杜海英，陳顯飛，羅大偉，張文濤，李峻峰

(成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川　成都　610059)

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儲(chǔ)能材料與技術(shù)教學(xué)實(shí)踐與思考*

杜海英，陳顯飛，羅大偉，張文濤，李峻峰

(成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610059)

儲(chǔ)能材料與技術(shù)對(duì)材料相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)有著重大的意義。本文簡(jiǎn)要探討了筆者在教學(xué)過程中所遇教材資源有限、如何進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選擇和如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)等問題，針對(duì)這些問題，筆者以《儲(chǔ)能材料與技術(shù)》這本書為主線，結(jié)合筆者所在系部發(fā)展實(shí)際情況，選擇了以物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能為主的教學(xué)內(nèi)容。為了達(dá)到發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，觸摸科研課題的研究成果等教學(xué)目的，筆者在課堂上開展了以學(xué)生為主體的啟發(fā)式教學(xué)。通過制定相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了一定的教學(xué)效果，以此供教學(xué)工作者參考。

材料；儲(chǔ)能材料與技術(shù)；教學(xué)實(shí)踐

傳統(tǒng)化石能源儲(chǔ)量有限，屬于不可再生能源。隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的消耗量不斷增加，由此帶來的能源緊缺問題成為當(dāng)今人們面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。為了緩解傳統(tǒng)化石能源大量消耗所帶來的壓力，減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，人們著力于研究自然界可以循環(huán)再生的太陽能、風(fēng)能、潮汐能、波浪能、地?zé)崮艿染G色能源——可再生能源。如何有效利用可再生能源，存儲(chǔ)能源是關(guān)鍵。大規(guī)模的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)可再生能源的有效利用起著至關(guān)重要的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景[1-4]。因此，培養(yǎng)當(dāng)今大學(xué)生掌握儲(chǔ)能材料與技術(shù)相關(guān)知識(shí)，輸送高技術(shù)人才，將有助于大規(guī)模的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)快速發(fā)展。

儲(chǔ)能材料與技術(shù)是材料相關(guān)專業(yè)的專業(yè)必修課，在材料專業(yè)學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中起著延續(xù)《基礎(chǔ)化學(xué)》的學(xué)習(xí)，承接高年級(jí)時(shí)所學(xué)其他專業(yè)課即：《化學(xué)電源》、《化學(xué)電源工藝學(xué)》、《光伏應(yīng)用學(xué)》、《新能源控制與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等基礎(chǔ)知識(shí)、理論、方法的學(xué)習(xí)。如何在教學(xué)過程中組織課程教學(xué)內(nèi)容達(dá)到教學(xué)目的，提高學(xué)生專業(yè)知識(shí)水平是教學(xué)工作者需要思考的問題。本文就筆者在儲(chǔ)能材料與技術(shù)教學(xué)過程中所遇問題與處理情況進(jìn)行闡述，以供教學(xué)工作者參考。

1　儲(chǔ)能材料與技術(shù)教學(xué)實(shí)踐

1.1教材及教學(xué)內(nèi)容的選擇

儲(chǔ)能材料與技術(shù)的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的基本原理，技術(shù)特點(diǎn)，各類儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)及其發(fā)展前景。大規(guī)模儲(chǔ)能包括物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能四大類。2004年化學(xué)工業(yè)出版社出版了樊栓獅等編著的《儲(chǔ)能材料與技術(shù)》[5]，這是目前國(guó)內(nèi)唯一一本有關(guān)儲(chǔ)能材料與技術(shù)的書籍，筆者以這本書為主線，結(jié)合當(dāng)今新能源發(fā)展方向刪除了書中部分內(nèi)容，為了使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展的前沿課題，筆者查閱了相關(guān)材料與化學(xué)專業(yè)的專業(yè)期刊，結(jié)合材料相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)增加了當(dāng)今科研領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)考慮到授課對(duì)象是大二下學(xué)期的學(xué)生，確定了每章的教學(xué)內(nèi)容。如表1所示。

表1　每章教學(xué)內(nèi)容Table 1　Teaching content of each chapter

1.2教學(xué)方法的運(yùn)用

首先，考慮到大二學(xué)生剛接觸專業(yè)基礎(chǔ)課的能力，在教學(xué)過程中采用PPT、板書與視頻相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，一些重要的圖片與相關(guān)基本概念和原理放在PPT中，同時(shí)，基本概念再一次以板書的形式呈現(xiàn)，讓學(xué)生跟上老師的思路，而且讓學(xué)生知道板書內(nèi)容是這一堂課必須要掌握的內(nèi)容，特別重要的基本原理以視頻的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，同時(shí)進(jìn)行講解。講解完后，在課堂上學(xué)生們展開討論，隨后筆者以提問的方式了解學(xué)生們掌握知識(shí)的情況。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力，又有利于提高教學(xué)質(zhì)量和授課效果。

