基于新工科理念的課程體系改革實踐研究*
——以“新能源材料與應用”課程為例

萬紅日，陳 騰，徐 艷

(徐州工程學院 材料與化學工程學院，江蘇 徐州 221018)

在國家和省政策的支持下，徐州堅定不移地踐行新發展理念，狠抓產業轉型、城市轉型、生態轉型和社會轉型，產業升級發展實現了由低端到中高端的轉變。地方院校依據自身特點，依托示范區新能源產業鏈，制定了“重基礎、寬口徑、多實踐，強化工程思維，作好工程師訓練”的專業培養目標，突出地方院校應用型人才培養目標優勢，使學生畢業后具備一定的工程實踐能力和創新精神，為地方經濟發展培養“下得去、留得住、用得上、能吃苦、上手快、有后勁”的應用型人才[1-2]。

1 《新能源材料與應用》課程的培養目標

《新能源材料與應用》是新能源科學與工程專業的一門專業課，是一門理論性和實驗性很強的課程。該課程主要是新能源材料領域前沿知識的介紹，涉及新能源材料領域的方方面面，有助于推動新能源學科的發展，促進新能源技術與工程的研究。通過介紹當今能源利用的現狀、存在問題、未來解決辦法等，激發學生對對新能源材料的興趣，推動學生未來自主深入學習各類新能源材料知識，引導在新能源學科方向的發展。內容包括：電池材料、新型儲氫儲能材料、生物質能碳材料、太陽能電池材料基礎與應用、風能和核能轉化的關鍵材料等等。

2 《新能源材料與應用》課程教學改革的必要性

當前我國能源利用效率低、能源動力技術落后。國務院印發的《中國教育現代化2035》明確指出：將提升一流人才培養與創新能力列為“重點領域及其優先發展主題”。 《新能源材料與應用》作為新能源科學與工程專業的一門特色課程，涉及能源利用的原理與基本系統和主要能源，新材料與應用系統的原理、結構和性能優化，是培養從事新能源領域的專業技術人員核心課程。在“新工科”理念下培養地方應用型高校工程技術人才越來越重要。我們就更新“新工科”理念下的課程體系、構建協同育人機制和融合專業發展方向等方面對專業人才培養路徑進行了探索與實踐，提高地方應用型高校“新工科”理念下的人才培養質量，強化工程項目能力培養，形成具有“新能源”特色的教研融合教學構架，為未來經濟發展提供人才支撐。

《新能源材料與應用》課程理論與實驗高度統一，而理論與實驗的有機統一，可以提升學生的學習興趣，有助于培養學生的實踐技能和創新能力。傳統的實驗教學以演示和驗證型為主，教學過程一般采用學生課前預習、教師課堂講解與示范、學生實驗相結合的模式進行。整個過程中，教師扮演著核心的角色，學生按部就班完成各個實驗步驟，不能最大限度激發學生主動探索學習的興趣和獨立思考的意識。通過以參與教師的科研項目為基礎，融入教學內容，設置具有探索性、設計性、研究性的教改課程內容，改變“以教師為中心，使學生知道什么”的傳統教學觀念，向“以學生為中心，學生學到和用得怎樣”轉變，引導學生獨立思考和提升分析問題的能力，并結合小組交流與討論的形式，使每一位學生都能夠積極參與到整個過程中，最大限度激發學生的學習興趣，培養學生獨立思考的意識，提高學生實踐能力以及分析問題、解決問題的能力[3-5]

3 《新能源材料與應用》教學現狀及問題

《新能源材料與應用》是新能源科學與工程專業的一門特色專業課程。與其它專業課程的不同之處是，《新能源材料與應用》具有涵蓋知識面廣、綜合性較強及與實際工程聯系較緊密等特點。綜合性較強是指課程涵蓋化學、化工、新材料、能源動力、電工等多個學科，屬于典型的交叉課程。但是學生并沒有相應的工程基礎，往往很難理解課堂傳授的相關知識。作為一個新專業、新領域，理論和實驗教學體系還在不斷修正、完善中，缺乏值得借鑒的成功經驗。對于理論教學，目前已經有新能源類“十三五”精品規劃教材出版，包括：《儲能原理與技術》《生物質能轉化原理與技術》《新能源技術經濟學》和《能源與環境》等一系列教材，這些教材的出版為理論教學提供了非常好的教材資源。同時，不少高校教師也出版了大量的新能源方面的教材，為新能源科學與工程專業學生提供了豐富的課程參考資料。但是，關于實踐教學方面的教材比較少，嚴重制約了實驗教學的質量。一是教師對實踐教學不夠重視，呈現形式化現象，對學生實踐能力的培養認識不足，實驗教學考核也相對比較簡單。二是由于是新課程，學校投入經費不足，實驗室缺少相關教學設備，能夠開設的實驗內容相對較少。此外，市場上的新能源教學設備，一方面品種較少，另一方面功能簡單，從而導致很多實驗項目主要用于原理驗證，缺乏難度和高度。無法為學生提供創新的空間。三是專業教師大部分從高校到高校，或者其他相關領域轉來，缺乏一定的工程經驗。實驗內容與工程實際差距較大，無法引起學生的興趣，學習積極性不高。

