新工科視角下《新能源技術概論》課程教學探討

為主動應對新一輪科技產業變革，支撐信息服務創新驅動發展等一系列國家戰略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設。從目前大學的專業設置情況看，電子技術類、計算機技術、網絡與信息工程、安全工程、新能源、功能材料等時下熱門專業都將納入“新工科”的范疇。而從這些專業的分布中可以歸納出，“新工科”專業內容將以互聯網和智能制造業為核心，以信息、能源、系統控制等領域為主干。因此，在新形勢下，南昌大學材料科學與工程學科作為國家一流建設學科，需要完善一流學科建設推進機制，發揮對國家和區域中心發展的支持作用，協助構建梯次有序、功能互補、資源共享、合作緊密的產教融合網絡。
能源是國民經濟重要的基礎產業，是人類生產和生活必需的基本物質保障。當今世界開發利用新能源材料及其技術的快速發展已成為緩解能源危機、改善現有能源結構的重要途徑。新能源材料與器件專業是國家教育部于2009年為適應國家戰略性新興產業發展需要而開始設立的新專業。該專業及其相關學科的建設正處于起步階段，無現成經驗可以借鑒，需要認真研討和規劃。我院新能源材料與器件專業于2011開設本科教學。專業培養方案中開設了“新能源技術概論”的專業素養課程，該課程重點介紹了太陽能、風能、氫能、生物質能和核能等新能源材料的基礎與前沿，使學生獲得有關能源的基本理論和基本知識，掌握對二次能源及新能源的開發、轉換與利用。
然而，在本課程的實際教學過程中存在一些需要改善的現狀以及有待解決的問題。一方面，《新能源技術概論》是一門綜合性課程，但教學形式單一，傳統的教學手段不能形象地展示新能源制備工藝和先進技術，不利于知識的拓展和與實際相聯系。同時學生參與程度低，學習積極性有待提高。另一方面，《新能源技術概論》是一門前沿課程，尤其是近幾年新能源領域迅猛發展，其發展速度遠遠超過了教材的更新速度，而傳統的課堂教學大多根據教材內容來進行。這導致授課內容的滯后，缺乏前沿知識來引導學科之間的相互聯系，不利于學生掌握前沿動態和學科發展，也不利于學生對能源技術的知識體系的構建。
二課程的教改探索
針對上述關于《新能源技術概論》課程的探討，本文中我們將從產教融合的視角出發，提出產業融入教學的方法作為課程教改的重點。微觀上，《新能源技術概論》課程的產教融合教學方式，能夠拓展和豐富教學內容，實時更新行業信息和發展動態，輔助構建知識體系，培養學生的主動性和積極性。宏觀上，其不僅有助于院校在新能源領域掌握最新動態和發展趨勢，人才培養和行業需求有機結合，人才培養目標的制定和專業課程設定；還有助于培養創新型人才，為區域創新中心的發展和創新體系的構建提供新的建設途徑。基于以上思路，我們對《新能源技術概論》課程教改提出了如下方案。
（一）以校內教師為主，企業專家為輔的教案設計和課程講授方式
在一流學科建設和部省合建的部署下，本學科將通過引智聚才、人才培養、產業化應用、國際交流與合作等形式，打造基礎研究-教學-產業應用的新型平臺，以支持產業創新和發展。其中，在人才隊伍建設方面，學院以“兩棲”模式從企業中引入高級骨干成員和核心技術管理人員等應用型人才，如晶科能源控股有限公司首席科學家王琪博士和賽維LDK太陽能高科技有限公司教授級高工何亮等作為“智囊團”入駐，相較于高校教師而言，企業專家或技術人員對產業動態和生產線上的常見案例更加敏感和熟悉，充分利用技術應用型人才，創新人才培養模式，大力推進“兩棲型”師資隊伍建設，從而促使學生提前掌握本專業知識在當前生產中的技術應用要求，也使得實踐性教學環節在切實的教學目標下系統化、具體化，培養模式更具有應用性、
