吳愛平 王蕾 閆海靜 焦艷清

摘要：新世紀(jì)人才的培養(yǎng)要注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，要注重培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐動手能力。能源與材料是科學(xué)進(jìn)步和人類社會發(fā)展的兩大重要支柱，《能源材料》課程是材料化學(xué)專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程具有涉及內(nèi)容知識廣泛、與科研生產(chǎn)聯(lián)系密切以及科學(xué)前沿更新快的特點(diǎn)。在“新工科”建設(shè)背景下，依托學(xué)院師資優(yōu)勢和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研平臺，通過對《能源材料》教學(xué)模式的探索與改革來充分調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生對課程的興趣，讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У闹鲃訉W(xué)習(xí)，提高課程教學(xué)質(zhì)量和效果。

關(guān)鍵詞：能源材料 ?科研融入教學(xué)? 教學(xué)模式? 教學(xué)改革

Exploration on Curriculum Construction and Teaching Reform of under the Background of New Engineering

WU Aiping? WANG Lei? YAN Haijing? JIAO Yanqing

（College of Chemistry， Chemical Engineering and Materials， Heilongjiang University， Harbin， Heilongjiang Province， 150080 China）

Abstract： The cultivation of talents in the new century should pay attention to the improvement of students' comprehensive quality， innovation consciousness and practical ability. Energy and materials are two important pillars of scientific progress and the development of human society. The course is an important professional basic course for undergraduates majoring in Material Chemistry. This course has the characteristics of extensive content knowledge， close connection with scientific research and production and rapid renewal of scientific frontier. Under the background of "new engineering" construction， relying on the advantages of college teachers and the scientific research platform of key laboratories of the Ministry of Education， through the exploration and reform of the teaching mode of ， we can fully mobilize students' enthusiasm， stimulate students' interest in the course， change students from passive learning to effective active learning， and improve the quality and effect of course teaching.

Key Words： Energy materials; Integrating scientific research into teaching; Teaching mode; Teaching reform

世界范圍內(nèi)新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)革命正在重塑世界經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和競爭格局，為應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，服務(wù)國家“一帶一路”“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，我國高等工程教育主動出擊積極推進(jìn)新工科建設(shè)，培養(yǎng)造就一批基礎(chǔ)扎實(shí)、多元化、工程能力突出的創(chuàng)新型人才^[1]。材料化學(xué)專業(yè)是材料科學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科，是培養(yǎng)系統(tǒng)掌握化學(xué)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本實(shí)驗(yàn)技能的具有創(chuàng)新精神的高端應(yīng)用型人才的學(xué)科?！赌茉床牧稀肥遣牧匣瘜W(xué)專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要介紹新能源材料領(lǐng)域的基本原理及當(dāng)今國內(nèi)外的最新研究進(jìn)展。然而，本課程涵蓋的知識點(diǎn)多、內(nèi)容涉及面廣、理論性強(qiáng)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)難度增大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維?！赌茉床牧稀分v授內(nèi)容和科研生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系密切，課程內(nèi)容廣泛地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活當(dāng)中，和人們的生活息息相關(guān)^[2-3]。然而，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式以及受教材限制的授課內(nèi)容具有明顯的局限性，學(xué)生只能在課堂上被動的聽講、記筆記來接收老師所講授的內(nèi)容，不能真正的去理解、去進(jìn)行實(shí)踐，因此雖然教學(xué)內(nèi)容很重要，但理論知識與實(shí)踐的脫鉤導(dǎo)致學(xué)生不能真正的去掌握所學(xué)的知識。因此，為了適應(yīng)新工科的要求，培養(yǎng)具備扎實(shí)基礎(chǔ)、全球視野、整合能力、領(lǐng)導(dǎo)能力、實(shí)踐能力的創(chuàng)新型復(fù)合人才，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式需要進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，教學(xué)手段有待提高和完善，主講教師應(yīng)具有相關(guān)的科研經(jīng)歷和生產(chǎn)實(shí)踐的知識，有機(jī)地將授課內(nèi)容與科研成果相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生利用課程所學(xué)知識，分析和解決科研生產(chǎn)實(shí)際遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，為國家科技經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展培養(yǎng)造就大批創(chuàng)新型人才。

1《能源材料》課程建設(shè)和教學(xué)改革探索

1.1 課堂講授和學(xué)生參與有機(jī)結(jié)合

在課程教學(xué)中采取教師課堂講授為主，學(xué)生參與為輔的教學(xué)模式，保證課程體系完整性的同時(shí)增加學(xué)生的參與度。學(xué)生參與環(huán)節(jié)，主要形式是課前自主學(xué)習(xí)以及安排學(xué)生進(jìn)行課程相應(yīng)知識點(diǎn)的講授。在課前自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師提前在學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)軟件中提供相關(guān)課程資源，學(xué)生根據(jù)教師的要求在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、做好筆記、找出相應(yīng)問題，隨后在課堂上提出自己在自主學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，通過授課教師和同學(xué)們的幫助來解決和理解遇到的問題，從被動的聽講者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)者，提高學(xué)生獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

