基于工程教育认证的《化学电源》教学思考

基于工程教育认证的《化学电源》教学思考

李靖（通讯作者） ，王元元，陈立飞，黎阳，李文琴，雷晖

上海第二工业大学 能源与材料工程学院，上海， 201209

摘要：化学电源是上海第二工业大学针对材料科学与工程专业本科生开设的一门专业必修课，旨在培养学生的创新思维能力、综合分析能力、以及在能源材料与能源转换材料设计合成及应用实践的能力。本文介绍了该课程按照工程教育认证标准实施教学手段、课堂研讨、课程考核方式改革等方面的初步探讨。

关键词：化学电源，工程认证，教学思考

1 引言

工程教育是我国高等教育的重要组成部分，工程教育专业认证是促进高等教育发展、提高高等教育教学质量的重要方法和途径 [1]。工程教育专业认证强调三个核心理念，即成果导向、以学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向 [2]。近些年，越来越多的高校和专业开始进行工程教育认证，面向专业认证进行教学改革。材料科学与工程专业认证通用标准中在问题分析能力方面，要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析材料科学与工程领域特别是新能源材料与器件方向的复杂工程问题，以获得有效结论。

根据工程教育认证理念，本专业最新的培养目标为“培养具备扎实的数学及自然科学基础知识，具有较强的理论实践能力、创新意识和持续学习的能力，具备多学科交叉解决新能源材料与器件领域复杂工程问题的能力”。创新精神、创新意识、持续学习的能力至关重要。

2 课程简介

《化学电源》课程是材料科学与工程专业重要的一门专业课，本课程的主要任务是通过课堂教学、专题讨论等环节培养学生的创新思维能力和各类化学电源知识的应用能力，使学生重点掌握不同化学电源的组成、工作原理、电池反应过程，了解国内外新型化学电源的发展状况和发展趋势，熟悉电池材料的设计合成、发展及应用前景，具有对新能源、能量储存与转换中涉及的共性问题进行分析、求解和论证的能力，支撑毕业要求中的相应指标点。

3 课程建设教学思路

通过本课程的建设，首先要完成课程体系的建设。在OBE 培养理念下，《化学电源》课程建设做了如下工作：

3.1 细化课程指标点

明晰材料科学与工程专业对该课程学习成果的要求，细化该课程的指标点。根据支撑学习成果的课程体系，建立“化学电源”支撑指标点的关系矩阵。根据12点毕业要求，《化学电源》支撑其中2项毕业要求，分别是毕业要求“问题分析”和“研究”，“问题分析”中的毕业要求指标点分别支撑课程目标1、2和3，“研究”中的毕业要求指标点支撑课程目标4。

3.2 细化教学目标

细化课程教学目标，明确教学目标对毕业要求指标点的支撑关系。教学目标具体要求有如下4个方面：

课程目标1，掌握电极电势和电池电动势的特点，掌握电化学反应热力学和动力学过程，掌握各类化学电源的组成结构和电池工作原理，能够识别和判断影响新能源材料与器件方向复杂工程问题的关键因素和环节；支撑毕业要求“问题分析”中的2-1指标点。

课程目标2，熟悉各类化学电源的利用技术，掌握各类化学电源制造工艺、电池反应和电化学性能参数，并能将其应用于新能源材料及其器件的设计和制备，并具有将其用于解决相关复杂工程问题的能力；支撑毕业要求“问题分析”中的2-2指标点。

课程目标3，具备将各类化学电池的相关原理及性能影响因素等知识，用于判断和研究新能源材料及器件的设计、制备和应用的能力；支撑毕业要求“问题分析”中的2-3指标点。

课程目标4，掌握各类化学电源材料的选择、设计合成、制备工艺及参数，具有优化复杂工程问题的能力，能够对课程涉及到专题进行科学、合理地调研，具备分析材料设计与选择、制备工艺及参数选择的能力；支撑毕业要求“研究”中的4-1指标点。

3.3 改进教学手段

课堂教学是传授知识的主要途径，《化学电源》教学主要利用多媒体课件、板书、教学视频、启发式教学、讨论式教学等多种教学方式进行授课。采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。多媒体课件和教学视频方便进行各类电池材料储能机制、电池制备工艺技术、电池性能展示等的介绍，有利于激发学生主动学习的兴趣，提高学生对化学电源的深层次认识和了解。教学中进一步将理论教学与实际案例相结合，促进学生对基本理论的理解，提高学生应用基本理论知识解决实际问题的能力。在教学活动中，还可以采用“讨论式”的教学方式用以活跃课堂气氛，充分调动学生的积极性。

3.4 设置创新性主题讨论环节

围绕各章教学重点内容，设置专题讨论研究环节，以“设计合成电池材料、发展新型绿色化学电源”为主线，培养学生较好地设计、归纳、分析和总结、撰写课程报告的能力。

学生从教师给定的题目中选择或自主选题，3~4人组成1个小组，以小组为单位进行查阅资料，完成课程报告，同时要把自己查阅的文献资料制作成PPT，在班级进行交流，回答同学和老师的提问，每个人的分工与责任需明确。通过专题讨论的锻炼，既提升了学生论文撰写能力、口头表达能力和语言组织能力，又达到全班同学相互学习的目的。

3.5 改革课程考核方式

课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和综合分析能力为重要内容，包括平时考核和期末考核两部分，平时考核包括学生的上课出勤和表现情况、课后习题作业、专题讨论三个环节，专题讨论又由课堂PPT汇报和大报告两部分组成，期末考核为期末考试环节。最终，课程总评成绩由平时考核成绩和期末考核成绩两部分加权而成，平时成绩、期末成绩及总评成绩均为百分制，在总评成绩中，平时成绩占的权重为40%，期末成绩占的权重为60%。

通过以上教学内容、教学方法和手段的改进，将学生的学习、考核过程化，针对不同的课程目标采取不同的考核手段，切实完成各个课程目标的达成度。

4 结论

本文结合材料科学与工程专业工程认证标准，探讨了化学电源课程适应工程教育认证的教学模式、考核方式等，授课过程中注重提升学生的创新意识、创新能力和主动获取知识的能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1] 钱慧敏，李丛. 工程教育专业认证视角下我国高等工程教育质量提升研究[J]. 实验室研究与探索，2015(5): 166-168.

[2] 林健. 工程教育认证与工程教育改革和发展 [J]. 高等工程教育研究, 2015 (2): 10-19.

致谢：感谢上海第二工业大学校级《化学电源》精品课程建设。