實踐性和專業性，學生所學知識更貼近企業行業需求，學生的職業素養和市場競爭能力也得到增強。在教案設計與開發方面，通過讓新能源企業的專家和技術人員參與《新能源技術概論》課程大綱的設計與開發，構建產教融合的教學體系，在加強學科基礎課和專業主干課的同時，從職業技術領域和崗位的實際需求出發，大膽進行課程大綱改革，從而制定符合《新能源技術概論》課程要求的培養方案。隨著“光伏531新政”和“新能源汽車補貼新政”等政策的實施，只有順應科技變化，引領學生不斷掌握最新核心技術，接觸新事物，新技術，接受新觀念的挑戰。以太陽能和化學電源為例，基于異質結技術的新一代硅太陽能組件﹑雙面電池以及安全高效的全固態電池等等新技術被及時的融入到課程大綱中。在課程講授方面，除了采用高校教師講解基本專業知識，夯實學生專業基礎方式外，還通過企業技術人才將制造一線中的光伏和儲能技術活生生的展示給大家，讓大家能夠直觀地掌握如“PERC、金剛線切割、黑硅”等光伏行業最新技術的優缺點，直擊“降本增效”的產業目標。學生通過向企業技術人員學習，不僅深刻認識行業發展現狀、增強技術教育、培養專業實踐能力，還進一步了解企業的人才需求和培養目標，最終促進學生創新能力和就業能力的提高。
通過實施以校內教師為主，企業專家和技術人員為輔的教案設計和課程講授模式，為本課程理論與實踐的融合提供了堅實可靠的基礎。首先，能夠讓原本授課形式單一的課程更加多元化、形象化，有助于學生理解新能源技術中的抽象概念、生產工藝、大型設備構造及設備原理；其次，能夠讓學生快速獲取行業內最新動態、發展趨勢、關鍵技術以及技術瓶頸等信息，有助于學生對行業特點的認知和對行業需求的把握；再次，能夠幫助學生對新能源技術知識體系的構建，對新能源行業的思維培養，增強了課程的專業導向性。新穎生動的授課模式對學生考勤率帶來意想不到的提高，缺課率幾乎為零，這也從側面反映了學生對這種授課方式的喜愛。尤為可喜的是在此模式下培養的新能源材料與器件專業本科層次的高素質應用型人才也已在工作崗位上嶄露頭角，連續三屆（2017―2019）實現了就業率100%的突破，為企業培養了更多更好的技術型人才。
（二）以校企合作為契機，強化教學效果，提高創新創業水平
我校2019年工作任務分解中明確了我院的工作要點為深入推進部省合建工作，以“2+X”的方式逐步建設學科特區，深化“企業化的科教融合工作”。
著眼于教學視角，教學改革工作一方面應積極推進與企業的融合以支持學科發展，另一方面應從大的建設環境中尋求教學突破。當前，專業授課大多以課堂教學為主，與課程相關的實踐教學大多是在實驗室中開展實驗教學，因此課程在理論聯系實踐方面還需要較大的提升。其中《新能源技術概論》是一門綜合性和前沿性很強的課程，校企合作正好為本課程中教學聯系實踐提供了軟件（核心技術、行業信息、人脈等資源）和硬件（企業擁有的先進設備、生產以及辦工區域等資源）平臺。在拓展教師資源方面，我院聘請多位新能源龍頭企業的高級工程師作為“企業導師”，根據課程要求，以大學生創新創業訓練計劃為契機，結合高校教師和企業工程師的不同優勢，促進工程教育改革和創新，培養社會與市場需求的復合型人才，實現共贏。此外，校企合作對于教師自身的教學、實踐和科研能力的培養也具有重要意義，幫助其成為既能承擔理論知識教學，又能指導學生實踐和參與企業研發工作的“雙師型”教師，從而回饋到課程設計、開發和講授過程中。
目前，本專業已與多家企業有合作關系。一方面，學生通過課堂和課后掌握的新能源知識以及信息，對利用新技術參與創新創業的項目產生了濃厚的興趣，學院每年申報的國家級和省級創新創業大賽中有一半以上和新能源技術相關。另一方面，本省企業與我校新能源領域相關技術團隊展開了密切合作，與本省多家高新技術公司簽訂產學研戰略合作協議，建設光伏產業技術人才培養和研發創新平臺。在校企合作的聯合培養模式下，學生通過與企業接觸，利用企業的平臺，直接了解具體勞動崗位的技術需求，切實提高自身的專業能力和職業素養，同時積累豐富的實踐經驗，鞏固所學內容，提升自身創新創業能力。例如，南昌大學在宜春建立南昌大學鋰電產業技術園，從而大力推動我校新能源技術在宜春市落地實施，推動當地鋰電新能源產業發展戰略，打造鋰電產業基地。與新余市和上饒市的光伏企業合作，推動當地企業形成“硅料-鑄錠-硅片-電池-組件-光伏應用產品”完整的產業鏈，爭取早日實現平價上網。這些新能源高新企業的發展也為將本土培養的“新工科”人才提供了更多發展空間。
