王志濤 上官恩波 翟海法 王公軻 高圣博

摘要 在“碳中和”背景下，如何建設(shè)特色鮮明且優(yōu)勢突出的新能源材料與器件專業(yè)成為高校亟需破解的難題。河南師范大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)秉承“以國家需求為依歸，以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為途徑，以改革創(chuàng)新為動力”的理念，通過深化專業(yè)綜合改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)機(jī)制，提升專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，在師資隊伍建設(shè)、課程體系改革、實驗平臺建設(shè)、實驗教學(xué)體系完善及實踐基地建設(shè)等方面取得了積極成效。

關(guān)鍵詞 新能源材料與器件；專業(yè)建設(shè)；人才培養(yǎng)；產(chǎn)教融合

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.11.014

新能源行業(yè)科技含量高，產(chǎn)業(yè)帶動作用強(qiáng)，市場發(fā)展?jié)摿薮?，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)我國“碳達(dá)峰”及“碳中和”目標(biāo)的必由之路[1-2]。為培養(yǎng)國家和地方亟需的新能源行業(yè)技術(shù)人才，2010年7月教育部批準(zhǔn)了一批高校設(shè)置與新能源、新材料產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的新能源材料與器件本科專業(yè)。2022年《國家自然科學(xué)基金“十四五”發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布，本次公布的115項“十四五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域中，與新能源材料與器件專業(yè)高度相關(guān)的領(lǐng)域多達(dá)5項，包括“新材料與新結(jié)構(gòu)的力學(xué)”“綠色合成方法與過程”“能源資源高效轉(zhuǎn)化與利用的化學(xué)、化工基礎(chǔ)”“新材料的化學(xué)創(chuàng)制”及“材料多功能集成與器件設(shè)計理論基礎(chǔ)”，這為新時代新能源材料與器件專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展指明了方向，提出了更高的要求。作為一個涉及化學(xué)、物理及材料科學(xué)等學(xué)科的工科類專業(yè)，確定適應(yīng)當(dāng)下發(fā)展要求的人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建與之相配套的人才培養(yǎng)模式和課程教育體系，是高等學(xué)校培養(yǎng)滿足國家對“高、精、尖”人才的迫切需求，推動社會可持續(xù)健康發(fā)展的前提[3-4]。因此，如何將新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)成為特色鮮明且優(yōu)勢突出的專業(yè)成為各大高校不斷探索的課題。本文以河南師范大學(xué)（以下簡稱“我?！保┬履茉床牧吓c器件專業(yè)的建設(shè)及發(fā)展為主體，學(xué)習(xí)并汲取其他高校該專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的經(jīng)驗，探討其在學(xué)生培養(yǎng)模式和培養(yǎng)體系等方面的改革。

1河南師范大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)的特點及現(xiàn)狀

2015年河南師范大學(xué)以化學(xué)化工學(xué)院為依托，開設(shè)新能源材料與器件本科專業(yè)。為進(jìn)一步凸顯材料科學(xué)學(xué)科優(yōu)勢，優(yōu)化專業(yè)建設(shè)，學(xué)校抽調(diào)化學(xué)化工學(xué)院和物理學(xué)院部分骨干教師，于2018年正式組建材料科學(xué)與工程學(xué)院。此后，新能源材料與器件專業(yè)依托單位轉(zhuǎn)至材料科學(xué)與工程學(xué)院。雖然該學(xué)院是一個新建的年輕學(xué)院，但是本專業(yè)所依托的材料科學(xué)學(xué)科實力雄厚。目前材料科學(xué)ESI學(xué)科已進(jìn)入全球前5‰行列，這為新能源材料與器件專業(yè)的高質(zhì)量建設(shè)與發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。專業(yè)調(diào)整后，材料科學(xué)與工程學(xué)院積極組織專家對新能源材料與器件專業(yè)發(fā)展進(jìn)行“把脈問診”，針對目前存在的一些突出問題進(jìn)行探索研究。主要問題包括：①課程體系設(shè)置特色不鮮明，人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確，主干課程未充分結(jié)合學(xué)校特色與強(qiáng)勢學(xué)科資源；②嚴(yán)重缺乏“雙師型”人才，現(xiàn)任專任教師90%以上為高校畢業(yè)博士直接來校任教，缺乏實踐教學(xué)經(jīng)驗；③材料類學(xué)科特色實驗室建設(shè)不完善，缺乏用于綜合實驗教學(xué)的儀器設(shè)備；④實習(xí)基地數(shù)量有限且聯(lián)系不夠緊密，制約學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)、實踐活動。針對當(dāng)前學(xué)校該專業(yè)處于調(diào)整期的現(xiàn)狀，探索專業(yè)特色化建設(shè)之路顯得尤為迫切。

