基于研究生創新能力培養的“儲能技術”課程教學改革

章學來 王迎輝

[摘 要] 儲能技術是優化能源結構、推動能源生產消費變革以及堅持能源可持續化發展的重要支撐性技術。本文基于一級學科—動力工程及工程熱物理專業對儲能技術的需求以及我校對儲能技術課程的教學經驗，初步探討了研究生創新能力培養的《儲能技術》課程的教學改革，提出了梯隊式培養模式，構建了以創新實踐能力為目標的創新人才培養體系，培養了一批兼具工程能力和創新能力的高素質創新人才。

[關鍵詞] 儲能技術;研究生創新能力;教學改革

[作者簡介] 章學來（1964—），男，浙江海寧人，博士，上海海事大學商船學院教授，博士生導師，研究方向為儲能技術;王迎輝（1995—），女，河南駐馬店人，上海海事大學商船學院碩士研究生，研究方向為儲能技術。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0189-03 ? ?[收稿日期] 2020-03-20

一、課程定位與改革背景

眾所周知，儲能，作為平衡能源供需的重要途徑，是指是能量轉化為在自然條件下比較穩定的存在形態的一個過程。那么，什么是儲能技術？儲能的方法是什么？儲能技術應用在哪里？這些都是《儲能技術》這門課程需要解決的問題。《儲能技術》課程是順應我國能源產業發展需要而開設的一門實用性很強的專業課程[1]，旨在培養技術研發型和產業實用型的創新人才。

儲能產業和儲能技術作為新能源發展的核心支撐，覆蓋電源側、電網側、用戶側、居民側以及社會化功能性儲能設施等多方面需求。2020年1月17號，教育部、國家發展改革委、國家能源局聯合制定的《儲能技術專業學科發展行動計劃（2020—2024年）》文件明確提出目標任務[2]：經過5年左右的努力，推動儲能技術關鍵環節研究達到國際領先水平，形成一批重點技術規范和標準，有效推動能源革命和能源互聯網發展。儲能技術作為重要的戰略性新興領域，如何完善高校現有人才培養體系，健全相關學科專業，突破學科專業壁壘，加快培養儲能領域高水平創新型研究人才，成為各大高校儲能學科教學的重要任務。

上海海事大學基于以往的教學經驗，探討了研究生創新能力培養的《儲能技術》課程的教學改革方式，積極開展教學研究與改革，提出了創新教學與學生培養的一系列新理念，構建了以創新實踐能力培養為目標的創新實踐教學體系。

二、創新培養與課程教學的融合

儲能技術課程必須在新時代新理念的指導下進行，以黨的十九大精神為指導，把創新教育貫穿整個教學過程。研究生創新能力的培養與教學過程的融合體現在以下四個方面：

1.構建理論知識框架

儲能技術是一門內容廣泛的交叉學科的專業基礎課程，包括冰蓄冷空調技術、電能儲存技術、熱能儲存技術、氣體水合物儲能技術、化學儲能技術以及其他儲能技術（儲能灶、汽車動力儲能、冷板冷藏車等）。從1978年至2018年來，碩士研究生的招生數量從最初的兩千多人增長了約32倍。研究生招生規模的持續擴大，體現了社會對于人才的需求越來越高端化。與此同時，在碩士研究生的知識背景和專業認知上卻出現了較大的跨學科差距。課程基礎知識面涵蓋廣，學生專業背景知識差距大，使得教學內容難以選擇。如何科學合理地設計授課方案，為碩士研究生構建一套清晰健全的理論知識框架顯得尤為重要。

2.培養創新思辨能力

社會的發展是一個從學科到技術再到生產的過程;是一個尋求規律、探索未知、創新知識，再轉化為應用、生產和實踐的過程。碩士研究生人才培養包括理論型人才和應用型人才。理論型人才具備很強的創新能力和科研興趣，擔任著學科到技術這一角色;應用型人才把發現、發明、創造轉化為實踐或近似實踐，承擔著技術到生產的任務。從概念出發，兩者只是類型不同，不存在層次的差異;從社會生產消費和發展的角度出發，兩者都是國家不可或缺的人才。這兩種人才的培養，不僅需要有堅實基礎的專業知識體系，更需要具備較強的創新思辨能力。儲能技術，是分布式能源的關鍵技術環節，在解決能源間歇性技術短板上發揮著重要作用，當前新能源發展、電力系統平衡峰谷、冷鏈物流發展和制冷及低溫工程革新都亟需儲能技術的支撐[3]。儲能技術的創新突破將激發能源工業發展潛力，推動能源體系轉型。在這樣的宏觀背景下，培養高校研究生創新思辨能力，加快培養儲能技術學科緊缺人才，是推動我國儲能產業和能源高質量發展的現實需要和必然選擇。

