新能源導論課程教學模式探索

摘要：文章結合新能源材料與器件專業特點，針對新能源導論課程課堂教學和實踐教學中存在的問題，從新能源導論的課程內容設置、課堂教學、實踐教學、課外實踐、課程考核等方面進行探索，并提出一些見解，旨在實現新能源導論課程教學方法的創新和教學效果的增強。

關鍵詞：新能源導論；課程改革；教學探索

新能源材料與器件專業是基于適應我國新能源、新材料、節能環保、高端裝備制造等國家戰略性新興產業發展需要，秉承新能源器件關鍵材料與技術和環境協調發展理念而設立的。近年來，安徽及周邊省市新能源行業的迅猛發展帶來了極大的人才缺口，因此開辦新能源與材料器件專業勢在必行。池州學院于2020年申請并成功獲批新能源材料與器件專業，于2021年秋季開始第一屆本科招生。本專業以地方經濟發展需要為牽引，構建了“較寬專業基礎+特色專業課+實踐能力+綜合素質+創新能力”的建設與發展思路，以培養高素質新能源材料與器件專業的“應用創新型人才”為目標，深入開展以提高學生實踐能力、創新創業能力為核心的培養模式。

新能源導論是池州學院新能源材料與器件專業的入門核心課程，聚集了新能源材料與器件領域的基礎知識和理論、最新的方法和技術及器件化應用。根據池州學院人才培養方案以及課程大綱要求，該課程的主要目的是系統地學習新能源材料與器件基本理論、基本知識和工程技術技能，掌握新能源材料組成、結構、性能的測試技術與分析方法，以及新材料在能源轉換中的應用。學生通過學習本課程，可以拓寬知識面，提高實踐技能與創新能力，為成為新能源科學與技術發展所需的合格和創新型人才奠定理論知識基礎。筆者通過兩年的教學實踐經驗，并結合池州學院新能源材料與器件專業的人才培養目標，淺談新能源材料導論在課程內容設置、課堂教學、課外實踐等方面的體會和探索，以期為培養新能源材料與器件專業應用研究型人才奠定基礎。

一、新能源導論課程內容設置

新能源導論作為新能源材料與器件專業的概述課程，涵蓋了新能源材料與器件的基本概念、原理及最新的研究進展和應用示例。池州學院的新能源材料與器件專業培養方向主要分為兩個模塊，分別是化學電源方向和半導體器件方向。由于池州學院在大三年級會按照學生的興趣進行專業方向分流，所以在大二下學期開設新能源導論課程，為學生在專業方向的選擇上提供了有力的理論支持和興趣引導。基于此，在教材的選擇上，教學內容必須涵蓋化學電源和半導體兩個方向。筆者經過甄選，以胡覺主編的《新能源材料與器件概論》作為參考教材。在課程內容方面，化學電源方向主要教學鋰離子電池及材料，包括鋰離子電池的內部結構、工作原理、關鍵材料及可持續回收技術，鋰硫電池的內部結構和工作原理及性能提升策略，燃料電池的工作原理及關鍵材料等內容；半導體器件方向涉及硅基太陽能電池原理及關鍵材料，超級電容器工作原理及關鍵材料等內容。

就知識基礎和學習能力而言，學生在前幾個學期中已經學習大學化學和大學物理等課程，對相關的基礎性知識已經有所了解。因此，筆者認為在課程內容設置的過程中，需要重點介紹新能源材料與器件的理論原理、設計原理及其應用，這涉及多學科知識的綜合運用。例如，在講授太陽能電池這一部分內容時，教師僅僅引導學生初步了解太陽能電池的定義和類型還遠遠不夠，更重要的是讓學生能夠理解太陽能電池的組成結構和工作原理。這就要求教師在太陽能電池物理基礎部分的授課過程中，重點講授太陽能電池的結構組成及其導電機制，如P型半導體和N型半導體、p-n結的形成機制、光伏效應等內容。此外，隨著科技的發展和社會的進步，新能源技術和材料更新速度較快，課程內容需要及時更新，以適應時代的發展。

二、新能源導論課堂理論教學

傳統的課堂教學模式面臨著許多挑戰，探索優化課堂教學的方法，提高教學效率和學生的參與度是教師亟待解決的問題。基于提高學生課堂的參與度，筆者在近幾年的授課中，摸索出一種較為有效的方式，即“獎懲式+創新式”問答。“獎懲式”問答和傳統式教學問答既存在一定的聯系，又存在一定的區別，但更多的是創新。共同點在于若是學生正確回答問題，可在平時成績上獲得一定加分；區別則在于傳統式問答是平時成績不加分或者扣分。在該過程中，筆者采取的方式是根據近期學習的相關知識點，布置一個任務來提高學生的思考能動性。例如，教師在講授太陽能電池光電轉換理論基礎內容的過程中，可以讓學生利用相關軟件設計出太陽能電池的工作原理圖，并在下次課堂中，由該學生為大家講述。這種方式不僅有效調動了學生的課堂參與積極性，還能促進學生深入理解該部分的重點和難點。