2河南師范大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)的特色化建設(shè)

2.1明確人才培養(yǎng)目標(biāo)

新能源材料與器件專業(yè)是面向新能源開發(fā)、新材料設(shè)計與制備及新能源器件設(shè)計與制造等領(lǐng)域而開設(shè)的本科專業(yè)。本專業(yè)以化學(xué)、物理等學(xué)科為基礎(chǔ)，材料為主體，通過器件展現(xiàn)出材料的功能，表現(xiàn)出學(xué)科交叉性強(qiáng)的特點。因此，本專業(yè)注重基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用相結(jié)合，重點培養(yǎng)學(xué)生在新材料設(shè)計與制備、新能源器件設(shè)計與制造等方面的能力[5]?；诒緦I(yè)特點而設(shè)置復(fù)合型、交叉型課程體系，夯實基礎(chǔ)理論，著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論進(jìn)行“材料設(shè)計與合成”及“器件設(shè)計與優(yōu)化”的能力，以期學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握材料制備與表征，理化性能測試，儲能器件設(shè)計與優(yōu)化，具備運用所學(xué)知識技能解決新能源材料與器件領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。通過四年的培養(yǎng)，畢業(yè)生能夠勝任新能源開發(fā)、新材料設(shè)計與制備及新能源器件設(shè)計與制造等方面的工作，成長為創(chuàng)新意識敏銳、理論基礎(chǔ)扎實及實踐能力突出的復(fù)合型人才。

2.2創(chuàng)新課程體系建設(shè)

依據(jù)“新工科”人才的培養(yǎng)定位，完善課程體系建設(shè)。本專業(yè)的學(xué)科交叉性強(qiáng)，在教學(xué)過程中難以做到面面俱到，應(yīng)當(dāng)去繁就簡，有所側(cè)重。首先，精簡課程結(jié)構(gòu)，例如將原培養(yǎng)方案中的“四大化學(xué)”，精簡為以物理化學(xué)為主，并擴(kuò)充該課程學(xué)時，達(dá)到夯實學(xué)科基礎(chǔ)的目的。其次，優(yōu)化主干課程類型，開設(shè)與材料合成及器件設(shè)計密切相關(guān)的專業(yè)課程，如儲能材料與制備技術(shù)、半導(dǎo)體物理與器件、化學(xué)電源設(shè)計等。避免開設(shè)內(nèi)容相近的課程，以免造成知識點重復(fù)及學(xué)時浪費。根據(jù)專業(yè)偏重實驗科學(xué)的特點，探索CDIO工程教育模式與課程體系建設(shè)相融合。由任課教師選擇某些與課程相關(guān)的實驗題目，然后安排學(xué)生進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計，制訂實驗方案，最后完成實驗內(nèi)容。通過這種教學(xué)模式的優(yōu)化，將學(xué)生被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，充分發(fā)揮每個學(xué)生的積極性。有利于提升學(xué)生對基礎(chǔ)理論的認(rèn)知水平，強(qiáng)化其從事科學(xué)研究的動手能力，特別有利于培養(yǎng)他們運用所學(xué)知識和技能解決綜合性問題的能力[6]。

2.3加強(qiáng)“雙師型”師資隊伍建設(shè)

