1980年召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源作了较为明确的定义，它指在新材料、新技术基础上得以开发和利用的非常规可再生能源。作为一种绿色环保新技术，新能源既能减少环境污染，又能缓解能源危机，被公认为是进入21世纪以来世界经济发展中最具有决定性影响的技术领域之一。随后，新能源的推广应用工作被纳入中国经济建设的总体规划与政府部门的重要议事日程中。但是，新能源材料相关专业人才的缺乏制约了新能源产业的发展，无法充分满足市场需要。基于此，2010年7月教育部开始试点增设新能源材料与器件本科专业^[1]，随后的2012年9月新能源材料与器件专业被正式列入工学学科门类——材料类的特设专业，2020年2月《普通高等学校本科专业目录(2020年版)》文件发布，确认新能源材料与器件专业隶属于工学、材料类。

2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上郑重承诺了“双碳”目标，即我国将采取有力政策和措施，力争二氧化碳排放量2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。实现“双碳”目标的措施就是要减少发电、供热、工业以及交通运输等领域二氧化碳的排放，扩大可再生能源的使用比重。因此，“双碳”目标让新材料、新能源、储能技术产业等迎来重要的发展机遇，其工作的重点和根基也在于能源使用的可持续性转型。但是，新能源发展仍存在着制约和技术瓶颈，例如光伏、风电等新能源的转化率提升、电力并网、储能技术、氢能的研发利用等都是制约大规模化应用的关键问题，同时也是未来关注的重点^[2-5]。

到目前为止，国内各高校已加紧对新能源材料与器件专业的人才培养建设，取得了丰硕的成果。但是，新能源材料与器件专业成立时间相对较短，到目前为止尚未完全形成稳定、成熟的人才培养模式。同时，新能源材料与器件属于学科交叉专业，虽然开设了诸多相近相关课程，但课程与课程之间仍需融合贯通。考虑到新能源材料与器件专业的实用性，目前在理论知识结合实际应用能力、学生动手实践能力和创新创造能力培养方面仍存在不足。而且，各高校在人才培养过程中也未能完全体现其自身所具有的特色^[6]。

南京航空航天大学(简称“南航”)积极响应国家能源规划战略和碳达峰、碳中和之“双碳”目标，于2019年申请设立了新能源材料与器件本科专业，通过优化院校优秀师资和教学、科研资源，结合我国航空航天发展需求，积极探索新能源在航空航天领域的应用，打造跨越能源、材料、化学等多学科交叉融合的新能源材料与器件教学与科研平台。目前，南航新能源材料与器件专业本科生已连续招生4年，在校生共计124名。专业依托于材料科学系、江苏省高效电化学储能技术重点实验室、能量转换材料与技术江苏省高校重点实验室等开展学科建设和人才培养工作，已于2021年成功获批成为江苏省一流本科专业建设点。本文拟从培养目标、课程体系和实践能力等3个方面详细分析与探讨人才培养新模式，为新能源材料与器件专业的发展提供一定的借鉴和参考。

新能源材料与器件专业涉及材料科学、能源技术、电子技术等多种不同学科交叉领域，不同高校中新能源材料与器件专业的人才培养方式均存在共同之处，在宏观上都充分体现了国家对发展新能源战略总体目标的重视。但是，高校间培养方案也存在一定的差异性，主要集中体现在人才培养目标的侧重点和新能源具体发展方向等方面的不同^[7]。南航的新能源材料与器件专业致力于高级综合型技术人才的培养，兼具航空航天传统优势与特色体现及紧密结合新能源产业需求与技术发展的特征，如图1所示。

南航的新能源材料与器件专业定位为以培养高级综合型技术人才为目标。综合型技术人才往往在各个方面均具有一定的能力，同时在其中某个具体方面尤其出类拔萃、脱颖而出^[8]。这种培养目标既强调了新能源领域知识理论、应用能力和思维复合的综合性，又体现了新能源材料与器件专业的技术集成性和学科交叉性。相比之下，应用型人才是指能将专业知识和技能熟练应用于所从事的专业社会实践的专门人才，其更加强调培养的一线生产实践性，体现了新能源材料与器件专业的技术技能性。而高素质专门人才指至少精通新能源材料某一领域知识和技能的人才，其培养目标仅体现了培养的宽泛性和宽口径原则。新能源材料与器件专业综合型技术人才培养目标更注重能力的培养和素质的培养，注重世界眼光、战略思维的培养，以及适应发展的能力、终身学习的能力、跨文化交流与合作的能力，充分体现了当前新能源行业、新能源企业等对新能源专业人才的基本要求。

