锂离子电池材料课程教学改革与实践研究

马元 马小航 吴耀东 訾振发

摘   要：锂离子电池产业的快速发展对高水平应用人才提出了迫切需求。本文针对锂离子电池材料这门专业课，从课程特点、教学内容和教学过程实施等方面进行了一定的研究和探讨，以更好地组织开展该课程的教学活动，提高教学质量，培养具有较高综合素质的应用型本科人才。

关键词：锂离子电池材料  教学内容  教学方法  教学考核

中图分类号：G64                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0210-02

Abstract：The rapid development of lithium ion battery industry has put forward urgent need for high-level professional talents. For the major course of Lithium Ion Battery Materials， the teaching content， teaching methods， assessment methods and other existing problems are researched and discussed in this paper， with the purpose of organizing teaching activities more effectively，improving teaching quality，and cultivating applied talents with good comprehensive ability.

Key Words：Lithium ion battery materials;Teaching contents;Teaching methods; Teaching assessment

新能源是解决能源危机、环境问题的重要手段之一，从而得到快速发展[1]。针对新能源的快速发展，我国在2010年设立了新能源材料与器件专业。合肥师范学院地处安徽省合肥市，是一所省属全日制普通本科院校，获批“十三五”应用型本科产教融合工程实施高校，安徽省高等教育振兴计划首批“地方应用型高水平大学”建设高校。为响应国家大力发展新能源的方针及满足安徽省新能源产业的人才需求，合肥师范学院于2014年获批了新能源材料与器件专业，并于2015年开始招生[2]。经过这几年的发展，逐步完善了培养方案和课程设置。从产业和人才需求的出发，结合我校学科特点和科研条件，锂离子电池材料是我校新能源材料与器件专业的非常重要的专业核心课程之一。本文基于几年的授课经验，对该课程的性质特点、教学内容与方法等进行一定的研究和探讨。

1  锂离子電池材料课程存在的主要问题

1.1 教材的选择问题

作为一门较新的课程，其教材不像传统课程一样具有经典、权威的教材和参考书。且现有的教材或参考书由于编者学科背景的差别而导致教材内容的偏重不一。且随着科技发展快速，相关的理论基础、材料体系、制备手段、测试表征等更新加快，三五年前出版的教材内容已经出现部分过时或者知识点缺漏的问题。因此，需要加快本领域专业书籍的出版周期或者定期对现有书籍进行及时的补充编辑，以跟上时代和技术的进步。

1.2 教学课时与内容的矛盾

锂离子电池材料是材料基础课之上的综合应用，是多学科的交叉融合，其内容包含无机、有机、高分子和金属等的专业知识，也涉及到物理化学、电化学、结构化学、固体物理、分析表征等理论的应用。锂离子电池作为多种材料的集合体，每一种材料都必不可少，材料之间又相互联系、影响，需要全面掌握其相关知识才能更好的应用实践，避免出现纸上谈兵。但相对内容的多、知识面的广，该课程的课时却一般只有32或者48学时，很难将本课程细致透彻的授予学生。

1.3 教学方法和课程考核模式的问题

该课程是理论与应用相结合的课程，但教学中还是以课堂讲授的方式为主。就理论部分而言，虽然学生已学习专业基础课程，但掌握程度和理解能力参差不齐，如果与本课程的内容不能很好衔接，会造成学生学习困难，产生厌学情绪。就应用部分而言，本课程教学基本都限定在书本及课堂内部，原本所授内容应该具体、实际的东西反而变成死记硬背的文字和公式，很可能给同学带来纸上谈兵或者读书无用的感觉。同样，就课程考核模式来看，不管是课后作业还是考试，答案往往是书本上的固定内容，不能激发学生积极思考及锻炼其变通解决问题的能力。

2  课程教学实践探索

2.1 适当补充及拓展书本内容

对于受众面更窄的专业领域，教材更新的周期会更长，如不能及时补充新的知识，学生可能面临刚毕业就被社会淘汰的窘境。这就对授课老师提出了更高的要求，其不但要有扎实的基础，而且要有专业的背景知识，在专业领域的科研探索过程中的不断学习，将新的知识理论补充到教学内容中，使学生可以获得最新的专业知识。

