《新能源開發(fā)利用》選修課的教學(xué)探索

唐安平

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

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《新能源開發(fā)利用》選修課的教學(xué)探索

唐安平

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

從化石燃料供需失衡矛盾、環(huán)境問題、我國嚴(yán)峻的能源形勢(shì)、新能源的優(yōu)點(diǎn)等方面闡述了高校開設(shè)《新能源開發(fā)利用》選修課的必要性，探討了多媒體組合教學(xué)、案例教學(xué)等提高該課程教學(xué)效果的方法，強(qiáng)調(diào)了應(yīng)重視學(xué)生環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)，最后介紹了由出勤情況、課堂表現(xiàn)和期末成績等三部分構(gòu)成的課程成績考核體系。

新能源開發(fā)利用；教學(xué)；選修課

能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口的急劇膨脹、傳統(tǒng)化石燃料日益枯竭以及全球日益嚴(yán)重的氣候和環(huán)境問題，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的約束問題已日益凸顯。因此，為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，減輕和防止環(huán)境污染對(duì)人類的危害，新能源和可再生能源的開發(fā)利用引起了世界各國特別是發(fā)達(dá)國家的高度重視。本文討論了目前高校開設(shè)《新能源開發(fā)利用》課程的必要性，并結(jié)合本人在《新能源開發(fā)利用》教學(xué)過程中的體會(huì)，初步探討了提高《新能源開發(fā)利用》選修課教學(xué)效果的方法。

1 高校開設(shè)《新能源開發(fā)利用》選修課的必要性

1.1 日益突出的化石燃料供需失衡矛盾

隨著人口的增長和社會(huì)生產(chǎn)力的高速發(fā)展，能源消費(fèi)大幅增長。特別是隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)以及人類生活的現(xiàn)代化，能源消耗量的增長速率明顯加快。迄今為止，在全球能源消費(fèi)中，約80%的能源是煤炭、石油、天然氣等化石燃料。眾所周知，這些化石燃料不僅儲(chǔ)量極為有限，而且不可再生。從目前能源消耗情況來看，世界上的煤、石油和天然氣等化石燃料將在幾十年至200年內(nèi)逐漸枯竭[1]。

1.2 化石燃料所引起的環(huán)境問題

煤、石油等化石燃料的大規(guī)模使用促進(jìn)了人類社會(huì)的發(fā)展，但也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染(如大氣污染、水污染、臭氧層破壞、溫室效應(yīng)、酸雨侵害等)。其中最容易被人們所感知的是大氣污染。尤其在我國，近年來大氣污染問題已十分突出，目前全國約1/7的國土被霧霾籠罩，其中污染最為嚴(yán)重的當(dāng)屬華北地區(qū)。例如，2014年10月份，京津冀地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)7日的霧霾天氣，細(xì)顆粒物(PM2.5)平均濃度多次超過300 μg/m3(PM2.5大于250 μg/m3為嚴(yán)重污染)[2]。持續(xù)的環(huán)境污染對(duì)人們身心健康造成了嚴(yán)重危害。

1.3 我國嚴(yán)峻的能源形勢(shì)

能源短缺是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以改變的大趨勢(shì)。目前，我國能源短缺的形勢(shì)遠(yuǎn)比其他國家更為嚴(yán)峻，這是因?yàn)槲覈茉窗l(fā)展將面臨更加嚴(yán)峻的資源壓力。據(jù)國際能源署預(yù)測(cè)，中國將在2020年后成為世界第一大石油進(jìn)口國，在2030年將成為世界最大石油消費(fèi)國。雖然我國的能源資源總量位于世界第三位，但我國人均能源資源占有量很低，不到世界平均水平的一半。我國常規(guī)可采石油資源居世界第九位，但人均占有量居世界第41位；人均天然氣剩余可采儲(chǔ)量僅相當(dāng)于世界人均水平的5%，屬于名副其實(shí)的貧氣大國。此外，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國能源發(fā)展將面臨更加嚴(yán)峻的環(huán)境壓力。例如，在2015年，我國近80萬平方公里的土地上使用的煤炭是全世界的1/4，煤炭的使用率接近70%。這種以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因?yàn)槊禾咳紵a(chǎn)生的氮氧化物、細(xì)顆粒物排放量、二氧化硫分別占全國總量的60%，70%和80%。

1.4 新能源的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)能源相比，新能源具有儲(chǔ)量大、分布廣、污染排放少、可再生等眾多優(yōu)點(diǎn)，是化石燃料的理想替代能源，也是解決當(dāng)今世界日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源短缺等問題的有效途徑，因而成為世界各國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性支點(diǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2070年，全球80%的能源要依靠新能源和可再生能源。

2 如何提高《新能源開發(fā)利用》選修課的教學(xué)效果

2.1 采用多媒體組合教學(xué)

多媒體組合教學(xué)是指根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的需要，在教學(xué)過程中把傳統(tǒng)教學(xué)媒體與現(xiàn)代教學(xué)媒體(聲音、動(dòng)畫、圖像、視頻等)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成教學(xué)信息傳輸及反饋調(diào)節(jié)的優(yōu)化教學(xué)媒體群[3]。它具有聲圖并茂、視聽交融、感染力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)的教學(xué)手段無法比擬的。為了采用多媒體組合教學(xué)，筆者把全部授課內(nèi)容制作成集視頻、文字、圖片、表格于一體的多媒體課件。在《新能源開發(fā)利用》課程的整個(gè)多媒體課件中，筆者總共插入了71段視頻資料和242張圖片。

