基于成果导向教育的综合实践课程教学模式改革探索

王立勇 顾宁 王美 刘磊 王慧奇

摘要：针对当前实践教学课程设置等方面存在的问题，如实践课程与专业相关联的企业生产实践环节脱节；在企业的实际需求、生产线工艺状况、产品性能等方面，学生了解不深入。本项目提出开展基于成果导向教育的综合实验课程教学模式改革探索。结合校级实践教学平台的资源与优势，针对本专业综合实践教学课程《能量转化与存储器件设计综合实践》，通过设计与实施储能器件（锂离子电池、光伏电池等）的制备、组装、器件检测与性能分析等实践内容，以此融合基本理论知识、材料设计、材料表征、器件组装、器件性能测试与数据分析等内容，该实践贯穿本科培养全过程。以期实现实践课程与企业相接轨的教学实践环节，且理论知识与实践技能紧密关联。

关键词：实践教学；教学模式改革；成果导向

引言

创新能力培养是本科生素质教育的主要目标之一，贯穿于本科生培养的全过程^[1]。当前阶段，学生的创新意识和能力、分析问题和解决问题的能力必须全面培养。相比较早期本科阶段教育，则更加关注学生对基本知识和实践技能的训练及其综合能力的提升^[2]，其中知识创新和技术创新则显得更为重要^[3-4]。因此，本科生实践教育中开展创新素养培养具有重要的意义。

一、实践教学课程当前存在的问题

合理科学的课程体系是培养学生的重要载体，学生的知识结构、创新能力素养可通过完善的课程教学进行培养^[5]。课程设置是人才培养方案的核心环节，也是实现人才综合能力培养的基本途径。针对具体专业，科学规范的课程体系设置是根本，高质量的课程教学是关键。随着科技、经济的快速发展，本科及硕士研究生数量规模也迅速增加，当前对本科生人才培养提出了新要求。教育部先后出台《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》、落实《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035远景目标纲要》等文件，对加强本科生实践教学改革与探索，与市场现状结合、与行业需求结合，进一步提升本科生创新素养的培养具有重要意义。

经调研、走访行业机构、与业界人士座谈等厘清了目前实践教学课程设置等方面存在的问题，主要表现如下。

（1）课程体系设置结构不科学，实践课程学分比例比较低，且教学实践环节不能和企业接轨。学生对当前行业、企业的实际市场需求与生产工艺状况等了解不全面，导致理论知识与实践不能有效结合。

（2）实践教学过程中，学生创新能力意识不突出。学生对具有创新能力培养的实践教学认知不深入。

（3）评价考核方式较单一，不利于充分调动学生积极主动性。

结合校级和院级实践教學平台的资源与优势，针对本专业综合实践教学课程《能量转化与存储器件设计综合实践》，本项目开展基于成果导向教育的综合实验课程教学模式改革探索。以此融合基本理论知识、材料设计、材料表征、器件组装、器件性能测试与数据分析等内容，该实践贯穿本科培养全过程。增强学生对企业的实际需求与生产状况了解，将理论与实践相结合，提高学生综合能力。

二、课程设计

（一）案例设计

光伏发电是当前新型清洁能源之一，国内已经建立众多光伏发电站，源源不断的向国家电网提供清洁电能，光伏电厂在用电低谷阶段可将光伏电池转化的电能存储在离子储能器件中。本项目通过开展光伏器件的设计、制备、组装与性能检测，制备出光伏电池。并基于光伏发电厂都建有储能系统及时存储不能入国家电网的电能的情况，开展储能器件（三选一：电容器、锂离子电池、钠离子电池，如表1所示）的设计、制备、组装与性能检测，制备出储能器件，最终用光伏电池发电来驱动储能器件进行储能。实训课程案例对比，见表1。

