基于新工科理念的课程体系改革实践研究*——以“新能源材料与应用”课程为例

万红日，陈 腾，徐 艳

(徐州工程学院 材料与化学工程学院，江苏 徐州 221018)

在国家和省政策的支持下，徐州坚定不移地践行新发展理念，狠抓产业转型、城市转型、生态转型和社会转型，产业升级发展实现了由低端到中高端的转变。地方院校依据自身特点，依托示范区新能源产业链，制定了“重基础、宽口径、多实践，强化工程思维，作好工程师训练”的专业培养目标，突出地方院校应用型人才培养目标优势，使学生毕业后具备一定的工程实践能力和创新精神，为地方经济发展培养“下得去、留得住、用得上、能吃苦、上手快、有后劲”的应用型人才[1-2]。

1 《新能源材料与应用》课程的培养目标

《新能源材料与应用》是新能源科学与工程专业的一门专业课，是一门理论性和实验性很强的课程。该课程主要是新能源材料领域前沿知识的介绍，涉及新能源材料领域的方方面面，有助于推动新能源学科的发展，促进新能源技术与工程的研究。通过介绍当今能源利用的现状、存在问题、未来解决办法等，激发学生对对新能源材料的兴趣，推动学生未来自主深入学习各类新能源材料知识，引导在新能源学科方向的发展。内容包括：电池材料、新型储氢储能材料、生物质能碳材料、太阳能电池材料基础与应用、风能和核能转化的关键材料等等。

2 《新能源材料与应用》课程教学改革的必要性

当前我国能源利用效率低、能源动力技术落后。国务院印发的《中国教育现代化2035》明确指出：将提升一流人才培养与创新能力列为“重点领域及其优先发展主题”。 《新能源材料与应用》作为新能源科学与工程专业的一门特色课程，涉及能源利用的原理与基本系统和主要能源，新材料与应用系统的原理、结构和性能优化，是培养从事新能源领域的专业技术人员核心课程。在“新工科”理念下培养地方应用型高校工程技术人才越来越重要。我们就更新“新工科”理念下的课程体系、构建协同育人机制和融合专业发展方向等方面对专业人才培养路径进行了探索与实践，提高地方应用型高校“新工科”理念下的人才培养质量，强化工程项目能力培养，形成具有“新能源”特色的教研融合教学构架，为未来经济发展提供人才支撑。

《新能源材料与应用》课程理论与实验高度统一，而理论与实验的有机统一，可以提升学生的学习兴趣，有助于培养学生的实践技能和创新能力。传统的实验教学以演示和验证型为主，教学过程一般采用学生课前预习、教师课堂讲解与示范、学生实验相结合的模式进行。整个过程中，教师扮演着核心的角色，学生按部就班完成各个实验步骤，不能最大限度激发学生主动探索学习的兴趣和独立思考的意识。通过以参与教师的科研项目为基础，融入教学内容，设置具有探索性、设计性、研究性的教改课程内容，改变“以教师为中心，使学生知道什么”的传统教学观念，向“以学生为中心，学生学到和用得怎样”转变，引导学生独立思考和提升分析问题的能力，并结合小组交流与讨论的形式，使每一位学生都能够积极参与到整个过程中，最大限度激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考的意识，提高学生实践能力以及分析问题、解决问题的能力[3-5]

3 《新能源材料与应用》教学现状及问题

《新能源材料与应用》是新能源科学与工程专业的一门特色专业课程。与其它专业课程的不同之处是，《新能源材料与应用》具有涵盖知识面广、综合性较强及与实际工程联系较紧密等特点。综合性较强是指课程涵盖化学、化工、新材料、能源动力、电工等多个学科，属于典型的交叉课程。但是学生并没有相应的工程基础，往往很难理解课堂传授的相关知识。作为一个新专业、新领域，理论和实验教学体系还在不断修正、完善中，缺乏值得借鉴的成功经验。对于理论教学，目前已经有新能源类“十三五”精品规划教材出版，包括：《储能原理与技术》《生物质能转化原理与技术》《新能源技术经济学》和《能源与环境》等一系列教材，这些教材的出版为理论教学提供了非常好的教材资源。同时，不少高校教师也出版了大量的新能源方面的教材，为新能源科学与工程专业学生提供了丰富的课程参考资料。但是，关于实践教学方面的教材比较少，严重制约了实验教学的质量。一是教师对实践教学不够重视，呈现形式化现象，对学生实践能力的培养认识不足，实验教学考核也相对比较简单。二是由于是新课程，学校投入经费不足，实验室缺少相关教学设备，能够开设的实验内容相对较少。此外，市场上的新能源教学设备，一方面品种较少，另一方面功能简单，从而导致很多实验项目主要用于原理验证，缺乏难度和高度。无法为学生提供创新的空间。三是专业教师大部分从高校到高校，或者其他相关领域转来，缺乏一定的工程经验。实验内容与工程实际差距较大，无法引起学生的兴趣，学习积极性不高。