2.2 采用案例教學(xué)法

案例教學(xué)是目前高校教學(xué)過程中比較先進(jìn)的一類教學(xué)方法，是高效率利用課堂學(xué)時(shí)、改善教學(xué)效果的有效途徑之一?；诖?，筆者將案例教學(xué)有選擇性地穿插在《新能源開發(fā)利用》教學(xué)過程中。例如，在該課程的第一堂課中，筆者沒有宏篇巨論、大講特講新能源開發(fā)利用如何重要，而是給學(xué)生提供了一些化石燃料廣泛使用而引起的環(huán)境污染事件的典型視頻案例，如提供“英國倫敦的煙霧事件”“北極熊因全球變暖難覓食”“中國可怕的霧霾事件”“汽車排放加重城市污染”“2015年聯(lián)合國氣候大會(huì)”等視頻給學(xué)生看，讓學(xué)生去分析其中的原因及其后果，引出新能源開發(fā)利用的重要性。在地?zé)崮芤徽碌慕虒W(xué)過程中首先引入唐明皇與絕代佳人楊貴妃的愛情故事以及那首纏綿悱惻的長恨歌，然后提出以下問題給學(xué)生思考：楊貴妃在華清池沐浴，距今已有1 200多年，但是華清池那股涓涓細(xì)流的泉水現(xiàn)在還熱氣騰騰，為什么有如此多的熱水?這些熱水與新能源有什么關(guān)系嗎？怎么利用這些熱水中蘊(yùn)藏的能量？在海洋能一章的教學(xué)過程中，首先播放一段錢塘江潮的視頻，然后提出以下問題：錢江潮是怎樣形成的？其中蘊(yùn)藏的巨大能量又如何加以利用？最后將學(xué)生分組，進(jìn)行5～10 min的討論后，每個(gè)小組表述各自的觀點(diǎn)。

2.3 重視學(xué)生環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)

正如一枚硬幣有兩面一樣，新能源在造福人類的同時(shí)，也會(huì)給人類帶來新的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在強(qiáng)調(diào)其用途的同時(shí)，不能忽視其帶來的環(huán)境與社會(huì)后果。例如，在生物質(zhì)能的開發(fā)利用過程中，垃圾焚燒發(fā)電曾是幾十年前發(fā)達(dá)國家盛行的垃圾處理方式，我國截至2006年也已建成100多個(gè)大型焚燒裝置。但是調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英因其致癌性導(dǎo)致垃圾焚燒場(chǎng)附近居民癌癥死亡率增加[4]?？扇急兄渌麄鹘y(tǒng)能源無可比擬的優(yōu)勢(shì)，很多國家圍繞可燃冰已展開激烈博弈。但是，如果可燃冰的開采方法不當(dāng)，釋放出的甲烷(一種高效的溫室效應(yīng)氣體)將擴(kuò)散到大氣中，增強(qiáng)地球溫室效應(yīng)，導(dǎo)致永久凍土和兩極冰山融化、地球變暖?；诃h(huán)境污染是人類21世紀(jì)面臨的三大問題之一，所以在《新能源開發(fā)利用》教學(xué)過程中，筆者有意識(shí)地將新能源開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來，強(qiáng)調(diào)環(huán)保教育，培養(yǎng)學(xué)生樹立“天下興亡，匹夫有責(zé)”的社會(huì)責(zé)任感。

3 成績考核

目前，我國高校多數(shù)選修課的考核方式通常是與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的論文寫作或開卷考試[5]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，近年來我國高校學(xué)生論文抄襲問題日益嚴(yán)重，因此，任課教師很難評(píng)判學(xué)生所提交的論文質(zhì)量。開卷考試更是難以準(zhǔn)確衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。基于上述兩個(gè)難點(diǎn)，本課程將成績考核內(nèi)容設(shè)置為出勤情況、課堂表現(xiàn)和期末成績等3個(gè)考核部分。出勤情況的考核內(nèi)容包括學(xué)生缺課、請(qǐng)假、遲到、早退等。課堂表現(xiàn)主要考核學(xué)生上課是否認(rèn)真以及學(xué)生的課堂參與程度。學(xué)生的課堂參與程度主要采取以下考核方式：教師根據(jù)課程內(nèi)容擬定一系列與學(xué)科前沿或?qū)W科應(yīng)用有關(guān)的主題，例如“支持還是反對(duì)垃圾焚燒發(fā)電”、“支持還是反對(duì)核電站的興建”等辯論主題，要求學(xué)生課外收集資料并完成ppt的制作；在進(jìn)行成績考核時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生ppt的內(nèi)容、講解情況等進(jìn)行評(píng)價(jià)。在期末成績考核環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生自主選擇與新能源相關(guān)的內(nèi)容制作一段約10 min的ppt，依次在課堂上演講。

[1] 琚宜文,何家雄,夏磊，等.能源開發(fā)利用與低碳問題[J].工程研究,2012,4(3):245-259.

[2] 陳登宇.新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].科教文匯,2015,303(3):61-62.

[3] 徐頌,陳士明.《環(huán)境保護(hù)概論》公選課教學(xué)實(shí)踐探索[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2005,25(1):38-42.

[4] 趙章元.九座垃圾焚燒爐將成北京人的噩夢(mèng) 垃圾焚燒風(fēng)吹向全國將是一場(chǎng)災(zāi)難[J].生活與環(huán)境,2010(8):12-17.

[5] 魏寶剛,劉理.從公共選修課考試方式探析高校教學(xué)問題[J].中國高教研究,2006(5):79-80.

(責(zé)任校對(duì) 謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.11.009

20160713

湖南省普通高等學(xué)?！笆濉睂I(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目(湘教通〔2016〕276號(hào)-48)

唐安平(1969- )，男，湖南邵陽人，副教授，博士，主要從事新型能源材料的教學(xué)與研究。

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1674-5884(2016)11-0027-03