新能源材料與技術課程的教改探索

李新利，李麗華，任鳳章，黃金亮

(河南科技大學 材料科學與工程學院，河南 洛陽 471023)

經濟的飛速發展，加速了對能源的需求。新能源材料與技術是實現清潔能源的轉化和利用的有效技術手段，開發綠色、清潔、可持續發展的能源材料以及器件是緩解當前能源危機的有效手段。新能源材料和技術也是目前國內外廣大科研工作者關注的熱點問題。教育部在2010年把新能源材料與器件定位為材料、電子等多學科交叉的戰略性新興產業[1]。在這個新興產業中對技術類人員的需求是非常迫切的，加大對新能源材料類人才培養是刻不容緩。

河南科技大學在對人才培養方面，以適應國家的新能源戰略需求為基礎，培養掌握新能源領域基礎知識的同時，還具有一定的工程設計、工業制造以及應用能力等特色的復合型人才。在課程設置過程中，開設了關于新能源材料以及器件的相關課程即《新能源材料與技術》。該課程是材料科學與工程學院碩士研究生的一門選修課程，該課程的設置主要基于新能源材料和器件的研究領域和方向不斷發展而設置。新能源材料方向在河南科技大學材料科學與工程學院長期科研積累和沉淀下，形成了良好的學習研究氛圍。通過對學習該課程相關學生的調研和反饋得知，同學們的滿意度逐年提高，在學習過程中增長了知識，開闊視野，增強了查閱文獻和撰寫論文的能力。由于科技的飛速發展，要進一步提高該課程的教與學的能力，必須從教學內容、教學方法以及考核手段等方面進行調整和優化。

1 教學內容的調整與優化

新能源材料與工藝課程涉及的專業面比較寬廣，學科交叉性強，內容豐富。教學內容涉及物理、化學和材料等多學科的內容。本課程的主要內容包括：晶體硅太陽能電池材料基礎和應用、硅基薄膜太陽能電池、新型鈣鈦礦太陽能電池、鋰離子電池、燃料電池和其他新型能源材料等。本課程設置的學時較少，僅為32學時。而涵蓋的內容比較多，從課程內容上來看，涵蓋的電池種類達五種之多。同時這些電池需要的相關專業基礎比較多，如半導體物理、化學等相關知識。在教學內容，如果要把門類眾多的各種電池全部講解完畢，這顯然是不可能的，這就要求在較短的時間內結合具體況對教學內容進行合理的取舍。對目前占據光伏市場主體的晶體硅電池，以及對新能源行業中具有重要地位的鋰離子電池這兩大門類的電池則進行重點講解。而關于硅基薄膜電池、染料敏化電池以及其他新型太陽能電池由于目前產業應用較少，主要處于實驗室研究階段，則在講解過程中重點關注目前的研究熱點。

晶體硅太陽電池和鋰離子電池占據目前新能源市場的主導地位，對其基本結構和和工作原理等基礎理論知識講透徹，加深學生對基礎理論知識的掌握。工科類學生更注重理論知識與實踐的結合，特別是關于電池的制備工藝流程環節，若只是按照書本和教材的內容進行講解，學生的學習興趣不高；如果在理論知識點的學習過程中能與現實中的企業生產工藝相結合，一方面可以提高學生的學習興趣，另一方面還可以強化對理論知識的理解。結合洛陽本地的實際情況，可以到相關的光伏企業和鋰電池企業進行實地產業線學習，加深對書本知識的理解。此外，而課本中的知識更新較慢，到企業進行實地學習過程中還可以看到關于更多的新技術和新工藝的改進。

2 教學方法和手段的調整與優化

教學方法和手段要根據教學對象的變化進行實時的優化和調整，如現在的學生更多的是90年以后出生，他們的叛逆思想更為嚴重，已經不能采用傳統方式中老師一人在上面講解，學生在下面聽的模式，這種被動的填鴨式的教學方法在很大程度上滿足不了學生的學習興趣。在教改過程需要鼓勵學生參與，培養學生的各種能力[2]。在教學過程中不外乎板書和多媒體兩種方式，如我們專業的本課程學校安排的是在多媒體教室進行。如果全部采用多媒體進行講解，會造成學生的思考時間太少，對問題的理解不夠深刻；對一些重要的理論計算和公式推導就需要采用板書形式進行，這樣才能留給學生充足的時間進行思考和消化。全部采用板書也是不可取的，需要多媒體課件與板書相結合。多媒體課件是板書教學的有效補充，借助多媒體可以突破時空的束縛和限制。

在教學過程中，應該先從介紹能源入手，包括能源危機、世界和我國目前的能源構成、以及對能源需求的現狀、其次，對比新能源和化石類能源的優缺點；最后，引入對新能源材料的學習。根據教學內容的具體情況，鼓勵學生參與到教學活動過程中，把被動的學習過程轉變為積極主動的學習。如在講解關于新型電池特別是關于近期光伏領域中的研究熱點有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池中，讓學生利用課下的時間對相關的知識進行查詢，在下次課程中讓同學們更能積極熱情的參與到討論和學習的環節。同時也使得學生的學習能力有了很大的提升。由于互聯網的普及，可以建立教師和學生共同參與的微信群，方便就課下關于各種疑問的解答以及問題的討論。

3 考核體系的調整與優化

傳統的教學方法中隊課程成績的考核一般是由期末考試成績來確定的，考核形式單一。對考核方式應該多樣化，不能僅僅局限于常用的期末考試。這種常用的考試方式容易造成學生的學習積極性不高，導致有些學生在考試之前對公式和知識點進行死記硬背，不利于分析問題和解決問題能力的提高。在對平時成績的考核上，不僅包括考勤和作業，還可以新增加對小話題的討論成績。對小話題的討論主要就是涉及到的本課程基礎知識的應用，以及相關前沿內容，如在關于對晶體硅太陽能電池的提高光電轉換效率方面的各種措施，可以讓同學們通過課下的相關書籍以及文獻的查詢和閱讀，闡述自己對問題的認識和理解，從而提高學生的動手能力和對問題的分析問題能力。采用多樣化的考核方式，不僅可以調動學生的學習積極性和主動性，還可以減輕學生的學習壓力。

在學期末的考試中，增加應用類型的題目，出題的內容可以是課堂中提出的典型問題，或者是比較好的小論文延伸出的問題，復合靈活選題，與現實生活聯系緊密，這樣不僅可以提高學生的學習興趣，也使學生意識到平時的學習不僅僅為了應付考試，還要著眼于更高的層次。

4 結束語

在新能源材料與技術課程的教學過程中，要確實結合學生以及實地實際情況，合理取舍，做到因材施教。在教學過程與同學們及時溝通和反饋，積極進行調整和改善。教學改革是一個教師和學生同時參與的復雜龐大的系統工程，需要教育工作者更多的研究和探索，同時還需要提高自身的業務和科研能力。