其次，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性與觸摸科研課題的研究成果，提前感受學(xué)科前沿領(lǐng)域的科研工作，要求每個(gè)學(xué)生利用課余時(shí)間自行查閱文獻(xiàn)，準(zhǔn)備5分鐘與儲(chǔ)能材料與技術(shù)相關(guān)課題口頭報(bào)告(需要制作PPT)，在學(xué)期的中后期利用課堂上的時(shí)間進(jìn)行講解。這樣的教學(xué)方法有如下優(yōu)勢(shì)：

(1)化學(xué)前沿知識(shí)的學(xué)習(xí)和科學(xué)文化素養(yǎng)的培養(yǎng)。在課堂上老師講解的內(nèi)容有限，而學(xué)生們?cè)跍?zhǔn)備口頭報(bào)告時(shí)可以拓展知識(shí)面，了解更多國(guó)內(nèi)外新興的研究課題，可以初步判斷自身是否對(duì)科研感興趣，從而為自身的職業(yè)規(guī)劃提供信息。

(2)可以培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)學(xué)科知識(shí)的組織能力。

(3)在課堂講解的過程中，可以訓(xùn)練學(xué)生的表達(dá)能力。

劣勢(shì)：

(1)每個(gè)同學(xué)都講占用了太多課堂時(shí)間。

(2)有少數(shù)同學(xué)準(zhǔn)備不充分，不能達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目的。

總之，采用這樣的參與式的教學(xué)方法可探討的話題多，可激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生的分析問題與解決問題的能力。當(dāng)然，今后筆者將根據(jù)教學(xué)效果進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)能材料與技術(shù)課程的教學(xué)方法，以充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，讓學(xué)生真正地觸摸科研課題的研究成果，直觀感受學(xué)科前沿領(lǐng)域的科研工作是如何進(jìn)行的。

1.3考核評(píng)價(jià)

考核是評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的綜合情況，是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方式?！秲?chǔ)能材料與器件》這門課的考核分為三部分：

(1) 期末考試閉卷卷面成績(jī)(80%)，期末考試內(nèi)容涉及各章節(jié)的重要知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生文獻(xiàn)報(bào)告內(nèi)容，其中基本概念、基本原理占80%，剩下20%為綜合應(yīng)用題，這樣既要求學(xué)生們掌握基本概念、基本理論又讓學(xué)生們掌握前沿課題，讓學(xué)生們認(rèn)真傾聽他人所做的口頭報(bào)告以及積極思考所講內(nèi)容。

(2) 文獻(xiàn)報(bào)告與課堂提問(10%)，每個(gè)同學(xué)根據(jù)自身興趣在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中查找一篇文獻(xiàn)，讀懂讀透，把主要內(nèi)容做成PPT，上課時(shí)講解(時(shí)間控制在5分鐘左右)，其他同學(xué)針對(duì)所講內(nèi)容進(jìn)行提問(時(shí)間控制在2分鐘左右)，老師根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容的選擇，PPT制作思路是否清晰，學(xué)生講解是否清楚，回答問題是否合理等方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分。打分標(biāo)準(zhǔn)分為優(yōu)(90～100)、良(80～89)、中(70～79)、及格(60～69)、不及格(<60)五個(gè)等級(jí)。

優(yōu)(90～100)：選擇文獻(xiàn)內(nèi)容新穎，緊扣儲(chǔ)能材料與技術(shù)這門課程，PPT內(nèi)容制作思路清晰，能夠講解出這篇文獻(xiàn)的基本原理，所涉及的基本概念清晰，能夠很好的回答其他同學(xué)的提問，同時(shí)提出思考問題。

良(80～89)：選擇文獻(xiàn)內(nèi)容新穎，緊扣儲(chǔ)能材料與技術(shù)這門課，PPT內(nèi)容制作思路清晰，能夠講解出這篇文獻(xiàn)的大概內(nèi)容，能夠很好的回答其他同學(xué)的提問，同時(shí)提出思考問題。

中(70～79)：PPT內(nèi)容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理論講解不清楚，其他同學(xué)提問部分問題不能回答。

及格(60～69)：PPT內(nèi)容制作思路清晰，但部分基本原理，基本理論講解不清楚，對(duì)所講解內(nèi)容不熟悉。

不及格(<60)：PPT內(nèi)容制作混亂，講解不清楚，對(duì)所講解內(nèi)容不熟悉。

采用這樣的方式評(píng)價(jià)有利于提高學(xué)生在學(xué)習(xí)儲(chǔ)能材料與技術(shù)的積極性，使學(xué)生在解決問題的過程中加深對(duì)基本原理、基本理論的理解，從而啟發(fā)學(xué)生的思維能力，創(chuàng)新能力，同時(shí)，如何調(diào)動(dòng)及格與不及格同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性是有待思考和解決的問題。

