“三位一體”的“專業基礎綜合實驗”課程改革探索

［摘 要］ “專業基礎綜合實驗”是面向新能源材料與器件專業開設的重要綜合性實驗課程，其主要目標是培養學生的探究能力、團隊意識等核心素養。然而，傳統的教學內容、評價方式和教學方法已經無法滿足當前專業實踐教學的需求。因此，從優化實驗內容、互動式教學方法和細化評分標準三個方面展開研究，探討了新能源材料與器件專業基礎綜合實驗的教學改革，以提升學生對“專業基礎綜合實驗”課程的興趣和參與度，為提高和發展學生的實踐及創新能力提供堅實的基礎。

［關鍵詞］ 專業基礎綜合實驗；實驗內容；評分標準；互動教學；新能源材料與器件

［基金項目］ 2021年度成都市人民政府成都市鼓勵校地校企合作培養產業發展人才項目“太陽能產業高素質應用型復合人才校企聯合培養”（成財制〔2021〕2號）；2022年度四川省教育廳四川省產教融合示范項目“四川省光伏產業產教融合綜合示范基地”（川財教〔2022〕106號）；2021年度四川省教育廳四川省高等教育人才培養質量和教學改革項目“創新創業導向、科研訓練支撐的創新創業人才培養模式”（JG2021-590）；2021年度四川省教育廳四川省高等教育人才培養質量和教學改革項目“能源特色材料學科一流專業建設與實踐”（JG2021-547）

［作者簡介］ 陳俊臣（1988—），男，四川成都人，博士，西南石油大學新能源與材料學院講師，碩士生導師，主要從事超級電容器和水系電池研究；郭秉淑（1992—），女，甘肅白銀人，博士，西南石油大學新能源與材料學院講師，碩士生導師，主要從事鋰硫和鈉硫電池研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）43-0057-04 ［收稿日期］ 2023-11-05

引言

發展清潔能源是實現“雙碳”目標和“十四五”現代能源體系規劃中能源結構轉型目標的關鍵路徑，而新能源材料與器件專業作為國家的戰略性新興專業，在培養清潔能源領域高質量專業人才方面扮演著舉足輕重的角色［1］。西南石油大學針對該專業開設的“專業基礎綜合實驗”課程，對于培養學生的實踐能力具有重要意義。該課程目標明確，意在使學生通過系統的實驗訓練，深入理解和掌握電化學原理、電化學分析測試以及太陽能電池等理論知識，提升學生的實驗測試技術和分析能力。

然而在教學實踐過程中，存在一些亟須解決的問題。首先，部分實驗項目的設置無法完全滿足新能源材料與器件專業的實際需求，導致一些學生可能無法全面了解和掌握該領域的關鍵知識與技能。其次，實驗評分機制過于寬松，缺乏具體的過程考核，且實驗結果的評價標準并不統一，可能會影響到學生實驗操作的規范性和實驗報告的質量，進而影響整體教學效果。最后，一些實驗的教學形式過于簡化，學生的學習積極性未能得到充分激發，使得部分學生無法全面理解和掌握實驗知識，無法將理論知識有效地應用到實際問題的分析和處理中。

因此，為了提高“專業基礎綜合實驗”課程的教學效果，從教學方法、教學評價和教學內容等方面進行了優化，以期提升學生實驗操作的規范性和實驗報告的質量，培養其主動學習和獨立思考的能力，以便更好地將理論知識應用到實際問題的分析和處理中。

一、增強師生互動

在傳統的實踐教學環節中，教師和學生之間的互動較少，學生間的討論也相對缺乏，易導致教學效率降低，即學生可能無法充分理解和掌握所學的知識，也沒有充分的機會對所學內容進行深入的思考和討論。因此，在實驗教學過程中，可以采用互動式教學來改變這一現狀。通過引導學生積極參與討論，激發他們的學習興趣和積極性，使學生能夠更加深入地理解實驗過程中所應用的基礎知識、原理，以及實驗設計的目標和作用。

此外，在理論講解和實驗指導的過程中，教師可以采用問題式教學來提升教學效果。通過提出具有針對性的問題，引導學生積極思考和討論，鼓勵他們發表觀點和看法，以促進師生之間的良性互動，使學生主動參與實驗過程中。教師可以組織學生進行小組討論或全班討論，鼓勵學生之間的合作與互動，并通過引導學生發現新的問題并提出解決方案，進一步增強實驗的創新性和挑戰性。課后，教師可以利用在線交流平臺如QQ和微信群等，與學生進行實時互動。這樣，教師可以及時回答學生的問題，分享經驗和知識，進一步促進師生之間的互動。同時，教師可以通過這些平臺發布與實驗相關的學習資料、教學視頻等輔助學習資源，幫助學生更好地理解和掌握實驗內容。

