【摘 要】储能材料与制备技术是中国矿业大学物理专业的一门具有较强实践背景的新能源课程。本文结合国内外储能材料与制备技术教学现状，在教学实践的基础上阐述了该课程知识体系的特点，分析了该课程在教学内容和教学方法方面存在的主要问题，提出了一些教学改革建议。通过对教学体系的进一步改革，不断提高教学水平，加强对学生基础知识的理解和综合能力的培养，从而实现教学质量的稳步提高。
【关键词】储能材料与制备技术 课程建设 教学改革与实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）01-0027-02
一 背景
能源是人类赖以生存和发展的基础，是实现社会经济可持续发展的重要物质保障。我国能源建设面临人均能源相对不足，能源工业技术落后，环境污染日趋严重等问题。随着工业化和城镇化进程的加快，尤其是经济高速发展，能源需求量大幅度增加，能源短缺问题日益凸显。大力推动节能技术进步，加强节能监管和服务体系建设，提高能源有效利用率，开发利用新能源和可再生能源，是我国能源可持续发展的基本方向。“十二五”期间，我国已把新能源产业列入到了国家重点支持的七大领域之一，不但得到了国家政策支持，各地方也制定了很多优惠政策鼓励企业发展新能源产业。中国矿业大学是能源与矿业领域的高层次人才培养和科研开发基地，“实现以能源资源领域为主的多学科协调发展，力争建成特色鲜明、国际一流的高水平矿业大学”是我校的中长期发展战略规划目标。为了适应时代发展需求，抓住行业特色育人，培养高素质创新型人才，经过反复的调研和酝酿，借鉴众多的国内外大学经验，并结合学校《关于进一步深化教育教学改革，努力推进创新人才培养的若干意见》的指导意见，对我校理学院应用物理学专业、光信息科学与技术专业2008版培养方案作了调整，增设了“储能材料与制备技术”这一门新课程（适用于2009级、2010级及2011级）；在2012版新培养方案中，该课程进一步改革调整为“双语”教学课程。该课程的设置是在“以人为本，夯实基础，强化实践，注重创新，突出特色”的高等教育教学指导思路及学校《关于进一步深化教育教学改革，努力推进创新人才培养的若干意见》的指导意见下对应用物理学专业、光信息科学与技术专业创新型人才培养体系相关课程建设的一次改革；旨在培养既符合“高等教育人才培养目标”，又能够体现中国矿业大学能源特色和物理学科优势的且具有扎实的理科基础、拥有国际视野的高素质创新型能源科学后备人才。
解决能源可持续发展的方法之一是开发新材料、新技术，最大限度地实现高效节能，促进低碳经济的发展。能量转换与储存技术是一种正逐渐受到国内外越来越多的关注的新型节能技术。研究价值高、应用前景广阔的新型储能技术，已受到企业界和科学技术界的密切关注，成为国际能源界研究热点之一。目前，各国均处于储能产业应用的初级阶段，我国与国际先进储能技术水平的差别不大，加大储能技术的研发力度有助于我国在未来的能源技术竞争中占据有利地位。本课程讲述了能量储存的基本原理，储能材料的基本特性，介绍了电能、热能、化学能和气体水合物等储存与应用技术，着重对一些如冰蓄冷空调技术、电能储能技术、蓄
热供暖技术、气体水合物储能技术和化学能储存技术等成熟技术及其应用进行了论述。本课程涉及储能技术在日常生活、建筑节能和新能源技术开发及交通等领域的主要研究与应用。
二 国内外及校内现状
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的自然科学。其基本理论渗透于自然科学的各个领域，广泛应用于生产技术，是其他自然科学和工程技术创新的源泉。物理学基础理论知识是学习“储能材料与制备技术”课程的重要基础，然而国内外高等学校主要在能源、环境、化工或材料类等专业开设“储能材料与制备技术”或类似课程。凭借物理理论知识的优势研究新能源的应用是中国矿业大学理学院物理科学与技术系加强理论联系实际，提高学生应用能力，拓展学生就业创业空间的一次探索。随着经济全球化趋势日益加强、国际交往日益频繁，许多物理类专业毕业生进入能源类外企就业；为了便于国际交流，了解国外动态，熟练掌握外语工具十分有必要。
中国矿业大学理学院物理科学与技术系有应用物理学和光信息科学与技术两个本科专业。应用物理学专业是江苏省特色专业，主要以力、热、光、电、声和近代物理等综合物理测试技术与计算机信息技术密切结合的智能化测试技术和光电测试技术为专业方向。光信息科学与技术专业主要以光信息、光电子科学领域中的理论和应用技术为专业方向。通过本课程的学习能使学生了解能量转换与储存技术；探索新型节能技术的储能材料以及相关制备技术；了解能量储存的基本原理、热力学基础，储能材料的性能要求、选配方法及热物性测定；掌握电能、机械能、热能、化学能和水合物储能技术原理和技术特点，为以后进一步学习打下一定的基础。由于我校缺少该课程的建设经验，在教学内容、教材建设、与其他课程的内容衔接等教学体系建设方面都存在着一些问题需要解决。