南航的新能源材料与器件专业依托学校航空航天及能源动力方面的传统优势与特色，主要面向航空航天领域培养人才。在国防军工科技等领域，南航参与了国家几乎所有航空重要型号的预研、技术攻关和试验研究等工作，并且有多项技术在“嫦娥”系列的航天类工程中得到成功应用，为我国航空航天事业的发展做出了重要贡献。航空航天新装备核心材料，叠加新能源等领域需求高增，成长空间广阔。由于学校坚持立足国防军工行业和所在地江苏省，在航空、航天、民航等高端装备制造和新能源等战略性新兴产业领域重点发展，因此南航的新能源材料与器件专业结合国家航空航天发展需求，顺应学校发展形势，确定了培养面向航空航天领域的新能源材料与器件专业特色型高级综合技术人才的目标。

南航的新能源材料与器件专业人才培养坚持新工科内涵，与新能源产业需求、新能源技术发展紧密结合。为提高学生的社会竞争力和专业自身的区域服务能力，综合考虑新能源产业对人才的具体需求，用以培养符合企业需求的人才，提升其职业适应能力^[9]。结合南京航空航天大学所在地域江苏省的经济社会发展状况，从服务地方新能源类产业发展出发，以立德树人为引领，以应对新能源领域发展变化、塑造航空航天新能源应用为建设理念，以学校航空航天传统优势继承与新能源新兴产业创新、材料-物理-化学等多学科交叉与融合、南航-新能源企业等行业协调与资源共享为主要途径，有针对性地完善新能源材料与器件专业人才培养与课程建设，学科发展、产业需求相结合，以多学科专业知识复合为主体，以新能源技术和航空航天为特色的人才培养模式。

新能源材料与器件专业的培养目标明确了人才培养的方向，决定了人才培养的标准。对应的课程体系则以培养目标为指导思想，为实现培养目标而建构，它充分反映了培养目标的要求，是实现培养目标的重要载体和具体手段。南航的新能源材料与器件专业从通识通修平台、专业教育平台(包括学科基础课、专业必修及专业选修课)和实习实践平台3个方面来设置本科生课程，其学分占比分别为42.6%、37.4%和20%，课程体系中将新能源材料与器件基础、材料科学基础、材料工程基础、半导体物理基础、物理化学、高分子化学与物理基础、电化学基础等作为新能源材料与器件的核心课程，由此构建了完整的本科四年学习进程课程体系，如图2所示。学生在各课程平台中所修读课程学分需满足最低学分要求，并且总计修满174.5学分方可毕业。

总的来说，新能源材料与器件专业的课程体系体现了基础扎实、融合交叉、方向多样、重视实践的特点，如图3所示。

南航的新能源材料与器件专业着力于基础课程建设，构建“宽厚扎实”的基础课程体系。通过搭建通识通修课程平台和学科基础平台，构建新能源材料与器件基础知识课程体系，既保证达到国家对本科教育人才培养规格暨修读课程和总体学分的要求，又利于上文论述的专业定位对于新能源材料与器件综合型技术人才培养目标的实现。在课程体系中，通识通修课程平台包含思想、政治、道德、安全类人文科学基础素质课程，数学、物理、计算机类自然科学基础素质课程，以及国防军事类航空航天特色课程，所有课程的开设最终为新能源材料与器件专业服务。学科基础平台包含工程识图、物理化学、电工电子技术、材料科学基础等类课程。由于新能源材料与器件专业隶属于材料大类学科，因此学科基础类课程包括了学科的基础内容，体现了通识通修课程中自然科学对专业应用能力的培养。

