新能源材料概论课程教学改革与实践初探

林本才+张帅+刘振

摘要：新能源材料概论课一门信息量大、内容丰富、注重学科前沿的专业选修课，本课程的设置不仅有助于学生明确作为该专业学生应具有的知识、能力和素质结构，还能激发学生对专业的归属感和学习兴趣。本文主要结合笔者自身的教学经历，介绍本课程在教学内容、教学方法和考核方式三方面所做的一些改革与实践。

关键词：新能源材料；概论课；教学改革与实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0026-02

一、前言

目前，世界能源的消耗主要来自于煤、石油、天然气等化石能源，一方面化石能源的使用造成了严重的环境污染，另一方面化石能源属于非可再生能源，过度使用化石能源使得人类正面临着能源短缺、甚至能源枯竭的现状。发展应用新能源是解决环境污染和能源短缺问题的关键。新能源是指传统能源之外的各种能源形式，目前正在积极开发、应用的新能源主要包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能和核能等。相对于传统能源，新能源具有储量大、可再生、污染少等特点，因此也常被称为可再生能源或清洁能源。新能源材料是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键，新能源产业的发展离不开新材料的开发和应用。因此，开发应用新能源技术和新能源新材料将是社会可持续发展的必经之路。

在政府的大力扶持下，我国新能源、新材料产业得以迅速发展，在国民经济中的地位日益重要。然而，与之相关的人才培养并不能满足新能源、新材料产业快速发展的需求，新能源、新材料行业技术人才无论在数量上还是在质量上都远远落后于产业的发展速度和规模。为了支撑和促进国家新能源、新材料等产业的快速发展，教育部于2010年7月批准在浙江大学、华中科技大学、中南大学等十一所高校设立新能源科学与工程专业。常州大学于2011年也通过教育部门审批，设立了新能源材料专业。虽然是新设专业，但是由于就业前景好、行业发展空间大，受到广大学生和家长的青睐。该专业2015年第一届毕业生顺利毕业，一部分毕业生选择考研进一步深造，大部分考生考入复旦大学、南京大学、东南大学等“985工程院校”，选择就业的毕业生大多进入苏锡常等地区的新能源行业，受到学生家长和社会各界的广泛好评。

虽然常州大学在每年的新生见面会上会安排专职老师对新能源材料专业做一些简单介绍，但由于时间较短，新生通过这种方式对专业获得的了解并不充分，大多数学生对该专业缺乏全面的认识和深入的了解。为了加强学生对该专业的认识和理解，常州大学把新能源材料概论作为该专业的重要专业选项课程，新能源材料概论课程的开设，不仅有利于帮助学生明确作为该专业学生应具有的知识、能力和素质结构，还可以激发学生学习专业的兴趣和动力，并引导学生制订理性的、符合社会需求的大学生涯规划，掌握正确的学习方法，培养和提高学生的自学能力。因此，建设好新能源材料概论课程对于该专业的专业建设和人才培养具有重要意义。本文主要结合笔者自身教学经历，对常州大学新能源材料专业概论课程开设的目的和意义及其教学改革与实践进行初步的探讨。

二、新能源材料概论课程在专业培养体系中的地位

随着新能源在我国国民经济中的地位日益攀升，新能源行业的人才需求也越来越多，培养新能源材料的本科层次的大批人才是十分必要和紧迫的。常州大学新能源材料专业培养目标是：培养适应国家战略新兴产业现代化建设需要，德智体美全面发展，基础扎实、知识面宽，具有创新、创业意识，具有竞争和团队精神，具有良好的外语运用能力，能在材料科学与工程领域、特别是在新能源材料加工制备、新能源材料利用等领域从事科学研究、技术与产品开发、生产工艺工程设计、质量控制和生产经营管理等工作的高级专门人才。为达到这一专业培养目标，常州大学所构建的课程体系中，新能源材料概论课程开设在学科基础课程之后，在专业核心课程之前，是该专业同学接触专业方向内容的第一门专业课程。新能源材料概论课是新能源材料专业学生的“专业启蒙教育”课，该课程的开设有助于学生对本专业有一个相对全面的了解，明确专业学习方向，有助于培养学生的专业感情，激发学生的专业兴趣。

三、新能源材料概论课教学实践

新能源材料概论课程是为适应新能源、新材料产业的快速发展而开设的一门专业选修课程。其主要任务是对本专业做概括性介绍，帮助本专业学生形成对专业的初步了解和认识，为后续课程的学习打下基础。本文结合笔者讲授的新能源材料概论课程的体会，初步探讨了该课程的教学内容、教学方法和考核方式的优化和改革。

