《新能源技術(shù)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

何燕　向碩　陳浩　李學(xué)彬

【摘要】本文結(jié)合《新能源技術(shù)》課程的特點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)情的特殊性進(jìn)行了課程教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐探索，具體指出根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用案例分析、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、想定作業(yè)練習(xí)等多種教學(xué)方法，同時(shí)通過(guò)雨課堂等多種教學(xué)手段提升教學(xué)效果和效率，為本門(mén)課程的實(shí)施提出具體對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)設(shè)計(jì)? 自主學(xué)習(xí)? 探究式教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）08-0132-02

隨著人類(lèi)能源短缺、環(huán)境惡化、對(duì)傳統(tǒng)化石能源較為依賴(lài)等問(wèn)題日益突出，發(fā)展可持續(xù)、綠色、高效的新能源是21世紀(jì)人類(lèi)需要解決的重大課題。因此，新能源技術(shù)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)高新技術(shù)發(fā)展水平的體現(xiàn)，是當(dāng)今國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。新能源技術(shù)及相關(guān)研究已發(fā)展成為一個(gè)國(guó)際重大前沿技術(shù)方向;世界各國(guó)紛紛將新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用提升到國(guó)家戰(zhàn)略地位。我國(guó)先后設(shè)立了國(guó)家能源局、國(guó)家能源委員會(huì)等，教育部也在部分高校開(kāi)設(shè)了新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)等，以此培養(yǎng)從事新能源相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，保證新能源產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。

《新能源技術(shù)》是一門(mén)涉及電氣、動(dòng)力、材料、控制、電子、計(jì)算機(jī)、信息等多個(gè)交叉學(xué)科高新技術(shù)的課程，學(xué)科交叉性較強(qiáng);既有很強(qiáng)的理論性，又需要大量聯(lián)系實(shí)際。因此，要讓學(xué)生把這門(mén)課程學(xué)精學(xué)透，課程教學(xué)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。筆者對(duì)本門(mén)課程的課程教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

一、學(xué)情分析

教育部于2014年4月頒布了《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，這標(biāo)志著我國(guó)課程改革已經(jīng)進(jìn)入全面深化時(shí)期，與傳統(tǒng)應(yīng)試教育為導(dǎo)向的學(xué)情分析不同，新形勢(shì)下的學(xué)情分析不再只強(qiáng)調(diào)成績(jī)，不再將提高視為學(xué)生發(fā)展的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而更應(yīng)注重培育學(xué)生核心素養(yǎng)。學(xué)情分析的根本目的與教育教學(xué)是相同的，即意在促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。因此，基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學(xué)情分析，才能有效為教學(xué)提供關(guān)鍵指導(dǎo)和方向。一般我們可將學(xué)生的發(fā)展分為認(rèn)知、能力和態(tài)度三個(gè)維度，使學(xué)情分析更具指導(dǎo)性和可操作性[1-2]。

1.通過(guò)學(xué)情分析了解學(xué)生起點(diǎn)水平

通過(guò)學(xué)情分析，在了解學(xué)生起點(diǎn)水平的基礎(chǔ)上，設(shè)置合適的教學(xué)框架。在學(xué)習(xí)本門(mén)課程之前，學(xué)生進(jìn)修了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、電子電工基礎(chǔ)等課程，有較強(qiáng)的認(rèn)知能力，已經(jīng)具備一定的相關(guān)理論知識(shí)，為本課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

基于核心素養(yǎng)的學(xué)情分析，不再分析學(xué)生的考試成績(jī)、上課紀(jì)律，而轉(zhuǎn)向分析學(xué)生的認(rèn)知水平、能力基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)態(tài)度，尤其關(guān)注學(xué)生的高階認(rèn)知素養(yǎng)，突出關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐能力，充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)與發(fā)展的可能性。在課程講授中應(yīng)注意學(xué)生的課堂反應(yīng)，對(duì)及時(shí)相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單回顧加深，以幫助學(xué)生更好地掌握本課程知識(shí)點(diǎn)，繼而拓展其高階認(rèn)知。

2.關(guān)注學(xué)生心理存在的個(gè)體差異

大部分學(xué)生有較強(qiáng)的求知欲，希望通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)有較大收獲;也有部分學(xué)生，覺(jué)得以后可能不從事新能源相關(guān)工作，心存“學(xué)而無(wú)用武之地”的顧慮。因此，學(xué)生的心理特點(diǎn)和個(gè)體差異，能夠?yàn)榻處熃虒W(xué)的行為提供反饋信息和改進(jìn)依據(jù)，在課后對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的分析能促進(jìn)教師教學(xué)反思，更加注意因材施教，強(qiáng)化教學(xué)效果。同時(shí)這也是對(duì)下一階段學(xué)習(xí)起點(diǎn)的了解與認(rèn)知，能夠更好地服務(wù)于教學(xué)目的。