(3) 學(xué)生上課的出勤情況(10%)：執(zhí)行不定期點(diǎn)名制度，出勤的總成績(jī)是100分，比如整個(gè)學(xué)期點(diǎn)名5次，在筆者點(diǎn)名的5次中學(xué)生每來一次記20分。

最后，每個(gè)同學(xué)的平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)都有理有據(jù)，從學(xué)生的最終成績(jī)可以掌握到學(xué)生對(duì)儲(chǔ)能材料與技術(shù)這門課程學(xué)習(xí)的重視程度以及學(xué)習(xí)的具體情況。

2　儲(chǔ)能材料與技術(shù)教學(xué)思考

通過幾年的儲(chǔ)能材料與技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生們對(duì)于這門課程的教學(xué)反饋分析，筆者初步試探出教授這門課程的教學(xué)方法：第一，這門課是針對(duì)大二下學(xué)期的材料相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，他們剛剛學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)所學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展前景不太了解，教師在上課時(shí)可以結(jié)合”十三五規(guī)劃中有關(guān)新能源部分”進(jìn)行授課，讓同學(xué)們知道他們所學(xué)專業(yè)的發(fā)展動(dòng)向，以及讓學(xué)生們感受到學(xué)習(xí)這門課對(duì)未來發(fā)展的重要性；第二，老師講授的內(nèi)容要廣而不要深，因?yàn)閷I(yè)基礎(chǔ)課是為學(xué)生們大三、大四的專業(yè)課打基礎(chǔ)的，學(xué)生在這門課程的學(xué)習(xí)中主要學(xué)習(xí)基本概念和基本原理；第三，最好采用PPT、板書和視頻相結(jié)合的方式進(jìn)行授課，采用板書是由于同學(xué)們還需要知道這一堂課的重點(diǎn)內(nèi)容在哪里，需要緊跟老師的思路，課后要進(jìn)行重點(diǎn)理解與識(shí)記，PPT和視頻是幫助同學(xué)們更好的理解所學(xué)內(nèi)容；第四，授課PPT的制作要注重內(nèi)容的邏輯性，準(zhǔn)確性，同時(shí)還需要添加一些跟授課內(nèi)容相關(guān)的趣味圖片，吸引學(xué)生的注意。第五，制定合理的考核評(píng)價(jià)體系對(duì)激發(fā)學(xué)生的興趣至關(guān)重要，此階段的學(xué)生應(yīng)多以鼓勵(lì)教學(xué)為主，但成績(jī)又要加以區(qū)分。

由于這門課程的講授學(xué)時(shí)有限，不可能把所有跟儲(chǔ)能材料與技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容都著重講解，因此，對(duì)課程教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的選擇尤其重要。課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)結(jié)合各個(gè)學(xué)校的專業(yè)特色，科研課題，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行選擇。比如：筆者所在學(xué)院的科研課題跟儲(chǔ)能有關(guān)的光伏、鋰離子電池、超級(jí)電容器等，在講授這些基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)告訴同學(xué)們做這些課題的研究者就在他們身邊，這樣就會(huì)大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如果學(xué)生對(duì)某個(gè)課題感興趣就會(huì)利用課余時(shí)間去找相應(yīng)老師，到實(shí)驗(yàn)室去了解最新情況，拓展學(xué)生的視野。

3　結(jié)　語

隨著科技的發(fā)展，儲(chǔ)能材料與技術(shù)課堂上的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，老師在講授基本理論的同時(shí)穿插一些新技術(shù)、新方法，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與研究的熱情，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才。同時(shí)，儲(chǔ)能材料與技術(shù)的教學(xué)探索任重而道遠(yuǎn)，還需要進(jìn)一步尋找新的教學(xué)方法與教學(xué)手段。

[1]張華民. 儲(chǔ)能與液流電池技術(shù)[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 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]段煥強(qiáng). 中國(guó)電力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與“十三五”趨勢(shì)[J]. 高科技與產(chǎn)業(yè)化, 2016(4):46-51.

[4]陳永翀. 中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的問題與建議[J]. 高科技與產(chǎn)業(yè)化, 2016(4):42-45.

[5]樊栓獅,梁德青,楊向陽. 儲(chǔ)能材料與技術(shù)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)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

新能源材料與器件專業(yè)省級(jí)卓越工程師計(jì)劃(11100-15Z006)；成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃(10912-JXGG201514)。

杜海英(1984-),女，副教授，主要從事有機(jī)/無機(jī)復(fù)合發(fā)光材料和稀土功能材料的研究。

TQ

A

1001-9677(2016)018-0188-03