基于研究生创新能力培养的《储能技术》课程教学改革

章学来 王迎辉  

（上海海事大学商船学院，上海，201306）

摘  要：储能技术是优化能源结构、推动能源生产消费变革以及坚持能源可持续化发展的重要支撑性技术。本文基于一级学科—动力工程及工程热物理专业对储能技术的需求以及我校对储能技术课程的教学经验，初步探讨了研究生创新能力培养的《储能技术》课程的教学改革，提出了梯队式培养模式，构建了以创新实践能力为目标的创新人才培养体系，培养了一批兼具工程能力和创新能力的高素质创新人才。

关键词：储能技术，研究生创新能力，教学改革

 Teaching Reform of "Energy Storage Technology" Course Based on the Cultivation of Graduate Students' Innovative Ability

 Zhang Xuehui Wang Yinghui

 (School of Merchant Shipping, Shanghai Maritime University, Shanghai ,201306)

 Abstract: energy storage technology is an important supporting technology to optimize energy structure, promote the transformation of energy production and consumption, and adhere to the sustainable development of energy. Based on the demand of energy storage technology and the teaching experience of energy storage technology course in our university, this paper probes into the teaching reform of "energy storage technology" course for graduate students' innovative ability training, puts forward the echelon training mode, constructs the innovative talent training system with the goal of innovative practical ability, and trains a group of high-quality innovative talents with both engineering ability and innovation ability.

 Key words: energy storage technology, graduate innovation ability, teaching reform

1 课程定位与改革背景

众所周知，储能，作为平衡能源供需的重要途径，是指是能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态的一个过程。那么，什么是储能技术？储能的方法是什么？储能技术应用在哪里？这些都是《储能技术》这门课程需要解决的问题。《储能技术》课程是顺应我国能源产业发展需要而开设的一门实用性很强的专业课程^[1]，旨在培养技术研发型和产业实用型的创新人才。

储能产业和储能技术作为新能源发展的核心支撑，覆盖电源侧、电网侧、用户侧、居民侧以及社会化功能性储能设施等多方面需求。2020年1月17号，教育部、国家发展改革委、国家能源局联合制定的《储能技术专业学科发展行动计划（2020-2024年）》文件明确提出目标任务^[2]：经过5年左右努力，推动储能技术关键环节研究达到国际领先水平，形成一批重点技术规范和标准，有效推动能源革命和能源互联网发展。储能技术作为重要的战略性新兴领域，如何完善高校现有人才培养体系，健全相关学科专业，突破学科专业壁垒，加快培养储能领域高水平创新型研究人才，成为各大高校储能学科教学的重要任务。上海海事大学基于以往的教学经验，探讨了研究生创新能力培养的《储能技术》课程的教学改革方式，积极开展教学研究与改革，提出了创新教学与学生培养的一系列新理念，构建了以创新实践能力培养为目标的创新实践教学体系。

2 创新培养与课程教学的融合

储能技术课程必须在新时代新理念的指导下进行，以党的十九大精神为指导，把创新教育贯穿整个教学过程。研究生创新能力的培养与教学过程的融合体现在以下四个方面：

构建理论知识框架。储能技术是一门内容广泛的交叉学科的专业基础课程，包括冰蓄冷空调技术、电能储存技术、热能储存技术、气体水合物储能技术、化学储能技术以及其他储能技术（储能灶、汽车动力储能、冷板冷藏车等）。从1978年至2018年来，硕士研究生的招生数量从最初的两千多人增长了约32倍。研究生招生规模的持续扩大，体现了社会对于人才的需求越来越高端化。与此同时，在硕士研究生的知识背景和专业认知上却出现了较大的跨学科差距。课程基础知识面涵盖广，学生专业背景知识差距大，使得教学内容难以选择。如何科学合理地设计授课方案，为硕士研究生构建一套清晰健全的理论知识框架显得尤为重要。

