王立勇 顧寧 王美 劉磊 王慧奇

摘要：針對(duì)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置等方面存在的問(wèn)題，如實(shí)踐課程與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)；在企業(yè)的實(shí)際需求、生產(chǎn)線工藝狀況、產(chǎn)品性能等方面，學(xué)生了解不深入。本項(xiàng)目提出開(kāi)展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革探索。結(jié)合校級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的資源與優(yōu)勢(shì)，針對(duì)本專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)器件設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐》，通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)施儲(chǔ)能器件（鋰離子電池、光伏電池等）的制備、組裝、器件檢測(cè)與性能分析等實(shí)踐內(nèi)容，以此融合基本理論知識(shí)、材料設(shè)計(jì)、材料表征、器件組裝、器件性能測(cè)試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實(shí)踐貫穿本科培養(yǎng)全過(guò)程。以期實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程與企業(yè)相接軌的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，且理論知識(shí)與實(shí)踐技能緊密關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式改革；成果導(dǎo)向

引言

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是本科生素質(zhì)教育的主要目標(biāo)之一，貫穿于本科生培養(yǎng)的全過(guò)程^[1]。當(dāng)前階段，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力必須全面培養(yǎng)。相比較早期本科階段教育，則更加關(guān)注學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和實(shí)踐技能的訓(xùn)練及其綜合能力的提升^[2]，其中知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新則顯得更為重要^[3-4]。因此，本科生實(shí)踐教育中開(kāi)展創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)具有重要的意義。

一、實(shí)踐教學(xué)課程當(dāng)前存在的問(wèn)題

合理科學(xué)的課程體系是培養(yǎng)學(xué)生的重要載體，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力素養(yǎng)可通過(guò)完善的課程教學(xué)進(jìn)行培養(yǎng)^[5]。課程設(shè)置是人才培養(yǎng)方案的核心環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)人才綜合能力培養(yǎng)的基本途徑。針對(duì)具體專業(yè)，科學(xué)規(guī)范的課程體系設(shè)置是根本，高質(zhì)量的課程教學(xué)是關(guān)鍵。隨著科技、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，本科及碩士研究生數(shù)量規(guī)模也迅速增加，當(dāng)前對(duì)本科生人才培養(yǎng)提出了新要求。教育部先后出臺(tái)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》、落實(shí)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》等文件，對(duì)加強(qiáng)本科生實(shí)踐教學(xué)改革與探索，與市場(chǎng)現(xiàn)狀結(jié)合、與行業(yè)需求結(jié)合，進(jìn)一步提升本科生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要意義。

經(jīng)調(diào)研、走訪行業(yè)機(jī)構(gòu)、與業(yè)界人士座談等厘清了目前實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置等方面存在的問(wèn)題，主要表現(xiàn)如下。

（1）課程體系設(shè)置結(jié)構(gòu)不科學(xué)，實(shí)踐課程學(xué)分比例比較低，且教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)不能和企業(yè)接軌。學(xué)生對(duì)當(dāng)前行業(yè)、企業(yè)的實(shí)際市場(chǎng)需求與生產(chǎn)工藝狀況等了解不全面，導(dǎo)致理論知識(shí)與實(shí)踐不能有效結(jié)合。

（2）實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生創(chuàng)新能力意識(shí)不突出。學(xué)生對(duì)具有創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)認(rèn)知不深入。

（3）評(píng)價(jià)考核方式較單一，不利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)性。

結(jié)合校級(jí)和院級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的資源與優(yōu)勢(shì)，針對(duì)本專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)器件設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐》，本項(xiàng)目開(kāi)展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革探索。以此融合基本理論知識(shí)、材料設(shè)計(jì)、材料表征、器件組裝、器件性能測(cè)試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，該實(shí)踐貫穿本科培養(yǎng)全過(guò)程。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)企業(yè)的實(shí)際需求與生產(chǎn)狀況了解，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生綜合能力。

二、課程設(shè)計(jì)

（一）案例設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電是當(dāng)前新型清潔能源之一，國(guó)內(nèi)已經(jīng)建立眾多光伏發(fā)電站，源源不斷的向國(guó)家電網(wǎng)提供清潔電能，光伏電廠在用電低谷階段可將光伏電池轉(zhuǎn)化的電能存儲(chǔ)在離子儲(chǔ)能器件中。本項(xiàng)目通過(guò)開(kāi)展光伏器件的設(shè)計(jì)、制備、組裝與性能檢測(cè)，制備出光伏電池。并基于光伏發(fā)電廠都建有儲(chǔ)能系統(tǒng)及時(shí)存儲(chǔ)不能入國(guó)家電網(wǎng)的電能的情況，開(kāi)展儲(chǔ)能器件（三選一：電容器、鋰離子電池、鈉離子電池，如表1所示）的設(shè)計(jì)、制備、組裝與性能檢測(cè)，制備出儲(chǔ)能器件，最終用光伏電池發(fā)電來(lái)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能器件進(jìn)行儲(chǔ)能。實(shí)訓(xùn)課程案例對(duì)比，見(jiàn)表1。

