王靜 時志強 紀(jì)秀杰

摘 要：鋰離子電池作為一種綠色儲能裝置，在電動汽車，混合電動汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在高校中，綠色能源材料相關(guān)課程很多，但是仍以課堂教學(xué)為主，雖然教學(xué)效率較高，但與實際生產(chǎn)相距較遠?！朵囯x子電池設(shè)計與實踐》以實踐為主，采用本院特有的鋰離子電池中試示范線作為教學(xué)資源，模擬實際工作環(huán)境進行教學(xué)，以學(xué)生動手為中心，培養(yǎng)學(xué)生直接勝任工作的能力，為理論知識與生產(chǎn)實踐提供橋梁。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池設(shè)計與實踐;教學(xué)方法

《鋰離子電池設(shè)計與實踐》是我院無機非專業(yè)新能源方向的基礎(chǔ)課程，涉及到化學(xué)、材料、化工、環(huán)境等專業(yè)的理論知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使同學(xué)們更深刻地理解和掌握一些基本理論，結(jié)合中試設(shè)備模擬實際生產(chǎn)加深對過程的理解和設(shè)備的使用。作為任課教師我們該如何提高鋰離子電池設(shè)計與實踐課程的教學(xué)效果呢？以下談?wù)劰P者在教學(xué)過程中對教學(xué)方法及實踐設(shè)計的體會。

一、課程預(yù)習(xí)形式的調(diào)整

課程的預(yù)習(xí)是為了加深學(xué)生對理論課內(nèi)容的理解，為學(xué)生們做工藝設(shè)計和實踐打下基礎(chǔ)，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。這些都在培養(yǎng)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮著重要作用，同時還能提高教師授課的效率。然而，大多數(shù)同學(xué)的預(yù)習(xí)不充分，尤其是實驗部分只是簡單的實驗原理和過程的抄寫，對于實際操作方法和步驟缺乏深入思考。這嚴(yán)重影響了課程的教學(xué)效果，不僅無法實現(xiàn)理論與實踐的有效關(guān)聯(lián)，也難以達到培養(yǎng)同學(xué)們創(chuàng)新能力的目標(biāo)。這就要求教師進行換位思考，改變課堂教學(xué)和實踐教學(xué)的預(yù)習(xí)形式。

工藝設(shè)計與實踐一般都是以5人為一組，采用每次課程隨機請同學(xué)們在課堂上進行實驗講解，老師的作用轉(zhuǎn)化為設(shè)備操作的補充講解，強化操作要點和注意事項。這樣對于預(yù)習(xí)不充分或者沒有的同學(xué)有會產(chǎn)生緊迫感，同時，對于講解的同學(xué)而言也是鍛煉和展現(xiàn)邏輯思維和表達能力的一次機會。對于預(yù)習(xí)充分，講解思路清晰的同學(xué)，可以通過最終成績考核里加分予以鼓勵。同樣，對于講解過程中，提出關(guān)鍵問題或者補充的同學(xué)，也可以予以加分。這樣能夠很好的發(fā)揮預(yù)習(xí)的作用，加深同學(xué)們對實驗的理解，同時對于實驗重點和注意事項能夠印象深刻。

這一方法，淡化了老師的主導(dǎo)作用，能夠更好的啟發(fā)學(xué)生對實驗的思考，做到理論知識與獨立思考的融會貫通。

二、實踐內(nèi)容及形式的調(diào)整

對于無機非金屬專業(yè)新能源方向的學(xué)生而言，實訓(xùn)中心實訓(xùn)或者企業(yè)實習(xí)大多是參觀式學(xué)習(xí)，能夠親自在中試設(shè)備進行操作模擬實際生產(chǎn)的機會十分難得，學(xué)生通過前期理論學(xué)習(xí)擬定正負極材料配方、選擇和制定工藝參數(shù)，掌握各步驟的目的、原理及相關(guān)儀器設(shè)備的基本操作方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和科學(xué)研究能力，為畢業(yè)后從事鋰離子電池及電化學(xué)等相關(guān)的行業(yè)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。但是，儀器多為大型設(shè)備，無法做到每人做一次，多是小組合作，大大降低了學(xué)生的興趣和主觀能動性。

