張國(guó)光 李 琴

(南昌航空大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西 南昌 330063)

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略，從2017年2月到2018年4月，教育部先后發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》、《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》和《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》。

當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、新材料、新能源等領(lǐng)域蓬勃發(fā)展、新興和新生產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，對(duì)當(dāng)下工科高校人才培養(yǎng)提出更高要求，高校更需前瞻性地為未來(lái)戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)做好充分準(zhǔn)備，培養(yǎng)出更多創(chuàng)新型、應(yīng)用型、高素質(zhì)復(fù)合型人才。

南昌航空大學(xué)腐蝕與防護(hù)專業(yè)方向有60多年的歷史，辦學(xué)特色鮮明，為國(guó)家和地方培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程技術(shù)和管理人才。

多年辦學(xué)形成了較為完善的有自身特色的課程體系。作為腐蝕與防護(hù)專業(yè)方向《電化學(xué)與測(cè)試》課程的授課教師，筆者通過(guò)在授課內(nèi)容中增加學(xué)科前沿知識(shí)以及適量的工程應(yīng)用案例，在實(shí)驗(yàn)方法上不斷改革，培養(yǎng)學(xué)生基本技能、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力[1]，但是課程學(xué)時(shí)有限，學(xué)生在校期間如何將課程學(xué)習(xí)獲得的知識(shí)和能力體現(xiàn)出來(lái)并進(jìn)行提升，一直是筆者思考的問(wèn)題。

因此在《電化學(xué)及測(cè)試》課程改革項(xiàng)目和南昌航空大學(xué)校團(tuán)委負(fù)責(zé)的“三小”(小發(fā)明、小制作和小創(chuàng)作)項(xiàng)目支持下，筆者指導(dǎo)大三的本科生開展了近一年的超級(jí)電容器制作的項(xiàng)目，就如何在學(xué)科交叉下開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

1 實(shí)踐中提升動(dòng)手能力

超級(jí)電容器是新型的儲(chǔ)能器件，具有比鋰電池更高的功率密度，在智能電網(wǎng)、城市交通、航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

從事此項(xiàng)目要求學(xué)生具有電化學(xué)、材料和物理等不同學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑴c項(xiàng)目的學(xué)生全部為腐蝕與防護(hù)方向的大三本科生，不具備無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。

有鑒于此，首先通過(guò)指導(dǎo)，使學(xué)生盡快掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能，具體就是傳授實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和技巧，由高年級(jí)的本科生和研究生做實(shí)驗(yàn)示范，然后帶著參加項(xiàng)目的本科生熟悉材料合成、電極制備、器件組裝的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，熟悉性能測(cè)試設(shè)備操作，最后由學(xué)生獨(dú)立操作完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程。在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)傳和帶的過(guò)程提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。

2 實(shí)踐中提升理論知識(shí)掌握程度

本科生通過(guò)實(shí)驗(yàn)關(guān)后，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)背景知識(shí)學(xué)習(xí)階段，通過(guò)查、讀、寫三個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、提升學(xué)生對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)掌握程度、拓展知識(shí)廣度，實(shí)現(xiàn)學(xué)科跨界交叉融合。

參與項(xiàng)目的腐蝕與防護(hù)方向的大三本科生正在學(xué)習(xí)《電化學(xué)及測(cè)試》這門專業(yè)理論基礎(chǔ)課程，“三小”項(xiàng)目設(shè)計(jì)到的超級(jí)電容器工作原理、性能測(cè)試原理在《電化學(xué)及測(cè)試》課堂教學(xué)中涉及的并不深入。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師做好指導(dǎo)和督導(dǎo)，要求學(xué)生根據(jù)教師提供的關(guān)鍵詞查閱文獻(xiàn)，掌握超級(jí)電容器的工作原理，結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容和教師制定的參考書，掌握電化學(xué)中的雙電層理論和贗電容理論知識(shí)，學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法的測(cè)試原理，運(yùn)用學(xué)到的理論知識(shí)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和計(jì)算，根據(jù)教師指定的教材學(xué)習(xí)專業(yè)外的無(wú)機(jī)納米材料合成與表征方法，結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)理論與實(shí)踐相結(jié)合有切身的體會(huì)。通過(guò)學(xué)生撰寫報(bào)告，鍛煉學(xué)生科技論文寫作能力，也有助于對(duì)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行深層次的凝練。

3 實(shí)踐中提升自主學(xué)習(xí)和分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力

項(xiàng)目的進(jìn)行充滿了失敗，從材料的合成到電極的制備再到電極性能的測(cè)試以及最后的器件組裝和性能測(cè)試，每個(gè)階段都進(jìn)行了多次反復(fù)。

項(xiàng)目進(jìn)行中要敢于慢，例如材料的合成過(guò)程里，在學(xué)生掌握合成基本實(shí)驗(yàn)過(guò)程后，要求學(xué)生對(duì)項(xiàng)目所要合成的材料進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，根據(jù)文獻(xiàn)中的合成方法提出材料合成的實(shí)驗(yàn)步驟和參數(shù)。

納米材料合成超出了腐蝕與防護(hù)方向的本科生專業(yè)知識(shí)和技能范圍，要求學(xué)生查閱資料并歸納總結(jié)也遠(yuǎn)較教師直接布置實(shí)驗(yàn)方案和細(xì)節(jié)耗費(fèi)時(shí)間。學(xué)生歸納并提出的方案也未必合理和完善，作為指導(dǎo)教師需要這樣的環(huán)節(jié)讓學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案確定的過(guò)程。

項(xiàng)目進(jìn)行中要敢于錯(cuò)，通過(guò)學(xué)生的錯(cuò)誤提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后，通過(guò)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的描述、教師進(jìn)行質(zhì)疑，然后師生共同分析、再質(zhì)疑，以此提升學(xué)生觀察和分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力。

通過(guò)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤的剖析來(lái)提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，最終使學(xué)生明白問(wèn)題出在合處，如何解決。經(jīng)過(guò)這樣過(guò)程，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)技能和理論知識(shí)的不足，通過(guò)知道不足增加學(xué)習(xí)的緊迫性。這樣通過(guò)老師督導(dǎo)、學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)嘴和動(dòng)腦，學(xué)生的動(dòng)手能力、理論深度和廣度以及分析和解決問(wèn)題的的能力得到明顯提高。

總之，創(chuàng)新型、應(yīng)用型、高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)不能局限于課堂教學(xué)和依托課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有合適的科研性質(zhì)的項(xiàng)目，有適當(dāng)?shù)慕?jīng)費(fèi)支持，通過(guò)教師輔導(dǎo)、指導(dǎo)和督導(dǎo)，助力學(xué)生克服課程設(shè)置中的專業(yè)分割導(dǎo)致的局限性，加深專業(yè)知識(shí)深度、拓展知識(shí)廣度，實(shí)現(xiàn)學(xué)科跨界交叉融合；通過(guò)學(xué)生“三動(dòng)”(動(dòng)手、動(dòng)嘴、動(dòng)腦)大幅提升動(dòng)手實(shí)踐能力、溝通與寫作能力、自主學(xué)習(xí)能力和分析解決問(wèn)題能力。