［摘 要］ 在“雙碳”目標及能源轉(zhuǎn)型的背景下，新能源材料類人才的需求逐年增加，如何培養(yǎng)新能源材料領(lǐng)域的專業(yè)人才是相關(guān)課程改革的重點，推動人才培養(yǎng)的創(chuàng)新教學(xué)模式迫在眉睫。以新能源材料類課程為例，針對基礎(chǔ)課程理論性強、內(nèi)容枯燥難懂的特點，提出“二維三階”混合教學(xué)模式，革新“線上+線下”、“課前+課中+課后”教學(xué)過程、優(yōu)化考核機制，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生將所學(xué)理論知識與實踐應(yīng)用融會貫通，學(xué)以致用，為我國實現(xiàn)“雙碳”目標培養(yǎng)戰(zhàn)略性科技人才后備軍。

［關(guān)鍵詞］ “雙碳”目標；新能源材料；“二維三階”教學(xué)模式

［基金項目］ 2021年度成都市鼓勵校地校企合作培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才項目“太陽能產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合人才校企聯(lián)合培養(yǎng)”（成財制〔2021〕2號）；2021年度四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項目“雙碳背景下新能源專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究與實踐”（JG2021-566）；2021年度西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院“教學(xué)改革研究”項目“‘雙碳’目標下新能源材料專業(yè)‘二維三階’混合式教學(xué)模式的探索與實踐：以材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)為例”（2021XCY-JXGG-015）

［作者簡介］ 張鳳英（1991—），女，四川簡陽人，博士，西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院講師（通信作者），主要從事能源化學(xué)研究；張 騫（1982—），男，山東濟南人，博士，西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院副教授，主要從事能源化學(xué)研究；黃澤皚（1989—），男，四川眉山人，博士，西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院講師，主要從事能源化學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）11-0097-04 ［收稿日期］ 2022-02-04

引言

2020年，國家主席習(xí)近平首次提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，即中國的碳達峰、碳中和目標［1］。2021年，中共中央、國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見中更是強調(diào)，把碳達峰、碳中和納入經(jīng)濟社會發(fā)展全局，以經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng)，以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵，加快形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、空間格局，堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展道路，確保如期實現(xiàn)碳達峰、碳中和［2］。至此，綠色環(huán)保的新能源迎來了全新的發(fā)展機遇與勢頭，為新能源產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才成為新能源材料專業(yè)的首要任務(wù)。

新能源材料專業(yè)人才培養(yǎng)的重點是讓學(xué)生樹立創(chuàng)新意識和提高創(chuàng)新能力，培養(yǎng)戰(zhàn)略性科技人才后備軍。該專業(yè)基礎(chǔ)核心課程具有理論性強、內(nèi)容枯燥難懂、概念抽象繁雜等特點，學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識與理解實際應(yīng)用間存在鴻溝［3］。傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法滿足本專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容亟須整合和優(yōu)化，以提高教學(xué)質(zhì)量并增強學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、積極性，加強“基礎(chǔ)—實踐—應(yīng)用”協(xié)同理解，提升分析和解決問題的能力，為高速發(fā)展的新能源材料領(lǐng)域培育思想開放、知識面廣、善于思辨的復(fù)合型人才［4-5］。

一、“二維三階”混合教學(xué)模式的探索與實踐

在新能源技術(shù)和新型材料高速發(fā)展的背景下，從教學(xué)模式和考核方式兩方面入手，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核方法等對新能源材料類課程教學(xué)進行綜合性改革探索，充分利用信息化教學(xué)手段，實施“二維三階”混合教學(xué)模式（見圖1），提高學(xué)習(xí)的主動性及學(xué)習(xí)效率［6］。

（一）“二維三階”教學(xué)模式的構(gòu)建

1.確立課程目標。以專業(yè)人才培養(yǎng)方案畢業(yè)要求為依據(jù)，確立課程目標，為“教與學(xué)”提供指導(dǎo)與方向，明確學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后須具備的知識與能力。具體包括：（1）專業(yè)技術(shù)知識：能將材料科學(xué)與工程、材料物理化學(xué)、固體物理、材料分析方法等專業(yè)知識用于新能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化和存儲過程中的相關(guān)材料的開發(fā)、分析與應(yīng)用。（2）分析和解決問題：能識別和表達新能源產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和存儲過程中復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，并提出新能源產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和存儲過程中遇到的復(fù)雜工程問題的具體解決方案。（3）開展研究的能力：能基于科學(xué)原理對新能源產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和存儲過程中的復(fù)雜工程問題進行研究，并采用科學(xué)的方法分析與解釋數(shù)據(jù)，從而得到合理有效的結(jié)論。

