储能材料与技术教学实践与思考*

杜海英，陈显飞，罗大伟，张文涛，李峻峰

(成都理工大学材料与化学化工学院，四川　成都　610059)



储能材料与技术教学实践与思考*

杜海英，陈显飞，罗大伟，张文涛，李峻峰

(成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都610059)

储能材料与技术对材料相关专业的人才培养有着重大的意义。本文简要探讨了笔者在教学过程中所遇教材资源有限、如何进行教学内容的选择和如何进行教学设计等问题，针对这些问题，笔者以《储能材料与技术》这本书为主线，结合笔者所在系部发展实际情况，选择了以物理储能和化学储能为主的教学内容。为了达到发挥学生的主观能动性，触摸科研课题的研究成果等教学目的，笔者在课堂上开展了以学生为主体的启发式教学。通过制定相应的考核标准，激发了学生的学习兴趣，达到了一定的教学效果，以此供教学工作者参考。

材料；储能材料与技术；教学实践

传统化石能源储量有限，属于不可再生能源。随着社会的发展，传统化石能源的消耗量不断增加，由此带来的能源紧缺问题成为当今人们面临的一个重大挑战。为了缓解传统化石能源大量消耗所带来的压力，减少对传统化石能源的依赖，人们着力于研究自然界可以循环再生的太阳能、风能、潮汐能、波浪能、地热能等绿色能源——可再生能源。如何有效利用可再生能源，存储能源是关键。大规模的能量存储系统的发展对可再生能源的有效利用起着至关重要的作用，具有广阔的应用前景[1-4]。因此，培养当今大学生掌握储能材料与技术相关知识，输送高技术人才，将有助于大规模的能量存储系统快速发展。

储能材料与技术是材料相关专业的专业必修课，在材料专业学生的整个学习过程中起着延续《基础化学》的学习，承接高年级时所学其他专业课即：《化学电源》、《化学电源工艺学》、《光伏应用学》、《新能源控制与转换技术》等基础知识、理论、方法的学习。如何在教学过程中组织课程教学内容达到教学目的，提高学生专业知识水平是教学工作者需要思考的问题。本文就笔者在储能材料与技术教学过程中所遇问题与处理情况进行阐述，以供教学工作者参考。

1　储能材料与技术教学实践

1.1教材及教学内容的选择

储能材料与技术的教学目的是培养学生掌握大规模储能技术的基本原理，技术特点，各类储能技术的优势、劣势及其发展前景。大规模储能包括物理储能、电化学储能、电磁储能和相变储能四大类。2004年化学工业出版社出版了樊栓狮等编著的《储能材料与技术》[5]，这是目前国内唯一一本有关储能材料与技术的书籍，笔者以这本书为主线，结合当今新能源发展方向删除了书中部分内容，为了使学生了解学科发展的前沿课题，笔者查阅了相关材料与化学专业的专业期刊，结合材料相关专业培养目标增加了当今科研领域研究的热点内容，同时考虑到授课对象是大二下学期的学生，确定了每章的教学内容。如表1所示。

表1　每章教学内容Table 1　Teaching content of each chapter

1.2教学方法的运用

首先，考虑到大二学生刚接触专业基础课的能力，在教学过程中采用PPT、板书与视频相结合的方式进行教学，一些重要的图片与相关基本概念和原理放在PPT中，同时，基本概念再一次以板书的形式呈现，让学生跟上老师的思路，而且让学生知道板书内容是这一堂课必须要掌握的内容，特别重要的基本原理以视频的形式呈现给学生，同时进行讲解。讲解完后，在课堂上学生们展开讨论，随后笔者以提问的方式了解学生们掌握知识的情况。这样既有利于培养学生思考问题的能力，又有利于提高教学质量和授课效果。

其次，为了激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性与触摸科研课题的研究成果，提前感受学科前沿领域的科研工作，要求每个学生利用课余时间自行查阅文献，准备5分钟与储能材料与技术相关课题口头报告(需要制作PPT)，在学期的中后期利用课堂上的时间进行讲解。这样的教学方法有如下优势：

(1)化学前沿知识的学习和科学文化素养的培养。在课堂上老师讲解的内容有限，而学生们在准备口头报告时可以拓展知识面，了解更多国内外新兴的研究课题，可以初步判断自身是否对科研感兴趣，从而为自身的职业规划提供信息。

(2)可以培养学生们对学科知识的组织能力。

(3)在课堂讲解的过程中，可以训练学生的表达能力。

劣势：

(1)每个同学都讲占用了太多课堂时间。

(2)有少数同学准备不充分，不能达到应有的教学目的。

总之，采用这样的参与式的教学方法可探讨的话题多，可激发学生兴趣，提高学生的分析问题与解决问题的能力。当然，今后笔者将根据教学效果进一步优化储能材料与技术课程的教学方法，以充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用，让学生真正地触摸科研课题的研究成果，直观感受学科前沿领域的科研工作是如何进行的。

1.3考核评价

考核是评估学生学习这门课程的综合情况，是促进学生学习的一种方式。《储能材料与器件》这门课的考核分为三部分：

(1) 期末考试闭卷卷面成绩(80%)，期末考试内容涉及各章节的重要知识点和学生文献报告内容，其中基本概念、基本原理占80%，剩下20%为综合应用题，这样既要求学生们掌握基本概念、基本理论又让学生们掌握前沿课题，让学生们认真倾听他人所做的口头报告以及积极思考所讲内容。