3.增強綜合實踐能力

在高校人才培養目標中，“實踐”所占的地位越來越突出。儲能技術這門課程的“技術”二字，更是強調了應用型人才培養的重要性。高等教育的教育過程遵循一般的、特殊的、實踐的和社會能力的發展。只有具備了綜合實踐能力，才可以進一步滿足自己的探索求知欲。增強綜合實踐能力，不僅體現在增強創新創業實踐動手能力上，還旨在培養學生的評估能力。這種能力是在以下基礎上形成的：學生在實踐過程中適當和有效地使用預測性、形成性和累積性評估;在評估過程中的永久性參與—描述執行情況，指出、糾正他人錯誤并就表現打分等。

4.發展團隊合作精神

在競爭社會中，合作和團隊極為重要。對于學術科研而言，更是不可或缺。研究生階段，除了必修的課程外，搭建實驗平臺、做實驗、開展創新創業項目等無一不體現著團隊合作精神。基于團隊的學習和科研意味著從錯誤中學習，提高知識和技能，創造出新的解決問題的方案，進而提高工作績效;以團隊為基礎的學習有兩個主要的特點：一是團隊成員在團隊中將全身心地投入精力;二是學習團隊能夠解決大多數個人不能獨立解決的問題。合作學習對大學生的知識、理解、充分利用以及分析科學信息的能力有顯著的影響。

三、課程教學模式改革思路與實踐

儲能專業要培養一批多元化、創新型的儲能技術專業人才，以服務國家和地方能源經濟為宗旨，培養適應儲能行業發展，體現學校特色的研究應用型高水平技術人才。基于上海海事大學的歷史背景，以及臨港校區得天獨厚的地理位置，關于風能、波浪能、潮汐能、海流能、鹽差能、光伏光熱等新能源的儲能技術得到了良好的發展資源。針對如何建立與研究生創新能力培養相適應的創新教學體系，加強創新教學基地建設，進一步提高創新教學資源開放共享，我校動力工程及工程熱物理專業緊緊圍繞著學生創新精神和實踐能力培養這一宗旨，積極開展教學研究與改革。

1.課上教學模式探索

對于課上的教學，由于儲能技術的內容涵蓋面較廣，儲能理論較深，授課老師需要在課前對教學內容進行優化。在了解當前能源發展形勢的前提下，篩選出幾項儲能技術重點講解，比如潛熱儲存、蓄冷蓄熱技術等;在了解研究生整體知識背景、專業技能的基礎上，結合“互動模式”合理組織教學內容，利用發達的網絡技術將抽象晦澀難懂的內容形象化，進而幫助學生構建一套清晰健全的知識網絡。

基于“大工程建設”的教育理念，制定“雙師型”教學體系，教師利用90%的課時精選前沿學術文獻、工程案例、相應儲能技術的科學發展史及潮流趨勢，并融合到課本教學過程中;行業企業專家、高級工程師等利用10%的課時開展專題討論，向學生分析當前與時俱進的儲能工程案例，并與學生隨時跟蹤項目進展現狀，就遇到的工程問題展開頭腦風暴。專題討論的形式包括但不限于小組討論和辯論式討論，老師在課堂上需要引導學生去發現問題—認識問題—解決問題，讓學生對科研實踐探索有更深入的了解。例如，以潛熱儲能問題驅動為牽引，形成一條什么是潛熱儲能、實現潛熱儲能的最基本的材料有哪些、符合當前潛熱儲能的材料特征以及現有問題、如何研發制備新儲能材料，如何實現材料在儲能技術中應用的一種理論到實踐的創新思維。

