儲能材料與技術教學實踐與思考*

杜海英，陳顯飛，羅大偉，張文濤，李峻峰

(成都理工大學材料與化學化工學院，四川　成都　610059)

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儲能材料與技術教學實踐與思考*

杜海英，陳顯飛，羅大偉，張文濤，李峻峰

(成都理工大學材料與化學化工學院，四川成都610059)

儲能材料與技術對材料相關專業(yè)的人才培養(yǎng)有著重大的意義。本文簡要探討了筆者在教學過程中所遇教材資源有限、如何進行教學內容的選擇和如何進行教學設計等問題，針對這些問題，筆者以《儲能材料與技術》這本書為主線，結合筆者所在系部發(fā)展實際情況，選擇了以物理儲能和化學儲能為主的教學內容。為了達到發(fā)揮學生的主觀能動性，觸摸科研課題的研究成果等教學目的，筆者在課堂上開展了以學生為主體的啟發(fā)式教學。通過制定相應的考核標準，激發(fā)了學生的學習興趣，達到了一定的教學效果，以此供教學工作者參考。

材料；儲能材料與技術；教學實踐

傳統(tǒng)化石能源儲量有限，屬于不可再生能源。隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的消耗量不斷增加，由此帶來的能源緊缺問題成為當今人們面臨的一個重大挑戰(zhàn)。為了緩解傳統(tǒng)化石能源大量消耗所帶來的壓力，減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，人們著力于研究自然界可以循環(huán)再生的太陽能、風能、潮汐能、波浪能、地熱能等綠色能源——可再生能源。如何有效利用可再生能源，存儲能源是關鍵。大規(guī)模的能量存儲系統(tǒng)的發(fā)展對可再生能源的有效利用起著至關重要的作用，具有廣闊的應用前景[1-4]。因此，培養(yǎng)當今大學生掌握儲能材料與技術相關知識，輸送高技術人才，將有助于大規(guī)模的能量存儲系統(tǒng)快速發(fā)展。

儲能材料與技術是材料相關專業(yè)的專業(yè)必修課，在材料專業(yè)學生的整個學習過程中起著延續(xù)《基礎化學》的學習，承接高年級時所學其他專業(yè)課即：《化學電源》、《化學電源工藝學》、《光伏應用學》、《新能源控制與轉換技術》等基礎知識、理論、方法的學習。如何在教學過程中組織課程教學內容達到教學目的，提高學生專業(yè)知識水平是教學工作者需要思考的問題。本文就筆者在儲能材料與技術教學過程中所遇問題與處理情況進行闡述，以供教學工作者參考。

1　儲能材料與技術教學實踐

1.1教材及教學內容的選擇

儲能材料與技術的教學目的是培養(yǎng)學生掌握大規(guī)模儲能技術的基本原理，技術特點，各類儲能技術的優(yōu)勢、劣勢及其發(fā)展前景。大規(guī)模儲能包括物理儲能、電化學儲能、電磁儲能和相變儲能四大類。2004年化學工業(yè)出版社出版了樊栓獅等編著的《儲能材料與技術》[5]，這是目前國內唯一一本有關儲能材料與技術的書籍，筆者以這本書為主線，結合當今新能源發(fā)展方向刪除了書中部分內容，為了使學生了解學科發(fā)展的前沿課題，筆者查閱了相關材料與化學專業(yè)的專業(yè)期刊，結合材料相關專業(yè)培養(yǎng)目標增加了當今科研領域研究的熱點內容，同時考慮到授課對象是大二下學期的學生，確定了每章的教學內容。如表1所示。

表1　每章教學內容Table 1　Teaching content of each chapter

1.2教學方法的運用

首先，考慮到大二學生剛接觸專業(yè)基礎課的能力，在教學過程中采用PPT、板書與視頻相結合的方式進行教學，一些重要的圖片與相關基本概念和原理放在PPT中，同時，基本概念再一次以板書的形式呈現(xiàn)，讓學生跟上老師的思路，而且讓學生知道板書內容是這一堂課必須要掌握的內容，特別重要的基本原理以視頻的形式呈現(xiàn)給學生，同時進行講解。講解完后，在課堂上學生們展開討論，隨后筆者以提問的方式了解學生們掌握知識的情況。這樣既有利于培養(yǎng)學生思考問題的能力，又有利于提高教學質量和授課效果。

