《新能源材料》课程教学模式探讨与思考

元勇军 钟家松 陈大钦

摘要：《新能源材料》是一门综合性很强的课程，探索更优的教学方法是从事《新能源材料》教学者永恒的课题。本文主要探讨了《新能源材料》课程教学中存在的问题，并对这些问题进行了深入的剖析，通过对课程内容、教学理念、教学模式和教学手段的探讨，提出了切实可行的意见和思考。

关键词：新能源材料；教学实践；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0182-02

能源危机是当今世界面临的难题，发展清洁、可再生的新能源是当今社会发展面临的一个巨大挑战[1]。培养新能源领域的高新技术人才，已经成为我国高校教育的重要目标之一。我国在2010年将“新能源材料与器件专业”确定为战略性新兴产业相关专业之一[1]。《新能源材料》课程作为新能源及材料类专业的核心课程之一，将为学生今后从事能源材料研发和工作奠定良好的基础。该课程的内容涵盖范围广，需要支撑的基础理论课多，包括大学化学、大学物理、材料科学基础、半导体物理等基础和专业课，是一门涉及到材料科学、化学、物理学、与电子科学等多学科知识交叉的综合课程[2-5]。目前，国内虽然陆续有很多高校开设了新能源相关的专业，但是其课程建设依然滞后。而《新能源材料》课程是新能源专业最重要的专业课程，将这门课建设好具有重要的意义。如何提高《新能源材料》课程的教学效果，培养出在新能源材料领域具有研发和工作能力的技术人才显得尤为重要。基于此，作者根据自己在《新能源材料》课程的教学经验，针对《新能源材料》课程教学中存在的问题，通过对课程知识结构、课程内容、教学理念、教学模式和教学手段进行探讨和实践，提出了切实可行的意见和思考。

一、《新能源材料》课程存在的主要问题

1.教材的选择。新能源材料是一门新兴的学科，这就决定了它不像材料科学与基础、材料工程、材料力学等材料基础学科经过长期的发展和筛选而具经典又权威的教材和参考书。虽然已经有一些新能源材料教材的出版，但由于编者学科背景不一样而导致教材内容和侧重点不一样。近年来，随着各种新能源材料的快速发展，有关于新能源材料的基本理论、制备方法、结构表征、性能测试等不同的方面已取得了显著的进步。然而，已有的新能源材料教材中的知识点更新缓慢，致使最新的研究成果和进展不能及时地补充到教材内容中。为了掌握该领域新能源材料最新的知识和发展趋势，必须加快教材的出版周期，这也是我们全体从事新能源材料研究与教学同仁最为紧迫的一个问题。

2.教学课时与内容不匹配。《新能源材料》课程涉及到的内容涵盖范围非常广，涉及半导体物理学、光化学、电化学等学科，每一章的內容都可以作为单独的研究领域。然而，该课程一般只有32学时。如何在有限的课时内合理安排教学内容，使学生获取更多的理论知识，是该课程教学中的一个难点问题。

3.课程内容跨度大。目前使用的《新能源材料》教材内容丰富，涉及到锂离子电池、太阳能电池、染料电池、生物质能转换材料、储能材料、光催化材和半导体照明发光材料的相关理论知识，这些内容都可以作为单独的领域被研究。对于任课老师来说，其专长一般只涉及到某一个领域，而对于其他领域的认识有限。即使任课老师擅长了某个研究领域，但对于该研究领域所有的理论知识也难于做到面面俱到。比如在太阳电池研究领域，目前该研究方向涉及到硅基P-N节太阳电池、染料敏化纳米晶太阳电池、钙钛矿太阳电池等多个研究方向，而同时掌握了这三种太阳电池相关理论知识的教师较少。因此，《新能源材料》课程内容丰富对于任课教师来讲是一个巨大的挑战。

二、课程教学模式探讨与实践

1.结合培养目标，优化课程内容。我们对材料科学与工程专业的本科生开设了《新能源材料》课程，该课程的学时是32学时。该课程的教学目标是掌握新能源材料基本理论知识，掌握新能源材料制备方法、结构表征、器件制备工艺和性能测试的方法，了解新能源材料最新成果和发展方向。通过对几种《新能源材料》教材的对比与筛选，结合学生专业的实际情况，我们选用吴其胜编写的《新能源材料》为教材[6]。该教材不仅覆盖了目前新能源材料的基本理论知识，包括了锂离子电池材料、金属氢化物镍电池材料、太阳能电池、燃料电池材料、半导体照明发光材料及相变储能材料等新能源材料，同时对这些新能源材料的发展应用前景及趋势进行了说明。