培养创新思辨能力。社会的发展是一个从学科到技术再到生产的过程；是一个寻求规律、探索未知、创新知识，再转化为应用、生产和实践的过程。硕士研究生人才培养包括理论型人才和应用型人才。理论型人才具备很强的创新能力和科研兴趣，担任着学科到技术这一角色；应用型人才把发现、发明、创造转化为实践或近似实践，承担着技术到生产的任务。从概念出发，两者只是类型不同，不存在层次的差异；从社会生产消费和发展的角度出发，两者都是国家不可或缺的人才。这两种人才的培养，不仅需要有坚实基础的专业知识体系，更需要具备较强的创新思辨能力。储能技术，是分布式能源的关键技术环节，在解决能源间歇性技术短板上发挥着重要作用，当前新能源发展、电力系统平衡峰谷、冷链物流发展和制冷及低温工程革新都亟需储能技术的支撑^[3]。储能技术的创新突破将激发能源工业发展潜力，推动能源体系转型。在这样的宏观背景下，培养高校研究生创新思辨能力，加快培养储能技术学科紧缺人才，是推动我国储能产业和能源高质量发展的现实需要和必然选择。

增强综合实践能力。在高校人才培养目标中，“实践”所占的地位越来越突出。储能技术这门课程的“技术”二字，更是强调了应用型人才培养的重要性。高等教育的教育过程遵循一般的、特殊的、实践的和社会能力的发展。只有具备了综合实践能力，才可以进一步满足自己的探索求知欲。增强综合实践能力，不仅体现在增强创新创业实践动手能力上，还旨在培养学生的评估能力。这种能力是在以下基础上形成的：学生在实践过程中适当和有效地使用预测性、形成性和累积性评估；在评估过程中的永久性参与—描述执行情况，指出、纠正他人错误并就表现打分等。

发展团队合作精神。在竞争社会中，合作和团队极为重要。对于学术科研而言，更是不可或缺。研究生阶段，除了必修的课程外，搭建实验平台、做实验、开展创新创业项目等无一不体现着团队合作精神。基于团队的学习和科研意味着从错误中学习，提高知识和技能，创造出新的解决问题的方案，进而提高工作绩效；以团队为基础的学习有两个主要的特点：一是团队成员在团队中将全身心地投入精力；二是学习团队能够解决大多数个人不能独立解决的问题。合作学习对大学生的知识、理解、充分利用以及分析科学信息的能力有显著的影响。

3 课程教学模式改革思路与实践

储能专业要培养一批多元化、创新型的储能技术专业人才，以服务国家和地方能源经济为宗旨，培养适应储能行业发展，体现学校特色的研究应用型高水平技术人才。基于上海海事大学的历史背景，以及临港校区得天独厚的地理位置，关于风能、波浪能、潮汐能、海流能、盐差能、光伏光热等新能源的储能技术得到了良好的发展资源。针对如何建立与研究生创新能力培养相适应的创新教学体系，加强创新教学基地建设，进一步提高创新教学资源开放共享，我校动力工程及工程热物理专业紧紧围绕着学生创新精神和实践能力培养这一宗旨，积极开展教学研究与改革。

一、课上教学模式探索

对于课上的教学，由于储能技术的内容涵盖面较广，储能理论较深，授课老师需要在课前对教学内容进行优化。在了解当前能源发展形势的前提下，筛选出几项储能技术重点讲解，比如潜热储存、蓄冷蓄热技术等；在了解研究生整体知识背景、专业技能的基础上，结合“互动模式”合理组织教学内容，利用发达的网络技术将抽象晦涩难懂的内容形象化，进而帮助学生构建一套清晰健全的知识网络。

基于“大工程建设”的教育理念，制定“双师型”教学体系，教师利用90%的课时精选前沿学术文献、工程案例、相应储能技术的科学发展史及潮流趋势，并融合到课本教学过程中；行业企业专家、高级工程师等利用10%的课时开展专题讨论，向学生分析当前与时俱进的储能工程案例，并与学生随时跟踪项目进展现状，就遇到的工程问题展开头脑风暴。专题讨论的形式包括但不限于小组讨论和辩论式讨论，老师在课堂上需要引导学生去发现问题—认识问题—解决问题，让学生对科研实践探索有更深入的了解。例如，以潜热储能问题驱动为牵引，形成一条什么是潜热储能、实现潜热储能的最基本的材料有哪些、符合当前潜热储能的材料特征以及现有问题、如何研发制备新储能材料，如何实现材料在储能技术中应用的一种理论到实践的创新思维。

