緊扣實(shí)踐的《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程教學(xué)探索*

侯春平，吳建棟，薛 同，盛之林

(北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，材料科學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(北方民族大學(xué))，寧夏硅靶及硅碳負(fù)極材料工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川 750021)

為適應(yīng)我國新能源、新材料、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)專業(yè)人才的需要，2011年國家新增設(shè)立了新能源材料與器件本科專業(yè)，該專業(yè)是由材料、物理、化學(xué)、電子、機(jī)械等多學(xué)科交叉，以能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料及其器件設(shè)計(jì)、制備工程技術(shù)為培養(yǎng)特色的戰(zhàn)略性新興專業(yè)，重點(diǎn)是研究與開發(fā)新一代高性能綠色能源材料、技術(shù)和器件(如通訊、汽車、醫(yī)療領(lǐng)域的動(dòng)力電源)，發(fā)展“新能源材料”(新型鋰離子電池材料、新型燃料電池材料和新型太陽能電池材料)的學(xué)術(shù)研究方向。新能源材料與器件專業(yè)設(shè)置，主要依托材料、化學(xué)化工和物理學(xué)院，跨能源科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科，擬培養(yǎng)能掌握新能源材料專業(yè)基本理論、基本知識(shí)和工程技術(shù)技能，掌握新能源材料組成、結(jié)構(gòu)、性能的測試技術(shù)與分析方法，了解新能源材料科學(xué)的發(fā)展方向，具備開發(fā)新能源材料、研究新工藝、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料專門人才[1]。《現(xiàn)代電源技術(shù)》(Technologiesfor Advanced Power Sources)則是近年來發(fā)展新工科專業(yè)背景下該專業(yè)的專業(yè)必修課和核心課。

北方民族大學(xué)的新能源材料與器件專業(yè)成立于2012年，是為適應(yīng)新興行業(yè)發(fā)展需要，面向全國，培養(yǎng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的專業(yè)人才而設(shè)立的新專業(yè)。經(jīng)過近幾年的建設(shè)，我校新能源材料與器件專業(yè)無論在師資和生源方面，還是在學(xué)生就業(yè)和專業(yè)影響方面均取得了很大的發(fā)展。我校該專業(yè)的人才培養(yǎng)模式和課程體系的構(gòu)建還在持續(xù)完善過程中，將理論與實(shí)踐結(jié)合，以培養(yǎng)滿足新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)專門、專業(yè)人才的需求。

如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握好《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程，并在工作實(shí)踐付諸運(yùn)用實(shí)施，一直是專任教師教育教學(xué)改革研究的命題。就教學(xué)過程來說，該專業(yè)課程學(xué)習(xí)過程中，會(huì)存在理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合不緊密，缺乏系統(tǒng)、針對(duì)性強(qiáng)的教材支撐，以及現(xiàn)有教材內(nèi)容陳舊、更新較慢等不足。

教學(xué)過程中貫徹執(zhí)行以習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上的重要講話和用新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想鑄魂育人的教育思想，針對(duì)《現(xiàn)代電源技術(shù)》教學(xué)中存在的不足，結(jié)合新能源材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和實(shí)踐需要，提出比較適合當(dāng)前《現(xiàn)代電源技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容框架，完善課程大綱，選編合適的教材，對(duì)部分授課內(nèi)容邀請(qǐng)企業(yè)工程技術(shù)人員以專題報(bào)告形式“在線工廠情景”，進(jìn)行工廠生產(chǎn)分析化驗(yàn)過程的視頻直播講解，將線上和線下教學(xué)相結(jié)合，對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)錢學(xué)森等科學(xué)家的愛國主義精神，增強(qiáng)學(xué)生們的認(rèn)知能力，加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，提高學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[1-6]。

1 《現(xiàn)代電源技術(shù)》教學(xué)改革措施

作者發(fā)現(xiàn)《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程教學(xué)環(huán)節(jié)目前存在的問題主要集中在以下幾方面：(1)前期課程中的思想政治元素涉及較少，純業(yè)務(wù)課程學(xué)習(xí)在調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性方面稍顯不足；(2)針對(duì)新能源材料與器件專業(yè)的特點(diǎn)，現(xiàn)有教材內(nèi)容陳舊、更新較慢，缺乏系統(tǒng)、針對(duì)性強(qiáng)的教材支撐，不能適應(yīng)專業(yè)當(dāng)前的需求；(3)課程教學(xué)中存在理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合不緊密，學(xué)生們不能及時(shí)、直觀地了解到工廠生產(chǎn)實(shí)際；(4)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)的差異性較大，需要進(jìn)行必要的基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)課和分級(jí)教學(xué)。針對(duì)以上存在的問題，作者從不同方面著手進(jìn)行教育教學(xué)改革，措施可操作性強(qiáng)，取得了較好的教學(xué)效果。