（三）以學生自主學習為中心，優化課程體系，開展多元化網絡教學活動
鑒于本課程的綜合性和前沿性較強，對于學生掌握行業信息和發展動態有一定的要求。我院為實現校企資源共享，提高學生自主學習的積極性，建立靈活的學習制度，為學生提供更多的課程選擇，將基礎教育、專業教育和企業實踐相結合，采用信息化手段全面開展網絡輔助教學，促進產教交叉融合，既注重基礎化教育又實現了學校到企業的全面指導教學，體現了個性化教學方針，深化了“因材施教”教學理念，最大程度地發揮了學生學習的能動性。《新能源技術概論》要求學生了解國內外各類新能源技術進展，掌握新能源技術的基本原理及系統的構成，結合數學、物理和工程基礎知識解決新能源材料與器件專業領域復雜的工程問題，具有較高的專業性和時代前瞻性，因此夯實專業基礎知識，掌握企業第一動態，在產教融合模式下，構建以學生自主學習為中心的網絡教學十分重要。一方面，專業應建立信息技術化教育環境，開發本課程大綱相對于的線上“第二學習平臺”。通過利用多媒體技術對課程知識進行圖形、動畫、聲音和文本處理，創造出一個圖文并茂，有聲有色，深入淺出的教學環境，轉變以往狹隘的專業教育觀念，實現課程的形象化和個性化。通過加強網絡教學的建設，
給學生提供另外一個學習環境，加深知識點的理解，從而提升學生自主學習的動力；另一方面，產教融合模式下，綜合了企業生產前沿信息及“企業導師”對專業知識講解和拓展。企業專家站在行業最前沿，了解行業最新技術革新和產業調整，因此專家可上傳實地生產工藝流程視頻到“第二學習平臺”，讓學生能熟悉真實的工作場景，培養學生對產業一線技術的認知，激發學生自主學習專業知識的動力。
與此同時，教師可在“第二學習平臺”上分享上課講義、知識點應用實例及專業前沿咨詢等，便于學生課前自主預習課后及時復習，深層次了解新能源行業狀況，提高學習效率。此外，還可以建立線上交流模式的互動式網絡教育平臺來輔助開展與新能源企業相關的交流活動[7]。通過運用視頻系統，聊天工具等科學技術，促進師生互動交流，實現教學信息及時反饋，教育資源雙向流動；通過開展線上的知識競賽來幫助學生構建專業知識框架、提高自主學習積極性；
通過開展線上專家經驗交流會來幫助學生了解行業發展、解答行業疑惑，了解行業需求，建立行業思維；通過開展線上創新創業經驗交流活動，幫助學生開發創新創業潛能，以實現學有所用，學以致用，學以專用的目標。例如，通過企業導師介紹光伏新技術的應用對于產線降本增效的具體實例，讓學生形成商業思維模式，理解光伏平價上網政策的效應，從而增強學生學習的主觀能動性。
三結語
在深化產教融合的背景下，《新能源技術概論》作為一個綜合性和前沿性課程，一方面應根據行業發展來促使教學與實踐相融合，另一方面應根據行業需求使課程具備一定的導向性。基于此，本文提出了從三個方面來探討《新能源技術概論》的改革工作，即：以校內教師為主，企業專家和技術人員為輔的課程設計、開發和講授；以校企合作為契機，提高創新創業水平，強化教學效果；以學生自主學習為中心，開展多元化網絡教學活動。對于學生而言，上述的改革工作能夠幫助學生構建知識體系、了解行業發展、培養創新創業能力，實現學以致用；對于相關企業而言，除了與高校共享資源外，上述的改革工作為其提供了人才培養的參與途徑，使行業需求較快地傳遞到人才培養方案之中。本文從《新能源技術概論》的教改探討為出發點，闡述了以教學助推行業，行業反饋教學的良性循環模式，為新時代下高校深化產教融合工作提供了新的發展思路。