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在推动教学改革的路上矢志不渝——新能源材料教研室系列报道之一

时间:2019-07-27 23:20:51点击:118  作者:  来源:

在推动教学改革的路上矢志不渝——新能源材料教研室系列报道之一

编者按:2015年,景德镇陶瓷大学第三届优秀教研室评比表彰4个教研室,新能源材料教研室首次入选。2017年,第四届(两年一届)优秀教研室评比,新能源材料教研室再次被评为优秀,且名列榜首。是什么力量使这个新生代教研室走上优秀之列,为此记者走进了这个全部教师为博士的年轻教研室。

2009年,为适应我省光伏产业对高层次人才的迫切需求,我校材料科学与工程学院新增了应用物理(光伏材料)本科专业,新能源材料教研室应运而生。2014年,根据教育部本科专业设置要求,学校在此基础上建立了新能源材料与器件专业。在2016-2017年中国大学新能源材料与器件专业排行榜中,我校在全国开设此专业的33所高校中,排名第13位。

新能源材料教研室自2009年成立至今已整整十年,这个全部教师为博士的年轻教研室,一直在推动教学改革的路上矢志不渝。

明确人才培养定位

2009年,作为我校首位出站博士后的常启兵,刚留校任教就接到一个重要任务——筹建应用物理(光伏材料)专业。作为全新的本科专业,在全国也没有成熟的专业建设案例。为了能在专业建设上有所借鉴,常启兵和相关教师远赴大连、合肥、上海、成都等地高校进行调研,可调研结果是国内高校都在进行探索,均未形成完善的培养体系。在无法得到外部借鉴的背景下,只能选择自力更生。如何寻求专业建设的突破口呢?常启兵将其做科研的经验应用于本科专业建设上来,采取重点突破,延伸发展的策略。

首先解决定位问题。一个本科专业必须要回答 “培养什么样人”的问题。如何培养能面向行业,适应当前及未来的行业需求,具有良好创新素质的新能源人才是全国新能源材料与器件专业建设所必须解决的课题。唯一的结论是要“因地制宜”,利用现有的资源进行专业建设。景德镇陶瓷大学的特色在于扎根行业、服务行业。然而,新能源是一个新兴行业,行业大起大落式的发展对人才的要求也是跌宕起伏。再考虑到教育的滞后效应,所培养的人才是否符合行业需求是核心问题。为此,常启兵多次赴企业调研,明确企业用人需求,提前把握用人需求方向,新能源专业的培养定位从最初的“工程技术或研发人才”、到“高级应用型人才”,最终到“能够创新性地解决复杂性工程的复合应用型人才”的转变。培养定位的调整随之带来的是培养方案、课程设置、实验室建设、实践基地建设等等一系列的调整。

近年来,教研室围绕培养定位,就新能源专业的教材建设、本科层次培养方案以及专业审核背景下新能源专业建设问题等开展系列教学研究,承担了《新工科人才培养模式下硅太阳能电池制造技术虚拟仿真实验教学》《互联网+”时代下 材料物理 的PBL教学研究》等江西省教育厅以及校级教改项目8项,在《教育教学论坛》等核心期刊上发表教研论文17篇,在不断探索中把握新能源专业人才培养的规律。

没有合适的教材,那就自己编写。建设特色鲜明专业课程、编写教材,考验着这支年轻教学团队的智慧和创造力。《材料科学与工程》《半导体物理》是专业主干课程,《光伏材料学》《太阳能电池原理与工艺》等14门核心课程成为年轻博士们要分头承担的大任务。为把握核心课程,从2010年开始,教研室编写出版《光伏材料学》。教研室教师利用出国访学的机会,借鉴收集国外教材,对编写教材内容进行补充。在第一版教材投入使用后,教研室根据师生的反馈,又对教材进行了第二版修订,尽最大努力让最新知识进教材、进课堂、进头脑。为培养学生的创新能力和综合解决问题的能力,教研室在2014年将实验课程独立出来,开设了《新能源材料与器件专业实验》等系列创新训练课程,并编写了实验教材,四年实践环节总学时数达到 35 周。《新能源专业实验与实践教程》获中国轻工业“十三五”规划教材资助。

