新工科背景下專業(yè)核心課程群產(chǎn)教協(xié)同探索
——以新能源材料與器件專業(yè)化學電源設計與工藝核心課程群為例

蔣坤朋，徐華蕊，朱歸勝，許積文

（桂林電子科技大學 材料科學與工程學院，廣西 桂林 541010）

引言

工業(yè)4.0和“中國制造2025”對當代大學生的工程能力和產(chǎn)業(yè)化素質提出了新的要求［1-3］。為了應對產(chǎn)業(yè)結構升級對人才培養(yǎng)的新要求，2017年6月，教育部發(fā)布《新工科研究與實踐項目指南》，提出改革與實踐新工科多方協(xié)同育人模式。2017年12月，國務院辦公廳發(fā)布《關于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，提出深化校企協(xié)同育人產(chǎn)教融合政策內涵及制度框架［4］。新工科背景下的產(chǎn)教融合模式成為高校人才培養(yǎng)的新趨勢［5-7］。

2010年，新能源材料與器件專業(yè)（以下簡稱新能源專業(yè)）被教育部定位為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)緊缺專業(yè)，桂林電子科技大學為了服務國家新能源行業(yè)人才戰(zhàn)略，滿足珠三角地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)鏈對人才和技術的需求，設立新能源材料與器件專業(yè)，并于2018年9月首次招生。如何滿足國家和地區(qū)的戰(zhàn)略需求，結合新工科背景下的產(chǎn)教融合模式，進行產(chǎn)教協(xié)同育人，是專業(yè)建設需要解決的重要問題，而核心課程的產(chǎn)教協(xié)同教學成為專業(yè)建設的關鍵。

本文以桂林電子科技大學新能源材料與器件專業(yè)為例，在產(chǎn)教協(xié)同探索過程中，通過構建專業(yè)特色課程群，將產(chǎn)教協(xié)同理念貫穿其中。綜合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院的平臺優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，充分發(fā)揮企業(yè)在專業(yè)特色課程群中的積極作用，將產(chǎn)業(yè)化思維培養(yǎng)作為專業(yè)培養(yǎng)的重要組成部分。

一、新工科背景下產(chǎn)教協(xié)同教學存在的主要問題

新工科背景下高校在產(chǎn)教協(xié)同推進過程中，存在一系列共性問題，比如，產(chǎn)教協(xié)同平臺建設的不完全契約問題、地方政策的引導問題、院校和企業(yè)間的動力機制問題、產(chǎn)教協(xié)同的項目特色問題等。桂林電子科技大學新能源專業(yè)在構建產(chǎn)教協(xié)同實施方案的過程中，充分考慮以上問題，將產(chǎn)教協(xié)同和課堂教學緊密聯(lián)系。通過調研企業(yè)技術需求，重點打造核心專業(yè)課程群，將工藝和技術、理論和實踐進行強關聯(lián)，培養(yǎng)學生的產(chǎn)業(yè)化意識，使其具備產(chǎn)業(yè)化思維，進而達到學生的知識素養(yǎng)和企業(yè)需求高度匹配的目的。

二、專業(yè)核心課程群的產(chǎn)教協(xié)同改革

桂林電子科技大學新能源專業(yè)以能量存儲為核心，瞄準珠三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構中化學電源產(chǎn)業(yè)鏈的需求，以新型化學電源的設計與工藝為主要授課內容，打造化學電源設計與工藝、鋰離子電池技術兩個核心專業(yè)課程群（見圖1）。化學電源設計與工藝課程群主要包括“化學電源設計與工藝”“電化學原理與方法”“電池組裝與測試”“電池梯級利用與循環(huán)”“超級電容器原理與技術”等專業(yè)課程，形成了化學電源原理、設計、工藝、結構、測試和評價的全流程教學。在打造該專業(yè)核心課程群的過程中，以產(chǎn)教協(xié)同為導向，針對課程群的課程思政、知識結構、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)化思維培養(yǎng)、因材施教和課程考核六個方面進行重點改革。

圖1 新能源材料與器件專業(yè)特色課程群

（一）課程群課程思政改革

化學電源設計與工藝課程群在教學過程中強調產(chǎn)業(yè)化元素，關注成本、工藝、安全和環(huán)保等產(chǎn)業(yè)化要素，設置專項課程思政元素。在化學電源設計過程中，不過度強調電源性能，而是教授學生在滿足使用要求的條件下，盡可能降低設計電源的成本。同時，在選擇加工工藝方案的過程中，也要盡可能避免高溫、高壓條件，從設計和工藝層面，保障安全生產(chǎn)。電源制造作為具有高污染、高泄露風險的行業(yè)，課程中專門引入“清潔生產(chǎn)”內容，對學生進行環(huán)保教育的同時，強調制度的意義。

（二）課程群知識結構改革

課程群之間知識結構的協(xié)同需要從專業(yè)建設層面進行統(tǒng)籌。化學電源設計與工藝、鋰離子電池技術兩個課程群之間存在一定的聯(lián)系，比如，鋰離子電池屬于化學電源，在“化學電源設計與工藝”課程中，需要考慮鋰離子電池課程群的知識結構特點，將鋰離子電池相關的授課內容進行調整，重點強調鋰離子電池的“清潔生產(chǎn)”。鋰離子電池技術課程群則重點講授原理、結構、測試和評價，避免在內容上出現(xiàn)重復。

