專業選修課“潔凈煤技術”的教學研究與實踐

摘要：“潔凈煤技術”是一門知識面廣、工程技術性強、關注學科前沿的專業選修課。針對當前教學中存在的問題，從激發學生學習興趣、教學內容優化、豐富教學方法、建立有效的學生成績考核體系等方面進行深入研究，以提高課程的教學質量，提升學生的綜合素質。

關鍵詞：專業選修課；潔凈煤技術；教學研究；教學方法

作者簡介：姜燁（1979-），女，山西朔州人，中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，講師；劉安源（1968-），男，山東壽光人，中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，副教授。（山東 青島 266580）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0060-02

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭在可持續能源中的地位非常重要。但是，煤炭在轉化和利用過程中引起的污染問題也十分突出。潔凈煤技術是從煤炭開發到利用的全過程中，旨在減少污染排放與提高煤炭利用效率的加工、燃燒、轉化及污染控制等一系列新技術的總稱，[1]是實現煤炭的高效、清潔、綜合利用的技術體系。研究開發潔凈煤技術對于促進我國社會、經濟和生態環境的協調發展以及保障我國的能源安全具有重要的戰略意義。培養這方面的高素質創新人才更是重中之重。目前，我國部分高校的能源動力類專業已對高年級本科生開設專業選修課“潔凈煤技術”，其目的在于幫助學生比較全面地了解潔凈煤技術利用的背景、涉及的范疇和重要意義，掌握潔凈煤技術的基本理論、發展前沿和應用成果。這有助于拓寬學生關于能源清潔高效利用方面的知識面和視野，鞏固和深化學生的專業理論體系，進一步增強學生投身能源領域的職業使命感和責任感，更適應了當前潔凈煤技術迅速發展和應用的迫切需要。

“潔凈煤技術”是面向中國石油大學（華東）熱能與動力工程專業學生開設的一門專業選修課，在大四上學期開設，在教學的過程中出現了一些不容忽視的問題。潔凈煤技術涉及的內容廣泛，學習上除了需要本專業的理論基礎（“流體力學”、“傳熱學”、“工程熱力學”、“燃燒學”等）外，還需要以“化工原理”、“化學反應工程”等化工類的課程為基礎，因此學生在某些內容（如燃料電池、煙氣脫硫技術等）的理解上有一定的難度，常常會影響學生的學習興趣；學生因考研或就業壓力大，對選修課投入不夠，逃課、不聽課現象嚴重，極大程度上影響了教學質量；學生普遍認為專業選修課沒有必修課重要，單純為了完成學校對專業選修課學分的要求，而不是為了完善自身知識結構和滿足自身興趣而進行自主的學習。有鑒于此，如何使專業選修課遵循“重基礎、寬口徑”的培養目標，[2]在有限的教學時間內提高學生的學習興趣，培養學生學習新知識、綜合應用知識以及發現問題、分析問題、解決問題的能力，構建創新性思維，成為本文研究的主要內容。

一、重視“首因效應”，上好第一堂課

心理學上的“首因效應”認為，個體在認知過程中，通過“第一印象”最先輸入的信息對客體以后的認知會產生顯著的影響作用。俗話說：“良好的開端是成功的一半”，說明的正是這個道理。第一堂課的成功與否，第一印象的好壞，直接影響日后課程的教學工作以及學生學習的積極性，而且這種先入為主的第一印象是不容易改變的。因此，教師對第一堂課必需足夠重視，要善于利用“首因效應”，給學生留下良好的第一印象。

第一印象包括兩個方面，一方面是學生對教師的第一印象。教師應注重自己的儀容儀表和言談舉止，這能給學生留下最直觀、最明顯的感性認識。教師在第一節課可向學生介紹自己的專業和學科背景、研究方向與成果、最新的學術進展情況等，給學生留下學識淵博、有一定學術成就的優秀教師的形象，使學生產生信任感。教師在德、識、才、學等方面給學生留下美好的第一印象，課堂教學才容易取得成效。另一方面是學生對課程的第一印象。學生對課程地位、課程前后內容之間關系的認識以及對課程所在學科的核心思想、課程內容等相關信息的獲取主要來源于第一堂課。[3]因此，教師在第一堂課要介紹“潔凈煤技術”的性質，強調其重要性，重點引導學生認識該課程在本專業的作用和地位，以及今后對學生切身利益的影響，明確該課程與已學“鍋爐原理”、“燃料與燃燒”、“熱力發電廠”等專業課之間的關系，從總體上引起學生的興趣和重視；系統地把握課程教學的全局，利用課程的核心思想梳理主要內容。“潔凈煤技術”依據“煤的清潔高效利用”這一主線把教學內容劃分為五個版塊，分別是燃燒前的煤炭凈化技術、燃燒中控制污染物排放的潔凈燃燒技術、燃燒后的煙氣凈化技術、煤的轉化技術以及潔凈煤發電新技術。結合各個版塊的主要內容，提綱挈領地指出各項主要技術在潔凈煤技術知識體系中的地位，向學生介紹其應用前景和工程技術中的前沿問題，這樣可以激發學生的學習興趣，使學生對日后的課程內容充滿好奇。同時學生也會自然而然地喜愛并愿意學習教師所教的課程，達到“親其師，信其道”的效果。這無疑對教學能夠起到促進作用，從而提高教學效果。

