陳艷麗 段月琴 王達健 蔡鋒石 趙云峰

摘要：為了培養(yǎng)能夠從事與新能源材料及器件相關科學研究、產品開發(fā)、技術推廣與社會服務等工作的技術人才，天津理工大學依托既有的優(yōu)勢學科和先進的科研平臺，結合京津冀地區(qū)新能源產業(yè)的發(fā)展特色，明確了新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)目標，構建了新能源材料與器件專業(yè)實踐教學培養(yǎng)體系，其中包括：優(yōu)化專業(yè)實驗、專業(yè)基礎實驗和創(chuàng)新實踐教學的課程內容，并對創(chuàng)新實踐教學培養(yǎng)模式、創(chuàng)新實踐教學平臺進行了探討。

關鍵詞：新能源材料與器件；實踐教學；創(chuàng)新實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0238-02

一、新能源材料與器件專業(yè)實踐教學體系建設背景

為適應我國新能源、新材料、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造等國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展需要，教育部自2010年7月批準四十所院校開設新能源材料與器件專業(yè)，包括中南大學、電子科技大學、四川大學、東南大學、華東理工大學等。新能源材料與器件專業(yè)實踐教學是保證新能源材料課程教學質量的重要手段，也是突出教學特色、培養(yǎng)專業(yè)人才的一個重要的實踐環(huán)節(jié)。目前，由于國內新能源材料與器件專業(yè)的開設時間不長、經驗不足，該專業(yè)本科生實踐教學培養(yǎng)模式和培養(yǎng)體系還處于不斷探索和完善中。

天津市在京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略的指導下，依據(jù)獨特的區(qū)域優(yōu)勢，在綠色電池、風電、光伏發(fā)電等新能源領域形成了較好的產業(yè)基礎。截至目前，本市擁有新能源企業(yè)百余家，初步形成了濱海高新區(qū)、開發(fā)區(qū)、西青區(qū)、寶坻區(qū)和北辰區(qū)5個聚集趨勢明顯的科技園區(qū)。為了培養(yǎng)能夠從事新能源產業(yè)的專業(yè)人才，天津理工大學依托既有的材料科學與工程學院和新能源材料與低碳技術研究院于2016年建立了新能源材料與器件專業(yè)。成立不久的新能源材料與低碳技術研究院圍繞產能、儲能和節(jié)能等關鍵材料與技術，開展新能源材料與器件的研發(fā)與性能優(yōu)化，研究方向包括光電分解水制氫及二氧化碳還原催化材料、新型多孔金屬材料與儲能器件、吸附分離材料與技術等，現(xiàn)已建成天津市先進多孔功能材料重點實驗室、天津理工大學電子顯微鏡中心、天津理工大學-FEI聯(lián)合實驗室、公共測試平臺等多個科研平臺，擁有先進的科研測試設備。

二、新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)目標

新能源材料與器件專業(yè)是一個交叉性、應用性非常強的專業(yè)，教學機構應當注重培養(yǎng)學生對新能源技術與器件技術的應用能力，注重培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。天津理工大學建設規(guī)劃的新能源材料與器件專業(yè)依托既有的優(yōu)勢學科和先進的科研平臺定位，需培養(yǎng)具備堅實的材料、物理、化學等專業(yè)基礎知識，通過新能源材料與技術前沿、儲能材料與器件、燃料電池材料與器件、太陽能電池材料及組件、太陽能光燃料技術、太陽能光熱-熱電技術、半導體照明材料及器件等基礎課程和專業(yè)課程的學習和訓練，掌握新能源材料與器件、系統(tǒng)設計與制造加工、新能源工程技術管理等工程基礎知識。

三、新能源材料與器件專業(yè)實踐教學培養(yǎng)體系

目前，我校的新能源材料與器件專業(yè)實踐教學由專業(yè)基礎實驗、專業(yè)實驗、專業(yè)綜合實驗和創(chuàng)新實踐教學環(huán)節(jié)四大部分組成，其中專業(yè)基礎實驗包括材料現(xiàn)代分析技術實驗、材料科學基礎實驗、物理化學實驗；專業(yè)實驗包括新能源材料基礎實驗；專業(yè)綜合實驗包括新能源材料綜合實驗；創(chuàng)新實踐教學包括新能源材料創(chuàng)新課程、課程設計、認識實習、生產實習。

1.專業(yè)基礎實驗。根據(jù)新能源材料與器件專業(yè)的培養(yǎng)目標，專業(yè)基礎實驗開設以材料現(xiàn)代分析技術實驗、材料科學基礎實驗、物理化學實驗為主線的實驗系列，幫助學生理解常用的新能源材料制備方法、性能表征測試方法的原理，熟悉常用的實驗儀器及其使用方法，為后續(xù)專業(yè)實驗以及科學研究打好實驗基礎。

2.專業(yè)實驗。專業(yè)實驗服務于后續(xù)的專業(yè)綜合實驗及創(chuàng)新實踐教學，實驗項目的選擇是依據(jù)本學科特點和自身優(yōu)勢，針對材料科學基礎、材料合成與制備等專業(yè)核心課程的知識點選定。目前，已開設新能源材料制備、新能源材料性能測試等實驗系列，幫助學生全面和系統(tǒng)地掌握多種新能源材料制備方法及結構表征測試方法的原理和使用方法。