（二）項(xiàng)目流程

本課程實(shí)踐項(xiàng)目通過(guò)光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲(chǔ)在離子儲(chǔ)能器件中。項(xiàng)目包含光伏電池的設(shè)計(jì)、制備、組裝、測(cè)試與數(shù)據(jù)分析，以及儲(chǔ)能器件（電容器、鋰離子電池、鈉離子電池）的設(shè)計(jì)、制備、組裝、器件檢測(cè)與性能分析等實(shí)踐內(nèi)容。融合材料設(shè)計(jì)、材料表征、器件組裝、器件測(cè)試與數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，實(shí)踐貫穿本科培養(yǎng)全過(guò)程，項(xiàng)目貫穿4年教學(xué)流程，見(jiàn)圖1。具體實(shí)施時(shí)，前期階段是項(xiàng)目導(dǎo)入和項(xiàng)目調(diào)研，學(xué)生可在該階段對(duì)項(xiàng)目的開(kāi)展打下前期基礎(chǔ)。中期是學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備階段。后期階段中，學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐，并結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)進(jìn)行工程校驗(yàn)，以此實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的全過(guò)程培養(yǎng)和實(shí)踐的實(shí)施。

“做中學(xué)”實(shí)踐課程教學(xué)流程，見(jiàn)圖2。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，學(xué)生通過(guò)該圖對(duì)項(xiàng)目的邏輯認(rèn)識(shí)到位。在實(shí)踐過(guò)程中，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)實(shí)踐相關(guān)聯(lián)的主要理論知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，構(gòu)建材料與能源導(dǎo)論、新能源材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、電化學(xué)原理、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換原理、新能源器件組裝與測(cè)試等課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，厘清知識(shí)間內(nèi)在的傳承與關(guān)聯(lián)關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)問(wèn)題的整體認(rèn)知與分析、抓住具體關(guān)鍵因素/環(huán)節(jié)進(jìn)行分析、研究，提高學(xué)生在工程技術(shù)問(wèn)題方面的綜合能力。構(gòu)建實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)、理論課程和知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的綜合效果，深化知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，學(xué)生學(xué)以致用。

（三）知識(shí)點(diǎn)貫穿脈絡(luò)

前期的物理課程、化學(xué)課程、材料科學(xué)基礎(chǔ)課程等作為核心專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本實(shí)訓(xùn)課程綜合運(yùn)用《新能源材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》《太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換原理》《儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用》《電化學(xué)原理》和《儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用》等課程知識(shí)，構(gòu)建理論設(shè)計(jì)、材料制備、器件組裝與測(cè)試分析的綜合實(shí)踐訓(xùn)練。同時(shí)將學(xué)科基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)貫穿整個(gè)知識(shí)脈絡(luò)以及后續(xù)畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)。

（四）效果呈現(xiàn)

學(xué)生前期已經(jīng)參觀了山西中來(lái)光能電池科技有限公司、山西貝特瑞新能源科技有限公司等單位，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝有一定程度的熟悉。在實(shí)踐中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)的含義，理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)將制備的實(shí)物樣件進(jìn)行展示，制備的軟包鋰離子電池點(diǎn)亮LED電子燈。在開(kāi)展的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，具體實(shí)驗(yàn)與企業(yè)生產(chǎn)高度關(guān)聯(lián)，更能進(jìn)一步深入理解和掌握實(shí)踐中的操作技能和基本理論知識(shí)的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目結(jié)合校級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的資源與優(yōu)勢(shì)，針對(duì)本專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)課程《能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)器件設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐》，提出開(kāi)展基于成果導(dǎo)向教育的綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革探索。通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)施儲(chǔ)能器件（電容器、鋰離子電池、光伏電池）的制備、組裝、器件檢測(cè)與性能分析等實(shí)踐內(nèi)容，以此融合基本理論課程知識(shí)和具體實(shí)踐環(huán)節(jié)，該實(shí)踐貫穿本科培養(yǎng)全過(guò)程。以期實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程與企業(yè)相接軌的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)、理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生的綜合能力。

本文系1.2023 年山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目《基于成果導(dǎo)向教育的綜合實(shí)踐課程教學(xué)模式改革探索—以〈能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)器件設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐〉課程為例》（項(xiàng)目編號(hào)：J20230740）；2.2024年度山西省自然基金面上項(xiàng)目《高比容量石墨/硅負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及儲(chǔ)鋰機(jī)制研究》（項(xiàng)目編號(hào)：202303021211161）的研究成果。

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（作者單位：1.中北大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 2.新能源汽車產(chǎn)業(yè)學(xué)院）

（責(zé)任編輯：袁麗娜）