強(qiáng)大的師資隊伍是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的有力保障。目前，河南師范大學(xué)新能源材料與器件專業(yè)的教師全部是從“雙一流”高?；蛑攸c科研院所獲得博士學(xué)位后直接應(yīng)聘到本校工作，具有理論基礎(chǔ)好和學(xué)術(shù)能力強(qiáng)的優(yōu)勢。但是，他們普遍缺乏工程實踐的經(jīng)驗，因此在教學(xué)過程中可能會造成教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)生產(chǎn)相互脫節(jié)的問題。此外，由于面臨工作考核和職稱評定的壓力，大部分青年教師把精力集中在申報課題、發(fā)表論文、提升職稱方面，對所擔(dān)任的課堂教學(xué)工作，特別是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)投入不足，實驗員隊伍建設(shè)更是堪憂。這些因素影響了“雙師型”教師隊伍建設(shè)，更嚴(yán)重影響了本科工程教育的質(zhì)量。針對上述問題，為培養(yǎng)“雙師型”教師隊伍，學(xué)校采取了以下措施：①注重引進(jìn)復(fù)合型人才。在人才引進(jìn)過程中，不能只關(guān)注人才的學(xué)歷、職稱，更應(yīng)注重人才所具備的企業(yè)工作經(jīng)歷及相應(yīng)的工作能力，逐步建立靈活的人才引進(jìn)模式，在保證引進(jìn)人才滿足崗位基本條件的前提下，引進(jìn)實踐能力突出的專業(yè)技術(shù)人才。發(fā)揮復(fù)合型教師的“傳幫帶”作用，逐漸形成“雙師型”教師隊伍。②建立“雙師型”教師隊伍培養(yǎng)機(jī)制。搭建校企合作平臺，明確培養(yǎng)目標(biāo)，遴選骨干教師到對口企業(yè)進(jìn)行“全鏈條”生產(chǎn)學(xué)習(xí)，教師在生產(chǎn)一線不斷積累工程實踐經(jīng)驗[7]。探索互惠互利的長效合作機(jī)制，鼓勵教師與企業(yè)聯(lián)合申報課題或項目，解決企業(yè)生產(chǎn)過程中的實際難題。

2.4打造先進(jìn)的科研平臺

先進(jìn)的科研平臺是本科教學(xué)和科學(xué)研究的重要支撐。為促進(jìn)專業(yè)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展，學(xué)院投入大量經(jīng)費以完善本科教學(xué)和科研平臺建設(shè)，購置了一批大型儀器設(shè)備，如原位電化學(xué)X射線衍射儀、熱重分析儀、比表面積測試儀、總有機(jī)碳分析儀、高效液相色譜儀、接觸角測量儀、微機(jī)控制萬能試驗機(jī)、微納3D打印機(jī)、等離子體增強(qiáng)原子層沉積等，借助這些良好的科研基礎(chǔ)條件，引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，為將來繼續(xù)深造和走向工作崗位打下基礎(chǔ)。針對該專業(yè)的人才培養(yǎng)要求，學(xué)院整合現(xiàn)有資源，在專業(yè)實驗課程體系中適當(dāng)、逐步地增加開放性、創(chuàng)新性和設(shè)計性實驗項目的比重，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐動手能力。此外，學(xué)院積極申報并獲批了河南省“先進(jìn)電化學(xué)儲能材料設(shè)計與循環(huán)利用工程技術(shù)研究中心”（簡稱“工程中心”）。依托工程中心的先進(jìn)實驗設(shè)施，搭建先進(jìn)電化學(xué)儲能材料設(shè)計與應(yīng)用、新型電化學(xué)儲能器件、電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、廢舊電池材料高效資源化利用技術(shù)4個產(chǎn)學(xué)研相融合的基礎(chǔ)實驗平臺。特別地，瞄準(zhǔn)新能源市場的發(fā)展需求，著力打造“廢舊儲能材料高效資源化利用技術(shù)”的基礎(chǔ)實驗平臺，建設(shè)本校新能源材料與器件專業(yè)的特色學(xué)科。