采用問題式教學以及利用網絡平臺等多種方式，增加了師生互動，激發了學生的學習興趣和積極性，加強了實驗過程中的討論和交流。在實驗過程中，教師須鼓勵生生之間、生師之間討論和交流，促使學生及時解決實驗中遇到的問題，并使學生從不同的角度獲得啟發和思考，培養學生獨立思考的能力、團隊協作的能力和解決問題的能力。

二、優化實驗內容

綜合性實驗教學是培養創新人才的關鍵途徑，也是提高學生實踐能力的重要工具［2］。然而，在新能源材料與器件專業基礎綜合實驗中，這一綜合性的體現尚顯不足。為了彌補這一缺點，并進一步強化實驗和新能源材料與器件專業領域的聯系，提高實驗的領先性和挑戰度，須要在現有實驗項目的基礎上，對實驗課程內容進行優化與升級。通過調整實驗內容，使其更加貼近真實的應用環境，從而使學生能夠更好地了解實驗的意義與價值，進而深化對專業知識的理解和掌握。

（一）實驗內容擴展

通過對現有實驗項目的實驗流程進行微調，在滿足原有知識能力培養的基礎上，進一步增強了實驗的綜合性，使實驗更加符合專業特色的培養需求。例如，在恒電位方波法測粉末電極真實表面積的實驗中，將原材料從銀片和銀粉改為活性炭和泡沫鎳，這樣不僅可以降低成本，而且可以更好地和新能源材料與器件專業建立聯系。在電極制備工藝中增加研磨涂布、輥壓等多個步驟，以提升實驗的挑戰性和考核難度。此外，在理論講解中，結合雙電層理論及其在超級電容器中的應用原理，讓學生更深刻扎實地理解恒電位測試粉末電極真實表面積的原理及應用，更好地理解所學的知識和技術以及這些技術在解決實際問題中的應用等，達到學以致用的目的。

（二）產教融合貼近產業化教學

2017年，國務院辦公廳發布了《關于深化產教融合的若干意見》，旨在深化產教融合，推進教育和產業統籌融合，健全完善需求導向的人才培養模式。西南石油大學與通威太陽能有限公司于2022年合作建設了四川省光伏產業產教融合綜合示范基地，該基地突出了雙方在光伏領域的產教合作，不僅有助于提高學生的創造力和實踐能力，而且提高了教師的執教能力，對于全面提高教育質量有重要作用［3］。

“專業基礎綜合實驗”作為新能源材料與器件專業的綜合性實驗課程，是培養學生實踐創新能力的重要著力點。基于此，依托產教融合資源優化了實驗內容，更好地貼近了人才培養需求，促進了企業和學校的深度合作，提高了人才培養質量和針對性。學校和企業共同開展了“硅片pn結的擴散法制備及電阻率測試”和“晶硅太陽能電池的量子效率測試”兩個專業基礎綜合實驗項目的實驗內容與教學改革。在實驗項目中引入太陽能產線中的相關制備方法和測試手段的原理及數據分析討論，內容貼近光伏企業的應用需求。同時，在實驗教學過程中充分利用產教融合基地的軟硬件設備，邀請企業專家對實驗課程進行遠程或者線上指導，提高了人才培養質量和針對性，提升了實驗課程的教學效果。

通過產教融合與實驗教學的結合，可以實現互利共贏的目標，促進人才培養和產業發展。這種模式不僅有助于提高學生的實踐能力和創新意識，而且能夠為光伏企業輸送大量具備實際操作能力的人才。

三、細化評分標準

根據OBE（outcome-based education）產出導向教育理念，確立明確、可操作的教學目標和評分標準，有利于教、學、評工作，激發學生主動學習［4］。傳統的實驗評分標準往往過于籠統，無法很好地契合課程目標和學生的能力培養需求［5］。為了解決此類問題，須要細化評分標準，使實驗考核更緊密地圍繞學生的能力培養目標，提高實驗教學的質量，更好地培養學生的實踐能力和創新精神。基于此，在教學大綱中，對課程的評價標準進行了細化。

（一）平時成績

實驗操作技能是評價學生實驗能力的重要指標。通過對學生在實驗過程中的操作規范性、實驗數據的記錄準確性、實驗結果的準確性等方面進行評價，可以了解學生的實驗操作技能情況及實驗任務完成的準確性。另外，團隊協作能力是評價學生溝通和合作能力的直接反映。通過觀察和評價學生在實驗過程中與團隊成員的溝通交流情況，以及在遇到問題時能否主動尋求幫助、與團隊成員共同解決問題等，可以更好地了解學生的團隊協作能力和溝通能力。因此，可以將“專業基礎綜合實驗”的平時成績細化為以下四個方面（見表1），以更好地評價學生的實驗操作技能、溝通能力和團隊協作能力。