在教学效果上，目前仍然无法完全摆脱传统的教学模式“以教师为主，学生为辅”的方式，按照教材的编排，先介绍理论知识，再将理论知识运用到具体实践中。这些具体实践多为老师的口头表述或者通过视频的方式观看，效果不明显，无法调动学生的学习积极性、主动性，不能激起学生兴趣，同时也不能提高学生动手能力。因此，很难实现教学大纲要求的目标，教学效果较差[6]。

4 《新能源材料与应用》课程体系改革的途径和方法

以项目驱动式教学突破传统教学的模式，提出了项目引领、任务驱动式的新能源材料与应用教学改革，这样不仅能够改善教学质量，弥补上述出现的短板。项目驱动教学方法是以完成具体项目为载体，把教师具体的科研项目融入教学内容中，让学生通过自主学习的方式完成项目。在新能源材料与应用教学中，按照项目导向、任务驱动教学模式，实现“教、学、研”一体化的课堂教学(如图 1)，以提高学生的知识能力和科研创新实践能力，培养学生工程素养。不断深化科研项目对从事新能源领域专业技术人才的培养，有利于丰富完善本科教学内涵；加快科学研究与本科教学深度融合，构建新能源专业技术人才培养新模式；推进新能源材料与应用的教学方法改革，丰富实践教学内容，有利于提高学生解决新能源工程机械多学科交叉问题的能力；促进新能源学科教学体系、教改方案的构建与完善，促进教学科研平台融合建设。

5 《新能源材料与应用》的课程体系改革的实践措施与目标

首先，课程体系改革通过以一系列科研项目为载体，建立面向项目驱动的新能源材料与应用的“教、学、研”一体化教研融合培养构架。以科研项目为导向，主动提升学生的主动性和积极性，提高学生工程项目能力，充分发挥以“研”促教为专业人才培养服务的功能。其次，将科研项目融入新能源材料与应用课程教学之中，结合新能源教学内容融入系列子科研项目的教学方法改革，实现该课程教学由单一的知识传授向综合工程项目能力培养转变、由填鸭式教学向主动式教研融合转变，提高教学的针对性和工程项目性。

同时，以项目引导，开展科研项目教学设计，优化教学科研项目融合教学理论，将系列新能源教学环节与科研项目实施相结合，建立新能源课程内容与科研项目过程的映射关系模型。并且能够紧扣国家政策“碳中和”和“新能源”两杆大旗，构建新能源的教学科研深入融合培养平台，建立新能源三元体系“理论知识-项目驱动-能力提升”的教研融合机制(如图2)。最终通过设计一系列新能源材料与应用课程项目引领教学方法，改革传统新能源材料与应用课堂教学的方式与内容。依据不同种类新能源设定相应的项目引领方案，融入各新能源教学环节，形成一套集“教、学、研”一体化的教改方案。

图2 “教、学、研”三元体系“理论知识-

课程体系改革的目标主要解决新能源材料与应用的教学理论与实际脱节、行业结合不强的问题，以适应新能源产业发展、企业需求的新工科人才培养的问题；同时解决学生新能源工程能力差、科研参与少等诸多问题，使得以科研项目为载体的教研融合人才培养体系全程让学生参与科研项目的问题；进而进一步解决学生在该课程学习过程中的学习兴趣低、学习主动性差、动手能力弱的理论脱离实际问题，使学生在新能源材料与应用理论学习中，掌握新能源关键性技术解决的基本过程与技术创新等问题。

6 结语

在“新工科”背景下，通过课程体系改革，以提高学生工程项目能力为目标，培养新型人才，为能源消耗比重大或工业基础薄弱的新能源产业服务，为关键性技术的解决打下坚实的基础。构建“教、学、研”一体化融合的培养模式，培养出能够适应社会发展需求、有竞争力的材料行业应用创新型人才。