三 教学建设与改革
1.多媒体课件和双语教学
本课程具有内容多、涉及知识面广、图表多等特点。类似储能水电站、制冰机、储能焊机、压缩空气动力发电机、蓄热式电采暖、燃料电池和新型能源汽车等的动态原理仅用语言很难讲解清楚，学生也难以理解。多媒体可以借助图像、视频、音频、动画等元素将抽象内容具体化、形象化，将枯燥内容生动化、有趣化，开阔学生的视野，让学生对其产生感性的认识。双语教学即同时使用两种语言讲授本课程。对于应用物理学和光信息科学与技术专业的本科学生来说，外语是工具而不是目的。双语教学的目的，是通过本课程系统的课内讲授和课外学习，提高学生与物理专业有关的查阅外文资料能力和科技外语交流能力。大四学生的英语基础相对较好，绝大多数都获得了大学英语四级证书，在授课过程中学生基本上可适应双语教学，所以容易取得预期的教学效果。双语教材直接影响教学的质量和效果，因此我们将参考国内外著名的“储能材料与制备技术”教科书，自行编写适合本校学生的教材。此外，学校应加强双语教学师资的培养以促进双语教学的发展和保证双语教学的质量。
2.优化教学内容
本课程内容涉及暖通、空调、建筑、热工、化工、能源和环境保护等相关领域，可选取的教材版本较少、国内现有教材老化、远离前沿，需及时更新教学内容。中国储能网汇聚最新储能科研及技术成果、示范项目及储能业界经济动态，但并没有整理相关研究的教学书籍。如最近澳大利亚科学家用石墨烯制造出致密超级电容，其能量密度为现有超级电容的12倍，可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域，这些最新研究成果应及时传授给学生。本课程内容涉及大量物理学基本原理和规律，强调物理学与技术的结合，然而现有教材侧重从技术应用的角度展示物理学，并未从物理的角度全面深入地解释说明。如高温超导磁悬浮飞轮储能技术涉及高温超导材料、迈斯纳效应、磁悬浮原理、转动惯量和转动动能等基础物理知识，很少有教材详细讲解。本课程内容在储能元件、储能材料制备技术方面亦有待进一步补充和完善，尤其应增加综合性、设计性实验以及自主创新性实践内容，培养学生的创新精神和实践能力。
3.加强案例教学
案例教学作为沟通基础理论与实践之间的桥梁，在教学中被广泛采用。教师可选择在课堂穿插案例，也可以选择在章节总结时分析案例。前者帮助学生消化和掌握所学理论知识，后者考查学生综合运用本章基本理论知识。如在学习热能储存技术的应用时，可以市场上出现的储能式冷热两用保温餐具为案例进行分析讨论，逐步分析出相变储能材料在相变过程中都要吸收或放出相变潜热的原理进行蓄热。教师重点讲述相变潜热的基本原理，阐明物理基础原理和应用之间的联系。这样既可以开阔学生的学习视野，丰富专业知识，也有利于培养学生独立解决问题的能力，巩固教学成果。
4.教学与科研结合
高校提供了教学与科研双重任务的平台，教学与科研相互渗透，教学为科研提供需要和基础，科研又为教学质量的提高提供方向和保证。中国矿业大学为教师和学生创造了良好的学习环境和研究平台，大力支持资助大学生实践创新训练计划项目，使教师和学生在教与学中共同提高知识水平和研究能力。中国矿业大学理学院新生入学后学院为每一名本科生都配备了成长导师，为学生提供个性化和专业化指导。这些措施为教学和科研的结合提供了便利条件，使“研究为本的学习”成为可能。结合学校科研平台和理学院物理专业优势，大四学生完全可以开展储能材料的数值模拟与设计和性能实验测试。尤其要注重碳相关材料储能机制研究，可以充分体现学校的办学特色。
四 结束语
新型高效能量转换与储存是节约和利用有限能源的重要手段之一，在日常生活和工农业生产中日益发挥重要作用。双语教学不仅可以获取储能相关知识，还可以进一步培养和提高学生运用外语的能力。结合中国矿业大学理学院物理科学与技术系学生实际情况对教学内容、教学方法和教学手段等进行改革，增强学生实践与创新能力。在教学活动的同时开展科学研究，以科研成果支持教学改革，实现教学与科研的互动、相长。
参考文献
[1]樊栓狮、梁德青、杨向阳.储能材料与技术[M].北京：化学工业出版社，2004
[2]周震、言天英、高学平.储能材料的模拟与设计[J].物理化学学报，2006（9）