新能源材料与器件专业课程体系探索
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[摘要]新能源材料与器件专业是国家战略新兴专业，旨在为快速发展的新能源行业培养和输送高端应用型产业人才。新能源材料与器件专业涉及物理学科、化学学科、材料学科和电工电子等学科，是典型的多学科交叉专业。该专业设立时间短，同时行业发展变化快，对人才的需求也不断变化。这给高校人才培养方案和课程体系的建设带来了很大的困难和挑战。因此，如何因时因地（根据地方产业发展情况）制订合适的培养方案和建立与之相对应的课程体系，是一个重要的研究课题。本研究将以厦门理工学院新能源材料与器件专业培养方案和课程体系进行了解析，并重点讨论了课程体系建设问题。
[关键词]新能源材料与器件;应用型人才;课程体系
[中图分类号]G642.3
[文献标识码]A
[文章编号]2095-3437（2020）03-0061-03
随着社会经济的发展和人们环保意识的增强，清洁无污染的绿色能源的发展受到了世界各国政府和人民的重视。为了适应快速发展的新能源产业，解决新能源产业发展面临的人才匮乏问题，2010年教育部增设了新能源材料与器件专业，专业层次为本科，专业定位是为产业培养高技能人才。新能源材料与器件专业涉及物理、化学、材料、电工电子等多各学科，是多学科交叉专业。另外，由于办学时间短，国内各高校本专业的人才培养目标各异，培养方案存在比较大的差别，没有完善的课程体系可依。尽管教育部和有关高校多次组织召开了新能源材料与器件专业建设研讨会，并就专业建设、人才培养方案制订、课程体系设置和教材规划建设等问题进行了广泛的讨论，但在如何设置新能源材料与器件专业核心课程，如何通过专业核心课程培养学生良好专业素养，以及开展实践教学，提高学生理论结合实践的工程应用能力等一系列问题上还没有达成广泛的共识，有待进一步探索。因此，开展对新能源材料与器件专业的课程体系建设相关课题研究具有非常重要的实际意义。
本文基于厦门理工学院办学定位，并依据新能源材料与器件专业人才培养方案，在对比国内其他高校本专业课程体系的基础上，系统分析讨论了现行新能源材料与器件专业课程体系，力求建立与人才培养目标相适应的新课程体系。
一、厦门理工学院新能源材料与器件专业建设概况
2012年，我校以材料学院“福建省功能材料及应用”重点实验室为主要依托，成功获教育部批准设立新能源材料与器件本科专业，是福建省一級重点学科“材料科学与工程”的四个本科专业之一。本专业按照学校确定的“应用技术型大学”的办学定位，以材料科学与工程、能源科学与工程、物理和化学等理论为基础，以能源材料研发和相关器件制造为发展方向，培养适应新能源材料研发、能量转换与存储器件制造、生产和质量管理等一线所需的高素质应用型创新性人才。本专业2013年首次招收47名本科生，2014年招收51名，均已顺利毕业，并有多位学生考上华南理工大学、厦门大学和北京科技大学等985或211高校的研究生。目前本专业在校学生约216人。本专业现有专任教师13人，其中闽江学者特聘教授1名，预聘教授1名，副教授6名，高级工程师1名，讲师4名，高级职称教师占69.2%;专任教师100%拥有博士学位，60%的教师具有海外留学和访学经历，60%的教师具有从事博士后研究工作的经历。本专业35岁以下的青年教师6人，36～45岁的教师7人，教师队伍年轻，活力足，发展潜力大。本专业现任教师分别毕业于德国波鸿大学、清华大学、中科院金属所、华南理工大学、哈尔滨工业大学、中南大学、华北电力大学等国內外知名的高校和研究机构，专业背景涵盖了材料科学与工程、材料加工、材料学、材料物理化学、应用化学等专业，已形成一支职称、学缘、学科和年龄等结构较合理的高学历专业教师队伍。学院建设了材料合成与制备实验室、锂离子电池专业、太阳能和氢能专业实验室、电池中试生产线2条、材料表征实验室和先进能源材料研究所6个与专业相关的实验室。为了进一步拓展和增加学生的动手能力和工程应用能力，本专业与厦门钨业（海沧）公司、三圈电池、宝龙工业、三安光电等10余家企业签订了校企产学研合作协议与人才培养协议，能够解决共600人次的学生认知实习、生产实习和毕业实习需求。
二、人才培养目标及毕业规定和要求
