新能源材料与技术的调整和优化研究

时间:2019-09-27

　　摘要：新能源材料与技术是河南科技大学材料科学与工程硕士点专业的一门选修课, 通过分析目前该课程存在的不足, 结合本学院的专业特点提出了对教学内容、教学方法以及考核体系三个方面的优化和调整。实践表明, 通过对该课程的调整和优化不仅可以调动学生的学习积极性, 还可以提高其分析问题、解决问题的能力, 从而提高教学质量。

　　关键词：新能源材料与技术; 教学改革; 课程调整与优化;

　　New Energy Materials and Technology Curriculum Adjustment and Optimization

　　Li Xinli Li Lihua Ren Fengzhang Huang Jinliang

　　School of Material Science & Engineering, Henan University of Science & Technology

　　Abstract：

　　New energy materials and technology is an elective course in the deportment of materials science and engineering of Henan University of Science and Technology.Based on the analysis of the shortcoming of this course, the optimization and adjustment measures about the teaching content, teaching method and assessment these aspects have been proposed and improved.The results show that curriculum adjustment and optimization not only improve the student's interest to study, but also improve their abilities to analyze and solve problem.In the end, curriculum adjustment and optimization enhanced the teaching quality.

　　Keyword：

　　new energy materials and technology; teaching reform; curriculum adjustment and optimization;

　　经济的飞速发展, 加速了对能源的需求。新能源材料与技术是实现清洁能源的转化和利用的有效技术手段, 开发绿色、清洁、可持续发展的能源材料以及器件是缓解当前能源危机的有效手段。新能源材料和技术也是目前国内外广大科研工作者关注的热点问题。教育部在2010年把新能源材料与器件定位为材料、电子等多学科交叉的战略性新兴产业[1]。在这个新兴产业中对技术类人员的需求是非常迫切的, 加大对新能源材料类人才培养是刻不容缓。

　　河南科技大学在对人才培养方面, 以适应国家的新能源战略需求为基础, 培养掌握新能源领域基础知识的同时, 还具有一定的工程设计、工业制造以及应用能力等特色的复合型人才。在课程设置过程中, 开设了关于新能源材料以及器件的相关课程即《新能源材料与技术》。该课程是材料科学与工程学院硕士研究生的一门选修课程, 该课程的设置主要基于新能源材料和器件的研究领域和方向不断发展而设置。新能源材料方向在河南科技大学材料科学与工程学院长期科研积累和沉淀下, 形成了良好的学习研究氛围。通过对学习该课程相关学生的调研和反馈得知, 同学们的满意度逐年提高, 在学习过程中增长了知识, 开阔视野, 增强了查阅文献和撰写论文的能力。由于科技的飞速发展, 要进一步提高该课程的教与学的能力, 必须从教学内容、教学方法以及考核手段等方面进行调整和优化。

　　1 教学内容的调整与优化

　　新能源材料与工艺课程涉及的专业面比较宽广, 学科交叉性强, 内容丰富。教学内容涉及物理、化学和材料等多学科的内容。本课程的主要内容包括:晶体硅太阳能电池材料基础和应用、硅基薄膜太阳能电池、新型钙钛矿太阳能电池、锂离子电池、燃料电池和其他新型能源材料等。本课程设置的学时较少, 仅为32学时。而涵盖的内容比较多, 从课程内容上来看, 涵盖的电池种类达五种之多。同时这些电池需要的相关专业基础比较多, 如半导体物理、化学等相关知识。在教学内容, 如果要把门类众多的各种电池全部讲解完毕, 这显然是不可能的, 这就要求在较短的时间内结合具体况对教学内容进行合理的取舍。对目前占据光伏市场主体的晶体硅电池, 以及对新能源行业中具有重要地位的锂离子电池这两大门类的电池则进行重点讲解。而关于硅基薄膜电池、染料敏化电池以及其他新型太阳能电池由于目前产业应用较少, 主要处于实验室研究阶段, 则在讲解过程中重点关注目前的研究热点。

