新工科背景下新能源材料与器件专业课程教学改革研究

吴雅罕

摘要 新工科背景下，高校应顺应新能源领域人才培养的现实需求，充分结合新能源材料与器件专业特征，进一步深化新能源材料与器件专业课程教学改革。文章在阐述新工科建设内涵的基础上，分析新工科背景下新能源材料与器件专业教学改革的现实意义，提出从转变教学理念、优化教学方法、改革实验教学模式等方面着力，深化新能源材料与器件专业课程教学改革，提升专业课程教学质量，为新能源领域培育符合社会需求的创新型人才，为国家“双碳”战略目标的达成提供人才保障。

关键词 新工科；新能源材料与器件专业；课程教学；教学改革

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.025

当前正处于新一轮科技革命和产业变革与我国转变经济发展模式形成历史性交汇的关键时期。自2017年以来，教育部积极推进新工科建设，相继形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，这标志着中国新工科建设进入了一个全新的阶段。基于“新工科”人才培养新范式，高校新能源材料与器件专业主要面向新能源、新材料等国家战略新兴领域，培育生产、设计、研发与管理等多领域的创新性人才[1]。新能源材料与器件专业人才应具备良好的工程素养、道德素养和职业素养，同时具备丰富的理论知识和较强的实践能力，还兼备管理能力和组织协作能力，能促进我国经济和新能源领域的不断发展。在新工科背景下，如何推进新能源材料与器件专业课程教学改革深化成为当下重要的研究课题。

1新工科建设下的新能源材料与器件专业前景分析

2021年10月24日，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》发布，这意味着我国双碳“1+N”政策体系的正式出台。双碳“1+ N”政策体系的构建与更新为新能源行业的发展提供了政策支持。根据智联2022年《新能源行业人才需求与发展环境报告》中公布的数据显示：招聘职位数同比增长64.4%，高出全行业54.4个百分点。这也反映出了受政策红利、技术更迭、市场振兴等多重因素叠加影响，新能源行业正以充满活力的态势向前发展。新能源行业的高速发展离不开技术创新和产业规模化效应带来的降本增效，更离不开高素质、高水平的创新性人才[2]。高校作为培育新能源行业人才的主要力量，肩负着重要的使命。

在新工科建设背景下，高校新能源材料与器件专业必须立足行业发展的现实需要，培育生产、设计、研发与管理等多领域的创新性人才。新能源材料与器件专业涉及物理、化学、材料等多学科内容，通常开设储能材料与器件、能量转换材料与器件等方向。在常规能源不断减少的情况下，推动经济高质量发展离不开新能源，相关行业对新能源材料与器件专业人才的需求不断扩大[3]。在新能源领域良好发展态势和新能源材料与器件专业广阔发展的前景下，高校作为培育新能源领域创新性人才的主要力量，必须高度重视推进专业课程教学改革，以培育创新性人才为导向，不断丰富教学内容，使教学内容和最新科研成果与新能源产业的发展需求相适应，不断完善课程体系，促进教学改革的进一步发展，从而为新能源等国家战略性新兴产业提供应用型、创新型人才。

2新工科背景下新能源材料与器件专业课程改革的具体建议

新工科背景下，高校应顺应新能源领域人才培养的现实需求，充分结合新能源材料與器件专业特征，进一步深化新能源材料与器件专业课程教学改革。

2.1明确课程教学目标，对接行业人才需求

新能源材料与器件专业的培养目标是培养出高质量的新能源材料与器件专业人才，从而满足我国新能源行业高速发展对人才的迫切需求。高校在该专业教学改革过程中，应基于行业人才需求和国家战略发展规划，对课程教学目标予以合理优化，具体而言：

第一，加强对新能源行业人才需求的深度调研。高校应组织专门的教师团队或协同专门的调研机构，围绕当下新能源行业发展现状以及未来一段时期内国内新能源行业的发展趋势、人才需求等情况进行客观的调研，合理预测行业发展态势以及人才需求。在调研基础上，深度分析人才岗位需求、能力需求，并依据分析结果对新能源材料与器件专业课程教学目标、教学计划等予以合理优化，实现行业人才需求、专业人才培养以及课程教学的有机结合。

第二，对接行业人才需求，明确专业课程教学目标。高校应基于新能源材料与器件专业人才培养目标，对专业课程教学目标进行细分[4]。例如，理论教学的目标是加强和巩固学生的专业知识学习，夯实学生理论基础，掌握扎实的专业知识；实践教学环节主要培养学生的工程实践能力，利用校内校外实习基地、科研平台、实验室等优势，借助产教融合带来的协同优势，实现人才培育、科研攻关以及区域创新的深度融合，培育具备创新能力、工程实践能力的优秀人才。

2.2创新课程教学模式，提升课程教学质量

新能源材料与器件专业课程教学过程中，教师应结合教学内容的实际情况合理地选择教学方法，从而有效提升课程教学质量。本文以混合式教学模式为例探讨新能源材料与器件专业课程教学模式的具体创新路径，具体如下：

第一，充分利用在线学习平台开展线上教学活动。在新能源材料与器件专业课程中，教师一方面应当充分利用在线学习平台在便捷访问、资源呈现、高效互动与传播等层面的优势，结合课程教学目标和教学内容安排开展线上学习活动。教师在制作学习资源时，应充分结合专业课程教学内容安排，融入模块化的教学理念，打造新能源材料与器件专业系列在线学习视频，帮助学生更加有效地理解学习内容。例如，可以将新能源材料与器件专业线上课程设置为专业基础课程模块、专业主干课程模块、专业选修课程模块和实践教学模块四个教学模块，合理设置对应模块的理论教学内容和实验内容。教师将优质学习资源及时上传至在线学习平台，为学生布置课前在线学习任务。针对线上学习环节存在的问题，学生既可以借助在线途径及时反馈给教师，也可以与老师同学进行在线交流，从而增强学生学习的主动性，对提升学生的学习效率，帮助教师反思和改进教学模式都具有重要的意义。