(2) 文献报告与课堂提问(10%)，每个同学根据自身兴趣在相应数据库中查找一篇文献，读懂读透，把主要内容做成PPT，上课时讲解(时间控制在5分钟左右)，其他同学针对所讲内容进行提问(时间控制在2分钟左右)，老师根据文献内容的选择，PPT制作思路是否清晰，学生讲解是否清楚，回答问题是否合理等方面进行现场打分。打分标准分为优(90～100)、良(80～89)、中(70～79)、及格(60～69)、不及格(<60)五个等级。

优(90～100)：选择文献内容新颖，紧扣储能材料与技术这门课程，PPT内容制作思路清晰，能够讲解出这篇文献的基本原理，所涉及的基本概念清晰，能够很好的回答其他同学的提问，同时提出思考问题。

良(80～89)：选择文献内容新颖，紧扣储能材料与技术这门课，PPT内容制作思路清晰，能够讲解出这篇文献的大概内容，能够很好的回答其他同学的提问，同时提出思考问题。

中(70～79)：PPT内容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理论讲解不清楚，其他同学提问部分问题不能回答。

及格(60～69)：PPT内容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理论讲解不清楚，对所讲解内容不熟悉。

不及格(<60)：PPT内容制作混乱，讲解不清楚，对所讲解内容不熟悉。

采用这样的方式评价有利于提高学生在学习储能材料与技术的积极性，使学生在解决问题的过程中加深对基本原理、基本理论的理解，从而启发学生的思维能力，创新能力，同时，如何调动及格与不及格同学的学习积极性是有待思考和解决的问题。

(3) 学生上课的出勤情况(10%)：执行不定期点名制度，出勤的总成绩是100分，比如整个学期点名5次，在笔者点名的5次中学生每来一次记20分。

最后，每个同学的平时成绩与期末成绩都有理有据，从学生的最终成绩可以掌握到学生对储能材料与技术这门课程学习的重视程度以及学习的具体情况。

2　储能材料与技术教学思考

通过几年的储能材料与技术的教学实践和学生们对于这门课程的教学反馈分析，笔者初步试探出教授这门课程的教学方法：第一，这门课是针对大二下学期的材料相关专业的学生，他们刚刚学习专业基础课，对所学专业的发展方向和发展前景不太了解，教师在上课时可以结合”十三五规划中有关新能源部分”进行授课，让同学们知道他们所学专业的发展动向，以及让学生们感受到学习这门课对未来发展的重要性；第二，老师讲授的内容要广而不要深，因为专业基础课是为学生们大三、大四的专业课打基础的，学生在这门课程的学习中主要学习基本概念和基本原理；第三，最好采用PPT、板书和视频相结合的方式进行授课，采用板书是由于同学们还需要知道这一堂课的重点内容在哪里，需要紧跟老师的思路，课后要进行重点理解与识记，PPT和视频是帮助同学们更好的理解所学内容；第四，授课PPT的制作要注重内容的逻辑性，准确性，同时还需要添加一些跟授课内容相关的趣味图片，吸引学生的注意。第五，制定合理的考核评价体系对激发学生的兴趣至关重要，此阶段的学生应多以鼓励教学为主，但成绩又要加以区分。

由于这门课程的讲授学时有限，不可能把所有跟储能材料与技术有关的内容都着重讲解，因此，对课程教学重点内容的选择尤其重要。课程教学内容的设置应结合各个学校的专业特色，科研课题，以及学生的学习兴趣进行选择。比如：笔者所在学院的科研课题跟储能有关的光伏、锂离子电池、超级电容器等，在讲授这些基础知识时告诉同学们做这些课题的研究者就在他们身边，这样就会大大提高学生的学习兴趣，如果学生对某个课题感兴趣就会利用课余时间去找相应老师，到实验室去了解最新情况，拓展学生的视野。

3　结　语

随着科技的发展，储能材料与技术课堂上的教学内容也应该与时俱进，老师在讲授基本理论的同时穿插一些新技术、新方法，从而调动学生的学习积极性，激发学生学习与研究的热情，培养具有创新精神的人才。同时，储能材料与技术的教学探索任重而道远，还需要进一步寻找新的教学方法与教学手段。

[1]张华民. 储能与液流电池技术[J]. 储能科学与技术, 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]段焕强. 中国电力储能产业现状与“十三五”趋势[J]. 高科技与产业化, 2016(4):46-51.

[4]陈永翀. 中国储能产业与技术发展的问题与建议[J]. 高科技与产业化, 2016(4):42-45.

[5]樊栓狮,梁德青,杨向阳. 储能材料与技术[M].北京: 化学工业出版社,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

新能源材料与器件专业省级卓越工程师计划(11100-15Z006)；成都理工大学中青年骨干教师培养计划(10912-JXGG201514)。

杜海英(1984-),女，副教授，主要从事有机/无机复合发光材料和稀土功能材料的研究。

TQ

A

1001-9677(2016)018-0188-03