通識教育選修課《新能源技術》教學模式探討

蘭偉 謝二慶

摘 要： 能源是人類社會存在和發展的物質基礎。傳統化石能源面臨枯竭，同時能源消耗給生態環境帶來了嚴重破壞，新能源可有效改變能源結構，增加能源供應量，因此受到國家高度重視。以通識教育選修課形式在大學開設《新能源技術》課，給大學生普及新能源知識，開展新能源教育具有重要作用和意義。由于課程自身特點、課時限制和授課對象專業背景差異等因素，我們在課程教學模式上進行了探索性改革，目的在于讓不同專業背景學生群體都能受益，取得理想的教學效果，并為學生就業選擇和學業深造提供適當參考。

關鍵詞： 新能源；選修課；教學模式改革；大學生

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7615（2018）06-0089-03

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.06.018

能源是人類社會存在和發展的物質基礎，在國民經濟中占據著特別重要的戰略地位。隨著科技不斷進步、社會經濟迅猛發展，人類對能源的需求越來越大，全球尤其是發展中國家的能源需求增速更快，但是傳統不可再生能源面臨枯竭，因此能源短缺問題日趨嚴峻。大量化石能源消耗同時給生態環境帶來了嚴重破壞，給國家可持續發展戰略造成沉重壓力。中國目前能源供需矛盾尖銳，能源結構仍是以傳統的煤炭、石油、天然氣為主，其他新能源為輔。新能源是除傳統化石能源之外的其它可再生能源[1]，包括太陽能、風能、氫能、核能、生物質能、潮汐能、地熱能等。發展和推廣新能源技術不僅可以改變現有能源結構，增加能源供應量，還可以有效保障國家發展戰略順利實施。近年來，隨著國家對新能源的重視，投入力度不斷加大，新能源技術發展非常迅速。為應對新一輪產業變革的挑戰，主動服務國家創新驅動發展重大戰略實施，支撐產業轉型升級，迫切需要復合型科技人才，特別是培養新工科高層次人才顯得尤為重要。在傳統理科見長的綜合研究型大學，如蘭州大學，學生基礎理論扎實，但是知識應用能力相對薄弱，因此有必要為學生開設《新能源技術》通識教育選修課，普及新能源知識，開展新能源教育，提升學生的科學素養與能力。這對于培養符合國家發展戰略需要的復合型科技人才具有重要作用和意義。

一、課程教學理念與目標

隨著中國現代化和經濟實力的日益強大，國際社會影響力逐漸提升，國家需要具有寬廣的國際視野、扎實的專業基礎知識，開拓進取的創新能力的科技人才。作為人才培養的主體，高校肩負了主要責任。在傳統理科見長的綜合研究性大學，基于學生特點有必要通過通識教育選修課的方式，拓寬學生的知識面，將基礎與應用并重，促進學科交叉，提高科學素養與能力，以滿足國家對高水平新工科人才的需要。

《新能源技術》是一門科學素質教育選修課，圍繞國家戰略性新興產業發展需求，普及新能源知識，使大學生了解新能源技術的基本科學原理、發展現狀、科學前沿和未來發展趨勢[2]，并為有志于將來從事新能源相關工作和研究的同學提供參考。

二、課程教學內容與教學特點

通過本課程的學習使學生了解目前能源消費結構、新能源技術的發展現狀及存在的問題，重點掌握太陽能利用的三種類型，包括光利用，熱利用，光化學利用。光利用方面，主要掌握光伏發電的基本原理，各類太陽能電池的結構、制備技術、發電系統和科學前沿問題。熱利用方面，主要掌握太陽能熱發電技術的基本原理和幾種不同形式的熱發電系統；光化學利用方面，了解光化學反應的基本原理和前沿技術問題，如光催化降解、產氫、還原等技術的現狀和存在的問題。掌握風力發電的基本原理、風機的結構與類型，中國風力資源利用的現狀與存在問題。掌握電能儲存技術的類型和特點，包括電池和超級電容器的基本原理，優勢與不足、發展前沿和面臨的技術難題。熟悉核能利用的兩種類型重核裂變與輕核聚變的原理，核電站用反應堆發電的種類，核泄漏的危害。熟悉氫能、地熱能、生物質能、潮汐能等發電[3]的基本原理、利用現狀和存在的技術問題等。其教學特點主要體現為如下幾個方面。

其一，教學內容涉及面廣。新能源涵蓋范圍較廣，包括太陽能、風能、氫能、核能、生物質能、潮汐能、地熱能等。由于各個國家尤其是發達國家非常重視，大量資金投入和政策支持，新能源發展相當迅速，新技術不斷涌現，而且產業化程度越來越高，因此該課程教學內容更新速度較快，這給授課老師的教學準備工作帶來了挑戰，要求老師及時掌握科學前沿進展和產業動態，不斷補充更新完善教案和PPT內容。