傳統(tǒng)的課堂授課方式中，主要是教師單向地輸出，學(xué)生被動地聽，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性和主動性被嚴(yán)重忽略。此外，由于《能源材料》課程的內(nèi)容理論性強(qiáng)，導(dǎo)致部分學(xué)生在課堂上難以跟上教師的教學(xué)思路和節(jié)奏，容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)精力不集中、走神等問題，長期以往下去，最終對課程失去興趣，學(xué)習(xí)失去動力，導(dǎo)致課堂教學(xué)達(dá)不到預(yù)期效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此，要讓學(xué)生積極參與到課程教學(xué)中，改變學(xué)生被動的聽講、記筆記的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生提供更多自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，將被動學(xué)習(xí)化為主動學(xué)習(xí)。教師根據(jù)課程大綱設(shè)置，提供多個與課程相關(guān)的知識點(diǎn)供學(xué)生選擇，由學(xué)生在課堂上進(jìn)行講授，通過課上講授與討論相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對知識的理解與吸收。在此過程中，學(xué)生們3～5人一組，各有分工，學(xué)生們會積極主動地去學(xué)習(xí)、查閱資料，提煉內(nèi)容、相互討論、制作PPT課件。同時(shí)，在學(xué)生準(zhǔn)備的過程中，教師通過微信群、QQ群、學(xué)習(xí)通等線上交流平臺隨時(shí)接受答疑，加強(qiáng)學(xué)生與教師之間的交流溝通，增加學(xué)生的主動性同時(shí)增進(jìn)師生間的感情^[4]。學(xué)生進(jìn)行PPT講解后由其他同學(xué)提出問題，相互交流，從而進(jìn)一步加深對所學(xué)知識點(diǎn)地理解，最后由教師做出點(diǎn)評，指出優(yōu)點(diǎn)與不足。比如在講授鋰離子電池材料時(shí)，安排學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的講解，同學(xué)們查閱材料、制作PPT、課上進(jìn)行討論，加深了對知識點(diǎn)的掌握，取得了較好的教學(xué)效果。因此，這種教學(xué)模式不但提高了學(xué)生的課堂參與度，鍛煉了他們查閱資料能力、提升了他們制作PPT的能力、表達(dá)能力和組織語言的能力，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，而且在討論期間可以進(jìn)行思想碰撞，有利于培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求的優(yōu)秀人才。

1.2 改進(jìn)多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

目前，大多數(shù)教師采用單純的PPT講授，學(xué)生被動接受的簡單“灌輸式”的教學(xué)模式，然而單純的PPT授課方式難以長時(shí)間的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，長時(shí)間的聽課會導(dǎo)致學(xué)生疲倦、注意力分散，對講授內(nèi)容記憶不深刻、理解不深入，從而降低教學(xué)質(zhì)量^[5]。因此，在教學(xué)過程中要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，采用文字、聲音、圖形、圖像、視頻和動畫于一體的多媒體技術(shù)，提升課程的吸引力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善課程的教學(xué)節(jié)奏。在PPT的制作上要下功夫，不能是簡單的文字?jǐn)⑹?，?yīng)增加一些聲音、圖形、圖像和動畫吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生保持高的學(xué)習(xí)興趣和積極性，比如在講述鋰離子電池的工作原理時(shí)，選擇動態(tài)圖片，讓學(xué)生了解鋰離子穿過隔膜在電池正負(fù)極材料之間的嵌入與脫出過程，增加學(xué)生對鋰離子電池工作原理的直觀認(rèn)識，能更好的理解“搖椅式電池”這一概念的由來。此外，更重要的是，在課程講授過程中，要注意在一些與科研生產(chǎn)聯(lián)系密切的知識點(diǎn)中引入相關(guān)視頻，例如在講授新型二次電池材料-鋰離子電池材料時(shí)，播放我國寧德時(shí)代公司的宣傳片，一方面學(xué)生能了解最新的鋰電池材料進(jìn)展，另一方面也為中國企業(yè)在國際上取得的成績感到驕傲與自豪，在傳播專業(yè)理論知識的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生們的民族自信心和自豪感;在講述燃料電池相關(guān)內(nèi)容中，引入中國大學(xué)MOOC中四川大學(xué)的氫能與燃料電池課程的相關(guān)視頻，通過視頻的動畫效果可以更加直觀的看到燃料電池單電池的組裝和測試過程，通過清晰直觀的方式把復(fù)雜的過程弄明白，從而加深學(xué)生的記憶與理解。在網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的今天，教師要全面提高自身素質(zhì)，講授傳統(tǒng)知識的同時(shí)引入新時(shí)代元素，緊跟時(shí)代步伐，充分利用中國大學(xué)MOOC（慕課）國家精品課程等網(wǎng)絡(luò)資源將先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)模式以及前沿科技成果引入到課堂教學(xué)當(dāng)中，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

