楊志聰

(1.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院團(tuán)委,廣東,廣州 510300;2.華南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,廣東 廣州 510631)

發(fā)展新能源汽車(chē)能滿足新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求[1],新能源汽車(chē)所用電池作為一種儲(chǔ)能設(shè)備,具有排放少、功率密度高、可模塊化組裝等優(yōu)點(diǎn)。電池行業(yè)對(duì)相關(guān)人才的標(biāo)準(zhǔn)在逐步提高,新型人才不僅要具備工程邏輯思維,更要能解決電池領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜問(wèn)題。為了提高電池專業(yè)教育的質(zhì)量,解決人才培養(yǎng)問(wèn)題,我國(guó)高等院校新增了不少相關(guān)課程。電池專業(yè)課程屬于典型的能源交叉學(xué)科[2],課程涉及化學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械工程、能源等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。只有合理設(shè)置課程內(nèi)容,推動(dòng)理論與實(shí)踐的結(jié)合,設(shè)計(jì)科學(xué)的考核機(jī)制,才能為產(chǎn)業(yè)和國(guó)家培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型的復(fù)合人才。

目前電池專業(yè)教學(xué)存在著一些問(wèn)題,如人才培養(yǎng)與社會(huì)需求不匹配、課時(shí)分配不合理等,限制電池專業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作(CDIO)模式貫穿了產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的整個(gè)生命周期,適合實(shí)踐性較強(qiáng)的電池專業(yè)的教學(xué),本文作者基于CDIO模式,對(duì)電池專業(yè)教學(xué)的改進(jìn)開(kāi)展研究。

1 電池專業(yè)教學(xué)中存在的問(wèn)題

電池專業(yè)課程內(nèi)容廣泛,涵蓋多個(gè)學(xué)科,對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和學(xué)習(xí)能力要求較高,需要學(xué)生投入大量的精力。目前在電池專業(yè)教育中,還存在著不少問(wèn)題,主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 人才培養(yǎng)與社會(huì)需求不匹配

目前的教學(xué)模式,教學(xué)內(nèi)容普遍過(guò)時(shí),缺乏前沿研究進(jìn)展,更新速度偏慢,無(wú)法確保教學(xué)內(nèi)容符合市場(chǎng)的需求,學(xué)生的技術(shù)和能力與企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)不匹配,造成人才與需求錯(cuò)位[3]。此外,教師未能及時(shí)了解最新的研究進(jìn)展并學(xué)習(xí)新的技術(shù),新興知識(shí)無(wú)法融合到教學(xué)內(nèi)容中。這會(huì)影響專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[4],不利于提升學(xué)生在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 課時(shí)分配不合理,實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)性較差

課程教育改革已在我國(guó)大部分高等院校開(kāi)展。為減輕學(xué)生的課業(yè)壓力,電池專業(yè)課程的學(xué)時(shí)被壓縮,實(shí)驗(yàn)課程較少,不少基礎(chǔ)課程僅安排十幾個(gè)學(xué)時(shí),無(wú)法使學(xué)生熟練掌握課程內(nèi)容[5]。近年來(lái),科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,企業(yè)和社會(huì)需要的多為具有扎實(shí)基礎(chǔ)且具備創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才,需要學(xué)生掌握更多學(xué)科的內(nèi)容,教學(xué)端的舉措與用人端的需求背道而馳。此外,有些課程實(shí)驗(yàn)僅是理論教學(xué)的附庸,未將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相關(guān)聯(lián),也未充分考慮學(xué)生今后任職崗位將面臨的實(shí)際情況。原因可歸為兩個(gè)方面:①學(xué)校的教學(xué)設(shè)備往往較陳舊,支撐不起高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn);②老師更偏重書(shū)本知識(shí)的灌輸,缺乏企業(yè)經(jīng)驗(yàn),不了解對(duì)標(biāo)崗位的用人要求。

1.3 考核機(jī)制單一

電池專業(yè)課程的考核以期末考試成績(jī)和日?？记跒橹?考核量化指標(biāo)較單一,教師的主觀作用明顯,缺乏客觀性和公平性[6]。此外,只靠期末考試成績(jī)和考勤,無(wú)法反映出學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作水平也缺乏客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。教師摸不清學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,也無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新性。

1.4 企業(yè)導(dǎo)師制度難產(chǎn),實(shí)踐基地運(yùn)行困難

企業(yè)導(dǎo)師制度是工程學(xué)科里較先進(jìn)的教育模式,通過(guò)聘請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師參與教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這種模式對(duì)導(dǎo)師資質(zhì)要求不低,既要有一定的工程師職稱,又要擁有豐富的授課經(jīng)驗(yàn)。目前面臨一些問(wèn)題,如企業(yè)導(dǎo)師從事的項(xiàng)目與課程聯(lián)系度不高,或教學(xué)流于表面,企業(yè)導(dǎo)師的講座對(duì)電池工程的開(kāi)發(fā)背景和流程泛泛而談,學(xué)生缺乏實(shí)踐,無(wú)法從中獲取知識(shí)。學(xué)生只有得到真正的實(shí)踐鍛煉,接觸電池相關(guān)的項(xiàng)目、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室等,才能掌握知識(shí)和技能。