“翻转课堂”教学法

作为学校重点建设的特色专业之一,教研室在教学方法上苦下功夫,大胆进行教学方法改革创新。在《光伏材料工艺学》的课堂教学上,采用“翻转课堂”的教学,将传统的课堂讲授转变为学生自主学习。

2015年第二学期伊始,教研室曾涛犯了难。专业主干课程需要适应新形势下的教学改革,常启兵建议曾涛将其主讲的《光伏材料工艺学》这门课程实施翻转课堂教学。对于在学生时期就经历过翻转课堂的曾涛来说,他深知这意味着什么。这不仅仅是简单的形式上的改变,而是要将传统的“教室教师中心”模式切换至“场地学生中心”模式的根本性变化。学生如果没有提前预习、学生的提问自己无法第一时间给出满意的解答……这些因素都可能影响后续教学的进行,一系列的问题让当时的曾涛充满担忧。“必须把之前的授课模式完全打破,再重新建立起一种自己都无法预期效果的新授课模式,这是我当时要克服的最大心理障碍。

然而,他不是一个人在战斗,在教研室、学院、教务处及现教中心的支持协助下,曾涛下定决心要把它做好。前期准备过程是繁琐的,各种课前预习、课纲罗列、专题案例整理、知识点的模块化等等,教研室花了一年时间先在普通教室上课试点,在传统教学中穿插翻转课堂的教学模式,直到一年后的2016年学校录播教室建成之后,才真正实现了翻转课堂教学。整个教学过程中,采用录像的方式进行记录,为后续的改进提供第一手资料。

“还记得学生第一次走进全新的翻转课堂教室时发出的由衷赞叹,全新的环境深深吸引了他们,让他们从感官上认识到这是一次非比寻常的受教历程。”曾涛说道。由于做了详细的授课设计,课堂分组讨论以及之后问题的提问与解答都十分顺利,教学效果比预计的要好很多。“这种方式不仅锻炼了我们的自学能力和逻辑表达能力,还让我们对课程内容有了更多的思考和领悟。”2015级新能源材料专业班长说。

好事多磨。当完成学期前半段课程时,一个棘手的问题出现了——如何进行成绩判定。曾涛课下与学生们进行了细致交流,了解他们的想法,在征得教务处同意下,他对教学评价标准进行了调整。即传统的考试形式+课堂平时考核形式,其中前者为必选,后者让学生自行选择。课程结束后,学生平均成绩比传统课堂教学模式,整整高出4个百分点,教学效果和评定方式得到了学生的一致认可, “翻转课堂的教学模式,能够较好地调动学生在课前、课中及课后的学习积极性,我相信会越办越好。”曾涛信心满满。

以问题为导向的实践教学法

在推行翻转课堂的同时,教研室还在学生实习过程中推行“以问题为导向的实践教学法”。以问题为导向的实践教学模式包括“多看”“多想”“多问”三个基本过程。多看,即引导学生注意观察工艺过程及其相应的实验现象。多想,即引导学生将所观察的工艺现象与已学过的知识原理相结合,考虑理论与实践的相互关系。多问,即引导学生当遇到所观察的现象无法用其所掌握的知识解释时,要多向技术人员询问,从而认识实践过程所采用的方案与学生理论学习所理解的方案之间的差别。这三个过程是一个相互关联但又螺旋式上升的过程。这个过程的关键在于教师不要干涉学生的观察、思考以及判定学生所提出解决问题的方案。如果教师无论问题难易均给予说明,则必然打断其创新性思维,无法培养学生解决问题的能力,工厂实习的效果也会大打折扣。反之,学生必须独立或者协助发现问题、解决问题,才能够使其养成独立思考的习惯,而这正是培养创新意识的基础。