　　晶体硅太阳电池和锂离子电池占据目前新能源市场的主导地位, 对其基本结构和和工作原理等基础理论知识讲透彻, 加深学生对基础理论知识的掌握。工科类学生更注重理论知识与实践的结合, 特别是关于电池的制备工艺流程环节, 若只是按照书本和教材的内容进行讲解, 学生的学习兴趣不高;如果在理论知识点的学习过程中能与现实中的企业生产工艺相结合, 一方面可以提高学生的学习兴趣, 另一方面还可以强化对理论知识的理解。结合洛阳本地的实际情况, 可以到相关的光伏企业和锂电池企业进行实地产业线学习, 加深对书本知识的理解。此外, 而课本中的知识更新较慢, 到企业进行实地学习过程中还可以看到关于更多的新技术和新工艺的改进。

　　2 教学方法和手段的调整与优化

　　教学方法和手段要根据教学对象的变化进行实时的优化和调整, 如现在的学生更多的是90年以后出生, 他们的叛逆思想更为严重, 已经不能采用传统方式中老师一人在上面讲解, 学生在下面听的模式, 这种被动的填鸭式的教学方法在很大程度上满足不了学生的学习兴趣。在教改过程需要鼓励学生参与, 培养学生的各种能力[2]。在教学过程中不外乎板书和多媒体两种方式, 如我们专业的本课程学校安排的是在多媒体教室进行。如果全部采用多媒体进行讲解, 会造成学生的思考时间太少, 对问题的理解不够深刻;对一些重要的理论计算和公式推导就需要采用板书形式进行, 这样才能留给学生充足的时间进行思考和消化。全部采用板书也是不可取的, 需要多媒体课件与板书相结合。多媒体课件是板书教学的有效补充, 借助多媒体可以突破时空的束缚和限制。

　　在教学过程中, 应该先从介绍能源入手, 包括能源危机、世界和我国目前的能源构成、以及对能源需求的现状、其次, 对比新能源和化石类能源的优缺点;最后, 引入对新能源材料的学习。根据教学内容的具体情况, 鼓励学生参与到教学活动过程中, 把被动的学习过程转变为积极主动的学习。如在讲解关于新型电池特别是关于近期光伏领域中的研究热点有机无机杂化钙钛矿太阳能电池中, 让学生利用课下的时间对相关的知识进行查询, 在下次课程中让同学们更能积极热情的参与到讨论和学习的环节。同时也使得学生的学习能力有了很大的提升。由于互联网的普及, 可以建立教师和学生共同参与的微信群, 方便就课下关于各种疑问的解答以及问题的讨论。

　　3 考核体系的调整与优化

　　传统的教学方法中队课程成绩的考核一般是由期末考试成绩来确定的, 考核形式单一。对考核方式应该多样化, 不能仅仅局限于常用的期末考试。这种常用的考试方式容易造成学生的学习积极性不高, 导致有些学生在考试之前对公式和知识点进行死记硬背, 不利于分析问题和解决问题能力的提高。在对平时成绩的考核上, 不仅包括考勤和作业, 还可以新增加对小话题的讨论成绩。对小话题的讨论主要就是涉及到的本课程基础知识的应用, 以及相关前沿内容, 如在关于对晶体硅太阳能电池的提高光电转换效率方面的各种措施, 可以让同学们通过课下的相关书籍以及文献的查询和阅读, 阐述自己对问题的认识和理解, 从而提高学生的动手能力和对问题的分析问题能力。采用多样化的考核方式, 不仅可以调动学生的学习积极性和主动性, 还可以减轻学生的学习压力。

　　在学期末的考试中, 增加应用类型的题目, 出题的内容可以是课堂中提出的典型问题, 或者是比较好的小论文延伸出的问题, 复合灵活选题, 与现实生活联系紧密, 这样不仅可以提高学生的学习兴趣, 也使学生意识到平时的学习不仅仅为了应付考试, 还要着眼于更高的层次。

　　4 结束语

　　在新能源材料与技术课程的教学过程中, 要确实结合学生以及实地实际情况, 合理取舍, 做到因材施教。在教学过程与同学们及时沟通和反馈, 积极进行调整和改善。教学改革是一个教师和学生同时参与的复杂庞大的系统工程, 需要教育工作者更多的研究和探索, 同时还需要提高自身的业务和科研能力。

　　参考文献
　　[1]董恩来, 张伟, 马晋文, 等.新能源材料与器件教改探讨[J].人力资源管理, 2015 (6) :275.
　　[2]王伯平, 王晓惠, 武美先, 等.教改与研究生创新能力培养相结合的探索[J].机械管理开发, 2012 (6) :159-160.

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