1.3 科研與教學(xué)有效結(jié)合，加深對理論知識的理解與運(yùn)用

在課堂教學(xué)中，利用視聽覺媒體開展教學(xué)活動可以吸引學(xué)生的注意力，但是對理論知識的實(shí)際運(yùn)用上仍缺少認(rèn)識，理論與實(shí)踐脫鉤，學(xué)生不能學(xué)以致用。針對上述問題，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，依托學(xué)院師資優(yōu)勢和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研平臺，將科研有效地融入到教學(xué)當(dāng)中，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對理論知識的理解，掌握能源材料的最新研究動態(tài)，為之后的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。例如在講述電池用碳材料（石墨、碳納米管、石墨烯、石墨炔）時(shí)，向同學(xué)們介紹學(xué)校付宏剛教授團(tuán)隊(duì)利用生物質(zhì)材料（玉米桿、椰殼、棕櫚殼等）制備碳材料的實(shí)例，同時(shí)邀請教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王蕾研究員給學(xué)生們講解如何利用豐富的生物質(zhì)碳源來制備功能型的石墨烯材料，通過科研實(shí)例讓學(xué)生了解不同碳材料的結(jié)構(gòu)與功能;在講授新型二次電池（鋰離子電池）、燃料電池材料時(shí)，增設(shè)實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)同學(xué)們參觀相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，結(jié)合教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教師的最新科研成果和科研平臺進(jìn)行講授。學(xué)生對自己學(xué)校的教師比較熟悉，通過參觀相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室、對相關(guān)教師研究工作的介紹以及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的了解，首先引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，其次學(xué)生能夠更好的了解所學(xué)理論知識在實(shí)際科研中的應(yīng)用，比如在講授鋰離子電池部分時(shí)，涉及到手套箱的使用，電池的組裝以及性能測試，在理論課上沒有直觀的認(rèn)識，通過增加實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生們了解當(dāng)前能源材料領(lǐng)域前沿科研方向和課題，還能讓他們更好地理解所學(xué)理論知識的必要性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣和動力。

1.4 多元化綜合評價(jià)指導(dǎo)課程建設(shè)

工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程對學(xué)生的學(xué)習(xí)評價(jià)方式主要基于平時(shí)成績和期末考試進(jìn)行的，考核形式比較單一^[6]。平時(shí)成績主要分為課堂出勤率和隨堂作業(yè)完成情況，占比在15%～30%，期末考試以開卷或閉卷考試的形式給出期末成績，占比在70%～85%，作為主要評價(jià)指標(biāo)，平時(shí)成績和期末考試成績構(gòu)成了課程的評價(jià)體系。然而無論是平時(shí)成績還是期末考試，反應(yīng)的都是對課程知識點(diǎn)的考核，只能簡單反應(yīng)學(xué)生對所學(xué)理論知識的掌握情況，不能全面反映學(xué)生的實(shí)際能力和綜合素質(zhì)。因此，這種簡單的評價(jià)方式不能滿足新工科背景下培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才的要求。根據(jù)新工科建設(shè)的理念，我們對能源材料課程的評價(jià)方式進(jìn)行改革，構(gòu)建了多元化綜合評價(jià)體系，既有形成性評價(jià)，又有終結(jié)性評價(jià)，以全面、客觀、有效的方式實(shí)現(xiàn)對學(xué)生綜合素質(zhì)的考核。目前本門課程考核方式包括平時(shí)成績（10%）、課堂講授（15%）、實(shí)踐報(bào)告（20%）和期末成績（55%）四部分，這種多元化綜合評價(jià)體系更加合理，一方面考核了學(xué)生對課程知識點(diǎn)的掌握程度，另一方面對學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力、總結(jié)能力和實(shí)踐操作能力進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)而能夠更好的評價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 結(jié)語

在“新工科”建設(shè)背景下，對工科專業(yè)課程提出了更高的要求，針對《能源材料》課程的特點(diǎn)，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式上進(jìn)行了初步的教學(xué)改革探索，依托學(xué)院師資優(yōu)勢和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研平臺，采用科研融入教學(xué)的新模式，注重學(xué)研結(jié)合和創(chuàng)新思維訓(xùn)練，開展體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)與創(chuàng)造性思維，為今后的工作學(xué)習(xí)奠定良好的知識儲備和思維習(xí)慣。通過課程改革以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才。

參考文獻(xiàn)

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