应用型本科院校“储能材料及其制备技术”课程教学的探索与实践

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　　摘要：本文结合国内外储能材料及其制备技术发展现状和该课程的知识体系特点，从教学内容、实践教学、教学方法等方面进行了探索改革，针对性提出在教学过程应紧密结合地方产业，理论教学与实践教学并重，注重提高学生的动手能力与创新意识，从而实现教学质量的提高。
　　关键词：储能材料及其制备技术；教学探索；理论和实践教学
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）15-0170-02
　　一、引言
　　随着社会经济的快速发展，能源短缺和环境污染问题日益凸显。大力发展能源节能技术，提高能源有效利用率，开发利用可再生能源，如风能、太阳能等，是解决上述问题的基本方向[1]。“十三五”国家战略性新兴产业发展规划中明确指出以绿色低碳技术创新和应用为重点，引导绿色消费，推广绿色产品，大幅提升新能源汽车和新能源的应用比例，全面推进高效节能、先进环保和资源循环利用产业体系建设，推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业。因此，储能技术是未来能源结构优化以及能源生产消费变革的重要支撑技术。在此背景下，培养高效、环保的储能技术人才对新能源开发与利用具有重要意义。
　　二、储能材料及其制备技术课程的教学内容设计
　　《储能材料及其制备技术》课程定位为常熟理工学院新能源科学与工程专业的核心必修课，学分设置为4学分，64课时（其中理论48课时、实践16学时）。根据学校的应用型人才培养目标和生源特点，通过本课程的学习，使学生了解当前能源现状、新能源的发展、储能材料对新能源技术发展的重要作用，结合地方产业特色，选取锂离子电池、超级电容器和燃料电池为主要教学内容。通过课堂理论教学和实践教学环节，使得学生掌握储能电池的基本工作原理及其储能材料的研发和表征方法等，充分利用多名教师在各自研究领域的优势，着重培养学生的分析解决实际问题的能力和创新思维。为以后专业课程的学习和新能源系统集成提供专业基础知识。同时培养学生的科学素质和科学精神、现代意识和科学远见，培养掌握科学知识的方法和科学研究的方法。
　　三、储能材料及其制备技术课程的结构特点
　　储能材料及其制备技术课程开设在大学三年级上学期，具有内容丰富、信息量大、专业性强的特点。根据学科特色和专业教研方向，结合地方产业特色，课程内容以化学电源基础、储能材料的制备及表征方法、锂离子电池及其生产工艺、超级电容器、燃料电池等分为若干节。在实际教学过程中，还应考虑到不要与新能源科学与工程专业其他相关课程的知识点重复，教学内容要有侧重点，要讲清楚课程中的重点和基础知识，以储能材料“组成—结构—特点—性能—制备技术—应用”为主线讲授相关知识[2]。综上可以看出储能材料及其制备技术课程是由多种类型储能电池的知识组合而成，这些知识是并列平行关系，紧跟时代前沿。如何将大量的知识在有限的时间内传授给新能源科学与工程专业的学生，尤其是对未系统学习过电化学、材料学等基础课的工科学生，难度很大。为达到课程教学目的和培养要求，需要对传统的课程教学方法进行改革。
　　四、储能材料及其制备技术教学探索
　　通过对以上教学目的及教学内容的分析可知，储能材料及其制备技术课程有其特殊性，具有多学科交叉特点，且与实际结合紧密，实践性较强。本课程的教学和学习效果直接决定了培养目标能否顺利实现。对于这门课程的教学，我们可以从以下四个方面进行教学改革。
　　1.多媒体和双语教学。根据本课程的内容多、涉及知识面广等特点，理论知识比较抽象，如储能材料的结构、锂离子电池和燃料电池等储能装置工作原理很难仅用语言描述清楚，学生理解起来有一定困难。可以借助多媒体将知识以图片、视频和动画的方式展现给学生，开阔学生的视野，对其产生感性的认识。同时，将理论知识和生活中的具体事例联系起来，促进学生对基础理论知识的理解，激发学生的学习兴趣。新能源科学与工程是我国新兴专业，紧跟国际前沿。该课程采用双语教学可以通过课内讲授和课外学习，提高学生与专业有关的查阅外文资料和科技外语交流能力。储能材料在新能源产业中的应用技术都是目前研究领域的热点。其最新的研究进展和研究成果都是以英文的形式发表在国际期刊上，因此，采用双语教学可使教师更能准确把握相关技术知识，使学生及时了解和掌握相关领域的技术成果和发展趋势。
