王靜 時志強 紀(jì)秀杰

摘 要：鋰離子電池作為一種綠色儲能裝置，在電動汽車，混合電動汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在高校中，綠色能源材料相關(guān)課程很多，但是仍以課堂教學(xué)為主，雖然教學(xué)效率較高，但與實際生產(chǎn)相距較遠(yuǎn)。《鋰離子電池設(shè)計與實踐》以實踐為主，采用本院特有的鋰離子電池中試示范線作為教學(xué)資源，模擬實際工作環(huán)境進(jìn)行教學(xué)，以學(xué)生動手為中心，培養(yǎng)學(xué)生直接勝任工作的能力，為理論知識與生產(chǎn)實踐提供橋梁。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池設(shè)計與實踐;教學(xué)方法

《鋰離子電池設(shè)計與實踐》是我院無機非專業(yè)新能源方向的基礎(chǔ)課程，涉及到化學(xué)、材料、化工、環(huán)境等專業(yè)的理論知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使同學(xué)們更深刻地理解和掌握一些基本理論，結(jié)合中試設(shè)備模擬實際生產(chǎn)加深對過程的理解和設(shè)備的使用。作為任課教師我們該如何提高鋰離子電池設(shè)計與實踐課程的教學(xué)效果呢？以下談?wù)劰P者在教學(xué)過程中對教學(xué)方法及實踐設(shè)計的體會。

一、課程預(yù)習(xí)形式的調(diào)整

課程的預(yù)習(xí)是為了加深學(xué)生對理論課內(nèi)容的理解，為學(xué)生們做工藝設(shè)計和實踐打下基礎(chǔ)，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。這些都在培養(yǎng)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮著重要作用，同時還能提高教師授課的效率。然而，大多數(shù)同學(xué)的預(yù)習(xí)不充分，尤其是實驗部分只是簡單的實驗原理和過程的抄寫，對于實際操作方法和步驟缺乏深入思考。這嚴(yán)重影響了課程的教學(xué)效果，不僅無法實現(xiàn)理論與實踐的有效關(guān)聯(lián)，也難以達(dá)到培養(yǎng)同學(xué)們創(chuàng)新能力的目標(biāo)。這就要求教師進(jìn)行換位思考，改變課堂教學(xué)和實踐教學(xué)的預(yù)習(xí)形式。

工藝設(shè)計與實踐一般都是以5人為一組，采用每次課程隨機請同學(xué)們在課堂上進(jìn)行實驗講解，老師的作用轉(zhuǎn)化為設(shè)備操作的補充講解，強化操作要點和注意事項。這樣對于預(yù)習(xí)不充分或者沒有的同學(xué)有會產(chǎn)生緊迫感，同時，對于講解的同學(xué)而言也是鍛煉和展現(xiàn)邏輯思維和表達(dá)能力的一次機會。對于預(yù)習(xí)充分，講解思路清晰的同學(xué)，可以通過最終成績考核里加分予以鼓勵。同樣，對于講解過程中，提出關(guān)鍵問題或者補充的同學(xué)，也可以予以加分。這樣能夠很好的發(fā)揮預(yù)習(xí)的作用，加深同學(xué)們對實驗的理解，同時對于實驗重點和注意事項能夠印象深刻。

這一方法，淡化了老師的主導(dǎo)作用，能夠更好的啟發(fā)學(xué)生對實驗的思考，做到理論知識與獨立思考的融會貫通。

二、實踐內(nèi)容及形式的調(diào)整

對于無機非金屬專業(yè)新能源方向的學(xué)生而言，實訓(xùn)中心實訓(xùn)或者企業(yè)實習(xí)大多是參觀式學(xué)習(xí)，能夠親自在中試設(shè)備進(jìn)行操作模擬實際生產(chǎn)的機會十分難得，學(xué)生通過前期理論學(xué)習(xí)擬定正負(fù)極材料配方、選擇和制定工藝參數(shù)，掌握各步驟的目的、原理及相關(guān)儀器設(shè)備的基本操作方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和科學(xué)研究能力，為畢業(yè)后從事鋰離子電池及電化學(xué)等相關(guān)的行業(yè)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。但是，儀器多為大型設(shè)備，無法做到每人做一次，多是小組合作，大大降低了學(xué)生的興趣和主觀能動性。

