鋰離子電池材料課程教學改革與實踐研究

馬元 馬小航 吳耀東 訾振發

摘 ? 要：鋰離子電池產業的快速發展對高水平應用人才提出了迫切需求。本文針對鋰離子電池材料這門專業課，從課程特點、教學內容和教學過程實施等方面進行了一定的研究和探討，以更好地組織開展該課程的教學活動，提高教學質量，培養具有較高綜合素質的應用型本科人才。

關鍵詞：鋰離子電池材料 ?教學內容 ?教學方法 ?教學考核

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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

新能源是解決能源危機、環境問題的重要手段之一，從而得到快速發展[1]。針對新能源的快速發展，我國在2010年設立了新能源材料與器件專業。合肥師范學院地處安徽省合肥市，是一所省屬全日制普通本科院校，獲批“十三五”應用型本科產教融合工程實施高校，安徽省高等教育振興計劃首批“地方應用型高水平大學”建設高校。為響應國家大力發展新能源的方針及滿足安徽省新能源產業的人才需求，合肥師范學院于2014年獲批了新能源材料與器件專業，并于2015年開始招生[2]。經過這幾年的發展，逐步完善了培養方案和課程設置。從產業和人才需求的出發，結合我校學科特點和科研條件，鋰離子電池材料是我校新能源材料與器件專業的非常重要的專業核心課程之一。本文基于幾年的授課經驗，對該課程的性質特點、教學內容與方法等進行一定的研究和探討。

1 ?鋰離子電池材料課程存在的主要問題

1.1 教材的選擇問題

作為一門較新的課程，其教材不像傳統課程一樣具有經典、權威的教材和參考書。且現有的教材或參考書由于編者學科背景的差別而導致教材內容的偏重不一。且隨著科技發展快速，相關的理論基礎、材料體系、制備手段、測試表征等更新加快，三五年前出版的教材內容已經出現部分過時或者知識點缺漏的問題。因此，需要加快本領域專業書籍的出版周期或者定期對現有書籍進行及時的補充編輯，以跟上時代和技術的進步。

1.2 教學課時與內容的矛盾

鋰離子電池材料是材料基礎課之上的綜合應用，是多學科的交叉融合，其內容包含無機、有機、高分子和金屬等的專業知識，也涉及到物理化學、電化學、結構化學、固體物理、分析表征等理論的應用。鋰離子電池作為多種材料的集合體，每一種材料都必不可少，材料之間又相互聯系、影響，需要全面掌握其相關知識才能更好的應用實踐，避免出現紙上談兵。但相對內容的多、知識面的廣，該課程的課時卻一般只有32或者48學時，很難將本課程細致透徹的授予學生。

1.3 教學方法和課程考核模式的問題

該課程是理論與應用相結合的課程，但教學中還是以課堂講授的方式為主。就理論部分而言，雖然學生已學習專業基礎課程，但掌握程度和理解能力參差不齊，如果與本課程的內容不能很好銜接，會造成學生學習困難，產生厭學情緒。就應用部分而言，本課程教學基本都限定在書本及課堂內部，原本所授內容應該具體、實際的東西反而變成死記硬背的文字和公式，很可能給同學帶來紙上談兵或者讀書無用的感覺。同樣，就課程考核模式來看，不管是課后作業還是考試，答案往往是書本上的固定內容，不能激發學生積極思考及鍛煉其變通解決問題的能力。

2 ?課程教學實踐探索

2.1 適當補充及拓展書本內容

對于受眾面更窄的專業領域，教材更新的周期會更長，如不能及時補充新的知識，學生可能面臨剛畢業就被社會淘汰的窘境。這就對授課老師提出了更高的要求，其不但要有扎實的基礎，而且要有專業的背景知識，在專業領域的科研探索過程中的不斷學習，將新的知識理論補充到教學內容中，使學生可以獲得最新的專業知識。

