新能源材料导论教学改革初探

黎应芬 吕梦岚

摘 要 新能源材料导论是新能源材料与器件专业的一门必修导论课。本文结合新能源材料与器件的专业特点，对新能源材料导论的课程内容设置、课堂教学、认识实习分别进行了讨论。通过教学改革提高学生对新能源材料与器件专业的学科发展、就业前景、社会效应的认识。

关键词 新能源材料 新能源器件 学科导论课 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.06.045

Preliminary Exploration on Teaching Reform of

Introduction to New Energy Materials

LI Yingfen， LV Menglan

（Guizhou Institute of Technology， College of Material and Metallurgy Engineering， Guiyang， Guizhou 510003）

Abstract "Introduction to New Energy Materials" is a compulsory introduction course for new energy materials and devices. Based on the special features of new energy materials and devices， this article discusses the curriculum content setting， classroom teaching and cognizing practice of "Introduction to New Energy Materials". Through teaching reforms， students' understanding of subject development， employment prospects， and social effects of new energy materials and devices will be improved.

Keywords new energy material； new energy devices； introduction to discipline； teaching reform

隨着石油、煤炭、天然气等化石能源逐渐减少及其环境污染问题的日益突出，新能源技术成为世界各国关注的焦点。按照学科专业分类，新能源分为物理新能源和化学新能源，其中物理新能源包括太阳能、风能、核能、潮汐能等，而化学新能源包括氢能、生物质能、电化学能源等。在新能源的开发应用中，新能源材料是新能源器件的基础和关键，材料的性能不仅决定着新能源器件的能量容量和能量转换效率，而且影响新能源技术的投资运营成本。

目前，我国已经成为了新能源技术领域的产业大国，我国（包括台湾在内）的晶体硅太阳能电池产能占据全球市场60 %，基于锂离子电池和镍氢电池的新能源汽车产业也走在世界前列，先后涌现出了比亚迪、宁德时代、科力远、尚德、天合光能、汉能等一批优秀的新能源企业；但是我国的新能源技术产业存在着“大而不强”的弱点，关键材料、关键设备、关键技术依然受控于欧美发达国家，这严重制约着我国新能源产业的发展。结合国家战略性产业布局，我国于2010年新设立了新能源材料与器件专业，以便满足新能源产业对新能源材料与器件专业人才的需求；目前，中南大学、哈尔滨工业大学、清华大学等国内知名“985工程”院校都已经陆续开设新能源材料与器件专业。贵州理工学院于2016年成功获批新能源材料与器件专业，并且于2016年高考正式开始招生。

新能源材料与器件是一个多学科交叉性、覆盖面甚广的专业，其涵盖了物理、化学、生物、电子、电气等基础学科。尽管在每年的新生入学教育中，我校都会对本专业的基本情况作简要介绍，但是无法满足新生对本学科专业的认知度，因此为本科生开设新能源材料导论显得十分重要。该课程主要是使学生对本专业的发展背景、社会效应、知识基础、专业结构、发展方向、就业前景有一个基本的认识和了解，为日后基础课和专业课的学习、认识与生产实习、继续深造、以及就业起到铺垫作用。本文根据近几年，笔者在新能源材料导论的授课经验，结合课程内容设置、课堂教学、课外教学等方面讨论了新能源材料导论教学过程中存在的问题，并提出了一些改进的建议。

1 新能源材料导论课程改革的必要性

新能源材料与器件是一门新增列的学科专业。在其开设之前，大多数高等理工院校都有新能源材料这个研究方向，但是基本上根据新能源材料的类别与学校自身学科专业的结构，作为材料科学与工程、冶金工程、化学工程与工艺、化学、物理等传统学科的一个研究方向。

自从新能源材料与器件作为一个独立的学科专业开设以后，既整合了原来各个传统专业的学科资源，又为新能源材料与器件的人才培养方案规划提供了新挑战；因而，开设新能源材料导论显得尤其重要，对新能源材料导论进行教学改革既是培养方案规划的一部分内容，也是培养高素质、应用型理工科人才的必然要求。

2 新能源材料导论课程内容设置

新能源材料导论作为新能源材料与器件专业的导论课程，它是一门集引导性、专业性、综合性、发展性的专业课程。它是基础课向专业课过渡的纽带课程，对于人才培养起到承上启下的作用。所以在课程内容设置过程，不仅要考虑到学生的知识基础和认知能力，还要照顾学科专业的发展趋势与前沿动态。

我校是在大一阶段就开设新能源材料导论，就知识基础和认知能力而言，学生的化学和物理基础知识水平只停留在高中阶段，所以我们在课程内容设置方面都是重点讲解某一个领域的发展概况、社会效应以及所需要的基础知识，以便使学生在日后的基础课学习过程中把握好学习的重点，做到有的放矢；例如：在讲述晶硅太阳能电池材料这一章时，我们主要讲解太阳能电池材料的类型、我国太阳能电池材料产业发展概况、我国光伏技术的国际地位、以及光伏产业所涉及的产业链，而关于光伏发电技术所涉及到的半导体物理、材料科学基础、固体物理等专业性比较强的知识，我们知识做引导性的介绍。