俗話說：興趣是最好的老師，提高學(xué)生興趣，寓學(xué)于樂是提高實驗教學(xué)成果的最佳方式。在鋰離子電池實際生產(chǎn)過程中，正、負(fù)極材料的配方設(shè)計是依據(jù)產(chǎn)品的使用要求而制定的，主要依托理論講解進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計原則學(xué)習(xí)，針對鋰離子電池的生產(chǎn)流程則是通用的，包括同行業(yè)鏈中超級電容器等器件的生產(chǎn)步驟基本相似，因此著重對其進(jìn)行操作實踐。鋰離子電池生產(chǎn)流程包括：配料混漿、拉漿涂布、裁片、制片、卷繞、激光焊、注液、化成、檢測包裝等。這一系列關(guān)鍵過程都能夠親自操作，學(xué)生初步反應(yīng)良好。拉漿涂布工藝中，同學(xué)們掌握了常用的單面連續(xù)涂布、單面間歇涂布和雙面間歇涂布三種方式的操作要點，也對不同涂布工藝的特點有了更深層次的了解。由于引起了學(xué)生特別是想在畢業(yè)后從事行業(yè)相關(guān)工作的同學(xué)們的興趣，對設(shè)備的操作，零件的安裝、極片厚度（百分表）的調(diào)節(jié)、間歇涂布參數(shù)設(shè)置等因素都進(jìn)行了認(rèn)真的思考，提問也比較活躍，實驗效果得到了加強。

由此可推測，對于后續(xù)卷繞/疊片、激光焊、注液等工藝過程，我們也可以開展開放性實驗。針對設(shè)備臺套數(shù)不足這種現(xiàn)象，由于鋰離子電池在生活中使用范圍很廣，如同學(xué)們的手機，手表，比基本等使用的是不同形狀的鋰離子電池，我們通過設(shè)計終產(chǎn)品為圓柱型鋰離子電池、方型鋰離子電池、軟包裝型鋰離子電池等多種尺寸設(shè)計來拉近教學(xué)與實際生活的距離，進(jìn)一步提升同學(xué)們的參與熱情。

在重點和難點部分，使用教學(xué)儀器進(jìn)行現(xiàn)場講解，加深學(xué)生對設(shè)備操作的方法和注意事項的記憶，事半功倍。最后由學(xué)生親自操作，在學(xué)生自己操作的過程中，再次體會儀器的使用和操作順序，補充在觀摩視頻和教師講解中沒有注意的事項，查漏補缺，達(dá)到系統(tǒng)全面掌握儀器使用的目的。

以上方法在最大程度上吸引了學(xué)生興趣。通過模擬實際生產(chǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識融入到實際生產(chǎn)的思考和學(xué)習(xí)種，便于不同工藝的特點和要點的區(qū)分和記憶。

三、課程成績的評價

課程包括理論授課和實踐操作兩部分，因此，對于最終課程的考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)于常規(guī)的理論或?qū)嶒炚n有所區(qū)分。針對實踐部分的考核比重應(yīng)增大，教師應(yīng)對實驗操作和實驗結(jié)果均有評價。實驗操作中，每個工藝都有不同的操作要點及注意事項，如注液需要在真空負(fù)壓條件下進(jìn)行，注液量與最終額定容量設(shè)計有關(guān)等，應(yīng)對應(yīng)每小組每位同學(xué)的操作給出評定;最后的實驗結(jié)果通過電化學(xué)測試來驗證同學(xué)們在前期工藝配方設(shè)計及工藝操作的效果，由于電化學(xué)測試較多，一般情況下我們向同學(xué)們講解origin作圖軟件的使用方法，通過事例數(shù)據(jù)的反復(fù)練習(xí)使同學(xué)們熟練掌這種作圖軟件，它能滿足大部分本科生的作圖需求，幫助同學(xué)們節(jié)省了以往手動作圖的時間，同時提高實驗結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有利于科學(xué)研究的開展。根據(jù)實驗作圖結(jié)果分析實驗過程中哪些是有效數(shù)據(jù)，哪些是無效數(shù)據(jù)，同時分析無效數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，深刻理解實驗內(nèi)容。

鋰離子電池生產(chǎn)工藝是新能源方向?qū)嶒灥闹攸c，也是學(xué)院為了同學(xué)們畢業(yè)后步入社會從事相關(guān)學(xué)科工作和學(xué)習(xí)進(jìn)行的技能訓(xùn)練。考核還加入同學(xué)們對于鋰離子電池從設(shè)計到生產(chǎn)的整體性把握，對實驗原理、目的、實驗方法、實驗內(nèi)容和實驗操作過程中的注意事項全新的認(rèn)識和自己對實驗的一個心得體會，實驗成敗的影響因素分析等等。教師應(yīng)該結(jié)合實驗過程中學(xué)生的動手能力以及完成情況進(jìn)行評定，以鼓勵同學(xué)們繼續(xù)發(fā)揚主觀能動性。

四、結(jié)束語

為了鋰離子電池設(shè)計與實踐課程的教學(xué)效果，針對理論及實踐課程的特點，總結(jié)了以上教學(xué)方法，培養(yǎng)同學(xué)們主動探究問題和解決問題的能力，在鋰離子電池工藝實踐過程中真正實現(xiàn)了“教師為輔，學(xué)生為主，寓學(xué)于樂”的學(xué)習(xí)模式，強化了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，使同學(xué)們形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，獲得科學(xué)合理的實驗方法，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。