新工科背景下新能源材料與器件專業課程教學改革研究

吳雅罕

摘要 新工科背景下，高校應順應新能源領域人才培養的現實需求，充分結合新能源材料與器件專業特征，進一步深化新能源材料與器件專業課程教學改革。文章在闡述新工科建設內涵的基礎上，分析新工科背景下新能源材料與器件專業教學改革的現實意義，提出從轉變教學理念、優化教學方法、改革實驗教學模式等方面著力，深化新能源材料與器件專業課程教學改革，提升專業課程教學質量，為新能源領域培育符合社會需求的創新型人才，為國家“雙碳”戰略目標的達成提供人才保障。

關鍵詞 新工科；新能源材料與器件專業；課程教學；教學改革

中圖分類號：G642文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.025

當前正處于新一輪科技革命和產業變革與我國轉變經濟發展模式形成歷史性交匯的關鍵時期。自2017年以來，教育部積極推進新工科建設，相繼形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，這標志著中國新工科建設進入了一個全新的階段?；凇靶鹿た啤比瞬排囵B新范式，高校新能源材料與器件專業主要面向新能源、新材料等國家戰略新興領域，培育生產、設計、研發與管理等多領域的創新性人才[1]。新能源材料與器件專業人才應具備良好的工程素養、道德素養和職業素養，同時具備豐富的理論知識和較強的實踐能力，還兼備管理能力和組織協作能力，能促進我國經濟和新能源領域的不斷發展。在新工科背景下，如何推進新能源材料與器件專業課程教學改革深化成為當下重要的研究課題。

1新工科建設下的新能源材料與器件專業前景分析

2021年10月24日，《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》發布，這意味著我國雙碳“1+N”政策體系的正式出臺。雙碳“1+ N”政策體系的構建與更新為新能源行業的發展提供了政策支持。根據智聯2022年《新能源行業人才需求與發展環境報告》中公布的數據顯示：招聘職位數同比增長64.4%，高出全行業54.4個百分點。這也反映出了受政策紅利、技術更迭、市場振興等多重因素疊加影響，新能源行業正以充滿活力的態勢向前發展。新能源行業的高速發展離不開技術創新和產業規?；獛淼慕当驹鲂?，更離不開高素質、高水平的創新性人才[2]。高校作為培育新能源行業人才的主要力量，肩負著重要的使命。

在新工科建設背景下，高校新能源材料與器件專業必須立足行業發展的現實需要，培育生產、設計、研發與管理等多領域的創新性人才。新能源材料與器件專業涉及物理、化學、材料等多學科內容，通常開設儲能材料與器件、能量轉換材料與器件等方向。在常規能源不斷減少的情況下，推動經濟高質量發展離不開新能源，相關行業對新能源材料與器件專業人才的需求不斷擴大[3]。在新能源領域良好發展態勢和新能源材料與器件專業廣闊發展的前景下，高校作為培育新能源領域創新性人才的主要力量，必須高度重視推進專業課程教學改革，以培育創新性人才為導向，不斷豐富教學內容，使教學內容和最新科研成果與新能源產業的發展需求相適應，不斷完善課程體系，促進教學改革的進一步發展，從而為新能源等國家戰略性新興產業提供應用型、創新型人才。

2新工科背景下新能源材料與器件專業課程改革的具體建議

新工科背景下，高校應順應新能源領域人才培養的現實需求，充分結合新能源材料與器件專業特征，進一步深化新能源材料與器件專業課程教學改革。

2.1明確課程教學目標，對接行業人才需求

新能源材料與器件專業的培養目標是培養出高質量的新能源材料與器件專業人才，從而滿足我國新能源行業高速發展對人才的迫切需求。高校在該專業教學改革過程中，應基于行業人才需求和國家戰略發展規劃，對課程教學目標予以合理優化，具體而言：

