新工科视角下《新能源技术概论》课程教学探讨

为主动应对新一轮科技产业变革，支撑信息服务创新驱动发展等一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设。从目前大学的专业设置情况看，电子技术类、计算机技术、网络与信息工程、安全工程、新能源、功能材料等时下热门专业都将纳入“新工科”的范畴。而从这些专业的分布中可以归纳出，“新工科”专业内容将以互联网和智能制造业为核心，以信息、能源、系统控制等领域为主干。因此，在新形势下，南昌大学材料科学与工程学科作为国家一流建设学科，需要完善一流学科建设推进机制，发挥对国家和区域中心发展的支持作用，协助构建梯次有序、功能互补、资源共享、合作紧密的产教融合网络。
能源是国民经济重要的基础产业，是人类生产和生活必需的基本物质保障。当今世界开发利用新能源材料及其技术的快速发展已成为缓解能源危机、改善现有能源结构的重要途径。新能源材料与器件专业是国家教育部于2009年为适应国家战略性新兴产业发展需要而开始设立的新专业。该专业及其相关学科的建设正处于起步阶段，无现成经验可以借鉴，需要认真研讨和规划。我院新能源材料与器件专业于2011开设本科教学。专业培养方案中开设了“新能源技术概论”的专业素养课程，该课程重点介绍了太阳能、风能、氢能、生物质能和核能等新能源材料的基础与前沿，使学生获得有关能源的基本理论和基本知识，掌握对二次能源及新能源的开发、转换与利用。
然而，在本课程的实际教学过程中存在一些需要改善的现状以及有待解决的问题。一方面，《新能源技术概论》是一门综合性课程，但教学形式单一，传统的教学手段不能形象地展示新能源制备工艺和先进技术，不利于知识的拓展和与实际相联系。同时学生参与程度低，学习积极性有待提高。另一方面，《新能源技术概论》是一门前沿课程，尤其是近几年新能源领域迅猛发展，其发展速度远远超过了教材的更新速度，而传统的课堂教学大多根据教材内容来进行。这导致授课内容的滞后，缺乏前沿知识来引导学科之间的相互联系，不利于学生掌握前沿动态和学科发展，也不利于学生对能源技术的知识体系的构建。
二课程的教改探索
针对上述关于《新能源技术概论》课程的探讨，本文中我们将从产教融合的视角出发，提出产业融入教学的方法作为课程教改的重点。微观上，《新能源技术概论》课程的产教融合教学方式，能够拓展和丰富教学内容，实时更新行业信息和发展动态，辅助构建知识体系，培养学生的主动性和积极性。宏观上，其不仅有助于院校在新能源领域掌握最新动态和发展趋势，人才培养和行业需求有机结合，人才培养目标的制定和专业课程设定；还有助于培养创新型人才，为区域创新中心的发展和创新体系的构建提供新的建设途径。基于以上思路，我们对《新能源技术概论》课程教改提出了如下方案。
（一）以校内教师为主，企业专家为辅的教案设计和课程讲授方式
在一流学科建设和部省合建的部署下，本学科将通过引智聚才、人才培养、产业化应用、国际交流与合作等形式，打造基础研究-教学-产业应用的新型平台，以支持产业创新和发展。其中，在人才队伍建设方面，学院以“两栖”模式从企业中引入高级骨干成员和核心技术管理人员等应用型人才，如晶科能源控股有限公司首席科学家王琪博士和赛维LDK太阳能高科技有限公司教授级高工何亮等作为“智囊团”入驻，相较于高校教师而言，企业专家或技术人员对产业动态和生产线上的常见案例更加敏感和熟悉，充分利用技术应用型人才，创新人才培养模式，大力推进“两栖型”师资队伍建设，从而促使学生提前掌握本专业知识在当前生产中的技术应用要求，也使得实践性教学环节在切实的教学目标下系统化、具体化，培养模式更具有应用性、
