摘 要：新能源材料是常州工學(xué)院為新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)限選課程，該課程具有內(nèi)容豐富、信息量大、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、課時(shí)少的特點(diǎn)。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，對(duì)新能源材料課程的教學(xué)內(nèi)容、方法和考核方式等方面進(jìn)行了初步探討，以期提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核方式

能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的先決條件。所以，為了達(dá)到培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)面寬、知識(shí)面廣和工程能力強(qiáng)的應(yīng)用型本科人才的目標(biāo)，常州工學(xué)院新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在課程體系中開(kāi)設(shè)了新能源材料課程，將其作為該專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)限選課程之一。本文根據(jù)自身教學(xué)實(shí)踐，在新能源材料課程的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法探索和考核方式改革等方面進(jìn)行了初步探討，以更好地提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。

一、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和精選

教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和精選是教學(xué)改革的關(guān)鍵，作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)限選課程，新能源材料課程具有內(nèi)容豐富、信息量大、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、課時(shí)少的特點(diǎn)，課程內(nèi)容以金屬氫化物鎳電池材料、鋰離子電池材料、燃料電池材料、太陽(yáng)能電池材料、新型儲(chǔ)能材料、半導(dǎo)體照明發(fā)光材料等分為若干章節(jié)，考慮到內(nèi)容的完整性，以最后一章簡(jiǎn)要介紹其他新能源材料，例如核能材料、非晶態(tài)金屬磁性材料和超導(dǎo)材料等。新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)專(zhuān)業(yè)，涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，屬于交叉學(xué)科，涉及物理、化學(xué)、材料、冶金、電子、機(jī)械、能源與動(dòng)力工程等多個(gè)學(xué)科。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，還應(yīng)充分考慮到不要與新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)已開(kāi)設(shè)的其他新能源相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)重復(fù)，教學(xué)內(nèi)容必須有所側(cè)重，要講清課程中的要點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí)，以新能源材料“組成—結(jié)構(gòu)—性能—制備技術(shù)—應(yīng)用”為主線介紹新能源材料的有關(guān)知識(shí)，建立每章知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生清楚該門(mén)課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。此外，加大國(guó)內(nèi)外相關(guān)材料的最新進(jìn)展和企業(yè)動(dòng)態(tài)的講授，注重教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科發(fā)展前沿、生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自信。通過(guò)優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容始終能反映本學(xué)科的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和學(xué)術(shù)水平，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)方向的把握。

二、教學(xué)方法的探索

1.啟發(fā)式和互動(dòng)式的教學(xué)方式

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍其思維，宜多采用啟發(fā)式和互動(dòng)式的教學(xué)方式，變填鴨式的教學(xué)方式為啟發(fā)性、互動(dòng)性的教學(xué)方式。例如，我們?cè)诮榻B鋰離子電池材料時(shí)，先介紹鋰離子電池的原理，通常鋰離子電池原理過(guò)程中會(huì)提到，在充電過(guò)程中，鋰離子是從正極材料中脫出，通過(guò)電解質(zhì)擴(kuò)散到負(fù)極并嵌入到負(fù)極材料中，同時(shí)得到由外電路從正極流入的電子，放電過(guò)程正好相反。這樣的原理解釋有時(shí)會(huì)讓學(xué)生認(rèn)為鋰離子的脫嵌過(guò)程只是一種物理變化，我們可以向?qū)W生拋出問(wèn)題，鋰離子電池也稱(chēng)為搖椅電池，充放電過(guò)程中，鋰離子和電子是在正負(fù)極之間來(lái)回轉(zhuǎn)移的，那么這種轉(zhuǎn)移是物理變化還是化學(xué)變化呢？啟迪學(xué)生鋰離子和電子的轉(zhuǎn)移應(yīng)該是化學(xué)變化，那么化學(xué)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是什么？在充放電過(guò)程中這些物質(zhì)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這種變化為什么可逆？鋰離子為什么能夠在正負(fù)極之間移動(dòng)？為什么電子只能從外部電路走？帶著這樣的疑問(wèn)，學(xué)生會(huì)很自然地有興趣去探尋鋰離子電池中的材料。這種層層遞進(jìn)式的啟發(fā)和互動(dòng)式教學(xué)不但能夠增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