2018年11月,2015级新能源材料专业班级去江西展宇新能源股份有限公司进行为期两周的生产实习,老师引导学生带着问题注意现场操作、注意询问现场工程师、注意总结分析。当他们参观到黑硅电池片的生产工艺流程中的扩散工序时,由于这道工序相对其他几道工序来说较为简单,于是带队老师便引导学生将关注点发散到有关这道工序的其他操作上。后来他们发现这道工序完成后会对硅片用四探针测试法测方阻,这个操作是需要设备顶部的机盖关闭才能检测。他们询问现场的工程师并检验后发现,如果这个设备的顶盖不关闭,光线会对检测结果数值产生极大的影响,导致整批硅片报废重制。“当时如果没有老师的问题引导,我们可能就不会去注意这些。”学生评价道。

目前,教研室已在江西旭阳雷迪股份有限公司、江西德义半导体科技有限公司、江西展宇新能源股份有限公司建立教学实践基地,要求学生在大学期间必须到企业生产线上实践训练。“基于问题导向的实践教学法”就是常启兵和曾涛在2015年带领学生在旭阳雷迪高科技股份有限公司工厂实习时总结出来的,经过这几年的实施,无论是企业还是学生,都对这种教学方法感到满意。

面对“工艺环节多、过程长,设备大而昂贵,学生无法了解设备运行和物理化学过程的内部情况,导致针对太阳能电池制造技术的实践教学实施困难,学生难获得实施和验证其创新性想法的平台与机会”等这些传统教学模式的“老大难”问题,教研室把眼光放在了教育部大力推进的虚拟仿真实验教学上。从2018年11月开始,教研室在积极筹备我校首个太阳能电池制造技术虚拟仿真实验教学平台。通过查阅大量的文献资料,向现有的各领域虚拟实验教学平台学习,深入光伏企业了解硅太阳能电池生产设备、工艺、管理方面的细节,与虚拟仿真实验教学方案提供商进行沟通、分析平台建设的可行性,在这整个过程中,教研室愈发坚信虚拟实验教学可以很好地填补目前太阳能电池制造技术实践教学方面的空缺。

要建立这样一个平台,需要进行大量教学资源的建设和设计繁复多变的虚拟实验软件,基于初期的准备工作,教研室徐序、常启兵、曾涛、田传进、赵文燕共同申请到江西省教育厅教改项目《新工科人才培养模式下硅太阳能电池制造技术虚拟仿真实验教学》的经费支持,同时学校教务处也给予支持。“为新能源材料专业的学生提供一个全新的学习平台,为光伏企业输送大量优秀的新工科人才,这是功在当代、利在千秋的事情。在学校和教研室的共同努力下,定能建成一个系统完善的太阳能电池制造技术虚拟仿真实验教学平台!”徐序充满了期待。

目前,新任教研室主任田传进博士正忙着修订新的人才培养方案,并在实践教学基地建设、实验室建设等方面继续沿着教研室制定的专业发展规划进行实施。

近年来,新能源材料与器件专业逐渐从最初的一个教学班30人提升至目前的两个教学班近70人。2018年,该专业学生的一次性就业率达到100%,毕业生本行业就业比为44.8%。该专业毕业生培养质量不断得到行业认可。教研室每年向用人单位发放调查问卷,充分了解和听取用人单位对毕业生的评价与建议。“江西旭阳雷迪股份有限公司每年都会来学校举办专场招聘会,曾多次表达扩大毕业生需求的意愿。”常启兵说,从江西、广东等企业返回的用人情况调查来看,企业对毕业生的专业知识的深度和广度、动手能力、合作沟通能力等都感到很满意。(文/徐胤嫚 李玟 潘昌余 图片来源/教研室提供)

(责任编辑:李小女 审稿:计颖 刘灿彬)



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