王 彬 王宇薇 孫小飛

（1.渤海大學化學與材料工程學院，遼寧 錦州 121013；2.錦州師范高等?？茖W校環(huán)境科學學院，遼寧 錦州 121000；3.渤海大學食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121013）

在我國高等教育工作中，工科專業(yè)教育占有非常重要的地位。在世界新一輪科技革命以及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟向信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)變的大背景下，加強工科教育的改革，提升創(chuàng)新型和應用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，有利于支撐和促進我國經(jīng)濟模式的順利轉(zhuǎn)型。教育部在2017 年2 月發(fā)布了《高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》，為深化高校的工科教育改革提出了全新的具有挑戰(zhàn)性的要求。隨后，教育部多次召開關(guān)于新工科的研討會，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，是我國新工科建設(shè)進入一個全新階段的標志[1-2]。

目前，我國的經(jīng)濟模式具有新業(yè)態(tài)、新技術(shù)、新模式、新產(chǎn)業(yè)的特點，隨著世界石油資源價格的不斷上漲，我國新能源產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展。無論是新能源材料的創(chuàng)新和制造，還是新能源產(chǎn)業(yè)鏈的建立和拓展，又或是新能源產(chǎn)品的檢測和應用，以及新能源行業(yè)監(jiān)督管理中新技術(shù)和新模式的開發(fā)和運行，所有這些環(huán)節(jié)都需要優(yōu)秀的工科技術(shù)人才來建設(shè)和支撐，因此，滿足新工科戰(zhàn)略要求的新能源專業(yè)的教學改革和創(chuàng)新勢在必行。

實踐教學在新工科教育戰(zhàn)略中具有重要的地位和意義，是培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型和應用型科技人才的重要環(huán)節(jié)[3-4]。本文以渤海大學新能源材料與器件專業(yè)為例，探索在新工科戰(zhàn)略要求下，工科專業(yè)實踐教學體系的改革和完善。

渤海大學化學與材料工程學院新能源材料與器件專業(yè)成立于2013 年，為學校重點建設(shè)的新興專業(yè)，擁有實驗室42 個，實驗室建筑面積超過2000 平方米，實驗教學設(shè)備近1000 臺（套），總價值超過1500 萬元。本專業(yè)非常注重產(chǎn)學研結(jié)合，擁有一個省級重點實驗室，為錦州市乃至遼寧省新能源行業(yè)輸送了大批的優(yōu)秀人才。新能源材料與器件專業(yè)作為新興的工科類專業(yè)，具有很強的應用性，對學生的動手能力和創(chuàng)新能力具有較高的要求。本專業(yè)的教學團隊在實踐教學過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，根據(jù)新能源行業(yè)的需要調(diào)整實踐教學內(nèi)容，優(yōu)化實踐教學方法，構(gòu)建符合新能源材料與器件專業(yè)職業(yè)特征的實踐教學體系，形成具有專業(yè)特色的教學模式，強化創(chuàng)新型、應用型人才培養(yǎng)，為專業(yè)建設(shè)提供支撐，全面提升新能源材料與器件專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，以適應新工科建設(shè)對創(chuàng)新型、應用型人才培養(yǎng)的要求。經(jīng)過長期積累沉淀，我們建立了一套基于“轉(zhuǎn)動課堂”模式的實踐教學體系。

1 基于“轉(zhuǎn)動課堂”模式的實踐教學體系的重要意義

1.1 有助于培養(yǎng)更優(yōu)秀的新能源人才

專業(yè)主修能力的培養(yǎng)要難于專業(yè)一般能力和專業(yè)主要能力的培養(yǎng)，其更加注重培養(yǎng)學生在某個專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和實踐能力[5]?；凇稗D(zhuǎn)動課堂”模式的新能源材料與器件專業(yè)的實踐教學體系，加大了對學生專業(yè)主修能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出的學生具有更強的專業(yè)技能，因此，能夠有效滿足新能源行業(yè)對專業(yè)化人才的需求，同時，極大地縮短了我專業(yè)培養(yǎng)的學生適應相關(guān)企業(yè)的時間，能夠更快地實現(xiàn)自己的價值并且為企業(yè)創(chuàng)造價值，充分體現(xiàn)出我專業(yè)更優(yōu)秀人才培養(yǎng)的優(yōu)勢和特點。

1.2 有助于建立規(guī)范的新能源人才培養(yǎng)體系

新能源材料與器件專業(yè)是渤海大學建立的新興的工科類專業(yè)，可以借鑒的其他學校的成功經(jīng)驗較少。經(jīng)過十年的實驗教學改革與完善，我們建立的實踐教學體系重點培養(yǎng)學生的專業(yè)主修能力，實踐教學內(nèi)容與實際行業(yè)領(lǐng)域緊密結(jié)合，成功實現(xiàn)了教學內(nèi)容的專業(yè)化、系統(tǒng)化和工程化，確保本專業(yè)人才的培養(yǎng)方向和內(nèi)容緊密結(jié)合新能源行業(yè)的需求，提升了實踐教學環(huán)節(jié)的水平和質(zhì)量，為建立規(guī)范的新能源人才培養(yǎng)體系奠定了基礎(chǔ)。