（一）结合科技前沿，合理选择教学内容

新能源材料概论课程是对该专业学生进行的专业“启蒙”教育，共有32学时。具有内容丰富、信息量大、关注学科前沿、课时少的特点。这就要求该课程的内容不仅要具有系统性、概括性、科学性和先进性，还要注重培养学生的专业兴趣。因而，该课程教学内容的选择至关重要。由于新能源材料专业是新设专业，新能源材料概论的参考书相对较少，且内容有待完善，其教学内容大多完全由任课教师来选择把握。在新能源材料概论的教学内容选择上，笔者首先从介绍能源着手，具体包括能源的定义与分类、世界能源结构和现状、中国能源现状、全球能源危机等；然后引入新能源，主要包括新能源的概念、分类、特点等；接着介绍材料的基本知识，包括材料的概念、分类、组成、结构、合成与加工、性能与应用等；最后介绍新能源材料，主要讲授新能源材料的概念、分类、特点及其应用的相关理论知识，主要涉及：储能材料、锂离子电池材料、太阳能电池材料、燃料电池材料、核能材料、生物质能材料及风能材料等。由于新能源材料是一门新兴的并且还在不断发展中的学科，每年都有大量的新的研究成果报道，因此在教学过程中必须注意教学内容的前沿性。笔者不仅自己阅读相关领域的最新的研究论文，将这些成果融入到课堂上；而且鼓励学生阅读文献，通过文献阅读使学生跟踪世界上最先进的研究成果。讲解知识点的同时紧跟学科前沿，比如在讲授燃料电池的隔膜材料时，不仅介绍市场上应用最广的美国杜邦公司生产的全氟磺酸系列质子交换膜，还介绍当下该领域的研究热点基于离子液体的高温质子交换膜和碱性阴离子交换膜材料，不但增加了学生对该专业方向理论知识和发展趋势的了解，开阔学生的视野，还大大激发了学生的科研兴趣、专业热情和创新意识，取得了良好的教学效果。

（二）改进教学方法，激发学生学习兴趣

笔者在教学中始终坚持“以教师为主导，以学生为主体”的教学模式，一方面采用现代化教学手段，紧密结合教学内容精心准备了图文并茂的课件，使得学生对新能源、新材料获得足够的感官认识；另一方面注重理论与实践相结合，通过讲授实际案例来强化学生对理论知识的理解、激发对专业学习的兴趣。如笔者在介绍燃料电池相关知识时，通过对比市场上各种化学电源的优缺点，让学生从对比中认识到燃料电池的优点；通过向学生介绍日本丰田公司上市的名为“未来”款的燃料电池汽车加深对燃料电池应用的认识，学生更加深切地感受到了新型燃料电池材料研究的现实意义和市场价值。笔者认为，理论学习固然重要，学生动手能力的培养也不容忽视，笔者在理论授课的同时，努力探索素质教育、课程改革的新途径，并创造性的以江苏省光伏科学与工程协同创新中心为平台，以校企合作为纽带，构建特色鲜明的创新课程教学体系，在课余时间让本专业学生参与到笔者的研究课题当中，在科学研究和实践创新过程中，锻炼学生的动手操作能力，培养学生的创新意识和创新能力。2014年，笔者指导本科生参与项目“高性能燃料电池聚合物电解质膜的研制”，该项目结题时发表SCI论文两篇，申请中国发明专利1项。学生在项目实施过程中不但加深对理论知识的理解，还锻炼了自己解决问题和分析问题的能力，并取得一定的科研成果，让学生认识到科研的价值，从而大大激发了学生对本专业的学习热情和科研兴趣。

（三）突破必修课传统考核方式，提高学生学习效果

考核是检验学生学习效果的重要手段，是整个教学过程的重要环节之一。合理的考核方式不仅能够调动学生的学习积极性，同时还能够引导学生培养良好的学习习惯。目前常用的考核方式有闭卷和开卷两种形式。结合新能源材料概论课程内容丰富、信息量大，关注学科前沿的特点，笔者采取平时成绩、大作业成绩和期末考试成绩相结合的形式考察学生，并在各个考核环节中体现激励机制。平时成绩主要由学生课堂出勤情况、课堂提问环节及平时作业等共同决定；大作业是完成一篇课程论文，即针对任一种新能源材料，谈谈自己对本专业的认识和体会，培养学生的独立思考能力和分析能力。期末考试采用开卷考试的形式，开卷考试考查内容灵活，避免了学生考前突击，死记硬背的情况。从该课程的考核结果来看，这种平时成绩、大作业成绩和期末考试成绩相结合的形式将考核内容与教学内容有机地结合在一起，有助于督促学生对所学课程内容进行思考，还能保证试题的开放性和灵活性，从而有利于提高学生的综合素质。

参考文献：

[1]李品将，法文君.《新能源材料与技术》课程教学实践与探索[J].环境与能源，2012，（3）：36-37.

[2]杨晓东，崔亚新，刘贵富.试论高等学校专业导论课的开设[J].黑龙江高教研究，2010，（7）：147-149.