实践性和专业性，学生所学知识更贴近企业行业需求，学生的职业素养和市场竞争能力也得到增强。在教案设计与开发方面，通过让新能源企业的专家和技术人员参与《新能源技术概论》课程大纲的设计与开发，构建产教融合的教学体系，在加强学科基础课和专业主干课的同时，从职业技术领域和岗位的实际需求出发，大胆进行课程大纲改革，从而制定符合《新能源技术概论》课程要求的培养方案。随着“光伏531新政”和“新能源汽车补贴新政”等政策的实施，只有顺应科技变化，引领学生不断掌握最新核心技术，接触新事物，新技术，接受新观念的挑战。以太阳能和化学电源为例，基于异质结技术的新一代硅太阳能组件﹑双面电池以及安全高效的全固态电池等等新技术被及时的融入到课程大纲中。在课程讲授方面，除了采用高校教师讲解基本专业知识，夯实学生专业基础方式外，还通过企业技术人才将制造一线中的光伏和储能技术活生生的展示给大家，让大家能够直观地掌握如“PERC、金刚线切割、黑硅”等光伏行业最新技术的优缺点，直击“降本增效”的产业目标。学生通过向企业技术人员学习，不仅深刻认识行业发展现状、增强技术教育、培养专业实践能力，还进一步了解企业的人才需求和培养目标，最终促进学生创新能力和就业能力的提高。
通过实施以校内教师为主，企业专家和技术人员为辅的教案设计和课程讲授模式，为本课程理论与实践的融合提供了坚实可靠的基础。首先，能够让原本授课形式单一的课程更加多元化、形象化，有助于学生理解新能源技术中的抽象概念、生产工艺、大型设备构造及设备原理；其次，能够让学生快速获取行业内最新动态、发展趋势、关键技术以及技术瓶颈等信息，有助于学生对行业特点的认知和对行业需求的把握；再次，能够帮助学生对新能源技术知识体系的构建，对新能源行业的思维培养，增强了课程的专业导向性。新颖生动的授课模式对学生考勤率带来意想不到的提高，缺课率几乎为零，这也从侧面反映了学生对这种授课方式的喜爱。尤为可喜的是在此模式下培养的新能源材料与器件专业本科层次的高素质应用型人才也已在工作岗位上崭露头角，连续三届（2017―2019）实现了就业率100%的突破，为企业培养了更多更好的技术型人才。
（二）以校企合作为契机，强化教学效果，提高创新创业水平
我校2019年工作任务分解中明确了我院的工作要点为深入推进部省合建工作，以“2+X”的方式逐步建设学科特区，深化“企业化的科教融合工作”。
着眼于教学视角，教学改革工作一方面应积极推进与企业的融合以支持学科发展，另一方面应从大的建设环境中寻求教学突破。当前，专业授课大多以课堂教学为主，与课程相关的实践教学大多是在实验室中开展实验教学，因此课程在理论联系实践方面还需要较大的提升。其中《新能源技术概论》是一门综合性和前沿性很强的课程，校企合作正好为本课程中教学联系实践提供了软件（核心技术、行业信息、人脉等资源）和硬件（企业拥有的先进设备、生产以及办工区域等资源）平台。在拓展教师资源方面，我院聘请多位新能源龙头企业的高级工程师作为“企业导师”，根据课程要求，以大学生创新创业训练计划为契机，结合高校教师和企业工程师的不同优势，促进工程教育改革和创新，培养社会与市场需求的复合型人才，实现共赢。此外，校企合作对于教师自身的教学、实践和科研能力的培养也具有重要意义，帮助其成为既能承担理论知识教学，又能指导学生实践和参与企业研发工作的“双师型”教师，从而回馈到课程设计、开发和讲授过程中。
目前，本专业已与多家企业有合作关系。一方面，学生通过课堂和课后掌握的新能源知识以及信息，对利用新技术参与创新创业的项目产生了浓厚的兴趣，学院每年申报的国家级和省级创新创业大赛中有一半以上和新能源技术相关。另一方面，本省企业与我校新能源领域相关技术团队展开了密切合作，与本省多家高新技术公司签订产学研战略合作协议，建设光伏产业技术人才培养和研发创新平台。在校企合作的联合培养模式下，学生通过与企业接触，利用企业的平台，直接了解具体劳动岗位的技术需求，切实提高自身的专业能力和职业素养，同时积累丰富的实践经验，巩固所学内容，提升自身创新创业能力。例如，南昌大学在宜春建立南昌大学锂电产业技术园，从而大力推动我校新能源技术在宜春市落地实施，推动当地锂电新能源产业发展战略，打造锂电产业基地。与新余市和上饶市的光伏企业合作，推动当地企业形成“硅料-铸锭-硅片-电池-组件-光伏应用产品”完整的产业链，争取早日实现平价上网。这些新能源高新企业的发展也为将本土培养的“新工科”人才提供了更多发展空间。