二、教學(xué)過(guò)程與方法

教學(xué)過(guò)程中，充分考慮課程內(nèi)容的系統(tǒng)性、連貫性和應(yīng)用性。在內(nèi)容的安排上采用先介紹新能源的基本理論知識(shí)，然后具體問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)學(xué)習(xí)。主要采用教師講授、學(xué)生自學(xué)[3-6]相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，對(duì)于重難點(diǎn)教師精講，對(duì)于學(xué)生容易理解掌握的內(nèi)容，采用課后自學(xué)和課堂集中釋疑相結(jié)合的方式進(jìn)行。采用的教學(xué)方法主要有理論講解、分組討論、案例分析、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、想定作業(yè)練習(xí)等。

1.各種新能源的定義、分類(lèi)等內(nèi)容，可用問(wèn)題前導(dǎo)的方式，首先提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考，再講解清楚問(wèn)題。如新能源的定義，可提問(wèn)“新能源指的是哪類(lèi)能源？”引導(dǎo)學(xué)生回答如氫能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等類(lèi)似答案，再追問(wèn)“太陽(yáng)能我們很早就有利用了，為什么屬于新能源呢？”以此激發(fā)學(xué)生對(duì)新能源的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入思考新能源和常規(guī)能源的區(qū)別，為學(xué)生正確打開(kāi)新能源學(xué)習(xí)模式做鋪墊。

2.學(xué)習(xí)各種新能源的特點(diǎn)、原理等內(nèi)容，可采用分組討論的方式，在課堂的討論、學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生之間的交流與合作很重要，采用幾人為一小組合作進(jìn)行，以小組為單位討論分析。我們通過(guò)這種方式培養(yǎng)學(xué)生交流合作能力、表述能力和分析問(wèn)題，解決問(wèn)題能力。討論過(guò)程中采用兩種方法：一是由學(xué)生提問(wèn)充分討論后教師歸納，如組織學(xué)生分組討論各種海洋能之間的區(qū)別和聯(lián)系;二是由教師進(jìn)一步補(bǔ)充提出更有深度和難度的問(wèn)題，全班課堂討論后再總結(jié)，如組織討論生物質(zhì)能中，生物柴油的幾種制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的掌握。同時(shí)，課堂問(wèn)題和作業(yè)除了采用有教師講解的方法外，還可以讓學(xué)生分組討論并自評(píng)，在練與評(píng)中互相學(xué)習(xí)、互相促進(jìn)，并養(yǎng)成一定的實(shí)際組織實(shí)施能力。

3.針對(duì)課程教學(xué)實(shí)際，運(yùn)用案例教學(xué)法，與學(xué)生共同分析新能源應(yīng)用的實(shí)際案例。讓學(xué)生從案例中了解新能源的運(yùn)用領(lǐng)域、發(fā)展?fàn)顩r，學(xué)習(xí)其相關(guān)技術(shù);同時(shí)讓學(xué)生了解目前新能源發(fā)展和推廣所面臨的問(wèn)題。如在風(fēng)能的章節(jié)，可引入風(fēng)電行業(yè)“棄風(fēng)限電”的案例，分析現(xiàn)象問(wèn)題背后的技術(shù)因素、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)因素等。將抽象的理論與具體實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和把控，同時(shí)也能了解風(fēng)能的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的現(xiàn)狀和常識(shí)，以便更好地適應(yīng)以后的工作崗位。

4.想定作業(yè)，每次課堂教學(xué)即將結(jié)束時(shí)對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題，給出必要的提示，引導(dǎo)學(xué)生在課堂之外思考、討論問(wèn)題，并查閱相關(guān)資料提出解決問(wèn)題的方法和措施，下一次上課拿出一定的時(shí)間匯報(bào)交流。比如太陽(yáng)能是我國(guó)發(fā)展迅速的一種新能源，光伏產(chǎn)業(yè)有望達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，但光電轉(zhuǎn)換效率低、成本較高仍是目前制約其發(fā)展的難題。可針對(duì)這個(gè)課題對(duì)學(xué)生提問(wèn)并布置想定作業(yè)，學(xué)生可根據(jù)想定的引導(dǎo)自行學(xué)習(xí)研究，也可以學(xué)生和老師一起邊做邊研究，在問(wèn)題設(shè)想和討論的過(guò)程中得到技能的提高，也可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、積極性和自主學(xué)習(xí)的能力。同時(shí)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，實(shí)時(shí)地布置學(xué)習(xí)任務(wù)，組織學(xué)生撰寫(xiě)小論文，開(kāi)展研討式教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

5.根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，在教學(xué)知識(shí)點(diǎn)安排上，注重素質(zhì)教育、創(chuàng)新能力培養(yǎng)。雖然本課程不但要培養(yǎng)學(xué)生在新能源技術(shù)方面的科學(xué)思維，也要求進(jìn)行必要的以技術(shù)為基礎(chǔ)的工程能力培養(yǎng)。教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用新能源課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和資源，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以鍛煉學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是本門(mén)課程重要的組成部分，開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)的時(shí)候，要著眼崗位適應(yīng)性來(lái)設(shè)置實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容;新能源技術(shù)與物理、化學(xué)、材料、生物、環(huán)境、機(jī)械和工程技術(shù)等諸多學(xué)科相互交叉，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)更需要在合理的范圍內(nèi)，兼顧固有知識(shí)點(diǎn)并突出重點(diǎn)。

