“三位一体”的“专业基础综合实验”课程改革探索

［摘 要］ “专业基础综合实验”是面向新能源材料与器件专业开设的重要综合性实验课程，其主要目标是培养学生的探究能力、团队意识等核心素养。然而，传统的教学内容、评价方式和教学方法已经无法满足当前专业实践教学的需求。因此，从优化实验内容、互动式教学方法和细化评分标准三个方面展开研究，探讨了新能源材料与器件专业基础综合实验的教学改革，以提升学生对“专业基础综合实验”课程的兴趣和参与度，为提高和发展学生的实践及创新能力提供坚实的基础。

［关键词］ 专业基础综合实验；实验内容；评分标准；互动教学；新能源材料与器件

［基金项目］ 2021年度成都市人民政府成都市鼓励校地校企合作培养产业发展人才项目“太阳能产业高素质应用型复合人才校企联合培养”（成财制〔2021〕2号）；2022年度四川省教育厅四川省产教融合示范项目“四川省光伏产业产教融合综合示范基地”（川财教〔2022〕106号）；2021年度四川省教育厅四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“创新创业导向、科研训练支撑的创新创业人才培养模式”（JG2021-590）；2021年度四川省教育厅四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“能源特色材料学科一流专业建设与实践”（JG2021-547）

［作者简介］ 陈俊臣（1988—），男，四川成都人，博士，西南石油大学新能源与材料学院讲师，硕士生导师，主要从事超级电容器和水系电池研究；郭秉淑（1992—），女，甘肃白银人，博士，西南石油大学新能源与材料学院讲师，硕士生导师，主要从事锂硫和钠硫电池研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）43-0057-04 ［收稿日期］ 2023-11-05

引言

发展清洁能源是实现“双碳”目标和“十四五”现代能源体系规划中能源结构转型目标的关键路径，而新能源材料与器件专业作为国家的战略性新兴专业，在培养清洁能源领域高质量专业人才方面扮演着举足轻重的角色［1］。西南石油大学针对该专业开设的“专业基础综合实验”课程，对于培养学生的实践能力具有重要意义。该课程目标明确，意在使学生通过系统的实验训练，深入理解和掌握电化学原理、电化学分析测试以及太阳能电池等理论知识，提升学生的实验测试技术和分析能力。

然而在教学实践过程中，存在一些亟须解决的问题。首先，部分实验项目的设置无法完全满足新能源材料与器件专业的实际需求，导致一些学生可能无法全面了解和掌握该领域的关键知识与技能。其次，实验评分机制过于宽松，缺乏具体的过程考核，且实验结果的评价标准并不统一，可能会影响到学生实验操作的规范性和实验报告的质量，进而影响整体教学效果。最后，一些实验的教学形式过于简化，学生的学习积极性未能得到充分激发，使得部分学生无法全面理解和掌握实验知识，无法将理论知识有效地应用到实际问题的分析和处理中。

因此，为了提高“专业基础综合实验”课程的教学效果，从教学方法、教学评价和教学内容等方面进行了优化，以期提升学生实验操作的规范性和实验报告的质量，培养其主动学习和独立思考的能力，以便更好地将理论知识应用到实际问题的分析和处理中。

一、增强师生互动

在传统的实践教学环节中，教师和学生之间的互动较少，学生间的讨论也相对缺乏，易导致教学效率降低，即学生可能无法充分理解和掌握所学的知识，也没有充分的机会对所学内容进行深入的思考和讨论。因此，在实验教学过程中，可以采用互动式教学来改变这一现状。通过引导学生积极参与讨论，激发他们的学习兴趣和积极性，使学生能够更加深入地理解实验过程中所应用的基础知识、原理，以及实验设计的目标和作用。

此外，在理论讲解和实验指导的过程中，教师可以采用问题式教学来提升教学效果。通过提出具有针对性的问题，引导学生积极思考和讨论，鼓励他们发表观点和看法，以促进师生之间的良性互动，使学生主动参与实验过程中。教师可以组织学生进行小组讨论或全班讨论，鼓励学生之间的合作与互动，并通过引导学生发现新的问题并提出解决方案，进一步增强实验的创新性和挑战性。课后，教师可以利用在线交流平台如QQ和微信群等，与学生进行实时互动。这样，教师可以及时回答学生的问题，分享经验和知识，进一步促进师生之间的互动。同时，教师可以通过这些平台发布与实验相关的学习资料、教学视频等辅助学习资源，帮助学生更好地理解和掌握实验内容。

