新工科背景下商丘師范學(xué)院新能源材料概論課程的教學(xué)改革探討*

李 盼,劉應(yīng)敏,薛鄭州，楊 晨,魏 偉,瞿 鵬

(商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000)

1 新工科的提出

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。當(dāng)今世界正在經(jīng)歷百年未有之大變局，進入21世紀(jì)以來，人工智能、大數(shù)據(jù)、新能源等一系列新一輪科技正在蓬勃發(fā)展，給全球發(fā)展和人類生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化，但同時也給我國工科教育帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。雖然我國工科專業(yè)畢業(yè)生在整體數(shù)量和人才結(jié)構(gòu)上均處于國際優(yōu)勢地位。但是，我國在工科人才培養(yǎng)上存在一定的局限性，這集中表現(xiàn)在工科科學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實和專業(yè)技術(shù)能力欠缺兩個方面。

為提升國家核心競爭力，培養(yǎng)高素質(zhì)的“新工科”人才，我國積極推進“新工科建設(shè)”。2017 年 2 月底，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，深化工程教育改革，推進“新工科”的建設(shè)與發(fā)展。隨后，教育部多次組織高校進行深入探討，形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”[1]。新工科具有引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性等特征，新工科的發(fā)展為其它學(xué)科的建設(shè)起到了引領(lǐng)和示范作用。與老工科相比，“新工科”更強調(diào)學(xué)科之間的交叉和拓展，其內(nèi)涵更復(fù)雜、建設(shè)難度更大、需要投入的資源更多，且在建設(shè)過程中需要不斷調(diào)整和完善[2]。

2 新能源材料概論課程現(xiàn)狀

新能源材料概論是化學(xué)化工學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)課程，是繼無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)之后一門基礎(chǔ)課程。該課程開設(shè)于第三學(xué)年上半學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)具備了化學(xué)化工領(lǐng)域的基本理論知識和實驗技能。新能源材料概論這門課程具有內(nèi)容涵蓋面廣、知識點分散及前沿性較強的特點，大部分學(xué)生難以短時間內(nèi)消化吸收課上所講授的知識，課時安排比較有限且缺乏相關(guān)的實驗訓(xùn)練，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足新工科背景下對人才培養(yǎng)的需求。另外，目前的考核方式主要采取期中成績和期末成績的百分制加和，期中成績主要以平時作業(yè)為主，期末成績?nèi)Q于期末考試。這種考核評估具有較大局限性，不能真實反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，我們亟需探索新的教學(xué)模式和考核評估方式。

3 新工科背景下新能源材料概論課程改革措施

3.1 優(yōu)化師資配置，進行針對性教學(xué)

新能源材料概論是一門綜合性課程，相比于無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)等基礎(chǔ)課程，改課程內(nèi)容更加豐富，涵蓋了新能源材料領(lǐng)域的大多數(shù)科學(xué)前沿。在新工科背景下，改變傳統(tǒng)的授課模式，根據(jù)教師的科研方向和擅長領(lǐng)域進行分工，將由一名教師擔(dān)任一門課程的講授模式改變?yōu)橛啥辔唤處熤v授的團隊教學(xué)模式。比如“太陽能電池”這方面的內(nèi)容，可以將這部分內(nèi)容讓從事相關(guān)研究防向的教師進行講授，將講授內(nèi)容細(xì)化為染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池等，這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時也可以把相關(guān)的知識點講的更透徹，使學(xué)生更容易理解和掌握。

3.2 改善教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力

當(dāng)前的教學(xué)方法仍比較固定，即教師在課堂上講解課本內(nèi)容和相關(guān)拓展知識，學(xué)生進行簡單的記憶。雖然這種講授模式短時間內(nèi)可以讓學(xué)生快速認(rèn)知，但這樣的過程屬于一種被動輸入，不能很好地發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境下難以產(chǎn)生創(chuàng)新性的想法，獨立分析、思考、解決問題的能力也會隨之下降。

“授人以魚不如授人以漁”，傳授學(xué)生知識，不如教會學(xué)生獲取知識的能力。在新工科背景下，要以學(xué)生為主體，教師扮演引導(dǎo)者的角色[3]?？梢圆捎靡韵陆虒W(xué)模式：將學(xué)生分為多個小組，教師給每個小組規(guī)劃出一種新材料的具體應(yīng)用方向，要求他們查閱相關(guān)文獻，研究材料制備所運用到化學(xué)原理及所學(xué)化學(xué)理論，結(jié)合自己的創(chuàng)新性想法，制作成PPT進行匯報，教師根據(jù)匯報的內(nèi)容，進行打分和點評。通過這樣一個過程，一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生對文獻的綜合分析能力及團結(jié)協(xié)作的能力，另一方面，可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時鍛煉學(xué)生獨立分析、解決問題的能力。