同时，本校定位为应用型本科院校，学生的基础相对较弱，在教学过程中过多的理论知识很难激发学生的学习兴趣，因此可以通过对比或者形象化的比方帮助学生记住结论或者学会使用，如正极材料的晶体结构特点、锂离子扩散通道、电化学计算等知识。对于应用方面的知识应更加的侧重，如锂离子电池材料的合成方法及生产工艺、材料在电池中的应用及常见问题等，帮助学生更快更好地投入相关工作。教授这些应用知识需要一定的企业背景，因此教师应是有相关的行业背景的“双能型”教师，或具有企业研修学习的实践经历。

2.2 丰富教学手段、走出课堂

本校定位为培养应用型人才，所谓应用型人才，是在一定的理论规范指导，从事非学术研究性的工作，其是将抽象的理论符号转换成具体的操作构思或者产品构思，将知识应用于实践[3]。专业课程过多的依赖书本及局限于课堂不利于应用能力的培养。对于锂离子电池材料这门课，以传统的讲授法教学为主可以高效的传授理论知识和经验总结，但具体的事物停留于书面反而使其抽象化了，因此可以利用丰富的资源素材及多种教学模式结合的方式来帮助学生学习。在课程之初，向学生们介绍行业企业及其近年来的校招信息，学生对此表现出了强烈的兴趣并积极互动，让其更好地了解本课程的所学所用，增加学习的主观性。对于理论及书本上的内容，可以利用多媒体资源或者实物演示等帮助学生理解。大多的素材可以从网络获取，如借助特斯拉中国官网上的汽车配置flash自选工具，直观了解行驶速度、环境温度对汽车续航里程的影响以理解电池的工作特点;观看《大国重器》第二季对动力电池所用6μm铜箔的介绍，引出集流体的特点、要求以及其对电池能量密度、安全性的影响。还可以将课程延伸至课堂之外，如邀请业内技术人员做讲座，以工业视角向学生传递相关的知识及信息。或组织学生到企业实地参观学习，对所学课程的知识应用有更加直观的感受。因为现在锂离子电池相关资料比较多，也可以开展讨论式教学、翻转课堂等。通过定制相关的题目或任务，让学生自行查阅科技或工业信息，并组织汇报及讨论。也可以针对锂离子电池或者其材料的相关问题，以头脑风暴的形式主动思考、积极创新。

2.3 优化考核模式、激发创新意识

考试是对学生学习效果的评价，也是现在最常用的评价方式。但考试内容多是书本内容的机械记忆，少数计算题也是简单的数字替换，可以说只是考察了学生的记忆力，而对应用能力很难评价。因此，可以尝试一些开放的考核方式，如论文、专利、翻译、汇报等形式，这种考核方式其在考核的过程中还可以激发学生主动学习。如翻译专业文献的方式，学生可以接触到外文专业词汇、锻炼文献检索能力，并通过文献的学习更好的理解课堂所学内容;撰写专利可以让学生通过逻辑推理及模仿等运用课堂所学知识，促进学生主动思考及锻炼专利写作的能力;也可以拟定题目让学生分组汇报，学生会自行查阅资料、设计内容、制作PPT，实现综合能力的锻炼。当然，这种非考试的考核方式提高了教师的评分难度和主观作用，因此可以提高过程成绩所占分值，有利于激励学生增加对学习过程的精力投入。

3  結语

随着锂离子电池产业的飞速发展，对应用型人才的需求不断增加。笔者对锂离子电池材料课程教学进行了总结和思考，从“教学内容、教学手段、考核模式”三个方面进行了课程教学改革与探索，充分调动学生学习的主动性和积极性，培养其专业知识、应用实践与创新能力，以满足社会发展对高素质创新应用型人才的需求。

参考文献

[1] 李博闻.新能源及其可持续发展[J].科技创新导报，2017，14（9）：165-166.

[2] 马小航，訾振发，魏义永.《电化学基础》课程的教学改革与优化方案[J].合肥师范学院学报，2017，35（3）：60-62.

[3] 陈锡坚，丁孝智.转型背景下应用型本科人才培养的路径探索[J].应用型高等教育研究，2017，2（2）：19-24.