（二）项目流程

本课程实践项目通过光伏电池将光能转化为电能，并存储在离子储能器件中。项目包含光伏电池的设计、制备、组装、测试与数据分析，以及储能器件（电容器、锂离子电池、钠离子电池）的设计、制备、组装、器件检测与性能分析等实践内容。融合材料设计、材料表征、器件组装、器件测试与数据分析等内容，实践贯穿本科培养全过程，项目贯穿4年教学流程，见图1。具体实施时，前期阶段是项目导入和项目调研，学生可在该阶段对项目的开展打下前期基础。中期是学生的理论基础知识的储备阶段。后期阶段中，学生开展实践，并结合毕业实习进行工程校验，以此实现理论与实践相结合的全过程培养和实践的实施。

“做中学”实践课程教学流程，见图2。该项目设计中，学生通过该图对项目的逻辑认识到位。在实践过程中，进一步深化学生对实践相关联的主要理论知识点的理解与掌握，构建材料与能源导论、新能源材料科学与工程基础、电化学原理、太阳能转换原理、新能源器件组装与测试等课程知识网络体系，厘清知识间内在的传承与关联关系，以此实现对能量转化与存储问题的整体认知与分析、抓住具体关键因素/环节进行分析、研究，提高学生在工程技术问题方面的综合能力。构建实验实践环节、理论课程和知识点相结合的综合效果，深化知识体系结构，学生学以致用。

（三）知识点贯穿脉络

前期的物理课程、化学课程、材料科学基础课程等作为核心专业课程的基础。本实训课程综合运用《新能源材料科学与工程基础》《太阳能转换原理》《储能技术及应用》《电化学原理》和《储能技术及应用》等课程知识，构建理论设计、材料制备、器件组装与测试分析的综合实践训练。同时将学科基础课程知识点贯穿整个知识脉络以及后续毕业生产实习和毕业论文环节。

（四）效果呈现

学生前期已经参观了山西中来光能电池科技有限公司、山西贝特瑞新能源科技有限公司等单位，对相关产品和生产工艺有一定程度的熟悉。在实践中，学生通过实验获得实验数据并分析数据的含义，理论知识和实践相结合，撰写实验报告。同时将制备的实物样件进行展示，制备的软包锂离子电池点亮LED电子灯。在开展的实践环节中，具体实验与企业生产高度关联，更能进一步深入理解和掌握实践中的操作技能和基本理论知识的应用。

结语

本项目结合校级实践教学平台的资源与优势，针对本专业综合实践教学课程《能量转化与存储器件设计综合实践》，提出开展基于成果导向教育的综合实验课程教学模式改革探索。通过设计与实施储能器件（电容器、锂离子电池、光伏电池）的制备、组装、器件检测与性能分析等实践内容，以此融合基本理论课程知识和具体实践环节，该实践贯穿本科培养全过程。以期实现实践课程与企业相接轨的教学实践环节、理论知识与实践环节紧密关联，提高学生的综合能力。

本文系1.2023 年山西省高等学校教学改革创新项目《基于成果导向教育的综合实践课程教学模式改革探索—以〈能量转化与存储器件设计综合实践〉课程为例》（项目编号：J20230740）；2.2024年度山西省自然基金面上项目《高比容量石墨/硅负极材料的结构设计及储锂机制研究》（项目编号：202303021211161）的研究成果。

参考文献：

[1]吴小帅，杨晓刚，史转转等.协同培养新能源材料与器件特色人才：以创新力培养为杠杆[J].当代化工研究，2022（05）：105-107.

[2]蒋坤朋，徐华蕊，朱归胜等.新工科背景下专业核心课程群产教协同探索——以新能源材料与器件专业化学电源设计与工艺核心课程群为例[J].教育教学论坛，2023（28）：30-33.

[3]宋鸽，王建，王慧等.基于科研平台的新能源材料与器件专业本科实验教学改革探索[J].中国轻工教育，2022，25（06）：77-82.

[4]杨振华，雷维新，刘运牙等.新能源材料与器件专业本科生培养新模式的探索与实践[J].科教文汇（中旬刊），2021（23）：86-88.

[5]王慧奇，王美，王立勇等.工程教育认证背景下高校工程专业建设的探索──以新能源材料与器件专业为例[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2023（01）：61-64.

（作者单位：1.中北大学能源与动力工程学院 2.新能源汽车产业学院）

（责任编辑：袁丽娜）