2.教学模式多样化。使用PPT课件流水线式给学生灌溉相关知识，容易使学生产生厌学情绪。在讲到一些重点和难点内容时，适当地使用板书，逐步讲解，可以使学生有更多的时间来接纳和理解知识内容。因此，在教学过程中将传统的板书和多媒体数字教学有机地结合，取长补短，使学生更容易学习到课本上的内容。此外，在教学过程中，积极开展采用以案例分析为背景的教学模式，通过使用丰富的案例地来调动学生的学习兴趣。

3.将科研引入课堂。将科研引入课堂，是培养大学生创新能力非常有效的方法，也是高等教育最显著的特点之一。向学生介绍相关研究课题组的正在进行的研究项目，鼓励学生积极参与到教师的科研中去，培养自己的科研兴趣和能力。实践证明，将科研和教学有机地结合，构建一个立体化的教学模式，能够达到较好的教学效果。例如，在半导体照明发光材料章节中，向学生现场展示荧光粉、LED灯器件，讲解它们的组成、制备工艺以及工作原理。将新能源器件带入课堂，锻炼了他们的观察和分析能力，同时也让学生感觉到学有所用。

4.考核机制创新。考核是高校检验学生学习效果最重要的一种方式，合理的考核方式不仅可以调动学生学习的主动性和积极性，同时还能够引导学生养成良好的学习态度和习惯。在我国高校中，理论课程的成绩主要由平时成绩、考试成绩组成，考试成绩通常占总成绩的70%以上。这种考核方法使得学生在学习过程中被动地接受知识，难于发挥学生主观能动性。在我们的课程中，我们将全班分成为10组，要求每组的同学提交一份有关于一种新能源材料最近的研究进展，并做一个10分钟的PPT报告，这一项的成绩占总成绩的10%。采用这种考核机制，不仅可以使得学生获得更多的理论知识，还获得最前沿的科学知识，极大地激发学生的学习热情。

三、对《新能源材料》课程教学的几点思考和建议

1.团队教学模式。《新能源材料》课程內容丰富，涉及到物理学、化学、材料学及光电子学等学科知识。一位任课教师难于将所有的材料涉及的知识点讲清楚。我院教师目前有教师分别从事于锂离子电池、太阳能电池、发光材料、光催化材料等新能源材料研究领域。在授课时，可以以一位教师为主要的任课老师，安排不同的教师讲授自己精通的章节，各教师取长补短。比如在锂离子电池和光催化材料章节时，分别安排从事锂离子电池和光催化材料研究的教师讲授相应的章节。这种教学方法可以优化教学方法，完善教学内容，提高课程的教学质量。

2.增设《新能源材料》实验。在开设了新能源材料课程的高校中，已基本有教师从事锂离子电池材料、太阳能电池、燃料电池材料、半导体照明发光材料及光催化材料等新能源材料的研究。以这些实验室为依托，针对性地开设有关新能源材料的制备、表征、器件性能测试的实验是可行的。更重要的是，开设《新能源材料》实验课，也将提高学生的专业实验技能和动手能力，培养学生的创新能力和独立思考能力。

3.强化实践教学，培养应用型人才。我校材料科学与工程是工科专业，以培养社会发展所需要的应用型人才为定位。因此，在教学中加重实践教学的比例非常重要。在条件成熟的情况下，可以安排学生进入新能源产业的企业进行实践教学。通过让学生走进企业，不仅体现着理论联系实际的教学理念，还可以培养学生实践能力和创新能力。

四、结语

随着社会的发展，人类社会对能源的需要越来越大，培养从事新能源研发与生产的技术人才已成为高校教育的重要目标之一。《新能源材料》课程是能源和材料类专业重要的专业课程之一，通过该课程的学习，使学生掌握新能源材料的基本理论，为将来的工作奠定基础。作者通过对《新能源材料》课程开课以来出现的问题进行了总结和思考，并在教学手段和教学方法上做了一些探索性的工作，取得了良好的效果。在今后的教学工作中，还将继续在教学内容、教学模式和教学方法上进行探讨和实践，充分调动学生学习的主动性和积极性，提高课程的教学效果。

参考文献：

[1]刘法谦，郭志岩，张乾.《新能源材料》课程的教学探讨[J].教育教学论坛，2015，（29）：132-133.

[2]张帅，林本才，刘振.新能源材料专业固体物理学教学改革与实践初探[J].教育教学论坛，2014，（29）：134.

[3]李品将，法文君.《新能源材料与技术》课程教学实践与探索[J].能源与环境，2011，（03）：36-37.

[4]朱国斌，赵亮，袁海泉，郑洪河.基于能量转换与存储的新能源材料与器件专业实验课程设置[J].实验技术与管理，2015，（32）：204-211.

[5]陶泽天.浅谈《新能源材料》课程教学方法与教学艺术[J].科技视界，2015，（10）：105.

[6]李峻峰，邱克辉，张佩聪，龙剑平，杨梅.新能源材料概论课程建设实践与思考[J].中国电力教育，2014，（03）：83.