3.3 提供開放實驗室，理論和實踐相結(jié)合

開放實驗室是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神的重要場所。單純的理論課程學(xué)習(xí)使學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗，對所學(xué)的知識理解不夠深刻。通過安排一些和理論課程同步的實驗技能訓(xùn)練，不僅可以提高學(xué)生運用知識能力以及分析問題、解決問題的能力，還可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性。如與“太陽能電池”這方面內(nèi)容相關(guān)的實驗設(shè)計，可以安排染料敏化太陽能電池和量子點太陽能電池兩個小實驗。其應(yīng)用到的理論知識(如電極制備、電化學(xué)表征、電池性能評價等)均屬于理論課所講授的內(nèi)容，同時學(xué)生也已經(jīng)通過無機化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、分析化學(xué)和物理化學(xué)等方面的實驗訓(xùn)練掌握了基本的實驗技能，在教師的帶領(lǐng)下，能夠獨立完成整個太陽能電池器件制備過程。在此過程中，不僅加深了對所學(xué)化學(xué)理論知識的理解，還培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力，掌握了科研的思路和方法，為大四畢業(yè)論文設(shè)計和研究生階段的科學(xué)研究打下了堅實基礎(chǔ)。

3.4 多元化考核

考核環(huán)節(jié)是教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)之一，這一環(huán)節(jié)能有效地促使學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)內(nèi)容，檢查他們對所學(xué)知識的理解、掌握及運用情況，既是評定學(xué)生學(xué)習(xí)成績的有效手段，也是檢驗教學(xué)效果、改進和提高教學(xué)質(zhì)量的主要途徑[4]。傳統(tǒng)的課程考核方式僅僅通過分?jǐn)?shù)來判斷學(xué)生是否掌握了這門課程，這種方式僅側(cè)重于學(xué)習(xí)結(jié)果，而忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

在新工科背景下，為了培養(yǎng)出高素質(zhì)人才，教師更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。豐富平時成績內(nèi)容，將課堂互動、PPT匯報的分?jǐn)?shù)納入其中。期末考試應(yīng)多設(shè)置主觀題，以考察學(xué)生的開闊性思維；也可以選擇提交小論文的考核方式，通過對文獻進行綜合分析，提煉觀點，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新精神。通過靈活多樣的考核方式及動態(tài)的考察與過程管理，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性。

3.5 產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，加強校企合作

產(chǎn)學(xué)研合作教育是把以課堂傳授知識為主的學(xué)校教育與直接獲取實際經(jīng)驗、實踐能力的生產(chǎn)實踐相結(jié)合的教育形式[5-6]。這種教育形式可以充分利用學(xué)校與企業(yè)單位各自在人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢，解決單一學(xué)校教育模式培養(yǎng)的學(xué)生偏重知識傳授，不能滿足企業(yè)的需求，職業(yè)發(fā)展受限的問題。目前商丘師范學(xué)院已經(jīng)與河南金邁科技有限公司、河南順之航能源科技有限公司、北汽福田新能源汽車有限公司等多個新能源或者化學(xué)化工領(lǐng)域企業(yè)進行了深度校企合作，建設(shè)了電化學(xué)實訓(xùn)室、鋰離子電池實訓(xùn)室、太陽能電池實訓(xùn)室3個校內(nèi)實訓(xùn)基地。學(xué)院會定期邀請企業(yè)工程師到學(xué)校講學(xué)，傳授實踐經(jīng)驗；同時學(xué)生在大四下學(xué)期到企業(yè)實習(xí)，將所學(xué)化學(xué)化工方面的知識用于實踐，真正學(xué)到適應(yīng)企業(yè)實際崗位需求的專業(yè)技能，掌握實踐經(jīng)驗，為“新工科”理念下的人才培養(yǎng)奠定了良好基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

新能源材料概論是化學(xué)化工學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，對培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才起著關(guān)鍵性的作用。在“新工科”背景下，教師需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和理念，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，將培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新精神等綜合素質(zhì)作為最終的教學(xué)目標(biāo)。新能源材料概論課程改革需要高校、教師、企業(yè)和學(xué)生相互聯(lián)動，一同發(fā)力，在實踐中不斷摸索前進，積累經(jīng)驗，全力以赴將學(xué)生培養(yǎng)成化學(xué)化工領(lǐng)域的頂尖人才。