新能源导论课程教学模式探索

摘要：文章结合新能源材料与器件专业特点，针对新能源导论课程课堂教学和实践教学中存在的问题，从新能源导论的课程内容设置、课堂教学、实践教学、课外实践、课程考核等方面进行探索，并提出一些见解，旨在实现新能源导论课程教学方法的创新和教学效果的增强。

关键词：新能源导论；课程改革；教学探索

新能源材料与器件专业是基于适应我国新能源、新材料、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要，秉承新能源器件关键材料与技术和环境协调发展理念而设立的。近年来，安徽及周边省市新能源行业的迅猛发展带来了极大的人才缺口，因此开办新能源与材料器件专业势在必行。池州学院于2020年申请并成功获批新能源材料与器件专业，于2021年秋季开始第一届本科招生。本专业以地方经济发展需要为牵引，构建了“较宽专业基础+特色专业课+实践能力+综合素质+创新能力”的建设与发展思路，以培养高素质新能源材料与器件专业的“应用创新型人才”为目标，深入开展以提高学生实践能力、创新创业能力为核心的培养模式。

新能源导论是池州学院新能源材料与器件专业的入门核心课程，聚集了新能源材料与器件领域的基础知识和理论、最新的方法和技术及器件化应用。根据池州学院人才培养方案以及课程大纲要求，该课程的主要目的是系统地学习新能源材料与器件基本理论、基本知识和工程技术技能，掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法，以及新材料在能源转换中的应用。学生通过学习本课程，可以拓宽知识面，提高实践技能与创新能力，为成为新能源科学与技术发展所需的合格和创新型人才奠定理论知识基础。笔者通过两年的教学实践经验，并结合池州学院新能源材料与器件专业的人才培养目标，浅谈新能源材料导论在课程内容设置、课堂教学、课外实践等方面的体会和探索，以期为培养新能源材料与器件专业应用研究型人才奠定基础。

一、新能源导论课程内容设置

新能源导论作为新能源材料与器件专业的概述课程，涵盖了新能源材料与器件的基本概念、原理及最新的研究进展和应用示例。池州学院的新能源材料与器件专业培养方向主要分为两个模块，分别是化学电源方向和半导体器件方向。由于池州学院在大三年级会按照学生的兴趣进行专业方向分流，所以在大二下学期开设新能源导论课程，为学生在专业方向的选择上提供了有力的理论支持和兴趣引导。基于此，在教材的选择上，教学内容必须涵盖化学电源和半导体两个方向。笔者经过甄选，以胡觉主编的《新能源材料与器件概论》作为参考教材。在课程内容方面，化学电源方向主要教学锂离子电池及材料，包括锂离子电池的内部结构、工作原理、关键材料及可持续回收技术，锂硫电池的内部结构和工作原理及性能提升策略，燃料电池的工作原理及关键材料等内容；半导体器件方向涉及硅基太阳能电池原理及关键材料，超级电容器工作原理及关键材料等内容。

就知识基础和学习能力而言，学生在前几个学期中已经学习大学化学和大学物理等课程，对相关的基础性知识已经有所了解。因此，笔者认为在课程内容设置的过程中，需要重点介绍新能源材料与器件的理论原理、设计原理及其应用，这涉及多学科知识的综合运用。例如，在讲授太阳能电池这一部分内容时，教师仅仅引导学生初步了解太阳能电池的定义和类型还远远不够，更重要的是让学生能够理解太阳能电池的组成结构和工作原理。这就要求教师在太阳能电池物理基础部分的授课过程中，重点讲授太阳能电池的结构组成及其导电机制，如P型半导体和N型半导体、p-n结的形成机制、光伏效应等内容。此外，随着科技的发展和社会的进步，新能源技术和材料更新速度较快，课程内容需要及时更新，以适应时代的发展。

二、新能源导论课堂理论教学

传统的课堂教学模式面临着许多挑战，探索优化课堂教学的方法，提高教学效率和学生的参与度是教师亟待解决的问题。基于提高学生课堂的参与度，笔者在近几年的授课中，摸索出一种较为有效的方式，即“奖惩式+创新式”问答。“奖惩式”问答和传统式教学问答既存在一定的联系，又存在一定的区别，但更多的是创新。共同点在于若是学生正确回答问题，可在平时成绩上获得一定加分；区别则在于传统式问答是平时成绩不加分或者扣分。在该过程中，笔者采取的方式是根据近期学习的相关知识点，布置一个任务来提高学生的思考能动性。例如，教师在讲授太阳能电池光电转换理论基础内容的过程中，可以让学生利用相关软件设计出太阳能电池的工作原理图，并在下次课堂中，由该学生为大家讲述。这种方式不仅有效调动了学生的课堂参与积极性，还能促进学生深入理解该部分的重点和难点。