二、教學內容的改革

教學內容直接反映教學目的和人才培養的目標，是教育創新的核心。[4]潔凈煤技術包含了從煤炭開采到利用的全過程，涉及的知識點非常多，工程技術性強，但學時有限（32學時），因此教學中不可能面面俱到，勢必要做好內容篩選和重組工作。根據本專業的特點以及學生今后可能從事的工作和發展方向，對于五大版塊必須有所側重。例如，煤炭凈化技術屬于礦業工程的范疇，學生只需了解目前選煤的方法、基本原理、應用范圍即可，作為學生知識面的擴充。對于燃燒中控制污染物排放的潔凈燃燒技術，技術成熟，工業應用廣泛，與大部分學生今后的工作息息相關，是本課程最為核心的內容之一，應作為教學的重點。潔凈煤技術中有些內容屬于化工學科的范疇，如石灰石濕法煙氣脫硫技術，吸收塔中的脫硫過程涉及氣液兩相平衡、化學傳質過程等。因此，需要補充這方面的基礎理論，再對脫硫機理進行講解，這樣才能獲得較好的教學效果。

潔凈煤技術作為提高煤炭利用效率、減少環境污染的重要手段，其研究、開發和應用一直受到世界各國的高度重視。隨著潔凈煤技術的不斷發展，一些成熟的研究成果正逐漸被推廣應用，一些新的研究領域不斷涌現。例如，CO2的排放對全球氣候變化及生態系統的影響已引起越來越廣泛的關注。煤是含碳量最高的化石燃料。如何控制和減少煤在轉化和燃燒過程中的CO2排放，將是潔凈煤技術在未來發展中面臨的主要問題之一。這就要求教師在授課時立足于基本知識，緊跟科技前沿，將潔凈煤技術的最新發展和研究動態介紹給學生，起到豐富教學內容的目的，真正體現該課程的基礎性、先進性和前沿性。教師必須及時關注相關的國內外權威著作、學術期刊和網絡資源，從中獲取有關潔凈煤技術發展、研究以及政策的最新資料，經過消化吸收有選擇地將其引入課堂。此外，還可以指導學生查找資料來獲取有關技術的最新動態。這樣，學生在掌握書本知識的同時，能夠緊跟最新的科研動態，啟發引導學生思考問題、提出問題、研究問題，激發他們的求知欲和想象力，培養他們的自主學習能力和創新精神。

三、采用靈活多樣的教學方法和手段

專業選修課的特點決定了它的教學應不同于其他專業基礎課和必修課。其強調知識的系統性、完整性，重視研究興趣的激發、最新科研動態的傳遞及學習和科研方法的引導。[5]這需要教師樹立創新教育理念，善于靈活運用多種教學方法和手段，激發和強化學生自主學習的積極性，加強學生的創新精神和實踐能力的培養，高質量地完成教學過程。

1.增強教學互動，靈活應用多種教學方法

傳統的教學方法是以教師為主體的講授法，通常是“教師講，學生聽”的模式。這樣，學生被動接受知識，一般很少有機會發表自己的看法與意見，學生之間、師生之間的討論交流甚少。其結果必然使學生處于消極被動的學習狀態，學生感到枯燥無味，沒有興趣。因此，應該形成“以教師為主導、學生為主體”的互動式教學模式，發揮學生在教學中的主體作用，使學生在教學活動中從“要我學”轉變為“我要學”，從接受式學習改變為發現學習、探究學習，這有助于激勵學生的求知欲望和想象力，充分調動學生學習的積極性和獨立思考的能力。

互動式教學模式可以采取課堂講授、啟發思考、提問回答、小組討論、案例分析等多種教學方法。“問題”是教學互動得以開展的條件和基礎。[6]課前教師必須依據人才培養方案、教學目標以及學生的特征和知識水平等，立足教學內容，精心設計互動問題和環節，對教學的重點、難點和學生容易混淆、忽視之處設問，并使設問具有啟發性、邏輯性以及相應的梯度。建立民主平等、彼此尊重、教學相長的新型師生關系，圍繞問題，共同探討，互相啟發和提高。教師要時時考慮學生的思維需求，關注學生的好奇心，鼓勵學生提問、猜想、假設、從不同角度分析和解決問題，讓學生敢于真實地表現自己，實現真正意義上的互動。教師要充分駕馭課堂進程，注重與專業基礎知識和其他專業課的鏈接分析，保證學生積極主動地參與到教學過程中，最大限度的思考問題，汲取知識。這不僅可以充分發揮學生學習的主動性，而且可以把教與學的過程有機地結合起來，實現師生互動、教學相長的作用，從而獲得更好的教學效果。此外，應適當安排自學內容，調動學生學習的積極性和主動性，培養學生的自學能力。