除了企業(yè)導(dǎo)師制度,實(shí)踐基地也是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生的良好載體。學(xué)生通過(guò)進(jìn)入實(shí)踐基地參與電池的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,可掌握技能,培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。目前,實(shí)踐基地的建設(shè)也存在一些問(wèn)題,如基地項(xiàng)目與教學(xué)內(nèi)容不匹配、場(chǎng)地有限、資金不足、設(shè)備陳舊和技術(shù)落伍等。

2 CDIO模式的內(nèi)涵與重要性

2.1 CDIO模式的內(nèi)涵

CDIO模式在20世紀(jì)初由美國(guó)麻省理工學(xué)院等高校聯(lián)合創(chuàng)立。該模式的教學(xué)理念,主要是緊密連接理論與實(shí)踐,最終回歸于工程實(shí)踐。CDIO 由構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作等4個(gè)部分組成[7],貫穿了產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的整個(gè)生命周期。這種教學(xué)模式可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,增加實(shí)踐機(jī)會(huì),有助于學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí),強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)的溝通和協(xié)作能力,培育研發(fā)和創(chuàng)造能力,從而使培養(yǎng)的學(xué)生能解決相對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題。CDIO模式促進(jìn)了專業(yè)課程之間的有機(jī)連接,使整個(gè)教學(xué)工程更加具有實(shí)用性和可持續(xù)性。

2.2 CDIO模式的意義

CDIO模式適合實(shí)踐性較強(qiáng)專業(yè)的教學(xué),其中的系統(tǒng)工程多數(shù)可作為項(xiàng)目來(lái)開(kāi)展。從產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行維護(hù),通過(guò)全周期的培養(yǎng)使學(xué)生具備工程師的基本素養(yǎng)。CDIO模式對(duì)電池專業(yè)課程教學(xué)改革的意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1 彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)大多借助黑板和多媒體進(jìn)行授課,雖然可通過(guò)圖片、視頻等形式豐富教學(xué)內(nèi)容,但大部分學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài),理解較淺,容易遺忘,學(xué)習(xí)熱情不高。采用CDIO模式,學(xué)生可依靠實(shí)踐活動(dòng)來(lái)鞏固加深理論知識(shí),發(fā)揮主觀能動(dòng)性,也有利于教師了解學(xué)生理論知識(shí)的掌握程度和實(shí)踐操作水平,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度[8]。

2.2.2 培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)的能力

一直以來(lái),高校的教學(xué)模式基本為以教師授課為主,學(xué)生只能被動(dòng)接受知識(shí)。所用教材基本是幾年前的版本,雖然教材中每個(gè)章節(jié)都標(biāo)明了要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn),但是內(nèi)容零散,缺乏系統(tǒng)性,學(xué)生無(wú)法進(jìn)行整合。CDIO模式以產(chǎn)品整個(gè)生命周期為案例,使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不斷加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度,知識(shí)體系更具綜合性和系統(tǒng)性[9],學(xué)生也能夠提升發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。

2.2.3 提升教師的教學(xué)實(shí)踐水平

電池專業(yè)課程的實(shí)踐性較強(qiáng)。教師由于絕大部分時(shí)間都在學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室中,對(duì)企業(yè)的實(shí)際情況了解不多,在教學(xué)過(guò)程中無(wú)法給予學(xué)生更好的操作指導(dǎo)。CDIO模式通過(guò)具體的實(shí)踐項(xiàng)目,使教師在教學(xué)過(guò)程中提升個(gè)人實(shí)踐水平,掌握企業(yè)的運(yùn)營(yíng)流程、工藝技術(shù)及設(shè)備操作技能,參與產(chǎn)品從研發(fā)到最后運(yùn)營(yíng)維護(hù)的整個(gè)生命周期,通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)提升自己的教學(xué)能力,在后續(xù)的教學(xué)中,將所學(xué)知識(shí)和技術(shù)傳授給學(xué)生,培養(yǎng)滿足企業(yè)、社會(huì)和國(guó)家需要的專業(yè)人才。

3 基于CDIO模式電池專業(yè)教學(xué)的改進(jìn)探索

3.1 瞄準(zhǔn)社會(huì)需求,制定人才培養(yǎng)目標(biāo)

