基于成果導(dǎo)向教育的綜合實踐課程教學模式改革探索

王立勇 顧寧 王美 劉磊 王慧奇

摘要：針對當前實踐教學課程設(shè)置等方面存在的問題，如實踐課程與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的企業(yè)生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)；在企業(yè)的實際需求、生產(chǎn)線工藝狀況、產(chǎn)品性能等方面，學生了解不深入。本項目提出開展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。結(jié)合校級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，通過設(shè)計與實施儲能器件（鋰離子電池、光伏電池等）的制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容，以此融合基本理論知識、材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件性能測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。以期實現(xiàn)實踐課程與企業(yè)相接軌的教學實踐環(huán)節(jié)，且理論知識與實踐技能緊密關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：實踐教學；教學模式改革；成果導(dǎo)向

引言

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是本科生素質(zhì)教育的主要目標之一，貫穿于本科生培養(yǎng)的全過程^[1]。當前階段，學生的創(chuàng)新意識和能力、分析問題和解決問題的能力必須全面培養(yǎng)。相比較早期本科階段教育，則更加關(guān)注學生對基本知識和實踐技能的訓(xùn)練及其綜合能力的提升^[2]，其中知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新則顯得更為重要^[3-4]。因此，本科生實踐教育中開展創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)具有重要的意義。

一、實踐教學課程當前存在的問題

合理科學的課程體系是培養(yǎng)學生的重要載體，學生的知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力素養(yǎng)可通過完善的課程教學進行培養(yǎng)^[5]。課程設(shè)置是人才培養(yǎng)方案的核心環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)人才綜合能力培養(yǎng)的基本途徑。針對具體專業(yè)，科學規(guī)范的課程體系設(shè)置是根本，高質(zhì)量的課程教學是關(guān)鍵。隨著科技、經(jīng)濟的快速發(fā)展，本科及碩士研究生數(shù)量規(guī)模也迅速增加，當前對本科生人才培養(yǎng)提出了新要求。教育部先后出臺《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》、落實《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035遠景目標綱要》等文件，對加強本科生實踐教學改革與探索，與市場現(xiàn)狀結(jié)合、與行業(yè)需求結(jié)合，進一步提升本科生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要意義。

經(jīng)調(diào)研、走訪行業(yè)機構(gòu)、與業(yè)界人士座談等厘清了目前實踐教學課程設(shè)置等方面存在的問題，主要表現(xiàn)如下。

（1）課程體系設(shè)置結(jié)構(gòu)不科學，實踐課程學分比例比較低，且教學實踐環(huán)節(jié)不能和企業(yè)接軌。學生對當前行業(yè)、企業(yè)的實際市場需求與生產(chǎn)工藝狀況等了解不全面，導(dǎo)致理論知識與實踐不能有效結(jié)合。

（2）實踐教學過程中，學生創(chuàng)新能力意識不突出。學生對具有創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐教學認知不深入。

（3）評價考核方式較單一，不利于充分調(diào)動學生積極主動性。

結(jié)合校級和院級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，本項目開展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。以此融合基本理論知識、材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件性能測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。增強學生對企業(yè)的實際需求與生產(chǎn)狀況了解，將理論與實踐相結(jié)合，提高學生綜合能力。

二、課程設(shè)計

（一）案例設(shè)計

光伏發(fā)電是當前新型清潔能源之一，國內(nèi)已經(jīng)建立眾多光伏發(fā)電站，源源不斷的向國家電網(wǎng)提供清潔電能，光伏電廠在用電低谷階段可將光伏電池轉(zhuǎn)化的電能存儲在離子儲能器件中。本項目通過開展光伏器件的設(shè)計、制備、組裝與性能檢測，制備出光伏電池。并基于光伏發(fā)電廠都建有儲能系統(tǒng)及時存儲不能入國家電網(wǎng)的電能的情況，開展儲能器件（三選一：電容器、鋰離子電池、鈉離子電池，如表1所示）的設(shè)計、制備、組裝與性能檢測，制備出儲能器件，最終用光伏電池發(fā)電來驅(qū)動儲能器件進行儲能。實訓(xùn)課程案例對比，見表1。

（二）項目流程

本課程實踐項目通過光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲在離子儲能器件中。項目包含光伏電池的設(shè)計、制備、組裝、測試與數(shù)據(jù)分析，以及儲能器件（電容器、鋰離子電池、鈉離子電池）的設(shè)計、制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容。融合材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程，項目貫穿4年教學流程，見圖1。具體實施時，前期階段是項目導(dǎo)入和項目調(diào)研，學生可在該階段對項目的開展打下前期基礎(chǔ)。中期是學生的理論基礎(chǔ)知識的儲備階段。后期階段中，學生開展實踐，并結(jié)合畢業(yè)實習進行工程校驗，以此實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的全過程培養(yǎng)和實踐的實施。