2.注重理論聯系實踐

“潔凈煤技術”課程原理性內容多，應用性、工程技術性較強，是一門理論與實踐緊密結合的課程。在該課程開課之前，學生已完成實踐教學環節——認識實習和生產實習，對部分課程內容有了一些感性認識。以海水脫硫技術為例，學生在實踐教學環節中已對海水脫硫的目的、基本原理、脫硫塔在電廠中的位置等有了初步的了解。在教學的過程中，教師應將這部分內容的教學與學生的實踐教學環節結合起來，注重理論聯系實踐，使學生的感性認識轉化為理性知識，讓學生近距離感受到所學知識的實用價值，提升學生的學習興趣。通過理論學習，引導學生分析海水脫硫技術在應用過程中需要注意的問題，并積極思考改進的措施。

鼓勵學有余力的學生參加學科性競賽或教師的科研項目，對于熱能與動力工程專業的學生，比較有代表性的競賽有全國大學生節能減排競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等。通過課題設計，確定試驗方案，學生自己進行試驗裝置的加工安裝，直到試驗的進行，提交最終試驗成果，教師要指導學生將所學的理論知識應用到實踐中，培養學生的創新精神，提高學生分析和解決問題的能力。

3.多媒體教學與傳統教學有機結合

多媒體教學是近年來興起的一種輔助教學手段，其形象、直觀且信息量大，有效地化解了教學中的重點和難點，增加了課堂信息量，解決了內容與學時的矛盾，提高了教學效率，增強了教學效果。“潔凈煤技術”課程內容多，涉及面廣，包括大量的基礎理論和工藝流程、設備構造等。通過多媒體教學，采用現場圖片、錄像資料將設備結構、工程實況等再現于課堂，使學生有身臨其境的感覺，提高學生學習的主動性和積極性。采用圖片或動畫展現工作原理或反應機理，直觀展示知識的難點，將抽象的內容形象化，使學生有效地利用形象思維，易于理解所學內容，提高學生的學習興趣。而傳統教學有利于師生互動、學生課堂精力和注意力的合理分配、教師樹立威信，有利于充分發揮教師的主導作用和學生的主體地位。因此，在教學過程中，既要發揮多媒體教學的優勢，又要發揮傳統教學的長處，將多媒體教學與傳統教學有機融合，使其相得益彰。根據教學內容的需要，靈活地應用，合理地整合，這樣才能使學生更好地掌握知識，提高思維能力和創新能力，使課堂教學達到最佳效果。以選擇性催化還原煙氣脫硝技術為例，在講授NH3和NO在催化劑表面的反應機理時，很難單純的利用語言講清楚各個反應步驟，可采用多媒體課件直觀、生動、形象地展示出來；而對于影響脫硝效率的因素，可采用傳統教學方式進行分析引導，啟發學生思考問題、分析問題，進而解決問題。

四、建立有效的學生成績考核體系

學生成績考核是教學活動的重要環節之一，它既可以促使學生努力學習，考察學生對知識的掌握程度，也是檢驗教師教學效果的主要途徑。實踐證明，“潔凈煤技術”不宜采用單一的考核模式，應采用平時成績與期末成績相結合的方式，并且應適當加大平時成績的比重。

平時成績可由出勤情況、課堂討論、專題論文等組成。出勤情況主要以回顧已學知識點以及下課前總結性的提問為主。課堂討論可將學生分為小組進行討論，討論的主題可選取某項潔凈煤技術，根據其優勢與不足，主動引導學生思考的方向，提出該技術的應用發展前景。每個小組推選一名學生走上講臺，將討論結果與其他學生分享，進行二次交流與討論。不僅可以培養學生的團隊合作意識，將學生的學習變被動為主動，而且還可以鍛煉學生的邏輯思維能力和語言組織表達能力，起到活躍課堂氣氛的作用。專題論文要注重考查學生知識的理解和運用，發現、分析和解決問題的能力以及創新能力。指導學生根據課堂學習和查閱資料，針對我國國情選取一項認為最有發展前景的潔凈煤技術作為論題，通過對比分析，評價適合我國發展和利用的模式。為了達到預期的目的，應該在本課程第一堂課就將平時成績的考核方法向學生說明，要求學生盡早選定專題論文的題目，同時強調考核的目的，糾正學生為了考試而學習的錯誤想法。

期末成績主要以理論考試為主，目的是了解學生對課程基礎知識的掌握程度和綜合運用能力。應減少填空、單選、多選、判斷、名詞解釋等客觀性試題，增加論述題、綜合思考題等主觀性試題，要求學生闡明自己的觀點并予以論證。教師應注重考核學生解答問題的思維方式和過程，鍛煉學生的創新能力。

五、總結

“潔凈煤技術”是一門知識面廣、工程技術性強、關注學科前沿的專業選修課。“教無定法，貴在得法”。在教學的過程中，應重視“首因效應”，不斷地改進教學內容，探索適合的教學方法，強化實踐教學環節，完善學生的成績考核體系，激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力和發現問題、分析問題、解決問題的能力，使教學質量和學生的綜合素質都得到提高，培養出緊跟學科前沿、有技術、有創新能力的應用型人才。

參考文獻：

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（責任編輯：孫晴）