《新能源材料》課程教學模式探討與思考

元勇軍 鐘家松 陳大欽

摘要：《新能源材料》是一門綜合性很強的課程，探索更優(yōu)的教學方法是從事《新能源材料》教學者永恒的課題。本文主要探討了《新能源材料》課程教學中存在的問題，并對這些問題進行了深入的剖析，通過對課程內容、教學理念、教學模式和教學手段的探討，提出了切實可行的意見和思考。

關鍵詞：新能源材料；教學實踐；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0182-02

能源危機是當今世界面臨的難題，發(fā)展清潔、可再生的新能源是當今社會發(fā)展面臨的一個巨大挑戰(zhàn)[1]。培養(yǎng)新能源領域的高新技術人才，已經(jīng)成為我國高校教育的重要目標之一。我國在2010年將“新能源材料與器件專業(yè)”確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè)之一[1]。《新能源材料》課程作為新能源及材料類專業(yè)的核心課程之一，將為學生今后從事能源材料研發(fā)和工作奠定良好的基礎。該課程的內容涵蓋范圍廣，需要支撐的基礎理論課多，包括大學化學、大學物理、材料科學基礎、半導體物理等基礎和專業(yè)課，是一門涉及到材料科學、化學、物理學、與電子科學等多學科知識交叉的綜合課程[2-5]。目前，國內雖然陸續(xù)有很多高校開設了新能源相關的專業(yè)，但是其課程建設依然滯后。而《新能源材料》課程是新能源專業(yè)最重要的專業(yè)課程，將這門課建設好具有重要的意義。如何提高《新能源材料》課程的教學效果，培養(yǎng)出在新能源材料領域具有研發(fā)和工作能力的技術人才顯得尤為重要。基于此，作者根據(jù)自己在《新能源材料》課程的教學經(jīng)驗，針對《新能源材料》課程教學中存在的問題，通過對課程知識結構、課程內容、教學理念、教學模式和教學手段進行探討和實踐，提出了切實可行的意見和思考。

一、《新能源材料》課程存在的主要問題

1.教材的選擇。新能源材料是一門新興的學科，這就決定了它不像材料科學與基礎、材料工程、材料力學等材料基礎學科經(jīng)過長期的發(fā)展和篩選而具經(jīng)典又權威的教材和參考書。雖然已經(jīng)有一些新能源材料教材的出版，但由于編者學科背景不一樣而導致教材內容和側重點不一樣。近年來，隨著各種新能源材料的快速發(fā)展，有關于新能源材料的基本理論、制備方法、結構表征、性能測試等不同的方面已取得了顯著的進步。然而，已有的新能源材料教材中的知識點更新緩慢，致使最新的研究成果和進展不能及時地補充到教材內容中。為了掌握該領域新能源材料最新的知識和發(fā)展趨勢，必須加快教材的出版周期，這也是我們全體從事新能源材料研究與教學同仁最為緊迫的一個問題。

2.教學課時與內容不匹配。《新能源材料》課程涉及到的內容涵蓋范圍非常廣，涉及半導體物理學、光化學、電化學等學科，每一章的內容都可以作為單獨的研究領域。然而，該課程一般只有32學時。如何在有限的課時內合理安排教學內容，使學生獲取更多的理論知識，是該課程教學中的一個難點問題。

3.課程內容跨度大。目前使用的《新能源材料》教材內容豐富，涉及到鋰離子電池、太陽能電池、染料電池、生物質能轉換材料、儲能材料、光催化材和半導體照明發(fā)光材料的相關理論知識，這些內容都可以作為單獨的領域被研究。對于任課老師來說，其專長一般只涉及到某一個領域，而對于其他領域的認識有限。即使任課老師擅長了某個研究領域，但對于該研究領域所有的理論知識也難于做到面面俱到。比如在太陽電池研究領域，目前該研究方向涉及到硅基P-N節(jié)太陽電池、染料敏化納米晶太陽電池、鈣鈦礦太陽電池等多個研究方向，而同時掌握了這三種太陽電池相關理論知識的教師較少。因此，《新能源材料》課程內容豐富對于任課教師來講是一個巨大的挑戰(zhàn)。

二、課程教學模式探討與實踐

1.結合培養(yǎng)目標，優(yōu)化課程內容。我們對材料科學與工程專業(yè)的本科生開設了《新能源材料》課程，該課程的學時是32學時。該課程的教學目標是掌握新能源材料基本理論知識，掌握新能源材料制備方法、結構表征、器件制備工藝和性能測試的方法，了解新能源材料最新成果和發(fā)展方向。通過對幾種《新能源材料》教材的對比與篩選，結合學生專業(yè)的實際情況，我們選用吳其勝編寫的《新能源材料》為教材[6]。該教材不僅覆蓋了目前新能源材料的基本理論知識，包括了鋰離子電池材料、金屬氫化物鎳電池材料、太陽能電池、燃料電池材料、半導體照明發(fā)光材料及相變儲能材料等新能源材料，同時對這些新能源材料的發(fā)展應用前景及趨勢進行了說明。