此外，翻轉課堂是實現混合式教學的有效方式，將學習的主動權從教師轉移給學生。筆者認為，在這種教學模式下，學生在課堂外完成知識學習，在課堂內則進行更高質量的互動，從而更加高效地利用課堂時間。在翻轉課堂中，學生在課前通過教師提供的在線視頻、講座、閱讀等方式學習新知識，然后在課堂上詳細講解。這種模式促進了師生之間、生生之間的互動，有助于學生深化理解和應用這些知識。

三、新能源導論課堂實踐教學

為了加強實踐教學環節，池州學院按照教育部工程認證標準設置實踐教學課程體系，開設了新能源材料與器件方面的專業實驗。本課程的課堂實踐教學是筆者和教研室成員共同確定的以氫氧燃料電池系統和光伏發電系統為代表新能源器件上進行的。例如，在光伏電池的輸出特性實驗過程，筆者利用光伏電池組件光源跟蹤手動控制程序，在光伏供電控制單元上調節光伏供電裝置的擺桿處于垂直狀態。然后，分別按下向東、向西、向南、向北的按鈕，調節光伏電池方陣的位置，使光伏電池方陣正對著投射燈，通過測定光伏電池的負載R的阻值從0逐漸變化到無窮大時，可以得到光伏電池的輸出特性曲線，即光伏電池的I-V特性曲線。新能源導論課堂實踐教學使學生在實踐中運用已學到的理論知識，綜合處理實驗中遇到的問題，提高分析問題和解決問題的能力，為今后的實際工作打下基礎。綜上所述，課堂實踐教學具有非常重要的意義，它能夠激發學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和記憶，培養學生的科學精神和創新能力，鍛煉學生的實驗操作技能，全面提高學生的學習素質。

四、新能源導論課外實踐

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。工業見習是高校理工科專業重要的課外實踐環節，是專業培養目標和課程設置的重要組成部分，是對理論教學的完善和補充。因此，池州學院在大二年級下半學期會統一安排新能源材料與器件專業學生進入相關企業參觀學習。筆者認為，教師應從以下方面加強學生的課外實踐環節：一是針對區域經濟新能源技術發展對應用型工程人才的需求，參考企業生產流程開發適合教學實踐的實驗課程，提高學生理論結合實踐的能力；二是開設新能源行業發展現狀及動態等方面的講座，拓寬學生的視野；三是構建校企聯合培養模式，校企協同育人是應用型院校優化人才培養模式、提高人才培養質量的重要理念與有效途徑。在學生意愿和條件允許的前提下，學校安排學生進入相關企業實習。在企業的實踐經歷，學生能深入了解行業動態、企業需求及實際工作流程，增強解決實際問題的能力。通過參與企業的實際項目，學生能夠將理論知識運用到實踐中，提高動手能力和實際操作水平。這種實踐能力的培養對學生畢業后快速適應職場具有重要意義，使學生能夠在工作中迅速展現出自己的價值。

此外，池州學院在新能源材料與器件人才培養方案中設置“第二課堂”平臺。通過學習“第一課堂”的基礎自然科學課程、專業核心課程及相關基礎實驗和專業實驗，學生可以為后續的課內外實踐課程奠定扎實的專業理論基礎。通過第二課堂，學生可以得到更多實踐機會，提高實際操作技能。例如，池州學院設立的新材料科技協會即為新能源材料與器件專業的第二課堂之一，該協會以“化學點亮生活，科技引領未來”的協會宗旨，舉辦有創新意義的活動，開展豐富有趣的第二課堂。學生參加協會舉辦的科技活動，可以鍛煉創新意識和創新能力，讓知識得到實踐，充分激發學生的實踐熱情。綜上所述，第二課堂是第一課堂的延伸和補充，學生通過第二課堂，可以拓展知識面，提升綜合素質。

五、課程考核

課程考核作為檢驗學生掌握科學知識、培養能力、獲取實際技能的一種手段，對實施素質教育，培養基礎扎實、創新和實踐能力強的應用型人才具有重要作用。因此，建立綜合評定新能源導論課程的多元立體評價體系勢在必行。池州學院考試科目的成績由考試成績的70%與平時成績的30%組成，這樣的方式使得卷面成績占據主導，導致部分學生通過考前突擊的方式獲得高分。但是，卷面成績不能全部代表學生所獲得知識的程度。此外，這種應試教育的考核模式不僅枯燥無味，而且不利于素質教育的發展和學生綜合素質的提高。

為了彌補傳統問答和計算考試題型的不足，且進一步發揮學生的主觀能動性，筆者在期末考試試卷中通常會設置一道開放題。開放題型不預先給定參考答案，沒有絕對標準，學生可以自由表達自己的意見和看法，這有助于教師收集到更多、更真實的信息，特別是對那些無法簡化的復雜問題，開放題型則更為適用?。不僅如此，開放題型通常能提供比封閉題型更多的信息，有時還會發現一些超出預料的、具有啟發性的回答，這有助于培養學生的思維能力，激發學生的創造力和想象力。

六、結語

新能源導論課程內容豐富，且知識更新速度快，筆者結合教學實踐經驗，從課程內容設置、理論教學、實踐教學、課外實踐及課程考核等方面進行了探討，希望能引導學生對新能源材料與器件專業相關課程產生學習興趣，增強課程的教學效果。

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基金項目：2023年度安徽省質量工程項目“新能源材料與器件新建專業質量提升項目”，項目編號：2023xjzlts080。