第二，充分利用线下课堂教学，增进学生对知识的理解和掌握。通过线上学习可以帮助学生对课程学习内容有更清晰而系统的了解，帮助学生及时发现学习中面临的突出问题。线下教学包括课堂教学、实践教学两个环节。其中，在课堂教学环节，教师可以利用案例式教学法、分组研讨式教学法，围绕课程学习的重点内容进行教学，充分突出学生的主体性，增强学生的参与性，在独立思考、分组协作、思维风暴的过程中增进学生对新能源材料与器件专业课程教学重点内容的掌握。同时，也可以对线上教学中学生遇到的实际问题进行集中释疑，实现知识的有效内化。在实践教学环节，教师应充分利用产学研合作形成的资源优势、技术优势，利用校内外的实习实训基地锤炼自身专业能力，保持与新能源行业发展的动态连接。

第三，合理布置课后作业，帮助学生更好地巩固学习成果。一方面，教师可以通过在线平台发布测试题，帮助学生检验学习成效，也可以帮助教师反思教学。学生通过在线平台完成测试，可以对自身学习情况进行客观的评价，并可以利用在线平台提供的资源及时查漏补缺，巩固学习成果。另一方面，教师应结合课程教学内容和培养目标，依据循序渐进的原则，合理安排课后实验项目，学生利用实验室完成相关实验项目，有利于提升实践能力。

2.3优化实验教学体系，增强学生的实践能力

实验教学是提升新能源材料与器件专业学生实践能力、科研素养的重要途径[5]，更是新工科建设背景下提升新能源材料与器件专业人才培养质量的内在要求。教师应当以毕业要求、课程内容、学生实际情况等为依据设计出不同层次的实验实践课程，更好地培养学生的创新能力和实践能力，具体而言：

第一，合理设计基础性实验。设计基础性实验的目的是增强学生对专业知识和基本实验技能的掌握，促进理论知识到实践的转化。例如，围绕储能材料与器件、能量转换材料及器件等内容，涉及相关主题的实验教学内容，包括锂电池组装与性能测试实验、太阳能利用综合实验等等，并结合具体内容设计具体实验项目，增强学生的科研素养和实验能力。基础性实验教学以验证性实验项目为主，由学生作为主体独立完成实验。在此过程中，教师侧重从专业层面给予指导，确保学生实验操作的规范性、安全性。此外，教师应要求学生重视实验过程中的观察分析和记录，培养学生良好的实验习惯，不仅可以让学生学会用相应的验证方法验证所学理论知识，还可以培养学生良好的科研素养。

第二，合理安排专业性实验内容。例如，太阳能光伏发电、LED发光与照明为核心的专业实验。这些实验与新能源行业发展紧密关联，内容涉及产业链各环节。以太阳能光伏发电为例，其实验项目涉及太阳能电池特性参数测量、蓄电池性能表征测试等一系列内容。学生通过参与上述实验可以增进对太阳能电池生产过程、能量转化等内容的理解。

第三，合理设计综合性、创新性实验。在新能源材料与器件专业课程教学中，设计综合创新性实验主要是为了提高学生材料研究的科学意识，提高他们研究材料和器件的能力，如太阳能蓄电装置组合模型的设计等实验项目。创新性实验项目可与学科竞赛、学生创新创业教育等紧密结合。新能源材料与器件专业学生充分利用学校提供的实习实训基地、创新创业教育平台、实验场地等优势条件，借助学科竞赛和创新创业项目等，不断地锤炼自身的专业实践能力。同时，教师必须发挥指导者的作用，从专业层面给予参赛学生相应指导，为他们参赛和参加活动提供必要支持。此外，学校还应鼓励学生参与教师科研课题，接触高层次的实验项目，并在导师指导下申报国家、省级等不同级别的双创训练项目。通过科研团队的有效训练和培养，学生会逐渐走向更高层次，在学科竞赛、挑战杯等项目上取得优异成绩，成为更高质量的专业人才，为行业做出更大的贡献。

3结语

高校必须在正确理解新工科内涵的基础上，明确新能源材料与器件专业课程教学改革的现实意义，依据新能源材料与器件专业人才培养目标，从突破传统教学理念、创新专业课程教学方法以及改进实验课程教学模式等方面推进教学改革不断深入，在提升新能源材料与器件专业课程教学质量的过程中不断地提升人才培养质量，为新能源等国家战略性新兴产业提供应用型、创新型的高质量人才。

基金项目：内蒙古工业大学高层次人才科研启动经费项目“高效稳定2D-3D钙钛矿电池的研究”（BS2010069）；内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目“添加剂对钙钛矿薄膜电池中晶体结构生长影响机制”（JY20220176）。

参考文献

[1]王彬，王宇薇，孙小飞.新工科背景下高校实验教学体系的构建与完善——以渤海大学新能源材料与器件专业为例[J].大学，2020（15）：27-28.

[2]刘宗怀，陈沛，何学侠，等.“新能源材料与器件”专业无机化学课程体系和教学内容构建[J/OL].大学化学，2022-04-24.

[3]杨振华，雷维新，刘运牙，等.新能源材料与器件专业本科生培养新模式的探索与实践[J].科教文汇（中旬刊），2021（8）：86-88.

[4]周曉明，任驰，高丽丽.基于创新能力培养的新能源材料与器件专业实验教学的探讨[J].大学物理实验，2021，34（6）：141-144.

[5]曹赛男.基于SPOC与翻转课堂耦合模式的新能源材料与器件专业实验教学研究[J].山东化工，2020，49（20）：189-191.