同時，本校定位為應用型本科院校，學生的基礎相對較弱，在教學過程中過多的理論知識很難激發學生的學習興趣，因此可以通過對比或者形象化的比方幫助學生記住結論或者學會使用，如正極材料的晶體結構特點、鋰離子擴散通道、電化學計算等知識。對于應用方面的知識應更加的側重，如鋰離子電池材料的合成方法及生產工藝、材料在電池中的應用及常見問題等，幫助學生更快更好地投入相關工作。教授這些應用知識需要一定的企業背景，因此教師應是有相關的行業背景的“雙能型”教師，或具有企業研修學習的實踐經歷。

2.2 豐富教學手段、走出課堂

本校定位為培養應用型人才，所謂應用型人才，是在一定的理論規范指導，從事非學術研究性的工作，其是將抽象的理論符號轉換成具體的操作構思或者產品構思，將知識應用于實踐[3]。專業課程過多的依賴書本及局限于課堂不利于應用能力的培養。對于鋰離子電池材料這門課，以傳統的講授法教學為主可以高效的傳授理論知識和經驗總結，但具體的事物停留于書面反而使其抽象化了，因此可以利用豐富的資源素材及多種教學模式結合的方式來幫助學生學習。在課程之初，向學生們介紹行業企業及其近年來的校招信息，學生對此表現出了強烈的興趣并積極互動，讓其更好地了解本課程的所學所用，增加學習的主觀性。對于理論及書本上的內容，可以利用多媒體資源或者實物演示等幫助學生理解。大多的素材可以從網絡獲取，如借助特斯拉中國官網上的汽車配置flash自選工具，直觀了解行駛速度、環境溫度對汽車續航里程的影響以理解電池的工作特點;觀看《大國重器》第二季對動力電池所用6μm銅箔的介紹，引出集流體的特點、要求以及其對電池能量密度、安全性的影響。還可以將課程延伸至課堂之外，如邀請業內技術人員做講座，以工業視角向學生傳遞相關的知識及信息。或組織學生到企業實地參觀學習，對所學課程的知識應用有更加直觀的感受。因為現在鋰離子電池相關資料比較多，也可以開展討論式教學、翻轉課堂等。通過定制相關的題目或任務，讓學生自行查閱科技或工業信息，并組織匯報及討論。也可以針對鋰離子電池或者其材料的相關問題，以頭腦風暴的形式主動思考、積極創新。

2.3 優化考核模式、激發創新意識

考試是對學生學習效果的評價，也是現在最常用的評價方式。但考試內容多是書本內容的機械記憶，少數計算題也是簡單的數字替換，可以說只是考察了學生的記憶力，而對應用能力很難評價。因此，可以嘗試一些開放的考核方式，如論文、專利、翻譯、匯報等形式，這種考核方式其在考核的過程中還可以激發學生主動學習。如翻譯專業文獻的方式，學生可以接觸到外文專業詞匯、鍛煉文獻檢索能力，并通過文獻的學習更好的理解課堂所學內容;撰寫專利可以讓學生通過邏輯推理及模仿等運用課堂所學知識，促進學生主動思考及鍛煉專利寫作的能力;也可以擬定題目讓學生分組匯報，學生會自行查閱資料、設計內容、制作PPT，實現綜合能力的鍛煉。當然，這種非考試的考核方式提高了教師的評分難度和主觀作用，因此可以提高過程成績所占分值，有利于激勵學生增加對學習過程的精力投入。

3 ?結語

隨著鋰離子電池產業的飛速發展，對應用型人才的需求不斷增加。筆者對鋰離子電池材料課程教學進行了總結和思考，從“教學內容、教學手段、考核模式”三個方面進行了課程教學改革與探索，充分調動學生學習的主動性和積極性，培養其專業知識、應用實踐與創新能力，以滿足社會發展對高素質創新應用型人才的需求。

參考文獻

[1] 李博聞.新能源及其可持續發展[J].科技創新導報，2017，14（9）：165-166.

[2] 馬小航，訾振發，魏義永.《電化學基礎》課程的教學改革與優化方案[J].合肥師范學院學報，2017，35（3）：60-62.

[3] 陳錫堅，丁孝智.轉型背景下應用型本科人才培養的路徑探索[J].應用型高等教育研究，2017，2（2）：19-24.