此外，翻转课堂是实现混合式教学的有效方式，将学习的主动权从教师转移给学生。笔者认为，在这种教学模式下，学生在课堂外完成知识学习，在课堂内则进行更高质量的互动，从而更加高效地利用课堂时间。在翻转课堂中，学生在课前通过教师提供的在线视频、讲座、阅读等方式学习新知识，然后在课堂上详细讲解。这种模式促进了师生之间、生生之间的互动，有助于学生深化理解和应用这些知识。

三、新能源导论课堂实践教学

为了加强实践教学环节，池州学院按照教育部工程认证标准设置实践教学课程体系，开设了新能源材料与器件方面的专业实验。本课程的课堂实践教学是笔者和教研室成员共同确定的以氢氧燃料电池系统和光伏发电系统为代表新能源器件上进行的。例如，在光伏电池的输出特性实验过程，笔者利用光伏电池组件光源跟踪手动控制程序，在光伏供电控制单元上调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态。然后，分别按下向东、向西、向南、向北的按钮，调节光伏电池方阵的位置，使光伏电池方阵正对着投射灯，通过测定光伏电池的负载R的阻值从0逐渐变化到无穷大时，可以得到光伏电池的输出特性曲线，即光伏电池的I-V特性曲线。新能源导论课堂实践教学使学生在实践中运用已学到的理论知识，综合处理实验中遇到的问题，提高分析问题和解决问题的能力，为今后的实际工作打下基础。综上所述，课堂实践教学具有非常重要的意义，它能够激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解和记忆，培养学生的科学精神和创新能力，锻炼学生的实验操作技能，全面提高学生的学习素质。

四、新能源导论课外实践

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。工业见习是高校理工科专业重要的课外实践环节，是专业培养目标和课程设置的重要组成部分，是对理论教学的完善和补充。因此，池州学院在大二年级下半学期会统一安排新能源材料与器件专业学生进入相关企业参观学习。笔者认为，教师应从以下方面加强学生的课外实践环节：一是针对区域经济新能源技术发展对应用型工程人才的需求，参考企业生产流程开发适合教学实践的实验课程，提高学生理论结合实践的能力；二是开设新能源行业发展现状及动态等方面的讲座，拓宽学生的视野；三是构建校企联合培养模式，校企协同育人是应用型院校优化人才培养模式、提高人才培养质量的重要理念与有效途径。在学生意愿和条件允许的前提下，学校安排学生进入相关企业实习。在企业的实践经历，学生能深入了解行业动态、企业需求及实际工作流程，增强解决实际问题的能力。通过参与企业的实际项目，学生能够将理论知识运用到实践中，提高动手能力和实际操作水平。这种实践能力的培养对学生毕业后快速适应职场具有重要意义，使学生能够在工作中迅速展现出自己的价值。

此外，池州学院在新能源材料与器件人才培养方案中设置“第二课堂”平台。通过学习“第一课堂”的基础自然科学课程、专业核心课程及相关基础实验和专业实验，学生可以为后续的课内外实践课程奠定扎实的专业理论基础。通过第二课堂，学生可以得到更多实践机会，提高实际操作技能。例如，池州学院设立的新材料科技协会即为新能源材料与器件专业的第二课堂之一，该协会以“化学点亮生活，科技引领未来”的协会宗旨，举办有创新意义的活动，开展丰富有趣的第二课堂。学生参加协会举办的科技活动，可以锻炼创新意识和创新能力，让知识得到实践，充分激发学生的实践热情。综上所述，第二课堂是第一课堂的延伸和补充，学生通过第二课堂，可以拓展知识面，提升综合素质。

五、课程考核

课程考核作为检验学生掌握科学知识、培养能力、获取实际技能的一种手段，对实施素质教育，培养基础扎实、创新和实践能力强的应用型人才具有重要作用。因此，建立综合评定新能源导论课程的多元立体评价体系势在必行。池州学院考试科目的成绩由考试成绩的70%与平时成绩的30%组成，这样的方式使得卷面成绩占据主导，导致部分学生通过考前突击的方式获得高分。但是，卷面成绩不能全部代表学生所获得知识的程度。此外，这种应试教育的考核模式不仅枯燥无味，而且不利于素质教育的发展和学生综合素质的提高。

为了弥补传统问答和计算考试题型的不足，且进一步发挥学生的主观能动性，笔者在期末考试试卷中通常会设置一道开放题。开放题型不预先给定参考答案，没有绝对标准，学生可以自由表达自己的意见和看法，这有助于教师收集到更多、更真实的信息，特别是对那些无法简化的复杂问题，开放题型则更为适用‌。不仅如此，开放题型通常能提供比封闭题型更多的信息，有时还会发现一些超出预料的、具有启发性的回答，这有助于培养学生的思维能力，激发学生的创造力和想象力。

六、结语

新能源导论课程内容丰富，且知识更新速度快，笔者结合教学实践经验，从课程内容设置、理论教学、实践教学、课外实践及课程考核等方面进行了探讨，希望能引导学生对新能源材料与器件专业相关课程产生学习兴趣，增强课程的教学效果。

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基金项目：2023年度安徽省质量工程项目“新能源材料与器件新建专业质量提升项目”，项目编号：2023xjzlts080。