基于成果導向教育的綜合實踐課程教學模式改革探索

王立勇 顧寧 王美 劉磊 王慧奇

摘要：針對當前實踐教學課程設(shè)置等方面存在的問題，如實踐課程與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的企業(yè)生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)；在企業(yè)的實際需求、生產(chǎn)線工藝狀況、產(chǎn)品性能等方面，學生了解不深入。本項目提出開展基于成果導向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。結(jié)合校級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，通過設(shè)計與實施儲能器件（鋰離子電池、光伏電池等）的制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容，以此融合基本理論知識、材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件性能測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。以期實現(xiàn)實踐課程與企業(yè)相接軌的教學實踐環(huán)節(jié)，且理論知識與實踐技能緊密關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：實踐教學；教學模式改革；成果導向

引言

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是本科生素質(zhì)教育的主要目標之一，貫穿于本科生培養(yǎng)的全過程^[1]。當前階段，學生的創(chuàng)新意識和能力、分析問題和解決問題的能力必須全面培養(yǎng)。相比較早期本科階段教育，則更加關(guān)注學生對基本知識和實踐技能的訓練及其綜合能力的提升^[2]，其中知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新則顯得更為重要^[3-4]。因此，本科生實踐教育中開展創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)具有重要的意義。

一、實踐教學課程當前存在的問題

合理科學的課程體系是培養(yǎng)學生的重要載體，學生的知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力素養(yǎng)可通過完善的課程教學進行培養(yǎng)^[5]。課程設(shè)置是人才培養(yǎng)方案的核心環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)人才綜合能力培養(yǎng)的基本途徑。針對具體專業(yè)，科學規(guī)范的課程體系設(shè)置是根本，高質(zhì)量的課程教學是關(guān)鍵。隨著科技、經(jīng)濟的快速發(fā)展，本科及碩士研究生數(shù)量規(guī)模也迅速增加，當前對本科生人才培養(yǎng)提出了新要求。教育部先后出臺《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》、落實《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035遠景目標綱要》等文件，對加強本科生實踐教學改革與探索，與市場現(xiàn)狀結(jié)合、與行業(yè)需求結(jié)合，進一步提升本科生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要意義。

經(jīng)調(diào)研、走訪行業(yè)機構(gòu)、與業(yè)界人士座談等厘清了目前實踐教學課程設(shè)置等方面存在的問題，主要表現(xiàn)如下。

（1）課程體系設(shè)置結(jié)構(gòu)不科學，實踐課程學分比例比較低，且教學實踐環(huán)節(jié)不能和企業(yè)接軌。學生對當前行業(yè)、企業(yè)的實際市場需求與生產(chǎn)工藝狀況等了解不全面，導致理論知識與實踐不能有效結(jié)合。

（2）實踐教學過程中，學生創(chuàng)新能力意識不突出。學生對具有創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐教學認知不深入。

（3）評價考核方式較單一，不利于充分調(diào)動學生積極主動性。

結(jié)合校級和院級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，本項目開展基于成果導向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。以此融合基本理論知識、材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件性能測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。增強學生對企業(yè)的實際需求與生產(chǎn)狀況了解，將理論與實踐相結(jié)合，提高學生綜合能力。

二、課程設(shè)計

（一）案例設(shè)計

光伏發(fā)電是當前新型清潔能源之一，國內(nèi)已經(jīng)建立眾多光伏發(fā)電站，源源不斷的向國家電網(wǎng)提供清潔電能，光伏電廠在用電低谷階段可將光伏電池轉(zhuǎn)化的電能存儲在離子儲能器件中。本項目通過開展光伏器件的設(shè)計、制備、組裝與性能檢測，制備出光伏電池。并基于光伏發(fā)電廠都建有儲能系統(tǒng)及時存儲不能入國家電網(wǎng)的電能的情況，開展儲能器件（三選一：電容器、鋰離子電池、鈉離子電池，如表1所示）的設(shè)計、制備、組裝與性能檢測，制備出儲能器件，最終用光伏電池發(fā)電來驅(qū)動儲能器件進行儲能。實訓課程案例對比，見表1。

（二）項目流程

本課程實踐項目通過光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲在離子儲能器件中。項目包含光伏電池的設(shè)計、制備、組裝、測試與數(shù)據(jù)分析，以及儲能器件（電容器、鋰離子電池、鈉離子電池）的設(shè)計、制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容。融合材料設(shè)計、材料表征、器件組裝、器件測試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程，項目貫穿4年教學流程，見圖1。具體實施時，前期階段是項目導入和項目調(diào)研，學生可在該階段對項目的開展打下前期基礎(chǔ)。中期是學生的理論基礎(chǔ)知識的儲備階段。后期階段中，學生開展實踐，并結(jié)合畢業(yè)實習進行工程校驗，以此實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的全過程培養(yǎng)和實踐的實施。