“做中學”實踐課程教學流程，見圖2。該項目設(shè)計中，學生通過該圖對項目的邏輯認識到位。在實踐過程中，進一步深化學生對實踐相關(guān)聯(lián)的主要理論知識點的理解與掌握，構(gòu)建材料與能源導(dǎo)論、新能源材料科學與工程基礎(chǔ)、電化學原理、太陽能轉(zhuǎn)換原理、新能源器件組裝與測試等課程知識網(wǎng)絡(luò)體系，厘清知識間內(nèi)在的傳承與關(guān)聯(lián)關(guān)系，以此實現(xiàn)對能量轉(zhuǎn)化與存儲問題的整體認知與分析、抓住具體關(guān)鍵因素/環(huán)節(jié)進行分析、研究，提高學生在工程技術(shù)問題方面的綜合能力。構(gòu)建實驗實踐環(huán)節(jié)、理論課程和知識點相結(jié)合的綜合效果，深化知識體系結(jié)構(gòu)，學生學以致用。

（三）知識點貫穿脈絡(luò)

前期的物理課程、化學課程、材料科學基礎(chǔ)課程等作為核心專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本實訓(xùn)課程綜合運用《新能源材料科學與工程基礎(chǔ)》《太陽能轉(zhuǎn)換原理》《儲能技術(shù)及應(yīng)用》《電化學原理》和《儲能技術(shù)及應(yīng)用》等課程知識，構(gòu)建理論設(shè)計、材料制備、器件組裝與測試分析的綜合實踐訓(xùn)練。同時將學科基礎(chǔ)課程知識點貫穿整個知識脈絡(luò)以及后續(xù)畢業(yè)生產(chǎn)實習和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)。

（四）效果呈現(xiàn)

學生前期已經(jīng)參觀了山西中來光能電池科技有限公司、山西貝特瑞新能源科技有限公司等單位，對相關(guān)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝有一定程度的熟悉。在實踐中，學生通過實驗獲得實驗數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)的含義，理論知識和實踐相結(jié)合，撰寫實驗報告。同時將制備的實物樣件進行展示，制備的軟包鋰離子電池點亮LED電子燈。在開展的實踐環(huán)節(jié)中，具體實驗與企業(yè)生產(chǎn)高度關(guān)聯(lián)，更能進一步深入理解和掌握實踐中的操作技能和基本理論知識的應(yīng)用。

結(jié)語

本項目結(jié)合校級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，提出開展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。通過設(shè)計與實施儲能器件（電容器、鋰離子電池、光伏電池）的制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容，以此融合基本理論課程知識和具體實踐環(huán)節(jié)，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。以期實現(xiàn)實踐課程與企業(yè)相接軌的教學實踐環(huán)節(jié)、理論知識與實踐環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)，提高學生的綜合能力。

本文系1.2023 年山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目《基于成果導(dǎo)向教育的綜合實踐課程教學模式改革探索—以〈能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐〉課程為例》（項目編號：J20230740）；2.2024年度山西省自然基金面上項目《高比容量石墨/硅負極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及儲鋰機制研究》（項目編號：202303021211161）的研究成果。

參考文獻：

[1]吳小帥，楊曉剛，史轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)等.協(xié)同培養(yǎng)新能源材料與器件特色人才：以創(chuàng)新力培養(yǎng)為杠桿[J].當代化工研究，2022（05）：105-107.

[2]蔣坤朋，徐華蕊，朱歸勝等.新工科背景下專業(yè)核心課程群產(chǎn)教協(xié)同探索——以新能源材料與器件專業(yè)化學電源設(shè)計與工藝核心課程群為例[J].教育教學論壇，2023（28）：30-33.

[3]宋鴿，王建，王慧等.基于科研平臺的新能源材料與器件專業(yè)本科實驗教學改革探索[J].中國輕工教育，2022，25（06）：77-82.

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[5]王慧奇，王美，王立勇等.工程教育認證背景下高校工程專業(yè)建設(shè)的探索──以新能源材料與器件專業(yè)為例[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學學報（上旬刊），2023（01）：61-64.

（作者單位：1.中北大學能源與動力工程學院 2.新能源汽車產(chǎn)業(yè)學院）

（責任編輯：袁麗娜）