（一）人才培养目标
本专业面向海峡西岸（厦门）经济与社会发展，培养德、智、体、美全面发展，掌握基本的专业理论知识，具有较强的动手和分析解决实际问题能力的应用型高级人才，能够胜任新能源材料与器件行业一线的生产和管理岗位，具有良好的再学习能力，能够进行新产品的设计开发。
（二）毕业要求
本专业学生需要学习新能源材料与器件的基本理论和工程应用技术，接受新能源材料、新能源技术和能源系统工程等方面的综合训练，同时接受良好的人文教育和职业素养教育。通过四年系统的培养，毕业生应获得以下几方面的能力或职业素养：（1）工程知识，即能够将数学、自然科学、工程基础和新能源材料与器件专业知识应用于解决生产实践中可能遇到的工程技术问题。（2）问题分析意识，即能够应用数学、自然科学、工程科学和新能源材料与器件专业的基本原理，并通过知识更新对本领域复杂工程问题进行合理分析。（3）能设计/开发解决方案，即能够根据实际需求利用所掌握的专业知识，设计开发新产品，或对已有产品在实际使用中存在的问题提出合理的解决方案。（4）探索研究能力，能够基于科学原理，采用科学方法对复杂工程问题进行探索研究，包括设计实验获取可靠充足的实验数据，对所取得的实验数据进行科学合理的分析处理，得出科学合理的结论。（5）会使用现代工具，即能够利用现代工程工具对新能源材料和器件性能进行测试评价，利用现代信息技术获取知识和信息等。（6）工程与社会意识，解决工程问题时能充分考虑法律法规、人类健康和社会历史文化等因素。（7）环境和可持续发展意识，解决工程实践问题时能够考虑对资源和环境的影响，体现节约、环保和可持续发展意识。（8）职业规范，取得或具备取得相关职业资格证书的知识和能力，做事踏实严谨，具有良好的职业精神和职业道德，坚守底线。（9）良好的团队合作精神，能够在团队工作中理解并承担个体、团队成员以及负责人的角色。（10）协调沟通能力，能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流;具备一定的国际视野，具有较好的英语读写能力，能够在跨国、跨文化背景下进行沟通和交流。（11）项目管理能力，掌握一定的生产管理知识，能够进行有效的项目管理。（12）终身学习能力，具有自主学习和终身学习的意识，具备不断学习和适应发展的能力。 （三）毕业规定
新能源材料与器件专业本科毕业，取得学士学位，學生必须获得不得低于164的总学分。课程体系中各模块应取得的学分有：公共基础课55.5学分，专业基础课41.5学分，专业课8学分，限制性选修课10学分，公共选修课8学分，独立设置实践37学分，创新创业与素质拓展4学分。学生毕业还必须做到毕业设计（论文）答辩合格，国家体质测试达标（50分以上）。
三、课程体系
基于新能源材料与器件专业人才培养目标和毕业要求，在广泛调研国内高校本专业课程设置和国外高校相近专业课程设置的基础上，通过本科教学委员会充分讨论，我校新能源材料与器件专业课程体系进行了分模块设计，以获得知识、锻炼能力和培养素质为目标导向，分为五大模块。
（一）通用知识与能力
（1）思想道德及人文素质，具有较高的思想觉悟和责任意识、正确的是非观念和道德观;正确的人生观和价值观;良好的科学文化素养、人文素养和职业素养，身心健康，积极乐观的处世态度。设置课程有马克思主义基本原理、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论、形势与政策、中国近现代史纲要、体育、军事理论、思想道德修养与法律基础以及开放性公选课。其中公共选修课规定限制在自然科学类、人文社科类、经济管理类、艺术类、计算机技术和其他实用技能类、开放性实验等六类课程中，学生跨学科专业选修至少要达到6学分，选修其他课程至少要达到2学分。（2）表达和交流能力，包括一定的外文阅读与写作技能。相关课程有大学英语、专业英语、科技论文阅读与写作、学术交流综合实践。（3）数学、计算机知识与信息检索能力，有一定的数学思维，能将具体工程问题转化成数学模型，利用数学工具进行分析，熟练掌握计算及其应用技术，能利用现代网络技术获取信息帮助解决工程实际问题。实现课程包含高等数学（上/下）、线性代数、计算机应用技术Ⅱ、计算机程序设计（C语言）、计算机绘图、工程制图、信息检索综合实践。
