應用型本科院校新能源科學與工程專業實踐教學改革探討

陶 石，錢 斌，王志成，吳大軍，張惠國，洪學鹍

（1. 常熟理工學院 電子信息工程學院，江蘇 常熟 215500；2. 常熟理工學院 教務處，江蘇 常熟 215500）

新能源科學與工程專業是能源動力類學科的一個重要分支，是國家戰略新興產業相關專業之一。2012年，教育部批準我校成立新能源科學與工程專業，并作為專業綜合改革試點建設項目。服務地方經濟發展，培養高素質專業應用型人才，是地方本科院校的首要任務。實踐教學對培養學生的創新能力和解決實際問題能力至關重要，是應用型人才培養過程的重要環節[1-3]，應用型本科院校探索實踐教學模式改革具有十分重要的現實意義。本文結合我校“注重學理，親近業界”的教學理念，對應用型本科人才培養實踐教學體系的構建與實施進行探討。

1 當前新能源科學與工程專業實踐教學存在的問題

1.1 實驗教學的目標層次較低，仍以驗證性實驗為主

經濟和科學技術的快速發展，對應用型本科人才培養提出了更高要求。傳統專業基礎課程實驗教學內容往往是由理論教學內容衍生出來的，這些實驗操作簡單，以驗證原理為主，與產業應用有較大差距[4-5]。如“鋰離子電池原理與工藝”課程，多數學校采用簡單的機械球磨法制備電極材料，對電極片的制備則采用實驗室小型刮刀式涂布工藝，使學生難以掌握工業生產過程中的復雜性工程問題，難以建立起對鋰離子電池實際生產的概念，更無法對鋰離子電池有更深層次的理解。

1.2 實驗課程內容缺乏整體性、系統性，難以滿足職業能力培養需求

新能源科學與工程專業有專業基礎課、專業必修課和專業選修課系列課程，例如材料科學基礎、儲能材料制備及表征、薄膜太陽能電池、光伏電池組件、燃料電池及儲氫技術、太陽能光伏發電系統等。每一門課程都有相應的課程實驗，但這些實驗往往局限于一門課程，既有光伏方向又有儲能方向，學生很難將這些實驗聯系在一起，形成專業知識體系，從而對新能源系統缺乏整體概念。此外，現有的教材不能滿足應用型本科人才培養需求和職業能力培養需求，不能與企業實現對接。

1.3 實踐課程考核方式單一，缺乏有效的評價標準

實踐課程考核方式單一，課程實驗和集中實踐多以實驗報告或課程設計報告為考核依據，而這些報告的內容往往來源于實驗指導書，學生無需進行獨立思考[6-7]，導致學生對實踐教學不重視，缺乏興趣，缺乏成就感，認為只是簡單機械性的重復。因而很少有學生提前預習相關實驗內容，甚至有不少學生抄襲別人的實驗結果和實驗報告。此外，由于實驗設備數量不足，一些學生只能被動觀察，無法動手操作，因此僅憑一紙報告很難對學生的實踐課程成績作出評價。

1.4 課內實踐與課外實踐銜接不好，師資力量不足

近些年，通過大學生科技活動，如挑戰杯、學科競賽和創新創業訓練等，提高學生實踐和創新能力受到廣泛關注。這些課外實踐活動造就了很多優秀學生，他們的動手能力和思考、解決實際問題的能力均得到了很大提升。但這些課外實踐與課內實驗和集中實踐教學脫節嚴重，且參與人數有限，大多數學生缺乏將課堂知識應用于課外實踐活動的機會[8-10]。此外，一些教師由于長期從事前沿基礎研究工作，而他們的科研成果大多為前瞻性內容，不適合用來開展實踐創新活動，從而導致實踐課程師資力量不足。

2 “五合一”實踐教學體系建設

2.1 “五合一”實踐教學體系

本教學體系基于專業工程認證（OBE）理念，以培養具有創新能力的應用型人才為目標。為此，結合新能源科學與工程專業特質，以應用能力和綜合能力培養為著眼點，從實踐教學體系、師資隊伍、實踐中心、評價機制和創新創業課外實踐等多方面進行了改革，構建起層次分明的、課內外實踐有效對接的、考核方式得以優化的“五合一”——教室與實驗室合一，教師與工程師合一，學生與實驗員合一，理論與實踐合一，課內實踐與創新實踐合一——實踐教學體系。

2.2 實踐教學內容和教學安排規劃

根據以往的實踐教學經驗，對實踐課程內容和教學安排進行深入規劃，更加注重前后實踐教學內容的銜接，并定期邀請企業主管部門領導來校共同討論培養目標。在課程內容上，根據企業需求，不斷進行更新；課程實驗涵蓋光伏與儲能領域的材料制備、器件組裝、管理系統技術等全產業鏈相關內容；集中實踐包括產業認識實踐、電工實訓、光伏與儲能課程設計、文獻檢索與科技論文寫作、生產實踐、畢業設計和創新創業項目等。在教學安排上，在進行課程實驗的同時，穿插集中實踐部分環節，并通過精選實驗項目和課程設計內容，注重學生基本技能和動手能力的培養。

2.3 “雙師雙能型”師資隊伍建設

作為地方應用型本科院校，我校新能源科學與工程專業是教育部高等學校專業綜合改革試點單位，獲得江蘇省A 類品牌專業建設項目，因此非常重視轉型發展中的新能源科學與工程系“雙師雙能型”教師隊伍建設。“雙師雙能型”教師的主要培養方式包括企業研修、企業兼職、企業柔性人才引進等。經過近三年的努力，目前達到“雙師雙能型”條件的教師達80%以上。通過深入企業生產一線、參與企業技術攻關和研發等，這些教師將與企業生產、研發密切相關的知識帶到課堂上，開闊了學生的視野，豐富了教學內容，提高了實踐教學層次，并有助于改進專業課程和實踐課程教學方法。教師在企業研修和掛職期間，還會同企業聯合申報國家、省和市廳級技術攻關項目，所產生的論文、專利等科研成果受到地方、行業和企業的好評。所謂企業柔性人才引進，即聘請企業工程師作為本專業的兼職教師，定期進行相關實踐類教學課程的授課，使學生進一步擴展對行業的認識，并提高動手能力。