采用问题式教学以及利用网络平台等多种方式，增加了师生互动，激发了学生的学习兴趣和积极性，加强了实验过程中的讨论和交流。在实验过程中，教师须鼓励生生之间、生师之间讨论和交流，促使学生及时解决实验中遇到的问题，并使学生从不同的角度获得启发和思考，培养学生独立思考的能力、团队协作的能力和解决问题的能力。

二、优化实验内容

综合性实验教学是培养创新人才的关键途径，也是提高学生实践能力的重要工具［2］。然而，在新能源材料与器件专业基础综合实验中，这一综合性的体现尚显不足。为了弥补这一缺点，并进一步强化实验和新能源材料与器件专业领域的联系，提高实验的领先性和挑战度，须要在现有实验项目的基础上，对实验课程内容进行优化与升级。通过调整实验内容，使其更加贴近真实的应用环境，从而使学生能够更好地了解实验的意义与价值，进而深化对专业知识的理解和掌握。

（一）实验内容扩展

通过对现有实验项目的实验流程进行微调，在满足原有知识能力培养的基础上，进一步增强了实验的综合性，使实验更加符合专业特色的培养需求。例如，在恒电位方波法测粉末电极真实表面积的实验中，将原材料从银片和银粉改为活性炭和泡沫镍，这样不仅可以降低成本，而且可以更好地和新能源材料与器件专业建立联系。在电极制备工艺中增加研磨涂布、辊压等多个步骤，以提升实验的挑战性和考核难度。此外，在理论讲解中，结合双电层理论及其在超级电容器中的应用原理，让学生更深刻扎实地理解恒电位测试粉末电极真实表面积的原理及应用，更好地理解所学的知识和技术以及这些技术在解决实际问题中的应用等，达到学以致用的目的。

（二）产教融合贴近产业化教学

2017年，国务院办公厅发布了《关于深化产教融合的若干意见》，旨在深化产教融合，推进教育和产业统筹融合，健全完善需求导向的人才培养模式。西南石油大学与通威太阳能有限公司于2022年合作建设了四川省光伏产业产教融合综合示范基地，该基地突出了双方在光伏领域的产教合作，不仅有助于提高学生的创造力和实践能力，而且提高了教师的执教能力，对于全面提高教育质量有重要作用［3］。

“专业基础综合实验”作为新能源材料与器件专业的综合性实验课程，是培养学生实践创新能力的重要着力点。基于此，依托产教融合资源优化了实验内容，更好地贴近了人才培养需求，促进了企业和学校的深度合作，提高了人才培养质量和针对性。学校和企业共同开展了“硅片pn结的扩散法制备及电阻率测试”和“晶硅太阳能电池的量子效率测试”两个专业基础综合实验项目的实验内容与教学改革。在实验项目中引入太阳能产线中的相关制备方法和测试手段的原理及数据分析讨论，内容贴近光伏企业的应用需求。同时，在实验教学过程中充分利用产教融合基地的软硬件设备，邀请企业专家对实验课程进行远程或者线上指导，提高了人才培养质量和针对性，提升了实验课程的教学效果。

通过产教融合与实验教学的结合，可以实现互利共赢的目标，促进人才培养和产业发展。这种模式不仅有助于提高学生的实践能力和创新意识，而且能够为光伏企业输送大量具备实际操作能力的人才。

三、细化评分标准

根据OBE（outcome-based education）产出导向教育理念，确立明确、可操作的教学目标和评分标准，有利于教、学、评工作，激发学生主动学习［4］。传统的实验评分标准往往过于笼统，无法很好地契合课程目标和学生的能力培养需求［5］。为了解决此类问题，须要细化评分标准，使实验考核更紧密地围绕学生的能力培养目标，提高实验教学的质量，更好地培养学生的实践能力和创新精神。基于此，在教学大纲中，对课程的评价标准进行了细化。