第一，加強對新能源行業人才需求的深度調研。高校應組織專門的教師團隊或協同專門的調研機構，圍繞當下新能源行業發展現狀以及未來一段時期內國內新能源行業的發展趨勢、人才需求等情況進行客觀的調研，合理預測行業發展態勢以及人才需求。在調研基礎上，深度分析人才崗位需求、能力需求，并依據分析結果對新能源材料與器件專業課程教學目標、教學計劃等予以合理優化，實現行業人才需求、專業人才培養以及課程教學的有機結合。

第二，對接行業人才需求，明確專業課程教學目標。高校應基于新能源材料與器件專業人才培養目標，對專業課程教學目標進行細分[4]。例如，理論教學的目標是加強和鞏固學生的專業知識學習，夯實學生理論基礎，掌握扎實的專業知識；實踐教學環節主要培養學生的工程實踐能力，利用校內校外實習基地、科研平臺、實驗室等優勢，借助產教融合帶來的協同優勢，實現人才培育、科研攻關以及區域創新的深度融合，培育具備創新能力、工程實踐能力的優秀人才。

2.2創新課程教學模式，提升課程教學質量

新能源材料與器件專業課程教學過程中，教師應結合教學內容的實際情況合理地選擇教學方法，從而有效提升課程教學質量。本文以混合式教學模式為例探討新能源材料與器件專業課程教學模式的具體創新路徑，具體如下：

第一，充分利用在線學習平臺開展線上教學活動。在新能源材料與器件專業課程中，教師一方面應當充分利用在線學習平臺在便捷訪問、資源呈現、高效互動與傳播等層面的優勢，結合課程教學目標和教學內容安排開展線上學習活動。教師在制作學習資源時，應充分結合專業課程教學內容安排，融入模塊化的教學理念，打造新能源材料與器件專業系列在線學習視頻，幫助學生更加有效地理解學習內容。例如，可以將新能源材料與器件專業線上課程設置為專業基礎課程模塊、專業主干課程模塊、專業選修課程模塊和實踐教學模塊四個教學模塊，合理設置對應模塊的理論教學內容和實驗內容。教師將優質學習資源及時上傳至在線學習平臺，為學生布置課前在線學習任務。針對線上學習環節存在的問題，學生既可以借助在線途徑及時反饋給教師，也可以與老師同學進行在線交流，從而增強學生學習的主動性，對提升學生的學習效率，幫助教師反思和改進教學模式都具有重要的意義。

第二，充分利用線下課堂教學，增進學生對知識的理解和掌握。通過線上學習可以幫助學生對課程學習內容有更清晰而系統的了解，幫助學生及時發現學習中面臨的突出問題。線下教學包括課堂教學、實踐教學兩個環節。其中，在課堂教學環節，教師可以利用案例式教學法、分組研討式教學法，圍繞課程學習的重點內容進行教學，充分突出學生的主體性，增強學生的參與性，在獨立思考、分組協作、思維風暴的過程中增進學生對新能源材料與器件專業課程教學重點內容的掌握。同時，也可以對線上教學中學生遇到的實際問題進行集中釋疑，實現知識的有效內化。在實踐教學環節，教師應充分利用產學研合作形成的資源優勢、技術優勢，利用校內外的實習實訓基地錘煉自身專業能力，保持與新能源行業發展的動態連接。

第三，合理布置課后作業，幫助學生更好地鞏固學習成果。一方面，教師可以通過在線平臺發布測試題，幫助學生檢驗學習成效，也可以幫助教師反思教學。學生通過在線平臺完成測試，可以對自身學習情況進行客觀的評價，并可以利用在線平臺提供的資源及時查漏補缺，鞏固學習成果。另一方面，教師應結合課程教學內容和培養目標，依據循序漸進的原則，合理安排課后實驗項目，學生利用實驗室完成相關實驗項目，有利于提升實踐能力。

2.3優化實驗教學體系，增強學生的實踐能力

實驗教學是提升新能源材料與器件專業學生實踐能力、科研素養的重要途徑[5]，更是新工科建設背景下提升新能源材料與器件專業人才培養質量的內在要求。教師應當以畢業要求、課程內容、學生實際情況等為依據設計出不同層次的實驗實踐課程，更好地培養學生的創新能力和實踐能力，具體而言：