　　2.产教融合和校企一体教学。地方性应用型本科院校的办学宗旨是为地方和区域经济发展服务，培养出大批具有创新精神的应用型人才。因此，本课程在教学过程中应把地方产业与教学紧密结合起来，围绕学生发展需求，整合校内、企业资源，推进企业参与，努力实现“学生、学校、企业”三方协同发展[3]。近年来，我院与多家从事储能材料企业签订战略合作协议，如苏州宇量电池有限公司、苏州腾辉光伏科技有限公司，成立了建立产学研见习实习基地，推动学生“亲产业”的综合能力，满足了实习、实践和创新训练的需要。在教学的过程中，我们会安排一周的时间带领学生前往企业实地参观，由企业工程师全程讲授，增强储能材料的生产工艺和制备技术，深化课堂教学效果。此外，利用成熟的校企合作平台鼓励任课教师到相关企业进行研修，参与企业的研发与生产，学习相关储能装置的生产工艺，增进校企产学研合作。
　　3.教学与科研结合教學。为了提高学生的实际操作能力和创新能力，我校提供了教学与科研双重任务的平台，教学与科研相互渗透，教学为科研提供需要和基础，科研为教学质量提供方向和保证。《储能材料及其制备技术》是一门与实践结合紧密、着重培养学生对课堂知识进行实际应用能力的课程。在教学过程中，安排在锂离子电池、超级电容器和燃料电池不同研究方向的教师根据课程内容关联性合作教学，进行优势互补授课。同时，安排16课时的实验教学，适当调节验证性实验和研究性实验的比例，充分发挥学生的主观能动性。根据学校“注重学理，亲近业界”的人才培养理念[4]，逐步强化学生创新意识、创新精神的培养。具体操作中，我们设计了与理论课程配套的储能材料的合成、器件组装、性能测试等一体化的实验教学。此外，大胆鼓励本科生直接参与教师承担的工程或科研项目，积极申报储能材料有关的各级大学生实践创新和全国大学生挑战杯等竞赛，利用科研反哺教学。
　　4.课程考核方式优化。储能材料及其制备技术课程的覆盖面广、知识点多，应采取灵活的考核方式。该课程的学生成绩由平时成绩、实验成绩和期末成绩三部分组成。在坚持理论教学与实践教学并重的基础上，根据培养应用型人才的目标，应适当提高平时成绩和实验成绩在总成绩所占的比重。本课程考核以百分制记，其中平时成绩和实验成绩各占20%，期末成绩占60%。其中，平时成绩按照企业调研报告、PPT展示和上课出勤等情况综合评定，实验成绩主要考查学生的团队合作能力、实验动手能力和理论知识的实际应用能力。期末考试主要为课堂讲授的基本内容，专业性强的理论部分强调定性了解，让学生对各种储能材料有个整体的认识。
　　五、总结
　　综上所述，《储能材料及其制备技术》这门课应紧密结合新能源科学与工程专业的发展趋势，需要教师明确该课程的教学目的，根据地方产业特色适当选择教学内容，同时要关注储能材料行业的发展动态，使本课程教学能与地方产业的发展很好地对接。在教学过程中，不同研究背景的教师关联性合作教学，加强和改进实践教学环节，整合校内外资源，改进教学方法，并着重培养学生的理论结合实践的能力，使得本课程建设更加科学合理，更好地适应社会对新能源科学与工程专业人才的需求。
　　参考文献：
　　[1]王建利，唐钢.中国矿业大学理学院.储能材料与制备技术课程建设的改革与实践[J].学园，2014，（1）：27-28.
　　[2]肖进，袁洪春，熊超，陈磊，赵宇，杜文汉，朱锡方.新能源科学与工程专业新能源材料课程的教学探索与实践[J].新课程，2015，（11）：29-30.
　　[3]鲍俊杰.基于行动导向教学法的锂离子电池教学探索[J].广州化工，2017，（1）：145-147.
　　[4]潘启勇，钱斌，李俊峰，张根华，冀宏，等.新能源科学与工程试验教学中心的建设实践[J].实验技术与管理，2016，（33）：171-174.
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