3.專業(yè)綜合實驗。專業(yè)綜合實驗內容的選擇，需要密切結合區(qū)域新能源產業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢和本校既有的科研優(yōu)勢。天津理工大學為了服務于京津冀地區(qū)新能源產業(yè)的發(fā)展需要，實現(xiàn)本科生專業(yè)與地方產業(yè)的有效對接，目前已經在鋰離子電池、燃料電池、超級電容器、太陽能電池等器件的制備及性能研究上形成研究特色。因此，專業(yè)綜合實驗內容的選擇主要涉及新能源材料器件的制備方法及性能檢測。在儲備了物理化學和電化學基礎理論內容的基礎上，采用電化學分析法進行鋰離子電池、燃料電池、超級電容器、太陽能電池等器件的制備及性能研究。通過專業(yè)綜合實驗的學習，讓學生認識新能源材料的結構和性能之間的關系，如何根椐實踐的需要來設計、合成特定功能的新能源器件。實驗方法采用兩種方式，第一種方式是在實驗室現(xiàn)場合成、組裝、測試實驗，第二種方式是對現(xiàn)有的新能源材料的質量、性質進行評價、檢測。

4.創(chuàng)新實踐教學。為進一步提升新能源材料與器件專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力和團隊協(xié)作能力，創(chuàng)新實踐教學依托新能源材料與低碳技術研究院及先進動力電池與儲能技術協(xié)同創(chuàng)新中心雙平臺實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃，課程包括：新能源材料創(chuàng)新課程、課程設計、認識實習、生產實習。其中新能源材料創(chuàng)新課程和課程設計主要有國家級和校級國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目、各類科技競賽及科技創(chuàng)新實踐活動。學院每年從大學二年級開始選拔并引導學生根據(jù)本專業(yè)特點，結合自己的興趣和志向，選定創(chuàng)新性題目，學生在導師的指導下走進實驗室，參與教師的課題進行科研訓練，在形成系統(tǒng)知識結構的同時，了解本專業(yè)方向最新科學研究成果。這種實踐教學模式能夠啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，增強學生的創(chuàng)新意識，提高學生的創(chuàng)新能力。

生產實習是將學生在校所學理論知識和工廠生產實踐結合，幫助學生熟練應用所學知識解決實際工程技術問題，對提高學生實踐創(chuàng)新能力有重要作用，是我校新能源材料與器件專業(yè)學生培養(yǎng)的重要實踐活動。實習實訓基地建設是培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新人才的重要保證，目前，本專業(yè)已有的校內實習實訓基地有：天津理工大學工程訓練中心、“先進動力電池與儲能技術”校級協(xié)同創(chuàng)新中心（共建）及與新能源材料相關的天津市重點實驗室。為加強校企間的合作，按照學生校企多贏的思路，建設一批針對不同能力訓練的實習實訓基地和校企共建實驗室，為學生創(chuàng)造接近生產實際和參與真正科研項目的機會。目前已與天津力神電池股份有限公司、中國電子科技集團公司第十八研究所（天津電源研究所）、天津捷威動力電池有限公司、天津巴莫科技股份有限公司、天津三安光電股份有限公司、天津英利新能源有限公司、中國（天津）職業(yè)技能公共實訓中心等建立了實習實訓基地。

四、結語

為了培養(yǎng)出服務國家和京津冀地區(qū)的新能源材料與器件專業(yè)技術人才，天津理工大學根據(jù)該專業(yè)特點，圍繞學校發(fā)展定位和地域特色，明確了新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)目標。同時，進一步探討了新能源材料與器件專業(yè)的實踐教學體系，包括專業(yè)實驗、專業(yè)基礎實驗、專業(yè)綜合實驗和創(chuàng)新實踐教學，期望通過實踐教學體系的建立能夠提升學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，全面提高教學質量和畢業(yè)生的綜合素質。

參考文獻：

[1]鮑俊杰，潘軫.新能源材料與器件專業(yè)第二課堂實踐教育探索[J].廣州化工，2014，（23）：205-207.

[2]滕曉云，楊景發(fā)，王淑芳，等.基于實踐能力培養(yǎng)的新能源材料與器件專業(yè)實驗[J].實驗室科學，2017，20（3）：78-80.

[3]劉學東，邵理堂，李新華，等.新能源科學與工程專業(yè)實踐教學體系建設的探索與實踐[J].大學教育，2016，（5）：128-130.

[4]饒政華，廖勝明，周繼承.新能源科學與工程專業(yè)實踐教學體系研究[J].大學教育，2017，（9）：42-44.

[5]高海麗，王利霞，張勇等.提高新能源材料與器件專業(yè)生產實習質量的幾點思考[J].河南化工，2017，（2）：61-63.

[6]武元鵬，李星，李海敏等.新能源材料與器件專業(yè)生產實習教學探索[J].廣東化工，2016，43（4）：149-150.

[7]常啟兵，曾濤.以問題為導向的新能源材料與器件專業(yè)工廠實習實踐教學探索[J].教育教學論壇，2016，（44）：194-195.