新能源材料与器件专业课程体系体现了融合交叉的特点。目前的专业是南航材料科学与技术学院为适应国家产业结构调整和科学技术发展战略需要，在现有的材料科学与工程和应用化学两个本科专业基础上设立的，并明确学生服务于航空航天建设和新能源开发。因此，新能源材料与器件专业课程体系建设依托材料、化学等优势学科，以材料学为基础，强化无机/有机化学、固体物理、材料工程基础等多学科模块交叉融合。课程内容上参考材料科学与工程和应用化学专业的强度开设适合于新能源材料与器件专业的基础课程，围绕新能源材料相关主干核心特定主题开展跨学科建设，开设材料化学、物理化学、材料物理性能等课程有机融合材料、化学、物理学科知识，通过面向新能源材料与器件复杂问题的教学模式提升学生跨学科思维及灵活解决问题的能力。

新能源行业发展日新月异，为应对新能源材料与器件行业发展态势，学院及材料科学系制定了方向多样的专业课程体系。一般来讲，新能源材料泛指实现新能源转化和利用技术中所要用到的关键材料，涵盖各种各样的太阳能电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、储氢材料及生物质能源材料等。根据学院前期发展基础，新能源材料与器件专业方向集中于太阳能电池、光/电催化和储能材料等三方面，构建“新能源+储能”耦合体系，助推双碳提速，加速能源转型。三大方向分别设置了太阳电池原理与工艺、新型太阳电池及其发展，光催化及光电催化基础与应用，储能原理与技术、二次电池材料等具体方向课程，并实时嵌入了计算材料学、机器学习与先进材料等模拟分析类课程。各方向知识模块着重强调材料与器件系统的结合，并且这种专业特色模块将根据新能源科学技术的发展和市场经济的需求加以变化调整，从而利于专业对口和技能应用，课程的教学大纲中设置航空航天类领域应用等内容进一步突出专业特色，实现人才培养模式的多样性和统一性。

实践活动是培养新能源材料与器件专业学生综合能力的重要途径，通过实践活动来增强学生动态运用自身能力推动学科静态知识循环，最终达到学以致用目的。南航的新能源材料与器件专业非常重视实践教学，目前实践类教学贯穿整个本科阶段培养过程，学分比例已达20%，并将不断调整和增加。同时，采取一系列举措保证实践教学的顺利进行：实践操作前注重对具体新能源特征形式的思考、对新能源材料制备流程的分配、对新能源测试器材的安排、对可能突发事件的处理等前期准备；实践过程中强调理论促使学生在实践中合理运用，在运用中摸索规律，达到知识渗透实践，实践深化理论，相辅相成的目的。最后，结合新能源行业发展对实践教学的内容和设施不断持续改进与完善，这有利于保障人才培养目标的高质量完成。

实践能力是民族进步的灵魂，是国家永葆前进、兴旺发达的不竭动力，增强学生的实践创新能力尤为重要。同时，加强学生实践能力培养是高等院校人才培养的重要任务，也是提升人才培养质量的关键。新能源材料与器件是一个应用性及交叉性非常突出的专业，因此务必非常注重培养学生的实践能力。南航的新能源材料与器件专业从基础实践、创新实践、综合实践三方面入手，构建了校内、校外实践基地相互配合协调的完整体系，如图4所示。

南航新能源材料与器件专业的基础实践贯穿于大学本科四年，主要在校内实验室进行，以掌握深厚新能源相关科学技术知识和学术研究能力为目标。主要包括通识通修类实验与设计、学科基础类实验和专业类实验等类型，分别与课程体系中的相关课程一一对应，共同支撑培养目标的达成。通识通修类实验与设计包含计算思维导论实验、Python语言、劳动教育与社会实践、军事训练等；学科基础类实验包含无机与分析化学实验、大学物理实验、有机化学实验、物理化学实验、材料实验等；专业类实验主要为新能源材料与器件综合实验，目前为止南航已经相继开展了主题分别为Sb₂S₃薄膜的制备及光学带隙、AZO薄膜磁控溅射法制备与方块电阻、晶硅太阳电池的伏安特性与量子效率、光催化降解和电化学析氢、生物衍生碳双电层性能、赝电容电极、电化学交流阻抗、聚苯胺聚合及电致变色、锂空气电池及锂离子电池组装与测试等一系列实验。这种基础实践的优点在于与新能源理论教学紧密相关或直接穿插于理论教学中，有利于新能源基础理论和基础知识的理解与巩固。由于基础实践的教学内容常常在学校或学院的实验室中进行，因此相对更体现“教”的效果，属于演示式、讲授式等以教为主的理念与方式开展实践教学的一种模式^[10]。