2.5探索產(chǎn)教融合模式

根據(jù)本專業(yè)偏重實驗科學(xué)的特點，積極探索產(chǎn)教融合教學(xué)模式。由于該專業(yè)是與新能源材料應(yīng)用密切相關(guān)的專業(yè)，因此學(xué)生進(jìn)入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行短期培訓(xùn)或頂崗實習(xí)對提高其實踐能力非常有益。學(xué)院已與河南科隆集團(tuán)有限公司、河南超力新能源有限公司、河南恒明風(fēng)云電源有限公司等企業(yè)建立了長期、密切、實質(zhì)性的合作關(guān)系，凝聚了一批具有高學(xué)歷、高職稱、能力強(qiáng)、年齡結(jié)構(gòu)合理、在科研和技術(shù)研發(fā)方面都過硬的電池材料、電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面的專業(yè)人才，并積累和儲備了一批具有良好市場前景的成果。此外，搭建“校企合作平臺”有助于學(xué)生深入了解自己所學(xué)專業(yè)的就業(yè)前景，從而有利于學(xué)生實現(xiàn)精準(zhǔn)就業(yè)。在此基礎(chǔ)上，還需要加強(qiáng)校內(nèi)實習(xí)基地的建設(shè)。目前本專業(yè)基于開放的專業(yè)實驗室和學(xué)科平臺，初步建立了太陽能電池的制備與測試實訓(xùn)基地、鋰/鈉離子軟包電池生產(chǎn)線等，保證學(xué)生不出校門也能了解行業(yè)動態(tài)，熟悉生產(chǎn)環(huán)節(jié)和流程，為學(xué)生畢業(yè)后走向?qū)趰徫坏於藞詫嵉幕A(chǔ)。

2.6加快教學(xué)方式改革

加強(qiáng)教學(xué)方式改革，充分發(fā)揮教師的啟發(fā)和引導(dǎo)作用，改變傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法。為充分發(fā)揮課堂效率，教師可采用“研討式”教學(xué)方法，注重學(xué)生課前資料收集及課后知識總結(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力[8]。避免過度依賴多媒體教學(xué)手段，注重傳統(tǒng)板書的運用。例如，對電化學(xué)原理課程中Butler-Volmer方程的講解，利用板書在黑板上進(jìn)行推演則比PPT直接展示表現(xiàn)出更好的教學(xué)效果。針對拓展知識內(nèi)容，則可以在多媒體課件中鏈接相關(guān)的知識點，在講授核心內(nèi)容時直接引用，從而擴(kuò)展學(xué)生的知識面，達(dá)到深度理解和認(rèn)識的效果。挖掘互聯(lián)網(wǎng)在線教育資源，包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計、課程資源發(fā)布和下載、在線答疑及考試等。通過線上資源整合，線下“研討式”教學(xué)，使學(xué)生對知識能夠達(dá)到“知其然，知其所以然”的程度。

3總結(jié)

在我國“雙碳”目標(biāo)的約束下，文章針對學(xué)校新能源材料與器件專業(yè)的學(xué)科特點和辦學(xué)定位，從人才培養(yǎng)目標(biāo)的制訂、課程體系的建設(shè)、師資隊伍的培養(yǎng)、科研平臺的搭建、產(chǎn)教融合模式的探索及教學(xué)方式的改革等方面進(jìn)行了初探。盡管已經(jīng)取得了積極的成效，但在實踐過程中不斷出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)。比如，學(xué)科交叉方面，要求教師不能局限于“專才”而傾向于“通才”，這對合格教師隊伍的建設(shè)提出了挑戰(zhàn)。此外，教學(xué)方式的改革不僅增加了教師的備課任務(wù)量，也使得學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)較重?？傊瑸檫m應(yīng)中國特色社會主義發(fā)展對新興產(chǎn)業(yè)復(fù)合型人才的需求，我們將不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，持續(xù)完善課程體系建設(shè)，深化教育教學(xué)方式改革，強(qiáng)化人才質(zhì)量管理體系，從而為國家培養(yǎng)出創(chuàng)新意識和實踐能力皆強(qiáng)的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

基金項目：河南省本科高校精品在線開放課程立項建設(shè)名單“材料研究方法”（教高〔2021〕474號）；河南師范大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究與實踐項目“‘三位一體科學(xué)思維課程體系構(gòu)筑與教學(xué)研究”（師大教〔2022〕13號）；河南師范大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目（YJS2021JG10）；河南師范大學(xué)研究生課程思政示范課程“現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)”（YJS2022SZ07）。

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