2.課下教學模式探索

對于課下的教學，我們實施梯隊式培養模式，組成了全班參與的以授課老師為總負責人，基礎較好、樂于接受挑戰的研究生為組長的創新小組。指導教師按照學生的不同情況為小組制定儲能創新培養方案，學生按照方案接受科學思維和科研方法的訓練，包括申請創新創業項目、查找文獻、制定實施方案、進行實驗、數據分析總結等。結合網絡數字化教學平臺，做到學生與老師之間零距離溝通。

創新項目和學科競賽是培養學生創新能力的有效手段，通過開展相關的科技創新活動及科技競賽，為學生提供鍛煉和展示的機會，促使學生形成團隊合力，這已成為創新能力培養的重要方面。通過創新實踐，近幾年來學院儲能團隊總計獲得了56項國家級創新獎項，近二年獲得中國制冷空調行業研究生創新設計一等獎、二等獎各1項，全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽一等獎1項、三等獎4項、中國制冷學會創新大賽研究生組二等獎2項，全國大學生過程裝備實踐與創新大賽二等獎4項等。

與此同時，在研究生的培養過程中，組建了以蓄冷技術、冷藏運輸技術、先進制冷技術為主題和特色的三個創新實踐平臺，為創新教學提供了有力支撐和保證。同時，學校建立了創新基地—儲能研究所，帶動學生廣泛參與創新實踐活動;學生內部建立創新組織—新能源協會，積極開展科普活動，包括進社區，進高校、進小學等，開設“新能源儲能技術創新展”，提高學生的綜合實踐能力。為了調動教師參與創新指導的工作熱情，將教師的工作量核算、評優晉級、業務培訓等方面與指導學生創新實踐相掛鉤。

目前，我專業在不斷地對創新平臺的功能進一步豐富、拓展。學校的儲能團隊簽約參與了聯合國工業發展組織科技創新網絡海洋能源產學研合作中心，為學生提供了良好的產學研創新實踐平臺。此外校外大學生實踐基地和產學研結合的實習基地如源牌集團、雙良集團、上海三菱電機上菱空調機電器有限公司、上海冰熊、上海皇明太陽能、上海西西阿爾等為我們提供了良好的校外實習基地，上海市一流學科船舶新能源以及國家級示范實驗教學中心航海技術實驗中心的支撐，拓展了開展儲能技術的創新教學資源。

3.課程考核體系探索

就儲能技術這門課程而言，技術性科研論文是展示研究生科研能力的一項重要手段。在以往的教學中，期末考試成績是衡量學生對于某學科的掌握程度的標準，或者期末考試成績占據了衡量標準的一大部分。這樣的考核可能會存在考前突擊重點知識，考后已經拋擲腦后的情況，且失去了日常教學研究生創新培養的意義，使得學生自身的總體水平并未有進一步提升。基于此，我們探索并實施了“6+4”的課程考核模式。課堂成績占60%，主要表現在課堂活躍度、創新小組、專題討論、實踐操作、團隊精神等幾個方面上。期末成績占40%，主要表現為每隊創新小組圍繞儲能技術完成的綜述性論文或者研究型論文評估以及終極答辯。

四、結語

研究生教育不是本科教育的簡單延續，教學過程也不僅僅是課本知識的傳授和積累的過程。近幾年來，在研究生儲能技術課程教學中，我們以培養研究生創新能力為目標，通過創新型人才培養模式深入實施，實踐教學成效顯著：在創新項目上取得了越來越優異的成績;學生的工程實踐能力得到很大的提升，促進了學生就業競爭力;多家企業在本專業設計獎學金;學生發表了多篇高水平科研論文等，并有3篇碩士論文獲得了“上海市優秀研究生優秀成果獎（學位論文）”。教學成效受到了學校、學生以及企業的一致肯定，為推動我國儲能產業和能源高質量發展貢獻了力量。

參考文獻

[1]李秀萬.《儲能技術》課程教學探討[J].教育現代化，2019（50）：138-139.

[2]《關于印發〈儲能技術專業學科發展行動計劃（2020—2024年）〉的通知》[EB/OL].hvrac.cn/xingyezixu...-2020-2-13.

[3]程傳曉，張玉，張軍，等.“儲能原理及應用”課程教學改革創新與實踐[J].科技視界，2016（26）：32，24.