第一，合理設計基礎性實驗。設計基礎性實驗的目的是增強學生對專業知識和基本實驗技能的掌握，促進理論知識到實踐的轉化。例如，圍繞儲能材料與器件、能量轉換材料及器件等內容，涉及相關主題的實驗教學內容，包括鋰電池組裝與性能測試實驗、太陽能利用綜合實驗等等，并結合具體內容設計具體實驗項目，增強學生的科研素養和實驗能力?；A性實驗教學以驗證性實驗項目為主，由學生作為主體獨立完成實驗。在此過程中，教師側重從專業層面給予指導，確保學生實驗操作的規范性、安全性。此外，教師應要求學生重視實驗過程中的觀察分析和記錄，培養學生良好的實驗習慣，不僅可以讓學生學會用相應的驗證方法驗證所學理論知識，還可以培養學生良好的科研素養。

第二，合理安排專業性實驗內容。例如，太陽能光伏發電、LED發光與照明為核心的專業實驗。這些實驗與新能源行業發展緊密關聯，內容涉及產業鏈各環節。以太陽能光伏發電為例，其實驗項目涉及太陽能電池特性參數測量、蓄電池性能表征測試等一系列內容。學生通過參與上述實驗可以增進對太陽能電池生產過程、能量轉化等內容的理解。

第三，合理設計綜合性、創新性實驗。在新能源材料與器件專業課程教學中，設計綜合創新性實驗主要是為了提高學生材料研究的科學意識，提高他們研究材料和器件的能力，如太陽能蓄電裝置組合模型的設計等實驗項目。創新性實驗項目可與學科競賽、學生創新創業教育等緊密結合。新能源材料與器件專業學生充分利用學校提供的實習實訓基地、創新創業教育平臺、實驗場地等優勢條件，借助學科競賽和創新創業項目等，不斷地錘煉自身的專業實踐能力。同時，教師必須發揮指導者的作用，從專業層面給予參賽學生相應指導，為他們參賽和參加活動提供必要支持。此外，學校還應鼓勵學生參與教師科研課題，接觸高層次的實驗項目，并在導師指導下申報國家、省級等不同級別的雙創訓練項目。通過科研團隊的有效訓練和培養，學生會逐漸走向更高層次，在學科競賽、挑戰杯等項目上取得優異成績，成為更高質量的專業人才，為行業做出更大的貢獻。

3結語

高校必須在正確理解新工科內涵的基礎上，明確新能源材料與器件專業課程教學改革的現實意義，依據新能源材料與器件專業人才培養目標，從突破傳統教學理念、創新專業課程教學方法以及改進實驗課程教學模式等方面推進教學改革不斷深入，在提升新能源材料與器件專業課程教學質量的過程中不斷地提升人才培養質量，為新能源等國家戰略性新興產業提供應用型、創新型的高質量人才。

基金項目：內蒙古工業大學高層次人才科研啟動經費項目“高效穩定2D-3D鈣鈦礦電池的研究”（BS2010069）；內蒙古自治區直屬高?；究蒲袠I務費項目“添加劑對鈣鈦礦薄膜電池中晶體結構生長影響機制”（JY20220176）。

參考文獻

[1]王彬，王宇薇，孫小飛.新工科背景下高校實驗教學體系的構建與完善——以渤海大學新能源材料與器件專業為例[J].大學，2020（15）：27-28.

[2]劉宗懷，陳沛，何學俠，等.“新能源材料與器件”專業無機化學課程體系和教學內容構建[J/OL].大學化學，2022-04-24.

[3]楊振華，雷維新，劉運牙，等.新能源材料與器件專業本科生培養新模式的探索與實踐[J].科教文匯（中旬刊），2021（8）：86-88.

[4]周曉明，任馳，高麗麗.基于創新能力培養的新能源材料與器件專業實驗教學的探討[J].大學物理實驗，2021，34（6）：141-144.

[5]曹賽男.基于SPOC與翻轉課堂耦合模式的新能源材料與器件專業實驗教學研究[J].山東化工，2020，49（20）：189-191.