將CDIO模式應(yīng)用于電池專業(yè)教學(xué)改革,需要以實(shí)踐為導(dǎo)向,將創(chuàng)新性思維貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程,在實(shí)踐中掌握專業(yè)知識(shí),激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。電池專業(yè)的屬性決定了它必須充分融合理論知識(shí)與實(shí)踐操作,學(xué)生需要積極參與實(shí)踐活動(dòng),系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識(shí),在實(shí)踐中不斷提高自身的創(chuàng)新思維能力。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí),教學(xué)效果沒(méi)有適配企業(yè)和社會(huì)發(fā)展需求,與實(shí)際工作內(nèi)容相背離。電池專業(yè)人才培養(yǎng)的理念、目標(biāo)和模式必須與時(shí)俱進(jìn),高校應(yīng)構(gòu)建新的人才培養(yǎng)模式,制定符合企業(yè)和社會(huì)發(fā)展需求的人才培養(yǎng)目標(biāo),有利于學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)崗位,也有助于推動(dòng)學(xué)校與產(chǎn)業(yè)對(duì)接。

3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,促進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合

電池專業(yè)課程的內(nèi)容主要有光電化學(xué)、熱電化學(xué)、電催化、材料化學(xué)、物理化學(xué)和粉體制備等,跨越了多個(gè)學(xué)科。教師需要根據(jù)人才培養(yǎng)需求,重新梳理知識(shí)點(diǎn),緊扣關(guān)鍵內(nèi)容,搭建系統(tǒng)的教學(xué)框架,并根據(jù)教學(xué)目標(biāo)將教學(xué)內(nèi)容拆分為若干個(gè)子項(xiàng)目,通過(guò)這些子項(xiàng)目,使學(xué)習(xí)過(guò)程變成實(shí)踐操作,夯實(shí)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ),鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,分析問(wèn)題,并最終能夠解決問(wèn)題,提升學(xué)生的綜合能力。在解決問(wèn)題的過(guò)程中,可以讓學(xué)生自行構(gòu)思方案,充分發(fā)揮他們的能動(dòng)性和創(chuàng)新性,在方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

以燃料電池為例,以電池的核心技術(shù)為主線,將相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容模塊化,分為5 個(gè)子項(xiàng)目,即堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等。分別介紹相應(yīng)燃料電池的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、材料、應(yīng)用范圍與關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容,以主流產(chǎn)品為案例,緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿。學(xué)校需要構(gòu)建校企合作雙向交流機(jī)制,與企業(yè)深度融合,探索出適宜的校企合作模式,例如:建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,合作研發(fā)燃料電池;建立校外實(shí)習(xí)就業(yè)雙基地,使教學(xué)過(guò)程直接對(duì)接生產(chǎn)過(guò)程,讓學(xué)生獲得全生產(chǎn)線的實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn),企業(yè)也可招聘到符合需求的員工;開(kāi)發(fā)校企雙元教材,依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),充實(shí)線上教學(xué)資源,同時(shí)引入行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),讓學(xué)生畢業(yè)即可獲得從業(yè)資格證書(shū)。

3.3 創(chuàng)新考評(píng)機(jī)制,完善評(píng)價(jià)體系

CDIO模式是一種以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向、培養(yǎng)能力為目標(biāo)的教學(xué)模式,應(yīng)該在傳統(tǒng)評(píng)價(jià)機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化完善,增加并細(xì)化相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo),以便更好地體現(xiàn)教學(xué)效果和學(xué)習(xí)成果。

理論課的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括課前學(xué)習(xí)準(zhǔn)備工作完成情況、出勤率、日常作業(yè)完成情況、論文成績(jī)、期中期末考試成績(jī)等,其中要提高學(xué)生平時(shí)成績(jī)的權(quán)重,降低期末考試的權(quán)重,有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,而不是在考試前突擊復(fù)習(xí)。

實(shí)踐課的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括實(shí)驗(yàn)成績(jī)、項(xiàng)目完成情況、小組成績(jī)、教師評(píng)價(jià)、組員評(píng)價(jià)和成果答辯等,從多個(gè)維度來(lái)考察學(xué)生的實(shí)踐操作能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,使評(píng)價(jià)結(jié)果更客觀,學(xué)生也能從中了解自身的不足,在后續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

CDIO模式能使學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐的過(guò)程中夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí),鍛煉實(shí)踐操作本領(lǐng)。電池專業(yè)作為一門(mén)跨越多學(xué)科的專業(yè),需要學(xué)生具備較高的綜合素質(zhì),因此需要教師在教學(xué)的過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生積極參與到從產(chǎn)品研發(fā)到最后運(yùn)行的整個(gè)生命周期中。只有讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體,才能擺脫被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài),在實(shí)踐活動(dòng)中掌握知識(shí)和技能。CDIO模式可以幫助高校獲得更好的教學(xué)效果,使學(xué)生畢業(yè)后能迅速適應(yīng)崗位,滿足企業(yè)、社會(huì)和國(guó)家的需求。