化學電源設計與工藝課程群涉及五門課程，各門課程之間教學目標明確。“化學電源設計與工藝”講授化學電源的設計基礎知識、電源結構、工作原理、性能特點和關鍵零部件的生產(chǎn)工藝等；“電化學原理與方法”講授電化學相關的基本原理和電化學方法，為化學電源設計提供理論基礎；“電池組裝與測試”講授電源的組裝工藝和測試評價方法；“電池梯級利用與循環(huán)”講授電池梯級利用的原理和方法；超級電容器作為一種特殊的新能源器件，“超級電容器原理與技術”講授超級電容器的工作原理、結構、性能特點，填補學生的知識空白。通過五門課程的學習，學生具備了化學電源設計與工藝從原理到評價完整的知識體系。

化學電源設計與工藝課程群教師在設置每門課程的授課內容前，均與區(qū)內的新能源企業(yè)進行務虛會，討論企業(yè)對人才知識能力培養(yǎng)方面的要求，然后對授課內容和授課方式進行針對性設計。學生以認知實習為起點，進入企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)認知，了解新能源企業(yè)生產(chǎn)特點，然后由企業(yè)工程技術人員對學生的專業(yè)素養(yǎng)進行專項教育，使學生在學習專業(yè)核心課程前對課程有科學的認知。課程內容設計在綜合分析企業(yè)需求和科學研究要求的基礎上，結合地方產(chǎn)業(yè)特色，確定最終的知識結構。學生在學習專業(yè)核心課程后，進入企業(yè)生產(chǎn)線，在生產(chǎn)實習過程中，加深對專業(yè)核心課程的理解。教師在后續(xù)的授課中，根據(jù)企業(yè)反饋、學生反饋和學科前沿進展對授課內容進行調整。通過以上過程，實現(xiàn)了以產(chǎn)業(yè)化開端，以產(chǎn)業(yè)化結尾，以產(chǎn)助教，以教促產(chǎn)，從而完成了“產(chǎn)業(yè)—教學—產(chǎn)業(yè)”的閉環(huán)教學，較好地實現(xiàn)了產(chǎn)教協(xié)同。

（三）課程群創(chuàng)新能力培養(yǎng)改革

化學電源設計與工藝課程群圍繞學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，通過與企業(yè)頭腦風暴聯(lián)動，以實際產(chǎn)業(yè)問題為導向。學生通過文獻調研和任課教師指導，提出相應解決方案。在“化學電源設計與工藝”課程中，學生針對任課教師提出的化學電源設計問題，通過小組討論和文獻調研，對解決方案進行課堂宣講，指導教師針對學生的解決方案進行提問。通過“問題—調研—答辯”的過程，使學生在課程學習中，充分發(fā)揮主觀能動性。一方面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，另一方面提高學生的溝通和交流能力。

（四）課程群產(chǎn)業(yè)化思維培養(yǎng)改革

產(chǎn)業(yè)化思維是化學電源設計與工藝課程群的重要培養(yǎng)內容。首先，在課程群培養(yǎng)方案中，針對工作原理、器件結構設計、生產(chǎn)工藝、安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)進行教學，在各個部分均將產(chǎn)業(yè)化思維融入其中。其次，課程群結合先進電子信息產(chǎn)業(yè)學院的平臺資源，組織教師進入企業(yè)進修，進行產(chǎn)業(yè)實訓方面的沉浸式體驗，提升任課教師的產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)。

（五）專業(yè)核心課程的因材施教改革

在產(chǎn)教協(xié)同過程中因材施教是專業(yè)建設的重點內容。教師在課程內容設置時針對學生就業(yè)和考研的不同需求，根據(jù)課程內容進行針對性教學。在基礎理論教學方面，對通用知識進行重點講解，滿足學生對基礎知識方面的需求。教學過程中加入自主選題環(huán)節(jié)，學生可以根據(jù)自身的知識結構需求，選擇不同的側重點。在因材施教的過程中，學生的產(chǎn)業(yè)化思維得到鍛煉。企業(yè)導師在指導過程中，會將企業(yè)需求、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀等元素融入其中，不僅使培養(yǎng)的學生具備良好的基礎理論素養(yǎng)，而且也很好地完成了學生的產(chǎn)業(yè)化啟蒙教育。

（六）專業(yè)核心課程的考核改革

化學電源設計與工藝課程群的考核和教學評價以產(chǎn)教融合為導向，在工程教育專業(yè)認證體系的框架下，將產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)和學科基礎能力培養(yǎng)相結合，圍繞問題分析、設計/開發(fā)解決方案、使用現(xiàn)代工具、項目管理和終身學習等各方面的能力進行考核。考核方式以期末考試、復雜工程報告、主題答辯等形式進行。期末考試題目中，包含產(chǎn)業(yè)問題導向題目；復雜工程報告主題設定包含產(chǎn)業(yè)需求內容；主題答辯以產(chǎn)業(yè)問題為主題，注重解決方案的可行性和科學性。

結語

桂林電子科技大學新能源材料與器件專業(yè)在建設過程中，以課程考核為抓手，在課程思政、知識結構、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)化思維培養(yǎng)等方面，融入產(chǎn)業(yè)平臺需求，整合產(chǎn)業(yè)學院的產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢，提高學生的產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)，為區(qū)域產(chǎn)業(yè)輸送高素質人才，是產(chǎn)教協(xié)同育人模式的重要探索。