新能源材料概論課程教學改革與實踐初探

林本才+張帥+劉振

摘要：新能源材料概論課一門信息量大、內容豐富、注重學科前沿的專業選修課，本課程的設置不僅有助于學生明確作為該專業學生應具有的知識、能力和素質結構，還能激發學生對專業的歸屬感和學習興趣。本文主要結合筆者自身的教學經歷，介紹本課程在教學內容、教學方法和考核方式三方面所做的一些改革與實踐。

關鍵詞：新能源材料；概論課；教學改革與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）09-0026-02

一、前言

目前，世界能源的消耗主要來自于煤、石油、天然氣等化石能源，一方面化石能源的使用造成了嚴重的環境污染，另一方面化石能源屬于非可再生能源，過度使用化石能源使得人類正面臨著能源短缺、甚至能源枯竭的現狀。發展應用新能源是解決環境污染和能源短缺問題的關鍵。新能源是指傳統能源之外的各種能源形式，目前正在積極開發、應用的新能源主要包括太陽能、風能、海洋能、地熱能、生物質能、氫能和核能等。相對于傳統能源，新能源具有儲量大、可再生、污染少等特點，因此也常被稱為可再生能源或清潔能源。新能源材料是實現新能源的轉化和利用以及發展新能源技術的關鍵，新能源產業的發展離不開新材料的開發和應用。因此，開發應用新能源技術和新能源新材料將是社會可持續發展的必經之路。

在政府的大力扶持下，我國新能源、新材料產業得以迅速發展，在國民經濟中的地位日益重要。然而，與之相關的人才培養并不能滿足新能源、新材料產業快速發展的需求，新能源、新材料行業技術人才無論在數量上還是在質量上都遠遠落后于產業的發展速度和規模。為了支撐和促進國家新能源、新材料等產業的快速發展，教育部于2010年7月批準在浙江大學、華中科技大學、中南大學等十一所高校設立新能源科學與工程專業。常州大學于2011年也通過教育部門審批，設立了新能源材料專業。雖然是新設專業，但是由于就業前景好、行業發展空間大，受到廣大學生和家長的青睞。該專業2015年第一屆畢業生順利畢業，一部分畢業生選擇考研進一步深造，大部分考生考入復旦大學、南京大學、東南大學等“985工程院校”，選擇就業的畢業生大多進入蘇錫常等地區的新能源行業，受到學生家長和社會各界的廣泛好評。

雖然常州大學在每年的新生見面會上會安排專職老師對新能源材料專業做一些簡單介紹，但由于時間較短，新生通過這種方式對專業獲得的了解并不充分，大多數學生對該專業缺乏全面的認識和深入的了解。為了加強學生對該專業的認識和理解，常州大學把新能源材料概論作為該專業的重要專業選項課程，新能源材料概論課程的開設，不僅有利于幫助學生明確作為該專業學生應具有的知識、能力和素質結構，還可以激發學生學習專業的興趣和動力，并引導學生制訂理性的、符合社會需求的大學生涯規劃，掌握正確的學習方法，培養和提高學生的自學能力。因此，建設好新能源材料概論課程對于該專業的專業建設和人才培養具有重要意義。本文主要結合筆者自身教學經歷，對常州大學新能源材料專業概論課程開設的目的和意義及其教學改革與實踐進行初步的探討。

二、新能源材料概論課程在專業培養體系中的地位

隨著新能源在我國國民經濟中的地位日益攀升，新能源行業的人才需求也越來越多，培養新能源材料的本科層次的大批人才是十分必要和緊迫的。常州大學新能源材料專業培養目標是：培養適應國家戰略新興產業現代化建設需要，德智體美全面發展，基礎扎實、知識面寬，具有創新、創業意識，具有競爭和團隊精神，具有良好的外語運用能力，能在材料科學與工程領域、特別是在新能源材料加工制備、新能源材料利用等領域從事科學研究、技術與產品開發、生產工藝工程設計、質量控制和生產經營管理等工作的高級專門人才。為達到這一專業培養目標，常州大學所構建的課程體系中，新能源材料概論課程開設在學科基礎課程之后，在專業核心課程之前，是該專業同學接觸專業方向內容的第一門專業課程。新能源材料概論課是新能源材料專業學生的“專業啟蒙教育”課，該課程的開設有助于學生對本專業有一個相對全面的了解，明確專業學習方向，有助于培養學生的專業感情，激發學生的專業興趣。

三、新能源材料概論課教學實踐

新能源材料概論課程是為適應新能源、新材料產業的快速發展而開設的一門專業選修課程。其主要任務是對本專業做概括性介紹，幫助本專業學生形成對專業的初步了解和認識，為后續課程的學習打下基礎。本文結合筆者講授的新能源材料概論課程的體會，初步探討了該課程的教學內容、教學方法和考核方式的優化和改革。