1.3 有助于增強新能源人才的行業(yè)競爭力

在本專業(yè)建立的基于“轉(zhuǎn)動課堂”的實踐教學體系中，更多形式、不同層次的實踐教學內(nèi)容與理論教學內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，相輔相成，實現(xiàn)了實踐教學與理論教學的緊密結(jié)合。同時，通過鼓勵學生在企業(yè)進行交流實習，了解行業(yè)相關(guān)工藝創(chuàng)新需求、工程新技術(shù)原理等，不僅增強了學生的理論功底和實踐能力，還使學生提前掌握了相關(guān)的行業(yè)背景，在實際的生產(chǎn)線上提高了綜合知識運用能力，創(chuàng)新意識和責任擔當精神，有助于增強新能源人才未來的行業(yè)競爭力。

1.4 有助于提升專業(yè)教師的專業(yè)素質(zhì)和能力

在“轉(zhuǎn)動課堂”實踐教學體系中，由本專業(yè)教師和企業(yè)工程技術(shù)人才組成實踐授課小組，教師以自己的專業(yè)知識為教學基礎(chǔ)，企業(yè)的工程技術(shù)人才具有豐富的實踐經(jīng)驗，兩者結(jié)合，實踐教學師資隊伍的水平和能力得到顯著提高。由于企業(yè)技術(shù)人才的加入，使得“工程技術(shù)導向”的新工科實踐教學理念直接貫穿于實踐教學中，這對本專業(yè)教師在制定實踐目標、設(shè)計實踐方案、監(jiān)控實踐過程和評價實踐成果等方面提出了更高的要求，有助于提升本專業(yè)教師的專業(yè)素質(zhì)和能力。

2 新能源材料與器件專業(yè)實踐課程體系的構(gòu)成

新能源材料與器件是研究新能源領(lǐng)域相關(guān)材料的元素組成、晶體結(jié)構(gòu)、材料制備、材料性質(zhì)和材料應用等基本要素以及這些要素之間關(guān)系的新興科學。新能源材料與器件綜合了化學、材料科學、物理學、計算科學等多門理工科學科。

新能源材料與器件的實踐課程體系由三個模塊組成：第一個模塊是公共基礎(chǔ)實驗，包括計算機基本技能、基礎(chǔ)物理實驗和基礎(chǔ)化學實驗等；第二個模塊是專業(yè)基礎(chǔ)實驗，包括材料工程基礎(chǔ)實驗、材料科學基礎(chǔ)實驗等；第三個模塊是專業(yè)實驗，主要包括一些與新能源材料與器件行業(yè)相關(guān)的設(shè)計性實驗。

目前，公共基礎(chǔ)實驗和專業(yè)基礎(chǔ)實驗已經(jīng)按照專業(yè)認證的要求進行了課程體系的改革和完善。本文重點討論專業(yè)設(shè)計實驗模塊在“轉(zhuǎn)動課堂”模式下進行的相關(guān)實驗課程體系的改革和完善。根據(jù)新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)計劃的要求，專業(yè)實驗模塊由驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗三部分組成。

1.驗證性實驗模塊，包括變溫霍爾效應實驗、半導體C-V 特性實驗、硅單晶少子壽命測試實驗等，學生通過操作實驗設(shè)備增強動手能力，通過分析測試數(shù)據(jù)得到實驗結(jié)論，進一步掌握專業(yè)相關(guān)的基本定律和原理。驗證性實驗模塊有效地鞏固了學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。

2.在鞏固了學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握的基礎(chǔ)上，學生運用這些基本原理進行拓展性的綜合性實驗，包括四探針測量薄層電阻實驗、大壓力下功率器件失效分析實驗、晶閘管靜態(tài)參數(shù)綜合測試實驗等，綜合性實驗模塊有效地鍛煉學生將多個知識點進行融會貫通，形成一個較為完整的知識體系。

3.在設(shè)計性實驗模塊環(huán)節(jié)，學生可以根據(jù)指導教師的科研方向，由教師提出實驗要求，學生設(shè)計創(chuàng)新性實驗過程。例如催化材料制備與催化性能研究方向的綜合設(shè)計實驗，學生首先要根據(jù)所進行的催化反應設(shè)計材料制備的工藝過程，然后對所制備的材料進行成分分析、結(jié)構(gòu)測試以及形貌表征，接下來進行相關(guān)的催化反應，分析材料的催化效率以及催化壽命等關(guān)鍵性質(zhì)，最后進行綜合評價。在設(shè)計性實驗模塊環(huán)節(jié)中，學生自己設(shè)計、操作并完成實驗，鍛煉了他們分析問題、解決問題的能力。設(shè)計性實驗模塊激發(fā)了學生的學習熱情，進一步增強了他們對基礎(chǔ)理論知識的理解和運用，還能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高他們的創(chuàng)新能力，養(yǎng)成科學規(guī)范的實踐品格。