（三）以学生自主学习为中心，优化课程体系，开展多元化网络教学活动
鉴于本课程的综合性和前沿性较强，对于学生掌握行业信息和发展动态有一定的要求。我院为实现校企资源共享，提高学生自主学习的积极性，建立灵活的学习制度，为学生提供更多的课程选择，将基础教育、专业教育和企业实践相结合，采用信息化手段全面开展网络辅助教学，促进产教交叉融合，既注重基础化教育又实现了学校到企业的全面指导教学，体现了个性化教学方针，深化了“因材施教”教学理念，最大程度地发挥了学生学习的能动性。《新能源技术概论》要求学生了解国内外各类新能源技术进展，掌握新能源技术的基本原理及系统的构成，结合数学、物理和工程基础知识解决新能源材料与器件专业领域复杂的工程问题，具有较高的专业性和时代前瞻性，因此夯实专业基础知识，掌握企业第一动态，在产教融合模式下，构建以学生自主学习为中心的网络教学十分重要。一方面，专业应建立信息技术化教育环境，开发本课程大纲相对于的线上“第二学习平台”。通过利用多媒体技术对课程知识进行图形、动画、声音和文本处理，创造出一个图文并茂，有声有色，深入浅出的教学环境，转变以往狭隘的专业教育观念，实现课程的形象化和个性化。通过加强网络教学的建设，
给学生提供另外一个学习环境，加深知识点的理解，从而提升学生自主学习的动力；另一方面，产教融合模式下，综合了企业生产前沿信息及“企业导师”对专业知识讲解和拓展。企业专家站在行业最前沿，了解行业最新技术革新和产业调整，因此专家可上传实地生产工艺流程视频到“第二学习平台”，让学生能熟悉真实的工作场景，培养学生对产业一线技术的认知，激发学生自主学习专业知识的动力。
与此同时，教师可在“第二学习平台”上分享上课讲义、知识点应用实例及专业前沿咨询等，便于学生课前自主预习课后及时复习，深层次了解新能源行业状况，提高学习效率。此外，还可以建立线上交流模式的互动式网络教育平台来辅助开展与新能源企业相关的交流活动[7]。通过运用视频系统，聊天工具等科学技术，促进师生互动交流，实现教学信息及时反馈，教育资源双向流动；通过开展线上的知识竞赛来帮助学生构建专业知识框架、提高自主学习积极性；
通过开展线上专家经验交流会来帮助学生了解行业发展、解答行业疑惑，了解行业需求，建立行业思维；通过开展线上创新创业经验交流活动，帮助学生开发创新创业潜能，以实现学有所用，学以致用，学以专用的目标。例如，通过企业导师介绍光伏新技术的应用对于产线降本增效的具体实例，让学生形成商业思维模式，理解光伏平价上网政策的效应，从而增强学生学习的主观能动性。
三结语
在深化产教融合的背景下，《新能源技术概论》作为一个综合性和前沿性课程，一方面应根据行业发展来促使教学与实践相融合，另一方面应根据行业需求使课程具备一定的导向性。基于此，本文提出了从三个方面来探讨《新能源技术概论》的改革工作，即：以校内教师为主，企业专家和技术人员为辅的课程设计、开发和讲授；以校企合作为契机，提高创新创业水平，强化教学效果；以学生自主学习为中心，开展多元化网络教学活动。对于学生而言，上述的改革工作能够帮助学生构建知识体系、了解行业发展、培养创新创业能力，实现学以致用；对于相关企业而言，除了与高校共享资源外，上述的改革工作为其提供了人才培养的参与途径，使行业需求较快地传递到人才培养方案之中。本文从《新能源技术概论》的教改探讨为出发点，阐述了以教学助推行业，行业反馈教学的良性循环模式，为新时代下高校深化产教融合工作提供了新的发展思路。