（二）学科专业基础知识与能力
（1）材料学科基础、材料学科基础理论，涵盖材料合成与制备技术、材料微观结构与性能、现代分析测试技术。设置课程：材料科学与工程基础、材料科学基础综合实验、材料性能学、材料性能综合实验、材料现代测试与分析方法、材料制备技术及理论、材料制备综合实验、薄膜材料与器件。（2）化学学科基础，要求掌握无机化学、分析化学（含仪器分析）、有机化学、物理化学（含结构化学）及化学工程的基础知识、基本原理和基本实验技能。实现课程：工程化学、无机及分析化学、物理化学、有机化学、电化学原理及应用、电化学测试方法、化学综合实验。（3）物理学科基础，具有扎实广泛的物理基础理论知识，掌握一定的科学实验方法。设置课程：大学物理（上/下）、大学物理实验（上/下）、固体物理导论、半导体物理、电工电子、电工电子综合实验。
（三）专业核心知识与能力
（1）能量转换材料及器件专业知识，了解各类能量的转换和利用原理与技术，掌握太阳能与氢能相关材料与器件的制备、组装和性能评价。（2）储能材料与器件专业知识：了解锂离子电池、铅酸电池、液流电池、金属空气电池、超级电容器等储能器件的工作原理、结构及性能，熟悉储能器件关键组成材料的理化性质和特性，熟练掌握电池和超级电容器等储能器件及关键材料的制备、设计等方面的基本原理和研究方法。开设课程有：锂离子电池原理与技术、锂电池组装与性能测试实验、超级电容器设计与技术、材料相变理论与相变储能技术、太阳能利用技术与原理、太阳能利用综合实验、燃料电池技术及应用、薄膜材料与器件、高分子材料及在新能源材料中的应用、新能源发电技术。
（四）专业拓展知识与能力
（1）独立制备电池材料，设计和组装电池，电池性能评价;（2）具有一定的科技应用文写作和学术报告交流能力，能够阅读、翻译、写作专业英文资料;（3）生产运作与质量管理的基本能力;设置的教学环节有化学电源设计综合实验、认知实习、生产实习、毕业设计、毕业实习、新能源行业进展专题讲座、专业英语、学术交流综合实践、科学研究方法与学术论文写作、生产运作与质量管理。另外，为了更好地拓展综合的科研和工程能力，设置了一定学分的创新创业训练项目或让学生参与教师课题研究。
（五）在校内开展工程训练和模拟生产实践，校外进行顶岗实习，实现与企业生产无缝对接，鼓励学生考取相关职业资格证书
四、结束语
基于专业定位、人才培养目标和培养模式，在广泛调研同类高校新能源材料与器件专业人才培养方案的基础上，通过教学委员会多次讨论修订确定了本课程体系。本课程体系的最大特色在于弱化了课程设置中传统的学科逻辑，更强调了理论知识模块化及工程化。注重实践性课程的开设，在基于材料学院推行的“三级实践教学平台”模式下，设置了37周的独立实践教学。该课程体系目前已执行了9年，共培养了两届本科毕业生，学生反应良好，企业对毕业生的满意度较高。
但在具体执行过程中，也发现存在不少问题有待改进，主要体现在：（1）本专业涵盖了太阳能与氢能和化学电源两个方向，因这两个方向的知识背景存在比较大的差别，在同一套课程体系中教师教学很难做到两者兼顾。另外，受客观教学条件（师资和实验条件）的影响，部分课程未能完全有效开展。今后希望能在完善教学条件的基础上，再将课程体系分方向进行细化和完善。（2）教学过程存在重材料而轻器件的问题，材料学院整体以材料研究为主，设备投入同样以材料制备和表征为主，器件设计开发所需条件比较缺乏。另外，多数教师并无从事器件生产开发的经历，并且目前高校对教师考核偏重科研论文，导致教师必须花大量的时间和精力去完成考核任务，对于器件设计开发这类不容易出科研成果的工作投入的精力不足。为了解决这一问题，一方面学校在考核管理上应做适当的调整;另一方面要加强器件方面的教学投入，引导并鼓励教师投入更多精力在器件设计开发方面。（3）工程应用能力培养不足，尽管有校内模拟生产训练和校外生产实习，但学生无法完整参与具体的工程项目开发，并不能有效把理论知识转化为工程应用能力。而推进校企合作办学、建立新型“产业学院”、推动校企合作课程建设、增强工程应用案例教学将提升学生的工程意识。
[责任编辑：钟岚]
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