2.教學模式多樣化。使用PPT課件流水線式給學生灌溉相關知識，容易使學生產(chǎn)生厭學情緒。在講到一些重點和難點內容時，適當?shù)厥褂冒鍟鸩街v解，可以使學生有更多的時間來接納和理解知識內容。因此，在教學過程中將傳統(tǒng)的板書和多媒體數(shù)字教學有機地結合，取長補短，使學生更容易學習到課本上的內容。此外，在教學過程中，積極開展采用以案例分析為背景的教學模式，通過使用豐富的案例地來調動學生的學習興趣。

3.將科研引入課堂。將科研引入課堂，是培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力非常有效的方法，也是高等教育最顯著的特點之一。向學生介紹相關研究課題組的正在進行的研究項目，鼓勵學生積極參與到教師的科研中去，培養(yǎng)自己的科研興趣和能力。實踐證明，將科研和教學有機地結合，構建一個立體化的教學模式，能夠達到較好的教學效果。例如，在半導體照明發(fā)光材料章節(jié)中，向學生現(xiàn)場展示熒光粉、LED燈器件，講解它們的組成、制備工藝以及工作原理。將新能源器件帶入課堂，鍛煉了他們的觀察和分析能力，同時也讓學生感覺到學有所用。

4.考核機制創(chuàng)新。考核是高校檢驗學生學習效果最重要的一種方式，合理的考核方式不僅可以調動學生學習的主動性和積極性，同時還能夠引導學生養(yǎng)成良好的學習態(tài)度和習慣。在我國高校中，理論課程的成績主要由平時成績、考試成績組成，考試成績通常占總成績的70%以上。這種考核方法使得學生在學習過程中被動地接受知識，難于發(fā)揮學生主觀能動性。在我們的課程中，我們將全班分成為10組，要求每組的同學提交一份有關于一種新能源材料最近的研究進展，并做一個10分鐘的PPT報告，這一項的成績占總成績的10%。采用這種考核機制，不僅可以使得學生獲得更多的理論知識，還獲得最前沿的科學知識，極大地激發(fā)學生的學習熱情。

三、對《新能源材料》課程教學的幾點思考和建議

1.團隊教學模式。《新能源材料》課程內容豐富，涉及到物理學、化學、材料學及光電子學等學科知識。一位任課教師難于將所有的材料涉及的知識點講清楚。我院教師目前有教師分別從事于鋰離子電池、太陽能電池、發(fā)光材料、光催化材料等新能源材料研究領域。在授課時，可以以一位教師為主要的任課老師，安排不同的教師講授自己精通的章節(jié)，各教師取長補短。比如在鋰離子電池和光催化材料章節(jié)時，分別安排從事鋰離子電池和光催化材料研究的教師講授相應的章節(jié)。這種教學方法可以優(yōu)化教學方法，完善教學內容，提高課程的教學質量。

2.增設《新能源材料》實驗。在開設了新能源材料課程的高校中，已基本有教師從事鋰離子電池材料、太陽能電池、燃料電池材料、半導體照明發(fā)光材料及光催化材料等新能源材料的研究。以這些實驗室為依托，針對性地開設有關新能源材料的制備、表征、器件性能測試的實驗是可行的。更重要的是，開設《新能源材料》實驗課，也將提高學生的專業(yè)實驗技能和動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和獨立思考能力。

3.強化實踐教學，培養(yǎng)應用型人才。我校材料科學與工程是工科專業(yè)，以培養(yǎng)社會發(fā)展所需要的應用型人才為定位。因此，在教學中加重實踐教學的比例非常重要。在條件成熟的情況下，可以安排學生進入新能源產(chǎn)業(yè)的企業(yè)進行實踐教學。通過讓學生走進企業(yè)，不僅體現(xiàn)著理論聯(lián)系實際的教學理念，還可以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力。

四、結語

隨著社會的發(fā)展，人類社會對能源的需要越來越大，培養(yǎng)從事新能源研發(fā)與生產(chǎn)的技術人才已成為高校教育的重要目標之一。《新能源材料》課程是能源和材料類專業(yè)重要的專業(yè)課程之一，通過該課程的學習，使學生掌握新能源材料的基本理論，為將來的工作奠定基礎。作者通過對《新能源材料》課程開課以來出現(xiàn)的問題進行了總結和思考，并在教學手段和教學方法上做了一些探索性的工作，取得了良好的效果。在今后的教學工作中，還將繼續(xù)在教學內容、教學模式和教學方法上進行探討和實踐，充分調動學生學習的主動性和積極性，提高課程的教學效果。

參考文獻：

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[2]張帥，林本才，劉振.新能源材料專業(yè)固體物理學教學改革與實踐初探[J].教育教學論壇，2014，（29）：134.

[3]李品將，法文君.《新能源材料與技術》課程教學實踐與探索[J].能源與環(huán)境，2011，（03）：36-37.

[4]朱國斌，趙亮，袁海泉，鄭洪河.基于能量轉換與存儲的新能源材料與器件專業(yè)實驗課程設置[J].實驗技術與管理，2015，（32）：204-211.

[5]陶澤天.淺談《新能源材料》課程教學方法與教學藝術[J].科技視界，2015，（10）：105.

[6]李峻峰，邱克輝，張佩聰，龍劍平，楊梅.新能源材料概論課程建設實踐與思考[J].中國電力教育，2014，（03）：83.