2.傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合

多媒體技術(shù)以其圖文并茂、聲像俱佳、動(dòng)靜皆宜的表現(xiàn)使課堂教學(xué)達(dá)到了全新的境界。在新能源材料的講授中，材料的性能和應(yīng)用學(xué)生容易理解，但對(duì)于材料的結(jié)構(gòu)講起來(lái)非常抽象。例如，太陽(yáng)能電池通過(guò)板書(shū)或者一張圖片很難讓學(xué)生對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，因此需要我們老師精心準(zhǔn)備多媒體課件，通過(guò)三維結(jié)構(gòu)圖片讓學(xué)生了解材料中各元素在晶體結(jié)構(gòu)中的占位，讓學(xué)生理解晶體結(jié)構(gòu)和材料性能之間的關(guān)系，與新能源材料相關(guān)的物理化學(xué)過(guò)程。例如半導(dǎo)體發(fā)光材料中的能級(jí)躍遷過(guò)程，太陽(yáng)能電池材料P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體的擴(kuò)散制備，儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫過(guò)程，鋰離子電池的充放電過(guò)程，燃料電池的原理過(guò)程等也可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)過(guò)程的可視化，讓學(xué)生對(duì)微觀過(guò)程具有宏觀的認(rèn)識(shí)。對(duì)于新能源材料課程，由于信息量大、內(nèi)容廣，過(guò)多地依賴多媒體教學(xué)可能會(huì)讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)難以消化，因此在教學(xué)中對(duì)于難度較大的基礎(chǔ)理論部分和原理的學(xué)習(xí)，板書(shū)不可缺少，使學(xué)生能夠有充分時(shí)間緊跟老師的思維去理解每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

3.課堂教學(xué)與教師科研相結(jié)合

新能源材料中很多是當(dāng)前科研的研究熱點(diǎn)，目前我校教師進(jìn)行的科研項(xiàng)目與太陽(yáng)能電池材料、鋰離子電池材料、燃料電池材料、LED發(fā)光材料等相關(guān)，實(shí)驗(yàn)室擁有多種新能源材料與器件的實(shí)物展示，同時(shí)又配備一系列的材料制備與測(cè)試表征儀器，通過(guò)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的參觀便于學(xué)生更加立體地了解典型新能源當(dāng)中關(guān)鍵材料的制備技術(shù)以及性能研究過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的了解。鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)加入教師的科研工作中，通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)加深理解課堂中的理論教學(xué)內(nèi)容。例如在進(jìn)行鋰離子電池材料的教學(xué)時(shí)，通過(guò)改性獲得不同摻雜、結(jié)構(gòu)、形貌的鋰離子正極材料粉體，制備出鋰離子電池，比較不同摻雜、結(jié)構(gòu)、形貌的正極材料對(duì)電池電化學(xué)性能的影響規(guī)律，使學(xué)生能深刻理解鋰離子電池正極材料的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，使得學(xué)生的潛能能夠充分發(fā)揮，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及更進(jìn)一步的深造奠定基礎(chǔ)。

4.教師講授與學(xué)生報(bào)告相結(jié)合

將全班學(xué)生分為若干調(diào)研小組，每五個(gè)人為一組，選擇與新能源材料課程內(nèi)容相關(guān)的選題，就相關(guān)選題通過(guò)查找國(guó)內(nèi)外科技文獻(xiàn)調(diào)研總結(jié)目前不同新能源材料的前沿知識(shí)，形成調(diào)研報(bào)告，鍛煉學(xué)生閱讀科技文獻(xiàn)的能力，提前為畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。各小組通過(guò)文獻(xiàn)的調(diào)研，形成系統(tǒng)的知識(shí)，將本組選題提煉做成PPT向全班同學(xué)作匯報(bào)，授課老師根據(jù)報(bào)告提出問(wèn)題，該組同學(xué)進(jìn)行即時(shí)答辯，考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

三、課程考核方式的探索

新能源材料課程的覆蓋面廣、知識(shí)點(diǎn)多，應(yīng)該采取靈活多樣的考核辦法。在成績(jī)的評(píng)定方式上，我們?cè)O(shè)定了四項(xiàng)考核內(nèi)容，第一部分是學(xué)生考勤、課堂互動(dòng)表現(xiàn)和課堂筆記，通過(guò)此部分的考核，提高學(xué)生的聽(tīng)課注意力，鍛煉學(xué)生提煉課程重點(diǎn)內(nèi)容的能力；第二部分是根據(jù)每個(gè)小組的調(diào)研報(bào)告、PPT展示、答辯情況打分，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、口頭表達(dá)能力和應(yīng)變能力。為了達(dá)到鍛煉每個(gè)學(xué)生的目的，第三部分考核內(nèi)容為每位學(xué)生必須完成一篇不少于3000字的論文，論文題目自擬，任意選擇一種新能源材料，內(nèi)容涉及該新能源材料從材料到相關(guān)器件再到相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用等。第四部分是傳統(tǒng)的期末考試，考試內(nèi)容為課程講授的基本內(nèi)容，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的理論部分強(qiáng)調(diào)定性了解，讓學(xué)生對(duì)各種新能源材料有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。

隨著新能源工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，新能源材料散發(fā)出強(qiáng)大的活力，新能源材料課程的開(kāi)設(shè)緊密結(jié)合新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，有利于提升本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，為未來(lái)學(xué)生從事新能源相關(guān)工作奠定理論基礎(chǔ)。根據(jù)新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，我們?cè)谛履茉床牧险n程的教學(xué)過(guò)程中對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行了初步探討，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，我們還要更加深入地進(jìn)行改革，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，提升教學(xué)藝術(shù)，使本課程的建設(shè)更加科學(xué)合理，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才的需求。

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注：本文受到“常州工學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目”的資助（項(xiàng)目編號(hào)：A3-4403-14-010）。

·編輯 趙飛飛