（一）結合科技前沿，合理選擇教學內容

新能源材料概論課程是對該專業學生進行的專業“啟蒙”教育，共有32學時。具有內容豐富、信息量大、關注學科前沿、課時少的特點。這就要求該課程的內容不僅要具有系統性、概括性、科學性和先進性，還要注重培養學生的專業興趣。因而，該課程教學內容的選擇至關重要。由于新能源材料專業是新設專業，新能源材料概論的參考書相對較少，且內容有待完善，其教學內容大多完全由任課教師來選擇把握。在新能源材料概論的教學內容選擇上，筆者首先從介紹能源著手，具體包括能源的定義與分類、世界能源結構和現狀、中國能源現狀、全球能源危機等；然后引入新能源，主要包括新能源的概念、分類、特點等；接著介紹材料的基本知識，包括材料的概念、分類、組成、結構、合成與加工、性能與應用等；最后介紹新能源材料，主要講授新能源材料的概念、分類、特點及其應用的相關理論知識，主要涉及：儲能材料、鋰離子電池材料、太陽能電池材料、燃料電池材料、核能材料、生物質能材料及風能材料等。由于新能源材料是一門新興的并且還在不斷發展中的學科，每年都有大量的新的研究成果報道，因此在教學過程中必須注意教學內容的前沿性。筆者不僅自己閱讀相關領域的最新的研究論文，將這些成果融入到課堂上；而且鼓勵學生閱讀文獻，通過文獻閱讀使學生跟蹤世界上最先進的研究成果。講解知識點的同時緊跟學科前沿，比如在講授燃料電池的隔膜材料時，不僅介紹市場上應用最廣的美國杜邦公司生產的全氟磺酸系列質子交換膜，還介紹當下該領域的研究熱點基于離子液體的高溫質子交換膜和堿性陰離子交換膜材料，不但增加了學生對該專業方向理論知識和發展趨勢的了解，開闊學生的視野，還大大激發了學生的科研興趣、專業熱情和創新意識，取得了良好的教學效果。

（二）改進教學方法，激發學生學習興趣

筆者在教學中始終堅持“以教師為主導，以學生為主體”的教學模式，一方面采用現代化教學手段，緊密結合教學內容精心準備了圖文并茂的課件，使得學生對新能源、新材料獲得足夠的感官認識；另一方面注重理論與實踐相結合，通過講授實際案例來強化學生對理論知識的理解、激發對專業學習的興趣。如筆者在介紹燃料電池相關知識時，通過對比市場上各種化學電源的優缺點，讓學生從對比中認識到燃料電池的優點；通過向學生介紹日本豐田公司上市的名為“未來”款的燃料電池汽車加深對燃料電池應用的認識，學生更加深切地感受到了新型燃料電池材料研究的現實意義和市場價值。筆者認為，理論學習固然重要，學生動手能力的培養也不容忽視，筆者在理論授課的同時，努力探索素質教育、課程改革的新途徑，并創造性的以江蘇省光伏科學與工程協同創新中心為平臺，以校企合作為紐帶，構建特色鮮明的創新課程教學體系，在課余時間讓本專業學生參與到筆者的研究課題當中，在科學研究和實踐創新過程中，鍛煉學生的動手操作能力，培養學生的創新意識和創新能力。2014年，筆者指導本科生參與項目“高性能燃料電池聚合物電解質膜的研制”，該項目結題時發表SCI論文兩篇，申請中國發明專利1項。學生在項目實施過程中不但加深對理論知識的理解，還鍛煉了自己解決問題和分析問題的能力，并取得一定的科研成果，讓學生認識到科研的價值，從而大大激發了學生對本專業的學習熱情和科研興趣。

（三）突破必修課傳統考核方式，提高學生學習效果

考核是檢驗學生學習效果的重要手段，是整個教學過程的重要環節之一。合理的考核方式不僅能夠調動學生的學習積極性，同時還能夠引導學生培養良好的學習習慣。目前常用的考核方式有閉卷和開卷兩種形式。結合新能源材料概論課程內容豐富、信息量大，關注學科前沿的特點，筆者采取平時成績、大作業成績和期末考試成績相結合的形式考察學生，并在各個考核環節中體現激勵機制。平時成績主要由學生課堂出勤情況、課堂提問環節及平時作業等共同決定；大作業是完成一篇課程論文，即針對任一種新能源材料，談談自己對本專業的認識和體會，培養學生的獨立思考能力和分析能力。期末考試采用開卷考試的形式，開卷考試考查內容靈活，避免了學生考前突擊，死記硬背的情況。從該課程的考核結果來看，這種平時成績、大作業成績和期末考試成績相結合的形式將考核內容與教學內容有機地結合在一起，有助于督促學生對所學課程內容進行思考，還能保證試題的開放性和靈活性，從而有利于提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]李品將，法文君.《新能源材料與技術》課程教學實踐與探索[J].環境與能源，2012，（3）：36-37.

[2]楊曉東，崔亞新，劉貴富.試論高等學校專業導論課的開設[J].黑龍江高教研究，2010，（7）：147-149.