二、课下教学模式探索

对于课下的教学，我们实施梯队式培养模式，组成了全班参与的以授课老师为总负责人，基础较好、乐于接受挑战的研究生为组长的创新小组。指导教师按照学生的不同情况为小组制定储能创新培养方案，学生按照方案接受科学思维和科研方法的训练，包括申请创新创业项目、查找文献、制定实施方案、进行实验、数据分析总结等。结合网络数字化教学平台，做到学生与老师之间零距离沟通。

创新项目和学科竞赛是培养学生创新能力的有效手段，通过开展相关的科技创新活动及科技竞赛，为学生提供锻炼和展示的机会，促使学生形成团队合力，这已成为创新能力培养的重要方面。通过创新实践，近几年来学院储能团队总计获得了56项国家级创新奖项，近二年获得中国制冷空调行业研究生创新设计一等奖、二等奖各1项，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖1项、三等奖4项、中国制冷学会创新大赛研究生组二等奖2项，全国大学生过程装备实践与创新大赛二等奖4项，等。

与此同时，在研究生的培养过程中，组建了以蓄冷技术、冷藏运输技术、先进制冷技术为主题和特色的三个创新实践平台，为创新教学提供了有力支撑和保证。同时，学校建立了创新基地—储能研究所，带动学生广泛参与创新实践活动；学生内部建立创新组织—新能源协会，积极开展科普活动，包括进社区，进高校、进小学等，开设“新能源储能技术创新展”，提高学生的综合实践能力。为了调动教师参与创新指导的工作热情，将教师的工作量核算、评优晋级、业务培训等方面与指导学生创新实践相挂钩。

目前，我专业在不断地对创新平台的功能进一步丰富、拓展。学校的储能团队签约参与了联合国工业发展组织科技创新网络海洋能源产学研合作中心，为学生提供了良好的产学研创新实践平台。此外校外大学生实践基地和产学研结合的实习基地如源牌集团、双良集团、上海三菱电机上菱空调机电器有限公司、上海冰熊、上海皇明太阳能、上海西西阿尔等为我们提供了良好的校外实习基地，上海市一流学科船舶新能源以及国家级示范实验教学中心航海技术实验中心的支撑，拓展了开展储能技术的创新教学资源。

三、课程考核体系探索

就储能技术这门课程而言，技术性科研论文是展示研究生科研能力的一项重要手段。在以往的教学中，期末考试成绩是衡量学生对于某学科的掌握程度的标准，或者期末考试成绩占据了衡量标准的一大部分。这样的考核可能会存在考前突击重点知识，考后已经抛掷脑后的情况，且失去了日常教学研究生创新培养的意义，使得学生自身的总体水平并未有进一步提升。基于此，我们探索并实施了“6+4”的课程考核模式。课堂成绩占60%，主要表现在课堂活跃度、创新小组、专题讨论、实践操作、团队精神等几个方面上。期末成绩占40%，主要表现为每队创新小组围绕储能技术完成的综述性论文或者研究型论文评估以及终极答辩。

4 结语

研究生教育不是本科教育的简单延续，教学过程也不仅仅是课本知识的传授和积累的过程。近几年来，在研究生储能技术课程教学中，我们以培养研究生创新能力为目标，通过创新型人才培养模式深入实施，实践教学成效显著：在创新项目上取得越来越优异的成绩；学生的工程实践能力得到很大的提升，促进了学生就业竞争力；多家企业在本专业设计奖学金；学生发表了多篇高水平科研论文等，并有3篇硕士论文获得了“上海市优秀研究生优秀成果奖（学位论文）”。教学成效收到了学校、学生以及企业的一致肯定，为推动我国储能产业和能源高质量发展贡献了力量。

参考文献

[1]  李秀万. 《储能技术》课程教学探讨[J]. 教育现代化, 2019, 6(50): 138-139.

[2]  教育函[2020] 1号. 《关于印发<储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024年）>的通知》. 360A08-07-2020-0003-1

[3]  程传晓, 张玉, 张军, 等. “储能原理及应用”课程教学改革创新与实践[J]. 科技视界, 2016, (26): 32+24.

作者简介：章学来，1964年12月，男，浙江省海宁市，博士，上海海事大学商船学院，教授、博导，储能技术

王迎辉，1995年12月，女，河南省驻马店市，上海海事大学商船学院，硕士研究生，储能技术