1.1 教學(xué)目標(biāo)方面

(1)在《現(xiàn)代電源技術(shù)》教學(xué)中進(jìn)行思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，擬增加中國鋰離子電池方面的權(quán)威陳立泉院士、楊裕生院士等科學(xué)家以及寧德時(shí)代曾毓群、深圳比亞迪王傳福等企業(yè)家的行業(yè)經(jīng)歷進(jìn)行示范講解，將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新精神和人生觀、價(jià)值觀結(jié)合起來，把學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)同增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感結(jié)合起來。

(2)通過優(yōu)選教材，優(yōu)選出適合新時(shí)期新能源材料與器件專業(yè)的《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程教材，整理提出適合新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容體系。補(bǔ)充行業(yè)前沿知識(shí)和技術(shù)發(fā)展趨勢，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握專業(yè)發(fā)展方向及行業(yè)前沿技術(shù)。解決該專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《現(xiàn)代電源技術(shù)》中遇到的教材與學(xué)科實(shí)際進(jìn)展銜接不緊密的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生掌握《現(xiàn)代電源技術(shù)》專業(yè)核心課的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理及其研究方法，把握學(xué)科前沿，為該專業(yè)學(xué)生從事新能源方向的研究和工作實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

(3)對(duì)部分授課內(nèi)容引入企業(yè)工程技術(shù)人員以專題報(bào)告形式和“在線工廠情景”形式，進(jìn)行工廠生產(chǎn)、分析、化驗(yàn)過程的視頻直播和講解3～6小時(shí)，讓學(xué)生充分了解到工廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況以及學(xué)科的最新進(jìn)展，增強(qiáng)專業(yè)的信心和自豪感。

總之，通過本次教學(xué)改革課題實(shí)施，能夠起到促進(jìn)新能源材料與器件專業(yè)師生學(xué)習(xí)和運(yùn)用《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程知識(shí)主動(dòng)性，掌握基礎(chǔ)知識(shí)和理論，把握學(xué)科前沿，通過“在線工廠情景”熟悉和了解當(dāng)前實(shí)際工廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況，包括材料、設(shè)備和工藝等，把學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐體會(huì)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新精神，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。通過課程教學(xué)改革，提高了學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)和造就高素質(zhì)的綜合型人才。

1.2 教學(xué)內(nèi)容方面

《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程是近年來發(fā)展新工科專業(yè)背景下誕生的一個(gè)新興專業(yè)，跨能源科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科，課程內(nèi)容和理論研究發(fā)展很快，不及時(shí)更新，很容易使學(xué)習(xí)研究落伍。《現(xiàn)代電源技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容面廣，授課時(shí)為48學(xué)時(shí)，包含多種化學(xué)電源和器件，比如涉及能量存儲(chǔ)材料與器件的有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等，以及涉及能量轉(zhuǎn)換材料與器件的有太陽能電池、燃料電池和金屬-空氣電池等。該課程的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)用到高數(shù)、物理、化學(xué)、機(jī)械、電子、結(jié)構(gòu)等方面的理論基礎(chǔ)，比較抽象，存在學(xué)生感到難度大、不易理解的情況和學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性不高的問題。鑒于此，作者從以下方面開展工作，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的提高以及理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。

(1)落實(shí)習(xí)近平同志在全國教育大會(huì)上的講話精神，深挖課程主要內(nèi)容中的“課程思政”元素，進(jìn)行思政教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。通過將“培養(yǎng)創(chuàng)新精神、科學(xué)精神，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀”、 “科技的人文情懷，啟發(fā)科學(xué)興趣，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感”和“啟發(fā)科學(xué)思維，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度”等思政元素與課程內(nèi)容的交融，實(shí)現(xiàn)高等教育既“教書”，又“育人”的目的。