2.發(fā)揮學(xué)生主體地位。改變以教育為核心、教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建以結(jié)果為導(dǎo)向、學(xué)生為主體的勤動腦、勤動手、勤動嘴的自主式教學(xué)模式。措施如下：（1）動腦：教師要多以問題為導(dǎo)向，拋出問題。例如，在氫能教學(xué)導(dǎo)入部分，提出問題：“2008年北京奧運會與2022年北京冬奧會中圣火使用的燃料有什么區(qū)別？”激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，引發(fā)思考。（2）動手：增設(shè)簡易的材料制備或能源轉(zhuǎn)化研究小實驗，培養(yǎng)動手操作能力，掌握新能源材料合成制備、器件制造和轉(zhuǎn)化工藝流程。（3）動嘴：開展形式多樣的分組討論及課堂互動，鍛煉學(xué)生語言組織及交流表達能力。結(jié)合線上、線下兩個教學(xué)維度，有效整合“課前、課中、課后”三個階段的學(xué)習(xí)活動，促進師生角色重心的翻轉(zhuǎn)，開展“自主、合作、探索”的多元混合式教學(xué)，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過程的主體地位。

3.理論與實踐相結(jié)合。突顯理論教學(xué)和實踐應(yīng)用相結(jié)合的培養(yǎng)過程，加強學(xué)生創(chuàng)新能力和專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力。引入第二實踐課堂對第一理論課堂形成有益的補充，將實踐應(yīng)用融入課程教學(xué)，通過在實踐過程中觀察到的實驗現(xiàn)象與理論知識的結(jié)合，鞏固相關(guān)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的思考和思維能力，擴大其知識領(lǐng)域，開闊視野，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際并解決工程問題的能力［7-8］。如，增設(shè)太陽能電池、超級電容器以及鋰離子電池開發(fā)、能源轉(zhuǎn)換和能源污染治理、太陽能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化材料等應(yīng)用實踐項目，了解實際應(yīng)用的“卡脖子”問題，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識，提高學(xué)生學(xué)以致用的能力。

4.課程資源多元化建設(shè)。依托互聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)優(yōu)勢，完善線上教學(xué)。首先，通過實用性對比分析線上教育平臺，多形式交互使用“學(xué)習(xí)通+雨課堂”，補充完善平臺的短板與不足，為線上教育的深化改革提供強有力保障。其次，組織教學(xué)經(jīng)驗豐富、課堂氛圍濃、思維活躍的優(yōu)秀教師開設(shè)線上教學(xué)精品課程，從趣味性和可理解性出發(fā)，通過專家的可行性分析和師生滿意度調(diào)查后上線，為線上教育的課程內(nèi)容提供強有力的補充［9］。

（二）混合教學(xué)模式的實施

1.課前線上預(yù)習(xí)激發(fā)興趣。教師利用慕課、雨課堂、學(xué)習(xí)通等線上平臺提前發(fā)布短視頻學(xué)習(xí)資源，以新能源開發(fā)解決的實際問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生自主觀看短視頻進行課前學(xué)習(xí)，完成每個視頻后的隨機測試題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。通過線上平臺的后臺數(shù)據(jù)分析學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，概括學(xué)生知識結(jié)構(gòu)與能力特征，總結(jié)學(xué)生在知識掌握上的短板及薄弱環(huán)節(jié)，為課中教學(xué)內(nèi)容重點和難點的適度調(diào)節(jié)與傾斜做好鋪墊。

2.課中線下學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)。課中環(huán)節(jié)具有承上啟下的作用，是教學(xué)過程的重點，主要考慮：（1）基礎(chǔ)與應(yīng)用的有機融合。教師不需要面面俱到地講解理論知識，根據(jù)線上平臺的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)，有針對性地解決預(yù)習(xí)過程中存在的問題，提高教學(xué)效率。此外，結(jié)合新能源材料類課程的基礎(chǔ)知識和實際應(yīng)用設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，比如在《學(xué)習(xí)太陽能電池》章節(jié)時，引入太陽能電池的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用創(chuàng)意小實驗/研究參觀等方式加深新能源及材料相關(guān)理論知識與應(yīng)用的有機融合，如材料的制備與形成工藝、能源轉(zhuǎn)化裝置及性能測試等。（2）翻轉(zhuǎn)課堂形式多元化。圍繞新能源理論知識核心案例，通過小組協(xié)作調(diào)研與討論，組織學(xué)生以講授、演示、創(chuàng)意發(fā)明等多元化方式交流學(xué)習(xí)，既增強了表達和創(chuàng)意能力，又加深和拓寬了知識內(nèi)容。（3）增設(shè)形式多樣的講座。定期邀請校內(nèi)外材料領(lǐng)域的專家開展專題講座，著重介紹新能源材料的應(yīng)用案例、最新科研成果以及前沿發(fā)展動態(tài)等，拓寬知識面，增強學(xué)習(xí)興趣并提升學(xué)習(xí)積極性［10］。

3.課后線上復(fù)習(xí)+線下測試強化知識體系。課后學(xué)生可以隨時通過線上學(xué)習(xí)平臺進行復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識內(nèi)容，有疑問的地方也可以通過郵箱、班級群在線上與教師進行交流探討，解決學(xué)習(xí)過程中遇到的各類問題。教師可以針對新能源材料類課程所學(xué)的重點和難點不定期出一套測試卷，用課堂時間對前期學(xué)習(xí)內(nèi)容進行綜合測試，可以全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時能以測促學(xué)，促進學(xué)生牢固地掌握相關(guān)知識，進而能融會貫通，形成知識體系。

