗麗.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新能源材料與器件專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2021，34（6）：141-144.

[5]曹賽男.基于SPOC與翻轉(zhuǎn)課堂耦合模式的新能源材料與器件專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].山東化工，2020，49（20）：189-191.