(2)非常有必要對(duì)現(xiàn)有《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程的涉及的教材進(jìn)行梳理，分析它們的優(yōu)勢和不足，整理提出適合新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容體系，結(jié)合線上、線下教學(xué)方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)課程體系的改革。同時(shí)，補(bǔ)充行業(yè)前沿知識(shí)和技術(shù)發(fā)展趨勢，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握專業(yè)發(fā)展方向及行業(yè)前沿技術(shù)。

(3)緊扣新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合本科生培養(yǎng)和加強(qiáng)就業(yè)的目的要求，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)具有資深經(jīng)驗(yàn)的專家、工程師擔(dān)任線上教學(xué)老師進(jìn)行專題授課，把“在線工廠情景”搬進(jìn)課堂，將學(xué)校教師和企業(yè)教師的教學(xué)方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，相互促進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣及掌握工程化知識(shí)，對(duì)工程技術(shù)人員參與教學(xué)的模式、可行性、教學(xué)政治原則進(jìn)行探索、分析與總結(jié)。選擇了行業(yè)電池及材料等生產(chǎn)的企業(yè)技術(shù)人員3～5人，授課3～6小時(shí)。

最后，授課過程中引入學(xué)科著名科學(xué)家和行業(yè)知名企業(yè)家的科研、生產(chǎn)實(shí)踐的鮮活例子，比如中國鋰離子電池方面的權(quán)威陳立泉院士、楊裕生院士等科學(xué)家以及寧德時(shí)代曾毓群、深圳比亞迪王傳福等企業(yè)家的行業(yè)經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，以達(dá)到鍛煉學(xué)生的專業(yè)知識(shí)能力和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的結(jié)合。

1.3 教學(xué)方式方面

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及今年年初新冠疫情的影響，使線上教學(xué)的教學(xué)方式逐漸成為一種新常態(tài)，勢必會(huì)和線下教學(xué)融合發(fā)展。而且，對(duì)于00后的大學(xué)生來講，以前線下面對(duì)面的傳統(tǒng)教學(xué)模式已顯得有些單調(diào)呆板。現(xiàn)代的大學(xué)生喜歡新鮮事物，喜歡主動(dòng)“出擊”，改變以前的教學(xué)方式勢在必行。鑒于此，作者從以下教學(xué)方式的改變上開展工作，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的提高。

(1)采用板書和多媒體相結(jié)合的授課方式，板書內(nèi)容比例控制在10%～15%，把重點(diǎn)內(nèi)容和基礎(chǔ)理論講透。實(shí)踐證明，板書過程能夠加深學(xué)生的印象和理解，是多媒體不能完全取代的一種授課方式。

(2)采用啟發(fā)式教學(xué)，將《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程的內(nèi)容與生活實(shí)際緊密結(jié)合起來，通過“在線工廠情景”的形式，把工廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況和課程知識(shí)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)的有效結(jié)合，“在線工廠情景”學(xué)習(xí)3～6小時(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(3)增強(qiáng)教與學(xué)的互動(dòng)環(huán)節(jié)，課件增加動(dòng)畫視頻，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)采取問答、搶答等形式，結(jié)合文獻(xiàn)查閱、調(diào)研等手段，加深學(xué)生的課堂理解。讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主角，通過學(xué)習(xí)分享自己的收獲和經(jīng)驗(yàn)。

(4)鼓勵(lì)學(xué)生參與回答問題和完成課堂作業(yè)和學(xué)習(xí)思考，根據(jù)教學(xué)大綱的要求及學(xué)生期末成績?cè)u(píng)定規(guī)定，探索采取“積分形式”獲取平時(shí)成績。鼓勵(lì)學(xué)生參加到課外學(xué)術(shù)活動(dòng)中去，培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神。

2 結(jié) 語

通過《現(xiàn)代電源技術(shù)》課程教學(xué)改革項(xiàng)目實(shí)施，深挖課程主要內(nèi)容中的“課程思政”元素，實(shí)現(xiàn)了新能源材料與器件工科專業(yè)學(xué)生“培養(yǎng)創(chuàng)新精神、科學(xué)精神”和“樹立正確的人生觀和價(jià)值觀”的深度結(jié)合。同時(shí)，把“在線工廠情景”搬進(jìn)課堂，讓學(xué)校教師和企業(yè)教師的教學(xué)方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，相互促進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣及掌握工程化知識(shí)，把學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐體會(huì)結(jié)合起來，達(dá)到了學(xué)生綜合素質(zhì)教育的目的。