新能源材料科学的发展日新月异，它带有浓重的综合性和前沿科学特点。在内容上，我们主要开设了能源概述、太阳能电池材料、储氢材料、燃料电池材料、生物质能源材料、锂离子电池材料、钠离子电池材料以及超级电容器电极材料等八章内容。另外，在编写教案和制作多媒体课件时，我们会根据学科的发展及时更新授课内容，把目前最新的科研成果介绍给学生，让科研走进课堂，这既做到了与时俱进，也激发了学生学习的热情。

3 新能源材料导论课堂教学

由于新能源材料导论是一门综合性课程，它同时涵盖了新能源材料领域的大多数材料，所以我校结合新能源材料与器件教研室的师资情况，把新能源材料导论分为物理新能源、化学新能源、生物新能源三个模块，由三位老师组成的教学团队根据自己的科研方向进行讲述，从而形成团队化教学模式；共计授课18学时，每个授课模块讲授6学时，以课堂授课为主，课外参观认识为辅。

为了激发同学们的学习热情，加深学生对新能源材料的认知程度。我们改变了过去那种“满堂灌”的教学方式，而改为“混合式”教学模式。在每章书的讲解前先给学生分配预习任务，学生以分组的形式查阅某种新能源材料的相关资料，对文献资料进行分析、评述、总结，并以多媒体课件形式写成阅读报告；课堂上，首先是由授课老师先对某个领域的发展背景、基本原理、产业技术、科研概况进行介绍，然后每组在上台向大家讲述自己准备的阅读报告，并进行课堂讨论。从而形成以专题为主导、学生为主体的教学方式。这种教学方式不仅活跃的课堂教学的气氛，而且有利于培养学生的自学能力、查阅文献、撰写报告和演讲水平；能够很大程度地提高综合素质，为以后的就业和继续深造打下基础。

4 新能源材料导论课外教学

对于课堂教学，我们只能从理论上、常识上给学生带来感官上的认识，所以刚刚从高中上来的本科生对于专业性的知识普遍都会感觉到比较抽象。如果没有课外参观认识教学，新能源材料导论的教学效果将会大打折扣，更不利于后续课程的教学。

为了配合新能源材料导论的教学，我们在学校给学生上完理论课后，安排了2天时间的参观认识学习。一方面是在我校的新能源材料研发中心对新能源材料与新能源器件的研发过程做简要介绍；另一方面我校会统一安排学生到贵阳市贵安新区工业园进行认识实习，并与奇瑞新能源汽车贵州分公司、阿特斯太阳能科技公司等多家本土新能源及新能源汽车企业签订了课外教学基地协议，以方便我校的课外教学工作，增强学生对新能源技术的认知水平。同时，为了提高老师们的科技成果转化、工程教学能力，我校就产品研发与上述新能源企业开展广泛的产学研合作。从而达到了教学促进科研、科研反哺教学的效果。

经过近几年的教学实践证明，通过校企合作的方式推动产学研结合，既提高了学生的知识应用能力和企业对学生的认同感，又为我校教师的科研工作搭建了良好的平台，从真正意义上做到了“产学研育人”。

5 新能源材料导论课程考核方式

课程的考核是对学生学习情况和教学效果的一种评价手段。传统的课程教学考核方式总是停留在“课堂授课-布置作业-期末考试”的单调模式，这种源自应试教育的考核模式不仅枯燥无味，而且严重违背了素质教育的初衷和要求，不利于学生综合素质的提高。所以教学改革要同时对课程授课方式和课程考核方式进行改革。

新能源材料导论作为一门专业引导性课程，其考核方式应该既要实事求是，又要做到灵活多变。基于该课程的特点，我校的考核方式按照平时成绩和期末考试成绩各占50 %进行分配；其中平时成绩由10 %出勤率、10 %课堂表现、30 %专题报告组成；由于考虑到专题报告在资料查阅、信息的分析和汇总过程的任务繁重，所以在平时成绩中以专题报告的比重最高；而期末考试则以开卷考试方式进行，这种平时与期末相结合的考核方式既实实在在地考查了学生对本课程的学习情况和质量，又使得课程考核方式做到灵活多样。

经过近几年的实践，证明丰富多样的课程考核方式对新能源材料导论的教学起到了促进作用。对传统的考核方式改革以后，采取新的考核方式能够大大地提高了学生学习热情、活跃了教学气氛，同时也提高了新能源材料导论的教学质量以及学生对本课程的认知和认同程度。

6 结论

新能源材料与器件是一门在国家战略性产业布局下应运而生的新专业。新能源材料导论是该专业的引导性课程，尽管本文在教学内容设置、课堂教学以及课外教学等方面做了一些探讨，但是作为一门综合性、前沿性、交叉性的课程，它还有很多教学方式、教学内容、教学理念方面的工作需要广大教师做更深一步的探索。

*通讯作者：吕梦岚

基金项目：贵州理工学院教育教学改革研究青年项目 （2015QNXM15）、贵州省普通本科高校自然科学类科技拔尖人才支持计划项目（黔教合KY字[2017]082）

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