3 基于“轉(zhuǎn)動課堂”模式的實踐教學體系改革的內(nèi)容

1.在“轉(zhuǎn)動課堂”的理論課精講中，引入與理論知識關(guān)聯(lián)的驗證性實驗內(nèi)容，豐富理論精講內(nèi)容，增強實踐教學效果。目前，在新能源材料與器件專業(yè)轉(zhuǎn)型為“應用型”專業(yè)的背景下，在理論精講教學中，由于理論精講內(nèi)容較為深入，導致學生不容易理解理論課程內(nèi)容，造成學生厭學現(xiàn)象。將驗證性實驗內(nèi)容引入理論精講具有以下優(yōu)點：

（1）以實踐為出發(fā)點，理論為支撐點，形成教學與實踐結(jié)合的理論教學模式，有利于學生系統(tǒng)的理解專業(yè)理論知識，同時又對實踐應用有了初步了解。

（2）將驗證性實驗內(nèi)容引入到理論課精講中，例如變溫霍爾效應實驗等，能夠更清楚、更直觀地使學生理解一些概念抽象、理論性強的專業(yè)知識點，了解所學的專業(yè)知識點在實際應用中的作用，兩者結(jié)合，學生可以更牢固地掌握理論課程內(nèi)容。

2.在“轉(zhuǎn)動課堂”的課上討論中，引入知識點交叉的綜合性實驗內(nèi)容，討論專業(yè)應用中存在的實際問題，提高學生分析問題、解決問題的能力，同時鞏固學生對專業(yè)知識的掌握。在傳統(tǒng)的課堂教學中，老師在上面講，學生在下面聽，通常都是老師一個人在臺上唱“獨角戲”，與臺下的學生沒有互動。在基于“轉(zhuǎn)動課堂”的實踐教學模式中，增加了大量的課堂討論環(huán)節(jié)，在課堂討論環(huán)節(jié)中，教師引入知識點交叉的綜合性實驗內(nèi)容，將專業(yè)應用中存在的實際問題列舉出來，學生根據(jù)自己掌握的理論基礎(chǔ)知識暢所欲言，與老師、同學進行深入的分析和討論。但同時，討論的題目應該結(jié)合專業(yè)實際，要具有明確的目的性，不能盲目地討論。將知識點交叉的綜合性實驗內(nèi)容引入到“轉(zhuǎn)動課堂”的討論中具有以下優(yōu)點[6]：

（1）老師能夠從學生們的分析和討論中了解學生對知識點理解和掌握的程度，更好地把控課程教學內(nèi)容的深度和教學速度，從而制定更有效的教學方案，提升了教師的專業(yè)素質(zhì)。

（2）學生們不僅鍛煉了自己的交流表達能力，拓展了科學思維，也能夠通過相互間的互動和溝通，鍛煉和鞏固所學的知識點，并發(fā)現(xiàn)自己的知識盲區(qū)，拓展知識面，提高了應用型人才的質(zhì)量。

（3）討論內(nèi)容緊扣專業(yè)應用的實際問題，與專業(yè)發(fā)展方向緊密結(jié)合，有助于增強學生專業(yè)知識的系統(tǒng)化和時效性，使他們了解行業(yè)最前沿的發(fā)展動態(tài)和科學問題，增加學生學習的深度。

3.在“轉(zhuǎn)動課堂”的課下教學中，引入設(shè)計性實驗內(nèi)容，激發(fā)學生課下學習興趣，加深學生對知識的理解，提高教學效果。課下教學中的實踐教學，可以結(jié)合課上的理論內(nèi)容進行相應的拓展，根據(jù)學生興趣引入設(shè)計性實驗內(nèi)容，更進一步接近新能源材料與器件的實際應用，學生可以走進科研實驗室，在教師的指導下，設(shè)計新能源材料的制備方案、學習材料的表征技術(shù)、分析材料的相關(guān)性質(zhì)、進行簡單的材料應用。通過課下的實踐教學環(huán)節(jié)，可以有效地拓展學生的知識面，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，提高他們的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語

通過對“轉(zhuǎn)動課堂”模式下新能源材料與器件專業(yè)實踐教學的改革和完善，實現(xiàn)了理論教學與實踐教學的緊密結(jié)合。在“轉(zhuǎn)動課堂”的不同階段引入不同模塊的實驗內(nèi)容，有助于加深學生對抽象概念和復雜原理的理解，鞏固了學生對專業(yè)知識的掌握，有效地拓展了學生的知識面。本文對探索更加有效的創(chuàng)新型和應用型人才的培養(yǎng)模式具有一定的實踐意義。