三、教學(xué)手段

1.傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合

采用多種教學(xué)手段相結(jié)合，教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用板書(shū)這種傳統(tǒng)手段突出提綱挈領(lǐng)的重點(diǎn)。結(jié)合多媒體教學(xué)軟件和多媒體設(shè)備，形象生動(dòng)、節(jié)奏快、信息傳輸量大，而且加上圖形、動(dòng)畫(huà)和視頻效果的立體直觀效果，降低學(xué)習(xí)的難度，將抽象變?yōu)樾蜗螅岣邔W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，弱化學(xué)生之間專(zhuān)業(yè)差異大的不足。

結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)[7-9]，如采用雨課堂進(jìn)行線(xiàn)上混合式教學(xué)等，通過(guò)雨課堂進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等多效互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)滿(mǎn)足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。打破“以教師為中心”的傳統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙越處熤鲗?dǎo)、學(xué)生為中心”的教學(xué)模式;打破時(shí)間和場(chǎng)地的限制，轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境[10-11]。

2.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

學(xué)校配備了新能源實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，擁有太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、燃料電池等相關(guān)教學(xué)設(shè)備和模型。課程設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用良好的現(xiàn)有條件，部分課程設(shè)置在新能源實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能等內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，讓學(xué)生與新能源設(shè)備有近距離的接觸，觀察并自己動(dòng)手進(jìn)行探索和實(shí)踐，使書(shū)本上抽象的概念和理論轉(zhuǎn)化為看得見(jiàn)、摸得著、動(dòng)得了的實(shí)物，幫助學(xué)生建立對(duì)新能源技術(shù)更為清晰的認(rèn)知。

為拓展學(xué)生對(duì)新能源技術(shù)的進(jìn)一步深入了解，課程可利用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儲(chǔ)能材料制備、組裝測(cè)試裝置等實(shí)驗(yàn)條件，適當(dāng)開(kāi)設(shè)以材料制備研究、材料性能分析以及器件組裝測(cè)試等實(shí)踐課程。以此讓學(xué)生對(duì)新能源材料制備方法、相關(guān)性能的表征測(cè)試方法以及常用的實(shí)驗(yàn)儀器使用操作方法有一定認(rèn)識(shí)和掌握，為后續(xù)綜合專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)研究打基礎(chǔ)[12]。

四、評(píng)價(jià)手段

教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)之一，是衡量教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的重要手段。傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)方式主要通過(guò)課程結(jié)課筆試完成，這種方式容易導(dǎo)致學(xué)生疏于平時(shí)的學(xué)習(xí)，甚至消極應(yīng)付，臨到期末考試時(shí)，依靠臨時(shí)突擊來(lái)通過(guò)考核。這樣對(duì)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)沒(méi)有多大提高，同時(shí)教師也很難對(duì)學(xué)生的綜合能力做出客觀公正的評(píng)價(jià)。為了提高學(xué)習(xí)效果，完成課程能力目標(biāo)的達(dá)成度，我們對(duì)該課程的考核方法進(jìn)行了改革嘗試。通過(guò)對(duì)上述課程教學(xué)計(jì)劃的探索和實(shí)施，課程最終采用形成性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的方式進(jìn)行了教學(xué)效果的評(píng)價(jià)[13-14]。

1.形成性考核

形成性考核占總成績(jī)的60%，主要包括以下兩方面：一方面是課程教學(xué)情況隨堂記錄、課后作業(yè)完成情況、自主學(xué)習(xí)情況、查閱文獻(xiàn)資料能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，此部分占總成績(jī)的30%，由學(xué)生、授課教師一同，形成學(xué)生自評(píng)—互評(píng)—教評(píng)三維評(píng)價(jià)體系;另一方面是結(jié)課論文，設(shè)置三個(gè)既定主題，學(xué)員根據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)情況選擇其中一個(gè)主題，通過(guò)調(diào)研、試驗(yàn)等方式，最終撰寫(xiě)出5000字以上的小論文，此部分占總成績(jī)的30%。

2.終結(jié)性考核

終結(jié)性考核則為課終考試，此部分占總成績(jī)的40%，采用閉卷筆試方式進(jìn)行。考核內(nèi)容除了采用客觀題考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度外，更注重學(xué)生的能力測(cè)試，加入不少主觀題，考查學(xué)生剖析和解決問(wèn)題的能力以及靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。

實(shí)踐證明，通過(guò)此次教學(xué)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及解決問(wèn)題的能力，同時(shí)為學(xué)生更好地創(chuàng)新思維提供了有力條件和可行機(jī)制。綜合考核結(jié)果顯示，大部分學(xué)生成績(jī)?yōu)榱己茫〉昧溯^為滿(mǎn)意的教學(xué)效果。

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