南航新能源材料与器件专业的创新实践一般集中在大三年级下学期进行，因为它要求学生必须首先掌握材料、物理、化学方面的基本知识和新能源材料相关的分析方法等专业技能，了解本专业的发展动态。在这类实践中，探究式、项目式等教学融合的方式常常被采用，它更加利于“教”与“学”的互动^[10]。例如，以新能源科学探究课的形式引导学生主动发现和探索专业问题，体验学习乐趣增强探究能力，获取科学知识。依托电化学能源材料大学生主题创新区和功能材料与应用大学生主题创新区，学生通过自身的操作和思考，感悟获取知识的方法和过程，培养创造性思维能力，提升科学素养。鼓励学生积极参与校级、院级等大学生创新类训练项目，在教师引导下查阅新能源文献资料，熟悉并操作实验过程，提升学生的实践创新能力，进一步拓展到创新设计大赛、科研学术论文、毕业设计论文等研究成果方面。据统计，南航新能源材料与器件专业本科生已经相继获得挑战杯“黑科技”专项赛江苏省一等奖、第五届全国高校学生课外“核+x”创意大赛优秀奖、第二届全国大学生化学实验创新设计大赛“微瑞杯”华东赛区三等奖、江苏省第十一届大学生创新创业大赛暨南京航空航天大学第八届“互联网+”大学生创新创业大赛优秀奖等奖项，班级内的多数学生均已参加包括国家级、省级和校级在内的大学生创新训练计划项目。

南航新能源材料与器件专业的综合实践主要集中在大四学期进行，包括企业课程、认知实习和下厂实习、毕业设计等内容。企业课程由太阳能电池、锂离子电池生产及组件等方面实战经验丰富的企业家进入课堂讲授，是以实践带动理论学习的产教融合发展的实践教学新模式。与传统授课方式不同，企业课程在围绕企业文化、企业战略、资产管理、工程技术等内容开展的过程中更重视实际应用环节，有助于提高学生的专业技能和岗位认知，了解企业人才需求状况，在提升学生综合素质，提高就业竞争力以及将来的职业发展目标与规划方面占据不可或缺的地位。认知实习和下厂实习等实践内容在校企共建的新能源类实训基地开展，贯彻以学生为主体的理念，采用参观式、体验式等以学为主的方式，以掌握科学知识、生产技能、技术开发能力为目标，更注重“学”的效果。到目前为止，本专业已经陆续带领本科生参加了中节能太阳能科技(镇江)有限公司、中创新航科技股份有限公司、上汽时代动力电池系统有限公司、常州亚玛顿股份有限公司、苏州腾晖光伏科技有限公司、东方日升(常州)新能源有限公司、北京京城新能源(酒泉)装备有限公司等众多企业的课程及现场/在线实习。毕业设计是新能源材料与器件专业实践性教学的最后一个环节。在教师或企业导师指导下，学生就选定的具体新能源相关课题进行设计和研究，陆续完成调研、开题、实验与设计、测试与表征、模拟与计算、理论分析等环节，最后提交总结报告。其目的在于培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的能力，并对学生的知识面、知识掌握深度、实验操纵能力、书面写作及口头表达能力进行考核，最终达到毕业要求。

新能源材料与器件是一门实用性、工程性、交叉性及综合性很强的专业，在国家能源规划战略和双碳背景要求下，对新能源材料与器件专业的人才培养建设是一项复杂而系统的工程。本文从3个方面进行了分析与探讨，论述了与新能源产业需求和技术发展紧密结合的、具备航空航天优势与特色的综合型技术人才培养目标的设定；分析了具有基础扎实、融合交叉、方向多样、重视实践等特点的新能源材料与器件专业课程体系；探讨了以基础实践、创新实践、综合实践为主线的实践能力培养体系，为新能源材料与器件专业更好地发展提供借鉴和参考。

随着社会经济的发展，新能源产业也必将迎来飞速发展。不同的新能源产业所需求的具体技术有所差别，所涉及的学科知识也有所不同。各高校仍需在专业建设、人才培养、课程设置等方面进一步探索，不断改进、持续创新，以培养出更多社会需要的新能源材料与器件专门人才，共同推动新能源产业的稳定可持续发展。