（三）考核評價機制的更新

在新的時代發(fā)展背景下，新能源材料專業(yè)亟須培養(yǎng)思想開放、知識面廣、善于思辨的綜合性專業(yè)化人才。為此，教學(xué)過程中要加強對知識的實踐應(yīng)用學(xué)習(xí)，多維度評估人才發(fā)展?jié)摿?，而?gòu)建以過程和能力為導(dǎo)向的多元評價機制，注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力及專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，強調(diào)過程性評價理念則尤為重要。

實施以過程考核為重點的“三個階段”考核模式，構(gòu)建立體化的成績評定體系?？傇u成績由過程考核（60%）+應(yīng)用拓展能力（10%）+期末考試成績（30%）組成。過程考核包括課前預(yù)習(xí)及練習(xí)題（20%）、課堂參與度（10%）、課后復(fù)習(xí)及不定期測試（30%）。應(yīng)用拓展則由翻轉(zhuǎn)課堂報告所決定，學(xué)生平時的小組討論部分由組內(nèi)成員相互打分和組間打分相結(jié)合，評定學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)及解決問題的主動性。考核方式透明化，第一堂課就告知學(xué)生評分標準與細則，定期公布學(xué)生當前獲得的分數(shù)及排名情況。同時，師生共同討論，形成調(diào)查問卷，搜集師生對本評定體系的意見建議，不斷優(yōu)化考核方式，確?？己苏鎸嵱行?。

二、新能源材料類課程建設(shè)成效

“二維三階”混合教學(xué)模式的實施打破了教學(xué)時間與空間的限制，充分發(fā)揮學(xué)生主體意識，緊密圍繞新能源材料發(fā)展前沿，培養(yǎng)在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與升級中具有突出優(yōu)勢的技術(shù)、研發(fā)及儲備型人才，達到教與學(xué)的全面融合。新能源材料類課程建設(shè)成效體現(xiàn)在：（1）教學(xué)模式更加適宜。緊跟互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展步伐，摒棄不合時宜的教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)思路和教學(xué)方法，樹立終身學(xué)習(xí)觀，促進學(xué)生的全面發(fā)展。（2）線上教學(xué)更加完善。豐富的線上教學(xué)平臺與學(xué)習(xí)資源，融合新能源材料前沿熱點案例，實現(xiàn)新舊知識的及時更新迭代。（3）考核模式更加合理。改變傳統(tǒng)的平面考核方式，實施“三階”立體考核體系，以過程考核為重點，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。

結(jié)語

以我校新能源材料與器件專業(yè)為試點，圍繞新能源材料類課程改革與建設(shè)，打破傳統(tǒng)教師講授為主的教學(xué)形式，充分考慮學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和主體地位，探索線上和線下相結(jié)合，貫穿課前、課中、課后的“二維三階”混合教學(xué)模式，提升對知識探索與創(chuàng)新的能力，培養(yǎng)新能源材料專業(yè)急需的綜合應(yīng)用型人才。該教學(xué)模式的探索與實踐具有重要的理論研究價值和示范性作用，可顯著提高新能源材料類課程教學(xué)質(zhì)量，“二維三階”混合教學(xué)模式和以過程為重點的考核模式可為其他課程的改革提供借鑒與參考。

參考文獻

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［2］中共中央 國務(wù)院 關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見［A/OL］.（2021-09-22）［2022-01-01］.http：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/24/content_5644613.htm.

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Exploration of “Two-dimensional and Three-stage” Mixed Teaching Mode under the “Double Carbon”

Goal：Taking the Course of New Energy Materials as an Example

ZHANG Feng-ying， ZHANG Qian， HUANG Ze-ai

（School of New Energy and Materials， Southwest Petroleum University， Chengdu，

Sichuan 610500， China）

Abstract： Under the background of “double carbon” goal and energy transformation， the demand for talents of new energy and materials is increasing. How to cultivate professionals in the field of new energy and materials is the key of the relevant curriculum reform， and it is imminent to promote talent cultivation by innovating the teaching mode of new energy materials. Taking the course related to new energy materials as an example， aiming at the characteristics of strong theoretical nature and boring content of basic materials courses， the “two-dimensional and three-stage” mixed teaching mode is proposed. This teaching mode innovates the teaching process of “online + offline” and “pre-class + in-class + after-class”， optimizes the assessment mechanism， gives full play to the main role of students in the learning process， and allows students to integrate the theoretical knowledge and practical application， firmly grasps the theoretical knowledge they have learned and put it into practice. In this way， a reserve army of strategic scientific and technological talents can be cultivated for realizing the goal of “double carbon” .

Key words： “double carbon” goal; new energy materials; “two-dimensional and three-stage” teaching mode