（二）報告成績

實驗結果的分析和解釋是評價學生實驗報告的重要指標。通過評價學生在實驗報告中表現出的實驗數據分析和實驗結果解釋能力，可以了解學生是否能夠正確理解和解釋實驗結果、是否能夠從實驗數據中發現規律和問題。另外，實驗報告的內容完整性和條理性是評價學生實驗報告的重要方面。通過分析學生在實驗報告中對實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗數據、實驗結果和結論等方面的描述和組織，可以了解學生的實驗報告是否完整、清晰、有條理，是否能夠準確反映實驗過程和結果。同時，可以評價學生在撰寫實驗報告時是否注重語言表述的準確性和規范性、是否符合學術寫作的要求。因此，為了使學生更加注重對實驗結果的分析和解釋、加深對實驗內容的理解，將實驗報告成績分為以下兩個方面（見表2）。

（三）開放的結果討論

傳統的實驗教學往往過于簡單，對學生的能力考核缺乏多樣性，易導致學生的實驗結果和數據往往大同小異，實驗報告內容千篇一律，這不僅無法培養學生的創新能力，而且容易引發抄襲現象。為了改變這一現狀，須要在實驗內容優化的基礎上，引導學生針對實驗結果進行開放式討論。

在改革后的課程中，實驗學時和實驗內容的難度都有所提升，學生因為各種原因導致實驗結果出現偏差的情況增多。實際上，實驗過程中出現問題在科學研究中是常有的現象，重要的是能夠從中找出原因，并能合理地分析結果。因此，在實驗指導過程中，須要鼓勵學生采用開放性的結果討論方式，通過分析原理和機理，理解實驗過程中可能存在的問題，從而深化對實驗意義和基礎理論知識的理解。此外，開放性實驗結果的討論對于提升學生的科研思維也具有積極作用。在討論過程中，學生可以接觸到各種不同的觀點和想法，有助于他們形成正確的科研觀點和態度。開放式的結果討論能夠體現出差異性，可以提高學生的實驗技能。通過分析和討論實驗結果，學生可以更好地掌握實驗原理、方法和操作技巧，從而提升其實驗技能水平。

通過精細化實驗教學評分標準，可以更全面、客觀地評價學生的實驗操作技能和問題分析等能力，更準確地反映出學生的真實技能水平。這樣的評分方法不僅可以及時發現和解決學生在實驗教學中存在的問題，而且能夠為教師更加精準地反饋學生的能力表現，以便于適時調整教學策略，使學生的實踐能力和創新能力在實驗教學中得到進一步的提升。

結語

在新能源材料與器件專業的“專業基礎綜合實驗”教學中，從實驗內容、教學方法和評分標準方面“三位一體”優化實驗內容的課程設計，以適應新能源材料與器件專業領域的發展趨勢，鼓勵學生在實驗中勇于嘗試和改進，充分利用產教資源接觸前沿的科技知識和技術，培養創新意識和實踐能力，進而提高實驗課程的教學質量，增強學生對實驗課程的滿意度和認可度，推動新能源材料與器件專業教學的持續發展和進步。

參考文獻

［1］郭耀華，姚燁，陳廣思.碳中和背景下風電基礎綜合實驗教學平臺設計［J］.教育教學論壇，2023（20）：1-5.

［2］鄧留，厲江華，陳立妙，等.新工科背景下的應用化學綜合實驗改革：以可見光催化分解水制氫綜合實驗為例［J］.大學化學，2023，38（3）：131-138.

［3］李倩，岳欽艷，高寶玉，等.基于“資源循環綜合實驗”建設的創新實踐模式的探索［J］.山東化工，2021，50（22）：228-229.

［4］李雁，林春綿，沈元.OBE理念下的環境工程專業綜合實驗“項目式”教學改革探索［J］.教育現代化，2020，7（36）：72-74.

［5］張琇，朱娟娟，劉雅琴，等.新工科背景下綜合性實驗課程的學業評價改革與實踐［J］.教育教學論壇，2023（4）：103-107.

Exploration of the Trinity Reform of the Professional Basic and Comprehensive Experiment： Taking

New Energy Materials and Devices as an Example

CHEN Jun-chen， GUO Bing-shu， HU Biao， LI Xing

（School of New Energy and Materials， Southwest Petroleum University， Chengdu，

Sichuan 610500， China）

Abstract： The Professional Basic and Comprehensive Experiment is an important comprehensive experimental course for the major of new energy materials and devices， with the main goal of cultivating students’ core qualities such as exploratory ability and team awareness. However， traditional teaching content， evaluation methods， and teaching methods have been unable to meet the current needs of professional practice teaching. Therefore， this paper explores the teaching reform of Professional Basic and Comprehensive Experiment in the major of new energy materials and devices from three aspects： optimizing experimental content， enriching teaching methods， and refining grading standards. It explores the teaching reform of basic comprehensive experiments in the field of new energy materials and devices， enhances students’ interest and participation in the course which will provide a solid foundation for enhancing and developing students’ practical and innovative abilities.

Key words： Professional Basic and Comprehensive Experiment; experimental content; grading standards; interactive teaching; new energy materials and devices