其二，課程內容理論性強。新能源技術屬于多學科交叉課程，主要涉及物理、化學、生物、材料等。課程內容理論比較強，譬如太陽能光伏發電技術，涉及固體物理、半導體物理、電子技術等，這些內容一般屬于物理學本科生必修課，理論深且抽象，但是選修通識教育課的大多數學生沒有基礎知識，且授課學時非常有限，僅36課時，所以老師需要將復雜理論簡化成直觀的簡單圖形，使用通俗易懂的語言把知識點介紹清楚，方便學生理解接受，這是課堂教學中需要重點關注的問題。

其三，選課學生專業差異大。《新能源技術》是面向全校學生開設的通識教育選修課，選課人數都在100人以上。選課學生來自不同學院專業，如物理、化學、生物、材料、信息等專業，甚至包括文科院系專業學生，所以學生知識背景差異非常大，如何將新能源技術的教學內容，尤其是基本原理講授清楚，方便不同專業背景同學都能接受是教學環節的難點和重點。

三、課程教學方式

《新能源技術》屬于交叉科學類課程，教學內容涉及面非常廣，包含復雜的理論基礎知識，實在的科技產品，還有科學前沿問題，而且授課對象為全校不同專業背景的大學生，在短短36課時教學過程中全面講授這些內容是不可能的，因此需要在教學方法和形式上進行改革創新。采用課堂教學與課下自主學習相結合的綜合型教學模式，在課堂講授中偏重基本原理及其產品應用的介紹，課下采用任務驅動式的探索型和研究型自主學習方式，進行過程指導。為了方便老師和學生相互交流，以及過程指導，網絡交流平臺是不可或缺的，譬如微信群、QQ群等。給學生布置調研類作業，例如以“硅基太陽能電池發展狀況”為題目，讓學生自由組合學習小組，根據不同專業背景學生的特點，可從不同側面進行探索型學習調研，理科背景學生從電池效率提升方面調研，工科背景學生從企業技術現狀方面調研，文科背景學生從產品價格、普及率和老百姓認可度等方面調研，即同一個題目可以從不同的方面進行調查研究。充分利用網絡交流平臺，對學生調研過程給予過程指導，同時方便不同學習小組交流經驗、展示調研報告、PPT內容匯報等[4]。這個過程首先鍛煉了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力；其次學生可以從不同背景學習小組的調研結果中進行相互學習，共同成長；最后鍛煉了學生的總結、撰寫和語言表達能力。目前，大學基本上都設立了各種不同類型面向本科生的科研訓練項目，譬如國家級/校級大學生創新創業訓練計劃、

？冑！ 政基金、基地班創新基金等，鼓勵大學生積極申請和參與新能源技術相關的各類科研活動，提高科研參與的積極性，讓學生主動加入老師們的科研團隊，進行新能源技術相關的研究型學習。

四、考核方法改革

作為通識教育選修課，期末通常采用開卷考試方式，最后以出勤率和期末論文兩項按照一定比例給出總成績。在實際教學過程中，我們發現學生選課積極性非常高，以物理科學與技術學院學生為例，全院一個年級有近一半的學生選修《新能源技術》課。學生上課出勤率也非常高，幾乎沒有缺課現象，這說明大學生非常喜歡該課程。相比出勤率，學生對期末論文的完成情況不是太理想，多數學生從網上下載資料進行摘抄，缺乏獨立思考再整理。因此有必要采用上述任務驅動方式，給學生布置調研課題，由學習小組成員共同完成調研任務，撰寫調研報告，并以PPT報告錄制5-10分鐘小視頻，在網絡交流平臺上共享，大家共同學習進步。將調研成績按照一定比例算入總成績。期末論文內容不限，與新能源技術相關即可，采用科技論文模式撰寫成文，通過該過程，鍛煉和培養學生撰寫科技論文的水平和能力。因此，在總評成績中加入調研成績，降低期末論文比重，使成績更能真實反應學生的學習效果。

五、結語

在傳統理科見長的綜合研究性大學，面上全校學生開設《新能源技術》通識教育選修課，由于課程自身特點、課時限制和學生知識背景差異大等因素，我們在課程教學模式上進行了探索性改革，將課堂教學與課下自主學習有機結合，主要目的是讓不同專業背景學生群體都能通過選修該課程得到收獲，拓寬學生知識面，開展新能源教育，了解科學前沿問題，提高學生的科學素養和能力，同時為學生就業選擇和學業深造提供適當參考。

參考文獻：

[1] 鮑俊杰，周藝峰.新能源技術素質教育選修課程建設探討[J].廣州化工，2016（44）.

[2] 劉忠，鄒淑云.專業選修課《新能源發電技術》的教學研究與實踐[J].科技情報開發與經濟，2010（20）.

[3] 高婷，童莉葛，王新立.公共選修課《新能源技術》的教學[J].河北理工大學學報（社會科學版），2006（6）.

[4] 韓楊.復合型創新人才培養模式下“新能源發電技術”教學探索[J].中國電力教育，2013（14）.

（責任編輯：楊軍昌）