（一）平时成绩

实验操作技能是评价学生实验能力的重要指标。通过对学生在实验过程中的操作规范性、实验数据的记录准确性、实验结果的准确性等方面进行评价，可以了解学生的实验操作技能情况及实验任务完成的准确性。另外，团队协作能力是评价学生沟通和合作能力的直接反映。通过观察和评价学生在实验过程中与团队成员的沟通交流情况，以及在遇到问题时能否主动寻求帮助、与团队成员共同解决问题等，可以更好地了解学生的团队协作能力和沟通能力。因此，可以将“专业基础综合实验”的平时成绩细化为以下四个方面（见表1），以更好地评价学生的实验操作技能、沟通能力和团队协作能力。

（二）报告成绩

实验结果的分析和解释是评价学生实验报告的重要指标。通过评价学生在实验报告中表现出的实验数据分析和实验结果解释能力，可以了解学生是否能够正确理解和解释实验结果、是否能够从实验数据中发现规律和问题。另外，实验报告的内容完整性和条理性是评价学生实验报告的重要方面。通过分析学生在实验报告中对实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据、实验结果和结论等方面的描述和组织，可以了解学生的实验报告是否完整、清晰、有条理，是否能够准确反映实验过程和结果。同时，可以评价学生在撰写实验报告时是否注重语言表述的准确性和规范性、是否符合学术写作的要求。因此，为了使学生更加注重对实验结果的分析和解释、加深对实验内容的理解，将实验报告成绩分为以下两个方面（见表2）。

（三）开放的结果讨论

传统的实验教学往往过于简单，对学生的能力考核缺乏多样性，易导致学生的实验结果和数据往往大同小异，实验报告内容千篇一律，这不仅无法培养学生的创新能力，而且容易引发抄袭现象。为了改变这一现状，须要在实验内容优化的基础上，引导学生针对实验结果进行开放式讨论。

在改革后的课程中，实验学时和实验内容的难度都有所提升，学生因为各种原因导致实验结果出现偏差的情况增多。实际上，实验过程中出现问题在科学研究中是常有的现象，重要的是能够从中找出原因，并能合理地分析结果。因此，在实验指导过程中，须要鼓励学生采用开放性的结果讨论方式，通过分析原理和机理，理解实验过程中可能存在的问题，从而深化对实验意义和基础理论知识的理解。此外，开放性实验结果的讨论对于提升学生的科研思维也具有积极作用。在讨论过程中，学生可以接触到各种不同的观点和想法，有助于他们形成正确的科研观点和态度。开放式的结果讨论能够体现出差异性，可以提高学生的实验技能。通过分析和讨论实验结果，学生可以更好地掌握实验原理、方法和操作技巧，从而提升其实验技能水平。

通过精细化实验教学评分标准，可以更全面、客观地评价学生的实验操作技能和问题分析等能力，更准确地反映出学生的真实技能水平。这样的评分方法不仅可以及时发现和解决学生在实验教学中存在的问题，而且能够为教师更加精准地反馈学生的能力表现，以便于适时调整教学策略，使学生的实践能力和创新能力在实验教学中得到进一步的提升。

结语

在新能源材料与器件专业的“专业基础综合实验”教学中，从实验内容、教学方法和评分标准方面“三位一体”优化实验内容的课程设计，以适应新能源材料与器件专业领域的发展趋势，鼓励学生在实验中勇于尝试和改进，充分利用产教资源接触前沿的科技知识和技术，培养创新意识和实践能力，进而提高实验课程的教学质量，增强学生对实验课程的满意度和认可度，推动新能源材料与器件专业教学的持续发展和进步。

参考文献

［1］郭耀华，姚烨，陈广思.碳中和背景下风电基础综合实验教学平台设计［J］.教育教学论坛，2023（20）：1-5.

［2］邓留，厉江华，陈立妙，等.新工科背景下的应用化学综合实验改革：以可见光催化分解水制氢综合实验为例［J］.大学化学，2023，38（3）：131-138.