在教學效果上，目前仍然無法完全擺脫傳統的教學模式“以教師為主，學生為輔”的方式，按照教材的編排，先介紹理論知識，再將理論知識運用到具體實踐中。這些具體實踐多為老師的口頭表述或者通過視頻的方式觀看，效果不明顯，無法調動學生的學習積極性、主動性，不能激起學生興趣，同時也不能提高學生動手能力。因此，很難實現教學大綱要求的目標，教學效果較差[6]。

4 《新能源材料與應用》課程體系改革的途徑和方法

以項目驅動式教學突破傳統教學的模式，提出了項目引領、任務驅動式的新能源材料與應用教學改革，這樣不僅能夠改善教學質量，彌補上述出現的短板。項目驅動教學方法是以完成具體項目為載體，把教師具體的科研項目融入教學內容中，讓學生通過自主學習的方式完成項目。在新能源材料與應用教學中，按照項目導向、任務驅動教學模式，實現“教、學、研”一體化的課堂教學(如圖 1)，以提高學生的知識能力和科研創新實踐能力，培養學生工程素養。不斷深化科研項目對從事新能源領域專業技術人才的培養，有利于豐富完善本科教學內涵；加快科學研究與本科教學深度融合，構建新能源專業技術人才培養新模式；推進新能源材料與應用的教學方法改革，豐富實踐教學內容，有利于提高學生解決新能源工程機械多學科交叉問題的能力；促進新能源學科教學體系、教改方案的構建與完善，促進教學科研平臺融合建設。

5 《新能源材料與應用》的課程體系改革的實踐措施與目標

首先，課程體系改革通過以一系列科研項目為載體，建立面向項目驅動的新能源材料與應用的“教、學、研”一體化教研融合培養構架。以科研項目為導向，主動提升學生的主動性和積極性，提高學生工程項目能力，充分發揮以“研”促教為專業人才培養服務的功能。其次，將科研項目融入新能源材料與應用課程教學之中，結合新能源教學內容融入系列子科研項目的教學方法改革，實現該課程教學由單一的知識傳授向綜合工程項目能力培養轉變、由填鴨式教學向主動式教研融合轉變，提高教學的針對性和工程項目性。

同時，以項目引導，開展科研項目教學設計，優化教學科研項目融合教學理論，將系列新能源教學環節與科研項目實施相結合，建立新能源課程內容與科研項目過程的映射關系模型。并且能夠緊扣國家政策“碳中和”和“新能源”兩桿大旗，構建新能源的教學科研深入融合培養平臺，建立新能源三元體系“理論知識-項目驅動-能力提升”的教研融合機制(如圖2)。最終通過設計一系列新能源材料與應用課程項目引領教學方法，改革傳統新能源材料與應用課堂教學的方式與內容。依據不同種類新能源設定相應的項目引領方案，融入各新能源教學環節，形成一套集“教、學、研”一體化的教改方案。

圖2 “教、學、研”三元體系“理論知識-

課程體系改革的目標主要解決新能源材料與應用的教學理論與實際脫節、行業結合不強的問題，以適應新能源產業發展、企業需求的新工科人才培養的問題；同時解決學生新能源工程能力差、科研參與少等諸多問題，使得以科研項目為載體的教研融合人才培養體系全程讓學生參與科研項目的問題；進而進一步解決學生在該課程學習過程中的學習興趣低、學習主動性差、動手能力弱的理論脫離實際問題，使學生在新能源材料與應用理論學習中，掌握新能源關鍵性技術解決的基本過程與技術創新等問題。

6 結語

在“新工科”背景下，通過課程體系改革，以提高學生工程項目能力為目標，培養新型人才，為能源消耗比重大或工業基礎薄弱的新能源產業服務，為關鍵性技術的解決打下堅實的基礎。構建“教、學、研”一體化融合的培養模式，培養出能夠適應社會發展需求、有競爭力的材料行業應用創新型人才。