其次，為了激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)揮學生的主觀能動性與觸摸科研課題的研究成果，提前感受學科前沿領域的科研工作，要求每個學生利用課余時間自行查閱文獻，準備5分鐘與儲能材料與技術相關課題口頭報告(需要制作PPT)，在學期的中后期利用課堂上的時間進行講解。這樣的教學方法有如下優(yōu)勢：

(1)化學前沿知識的學習和科學文化素養(yǎng)的培養(yǎng)。在課堂上老師講解的內容有限，而學生們在準備口頭報告時可以拓展知識面，了解更多國內外新興的研究課題，可以初步判斷自身是否對科研感興趣，從而為自身的職業(yè)規(guī)劃提供信息。

(2)可以培養(yǎng)學生們對學科知識的組織能力。

(3)在課堂講解的過程中，可以訓練學生的表達能力。

劣勢：

(1)每個同學都講占用了太多課堂時間。

(2)有少數同學準備不充分，不能達到應有的教學目的。

總之，采用這樣的參與式的教學方法可探討的話題多，可激發(fā)學生興趣，提高學生的分析問題與解決問題的能力。當然，今后筆者將根據教學效果進一步優(yōu)化儲能材料與技術課程的教學方法，以充分發(fā)揮學生的主體地位和教師的主導作用，讓學生真正地觸摸科研課題的研究成果，直觀感受學科前沿領域的科研工作是如何進行的。

1.3考核評價

考核是評估學生學習這門課程的綜合情況，是促進學生學習的一種方式?！秲δ懿牧吓c器件》這門課的考核分為三部分：

(1) 期末考試閉卷卷面成績(80%)，期末考試內容涉及各章節(jié)的重要知識點和學生文獻報告內容，其中基本概念、基本原理占80%，剩下20%為綜合應用題，這樣既要求學生們掌握基本概念、基本理論又讓學生們掌握前沿課題，讓學生們認真傾聽他人所做的口頭報告以及積極思考所講內容。

(2) 文獻報告與課堂提問(10%)，每個同學根據自身興趣在相應數據庫中查找一篇文獻，讀懂讀透，把主要內容做成PPT，上課時講解(時間控制在5分鐘左右)，其他同學針對所講內容進行提問(時間控制在2分鐘左右)，老師根據文獻內容的選擇，PPT制作思路是否清晰，學生講解是否清楚，回答問題是否合理等方面進行現(xiàn)場打分。打分標準分為優(yōu)(90～100)、良(80～89)、中(70～79)、及格(60～69)、不及格(<60)五個等級。

優(yōu)(90～100)：選擇文獻內容新穎，緊扣儲能材料與技術這門課程，PPT內容制作思路清晰，能夠講解出這篇文獻的基本原理，所涉及的基本概念清晰，能夠很好的回答其他同學的提問，同時提出思考問題。

良(80～89)：選擇文獻內容新穎，緊扣儲能材料與技術這門課，PPT內容制作思路清晰，能夠講解出這篇文獻的大概內容，能夠很好的回答其他同學的提問，同時提出思考問題。

中(70～79)：PPT內容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理論講解不清楚，其他同學提問部分問題不能回答。

及格(60～69)：PPT內容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理論講解不清楚，對所講解內容不熟悉。

不及格(<60)：PPT內容制作混亂，講解不清楚，對所講解內容不熟悉。

采用這樣的方式評價有利于提高學生在學習儲能材料與技術的積極性，使學生在解決問題的過程中加深對基本原理、基本理論的理解，從而啟發(fā)學生的思維能力，創(chuàng)新能力，同時，如何調動及格與不及格同學的學習積極性是有待思考和解決的問題。