俗話說：興趣是最好的老師，提高學(xué)生興趣，寓學(xué)于樂是提高實驗教學(xué)成果的最佳方式。在鋰離子電池實際生產(chǎn)過程中，正、負極材料的配方設(shè)計是依據(jù)產(chǎn)品的使用要求而制定的，主要依托理論講解進行系統(tǒng)的設(shè)計原則學(xué)習(xí)，針對鋰離子電池的生產(chǎn)流程則是通用的，包括同行業(yè)鏈中超級電容器等器件的生產(chǎn)步驟基本相似，因此著重對其進行操作實踐。鋰離子電池生產(chǎn)流程包括：配料混漿、拉漿涂布、裁片、制片、卷繞、激光焊、注液、化成、檢測包裝等。這一系列關(guān)鍵過程都能夠親自操作，學(xué)生初步反應(yīng)良好。拉漿涂布工藝中，同學(xué)們掌握了常用的單面連續(xù)涂布、單面間歇涂布和雙面間歇涂布三種方式的操作要點，也對不同涂布工藝的特點有了更深層次的了解。由于引起了學(xué)生特別是想在畢業(yè)后從事行業(yè)相關(guān)工作的同學(xué)們的興趣，對設(shè)備的操作，零件的安裝、極片厚度（百分表）的調(diào)節(jié)、間歇涂布參數(shù)設(shè)置等因素都進行了認真的思考，提問也比較活躍，實驗效果得到了加強。

由此可推測，對于后續(xù)卷繞/疊片、激光焊、注液等工藝過程，我們也可以開展開放性實驗。針對設(shè)備臺套數(shù)不足這種現(xiàn)象，由于鋰離子電池在生活中使用范圍很廣，如同學(xué)們的手機，手表，比基本等使用的是不同形狀的鋰離子電池，我們通過設(shè)計終產(chǎn)品為圓柱型鋰離子電池、方型鋰離子電池、軟包裝型鋰離子電池等多種尺寸設(shè)計來拉近教學(xué)與實際生活的距離，進一步提升同學(xué)們的參與熱情。

在重點和難點部分，使用教學(xué)儀器進行現(xiàn)場講解，加深學(xué)生對設(shè)備操作的方法和注意事項的記憶，事半功倍。最后由學(xué)生親自操作，在學(xué)生自己操作的過程中，再次體會儀器的使用和操作順序，補充在觀摩視頻和教師講解中沒有注意的事項，查漏補缺，達到系統(tǒng)全面掌握儀器使用的目的。

以上方法在最大程度上吸引了學(xué)生興趣。通過模擬實際生產(chǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識融入到實際生產(chǎn)的思考和學(xué)習(xí)種，便于不同工藝的特點和要點的區(qū)分和記憶。

三、課程成績的評價

課程包括理論授課和實踐操作兩部分，因此，對于最終課程的考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)于常規(guī)的理論或?qū)嶒炚n有所區(qū)分。針對實踐部分的考核比重應(yīng)增大，教師應(yīng)對實驗操作和實驗結(jié)果均有評價。實驗操作中，每個工藝都有不同的操作要點及注意事項，如注液需要在真空負壓條件下進行，注液量與最終額定容量設(shè)計有關(guān)等，應(yīng)對應(yīng)每小組每位同學(xué)的操作給出評定;最后的實驗結(jié)果通過電化學(xué)測試來驗證同學(xué)們在前期工藝配方設(shè)計及工藝操作的效果，由于電化學(xué)測試較多，一般情況下我們向同學(xué)們講解origin作圖軟件的使用方法，通過事例數(shù)據(jù)的反復(fù)練習(xí)使同學(xué)們熟練掌這種作圖軟件，它能滿足大部分本科生的作圖需求，幫助同學(xué)們節(jié)省了以往手動作圖的時間，同時提高實驗結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有利于科學(xué)研究的開展。根據(jù)實驗作圖結(jié)果分析實驗過程中哪些是有效數(shù)據(jù)，哪些是無效數(shù)據(jù)，同時分析無效數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，深刻理解實驗內(nèi)容。

鋰離子電池生產(chǎn)工藝是新能源方向?qū)嶒灥闹攸c，也是學(xué)院為了同學(xué)們畢業(yè)后步入社會從事相關(guān)學(xué)科工作和學(xué)習(xí)進行的技能訓(xùn)練?？己诉€加入同學(xué)們對于鋰離子電池從設(shè)計到生產(chǎn)的整體性把握，對實驗原理、目的、實驗方法、實驗內(nèi)容和實驗操作過程中的注意事項全新的認識和自己對實驗的一個心得體會，實驗成敗的影響因素分析等等。教師應(yīng)該結(jié)合實驗過程中學(xué)生的動手能力以及完成情況進行評定，以鼓勵同學(xué)們繼續(xù)發(fā)揚主觀能動性。

四、結(jié)束語

為了鋰離子電池設(shè)計與實踐課程的教學(xué)效果，針對理論及實踐課程的特點，總結(jié)了以上教學(xué)方法，培養(yǎng)同學(xué)們主動探究問題和解決問題的能力，在鋰離子電池工藝實踐過程中真正實現(xiàn)了“教師為輔，學(xué)生為主，寓學(xué)于樂”的學(xué)習(xí)模式，強化了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，使同學(xué)們形成嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，獲得科學(xué)合理的實驗方法，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。