“做中學”實踐課程教學流程，見圖2。該項目設(shè)計中，學生通過該圖對項目的邏輯認識到位。在實踐過程中，進一步深化學生對實踐相關(guān)聯(lián)的主要理論知識點的理解與掌握，構(gòu)建材料與能源導論、新能源材料科學與工程基礎(chǔ)、電化學原理、太陽能轉(zhuǎn)換原理、新能源器件組裝與測試等課程知識網(wǎng)絡(luò)體系，厘清知識間內(nèi)在的傳承與關(guān)聯(lián)關(guān)系，以此實現(xiàn)對能量轉(zhuǎn)化與存儲問題的整體認知與分析、抓住具體關(guān)鍵因素/環(huán)節(jié)進行分析、研究，提高學生在工程技術(shù)問題方面的綜合能力。構(gòu)建實驗實踐環(huán)節(jié)、理論課程和知識點相結(jié)合的綜合效果，深化知識體系結(jié)構(gòu)，學生學以致用。

（三）知識點貫穿脈絡(luò)

前期的物理課程、化學課程、材料科學基礎(chǔ)課程等作為核心專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本實訓課程綜合運用《新能源材料科學與工程基礎(chǔ)》《太陽能轉(zhuǎn)換原理》《儲能技術(shù)及應(yīng)用》《電化學原理》和《儲能技術(shù)及應(yīng)用》等課程知識，構(gòu)建理論設(shè)計、材料制備、器件組裝與測試分析的綜合實踐訓練。同時將學科基礎(chǔ)課程知識點貫穿整個知識脈絡(luò)以及后續(xù)畢業(yè)生產(chǎn)實習和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)。

（四）效果呈現(xiàn)

學生前期已經(jīng)參觀了山西中來光能電池科技有限公司、山西貝特瑞新能源科技有限公司等單位，對相關(guān)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝有一定程度的熟悉。在實踐中，學生通過實驗獲得實驗數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)的含義，理論知識和實踐相結(jié)合，撰寫實驗報告。同時將制備的實物樣件進行展示，制備的軟包鋰離子電池點亮LED電子燈。在開展的實踐環(huán)節(jié)中，具體實驗與企業(yè)生產(chǎn)高度關(guān)聯(lián)，更能進一步深入理解和掌握實踐中的操作技能和基本理論知識的應(yīng)用。

結(jié)語

本項目結(jié)合校級實踐教學平臺的資源與優(yōu)勢，針對本專業(yè)綜合實踐教學課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐》，提出開展基于成果導向教育的綜合實驗課程教學模式改革探索。通過設(shè)計與實施儲能器件（電容器、鋰離子電池、光伏電池）的制備、組裝、器件檢測與性能分析等實踐內(nèi)容，以此融合基本理論課程知識和具體實踐環(huán)節(jié)，該實踐貫穿本科培養(yǎng)全過程。以期實現(xiàn)實踐課程與企業(yè)相接軌的教學實踐環(huán)節(jié)、理論知識與實踐環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)，提高學生的綜合能力。

本文系1.2023 年山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目《基于成果導向教育的綜合實踐課程教學模式改革探索—以〈能量轉(zhuǎn)化與存儲器件設(shè)計綜合實踐〉課程為例》（項目編號：J20230740）；2.2024年度山西省自然基金面上項目《高比容量石墨/硅負極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及儲鋰機制研究》（項目編號：202303021211161）的研究成果。

參考文獻：

[1]吳小帥，楊曉剛，史轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)等.協(xié)同培養(yǎng)新能源材料與器件特色人才：以創(chuàng)新力培養(yǎng)為杠桿[J].當代化工研究，2022（05）：105-107.

[2]蔣坤朋，徐華蕊，朱歸勝等.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(shè)計與工藝核心課程群為例[J].教育教學論壇，2023（28）：30-33.

[3]宋鴿，王建，王慧等.基于科研平臺的新能源材料與器件專業(yè)本科實驗教學改革探索[J].中國輕工教育，2022，25（06）：77-82.

[4]楊振華，雷維新，劉運牙等.新能源材料與器件專業(yè)本科生培養(yǎng)新模式的探索與實踐[J].科教文匯（中旬刊），2021（23）：86-88.

[5]王慧奇，王美，王立勇等.工程教育認證背景下高校工程專業(yè)建設(shè)的探索──以新能源材料與器件專業(yè)為例[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學學報（上旬刊），2023（01）：61-64.

（作者單位：1.中北大學能源與動力工程學院 2.新能源汽車產(chǎn)業(yè)學院）

（責任編輯：袁麗娜）