(3) 學生上課的出勤情況(10%)：執(zhí)行不定期點名制度，出勤的總成績是100分，比如整個學期點名5次，在筆者點名的5次中學生每來一次記20分。

最后，每個同學的平時成績與期末成績都有理有據，從學生的最終成績可以掌握到學生對儲能材料與技術這門課程學習的重視程度以及學習的具體情況。

2　儲能材料與技術教學思考

通過幾年的儲能材料與技術的教學實踐和學生們對于這門課程的教學反饋分析，筆者初步試探出教授這門課程的教學方法：第一，這門課是針對大二下學期的材料相關專業(yè)的學生，他們剛剛學習專業(yè)基礎課，對所學專業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展前景不太了解，教師在上課時可以結合”十三五規(guī)劃中有關新能源部分”進行授課，讓同學們知道他們所學專業(yè)的發(fā)展動向，以及讓學生們感受到學習這門課對未來發(fā)展的重要性；第二，老師講授的內容要廣而不要深，因為專業(yè)基礎課是為學生們大三、大四的專業(yè)課打基礎的，學生在這門課程的學習中主要學習基本概念和基本原理；第三，最好采用PPT、板書和視頻相結合的方式進行授課，采用板書是由于同學們還需要知道這一堂課的重點內容在哪里，需要緊跟老師的思路，課后要進行重點理解與識記，PPT和視頻是幫助同學們更好的理解所學內容；第四，授課PPT的制作要注重內容的邏輯性，準確性，同時還需要添加一些跟授課內容相關的趣味圖片，吸引學生的注意。第五，制定合理的考核評價體系對激發(fā)學生的興趣至關重要，此階段的學生應多以鼓勵教學為主，但成績又要加以區(qū)分。

由于這門課程的講授學時有限，不可能把所有跟儲能材料與技術有關的內容都著重講解，因此，對課程教學重點內容的選擇尤其重要。課程教學內容的設置應結合各個學校的專業(yè)特色，科研課題，以及學生的學習興趣進行選擇。比如：筆者所在學院的科研課題跟儲能有關的光伏、鋰離子電池、超級電容器等，在講授這些基礎知識時告訴同學們做這些課題的研究者就在他們身邊，這樣就會大大提高學生的學習興趣，如果學生對某個課題感興趣就會利用課余時間去找相應老師，到實驗室去了解最新情況，拓展學生的視野。

3　結　語

隨著科技的發(fā)展，儲能材料與技術課堂上的教學內容也應該與時俱進，老師在講授基本理論的同時穿插一些新技術、新方法，從而調動學生的學習積極性，激發(fā)學生學習與研究的熱情，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才。同時，儲能材料與技術的教學探索任重而道遠，還需要進一步尋找新的教學方法與教學手段。

[1]張華民. 儲能與液流電池技術[J]. 儲能科學與技術, 2012, 01(1):58-63.

[2]Dunn B, Tarascon J M. Electrical energy storage for the grid: a battery of choices.[J]. Science, 2011, 334(6058):928-35.

[3]段煥強. 中國電力儲能產業(yè)現(xiàn)狀與“十三五”趨勢[J]. 高科技與產業(yè)化, 2016(4):46-51.

[4]陳永翀. 中國儲能產業(yè)與技術發(fā)展的問題與建議[J]. 高科技與產業(yè)化, 2016(4):42-45.

[5]樊栓獅,梁德青,楊向陽. 儲能材料與技術[M].北京: 化學工業(yè)出版社,2004:1-305.

Teaching Practice and Thinking of Energy Storage Materials and Technology*

DUHai-ying，CHENXian-fei，LUODa-wei，ZHANGWen-tao，LIJun-feng

(College of Materials, Chemistry and Chemical Engineering,Chengdu University of Technology, Sichuan Chengdu 610059, China)

Energy storage materials and technology for materials related professional personnel training have great significance. The problems in teaching process were briefly discussed as follows：the limited book resources, how to carry out the selection of teaching contents and how to carry out teaching design. In order to solve the problem, combined with the actual situation of the development of the Department, choosing theEnergyStorageMaterialsandTechnologyas the main content was put forward. The main teaching content about physical energy storage and chemical energy storage was chosen. In order to achieve the goal of teaching research, play students’ subjective initiative and know research, the heuristic teaching for the student in class was developed. To stimulate the students’ interest in learning, the corresponding assessment criteria was established, which can reach a certain teaching effect, to offer a reference for the other teachers.

materials；EnergyStorageMaterialsandTechnology；teaching practice

新能源材料與器件專業(yè)省級卓越工程師計劃(11100-15Z006)；成都理工大學中青年骨干教師培養(yǎng)計劃(10912-JXGG201514)。

杜海英(1984-),女，副教授，主要從事有機/無機復合發(fā)光材料和稀土功能材料的研究。

TQ

A

1001-9677(2016)018-0188-03