2.4 實踐教學中心建設

根據我校應用型本科高校的辦學定位和蘇州市產業對人才的需求，確定新能源科學與工程專業實踐教學中心建設宗旨是“突出重點，凝練基礎，強化實訓，兼顧科研”，實踐教學中心架構如圖1 所示。

實踐教學中心包括電類/材料類基礎實驗平臺、基礎測試平臺、職業資格認證中心及院級創新實驗室、系創新創客校企聯合實驗室、專業開放實驗室等層次化的實踐訓練中心；還包括面向光伏產業鏈及面向儲能和新能源汽車方向的實驗實訓中心。實踐教學中心以光伏和儲能技術為重點，整合現有省級基礎實驗教學中心，注重校內工程實訓平臺建設，注重學生工程實踐能力培養，服務于學生畢業設計、科技創新活動以及教師科研[11]。此外，本著“深化產教融合，校地協同育人”宗旨，新能源科學與工程專業與具有一定知名度、擁有較先進生產設備、生產工藝及管理機制的大型或較大型企業簽訂了戰略合作協議，構建了校外實習基地網絡。根據教學需要，學生在校外實踐基地可以直接參與生產、管理的各個環節，大大提升了學生的實踐能力。同時，這些企業既是教學實習的基地、企業導師的來源地，也是學生的就業基地、教師的企業研修基地和產學合作基地，實現了服務地方、與地方互利互惠的構想。

圖1 新能源科學與工程專業實踐教學中心架構

2.5 評價體系優化

目前，新能源科學與工程專業實踐教學考核正逐步由單一的報告考核向以過程考核為主轉變。考核指標涵蓋了工作過程、工作態度、創新能力及校外實踐指導教師評價意見等。其中，工作過程評價包括團隊協作與溝通能力（10%）、分析和解決問題能力（10%）、調研與總結能力（10%）；工作態度評價包括出勤（10%）、服從工作分配（10%）；此外，創新能力評價占比為20%，校外實踐教師評價占比為30%。

2.6 立體式學科競賽與創新創業實踐體系建設

基于應用型創新人才的培養目標及工程認證教育理念，新能源科學與工程專業構建了承接學科競賽、科技項目和創新創業訓練任務的交叉互補、共享融通的三類創新實踐平臺和教學模式，設置了“院級、校級、省級和國家級”三級創新實踐體系，把創新創業訓練納入人才培養方案，使創新創業活動貫穿人才培養全過程[12]。鼓勵學生從入學開始就積極申報院級和校級創新創業項目，并從中篩選特色鮮明的申報省級和國家級項目，積極發揮產學研合作在創新人才培養中的協同作用，培養學生的協同創新思維。

地方性應用型本科院校的辦學宗旨是培養具有創新精神的應用型人才，為地方和區域經濟發展服務。因此，在創新訓練與實踐項目選擇上，一是注重學生參與度、專業興趣提升度與專業技能熟練度；二是以教師科研的預研課題、子課題、拓展課題及開放實驗室的綜合性、設計性訓練項目為主；三是校企合作中的工程實踐項目則以學生自擬科技制作課題為主，讓學生在參與產學研合作項目的過程中，鍛煉才干，提升創新信心和創新動力。

3 實施效果

近年來，我校新能源科學與工程專業全體教師致力于實踐教學體系改革研究，做了很多探索與努力，建立了一學院一品牌、一學科一賽事、一專業一課程的學科競賽體系，承辦了全國大學生可再生能源科技競賽（光伏組）、江蘇省高校第十五屆大學生物理與實驗科技作品創新競賽等11 項賽事，取得很大成績。

2015 年獲批江蘇省新能源科學與工程實驗教學與實踐教育中心；2017 年獲江蘇省高校“青藍工程”優秀教學團隊、江蘇省高校優秀科技創新團隊；共編寫新能源科學與工程專業“十三五”規劃系列教材18本，其中9 本已由科學出版社正式出版，其中《太陽能光伏組件技術》為省級重點教材建設項目。

2017 年，與蘇州宇量電池有限公司聯合申報的“蘇州市綠色儲能電池及系統技術重點實驗室”獲得立項；與蘇州騰暉光伏有限公司聯合申報的校級“微納結構與器件重點實驗室”獲得立項；此外，獲省級教改項目立項2 項和江蘇省教學成果獎1 項。2018 年，獲江蘇省教學研究成果獎三等獎和蘇州市教學成果獎特等獎各1 項。

近三年來，新能源科學與工程專業學生累計參加大學生創新實踐訓練計劃共65 項，其中省級立項34項，校級立項31 項；在各類學科競賽中共獲獎56 項，其中國家級8 項、省部級39 項、市廳級9 項。

4 結語

隨著工程教育認證的推進，地方應用型本科教育面臨新的挑戰和新的發展機遇，當前的實踐教學模式必須快速地作出調整。我校新能源科學與工程專業從實踐教學體系、師資隊伍、實踐中心、評價機制和創新創業課外實踐等多方面進行改革，并構建層次分明、課內外實踐有效對接、考核方式得以優化的“五合一”實踐教學體系，旨在培養動手能力強、具有創新意識、能夠很好地適應社會需要的人才。