生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐探索

林郁郁，鄭志敏，黃庠永

(安徽工業(yè)大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)面向新能源方向的本科生開設(shè)的專業(yè)必修課程，詳細(xì)介紹生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的理論、技術(shù)工藝和相應(yīng)裝備，要求學(xué)生了解部分計(jì)算、設(shè)計(jì)方法，掌握生物質(zhì)能工程實(shí)踐中使用的基本測試方法，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。系統(tǒng)學(xué)習(xí)該課程有助于學(xué)生進(jìn)一步鞏固傳熱學(xué)、燃燒學(xué)等課程的相關(guān)知識(shí)，并為部分學(xué)生研究生階段進(jìn)行生物質(zhì)領(lǐng)域研究或畢業(yè)后進(jìn)入生物質(zhì)發(fā)電廠等企業(yè)進(jìn)行工作打下良好的基礎(chǔ)。該課程涉及較多的內(nèi)容、技術(shù)、裝備，課堂教學(xué)時(shí)學(xué)生自主參與程度較低，教學(xué)效果存在一定的不足。為提升課程教學(xué)效果，筆者通過探索線上線下混合式教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行設(shè)備觀摩與操作，完善課程形成性評價(jià)等多種方式來提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)通常面向能源與動(dòng)力工程本科專業(yè)大四學(xué)生開設(shè)，為專業(yè)必修課程。課程介紹了生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)，闡述了生物質(zhì)能的基礎(chǔ)理論，介紹了各種工藝技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化機(jī)理和工藝原理。學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及生物質(zhì)能源及利用現(xiàn)狀、生物質(zhì)直接燃燒、壓縮成型、熱裂解、氣化、直接液化、燃料乙醇、制氫、合成燃料、能源植物、植物油與生物柴油和城市垃圾能源利用等，特別是生物質(zhì)資源的統(tǒng)計(jì)估算方法進(jìn)行了介紹。課程涉及原理、技術(shù)、設(shè)備等，專業(yè)性和綜合性強(qiáng)，知識(shí)更新快，課程教學(xué)實(shí)施過程中存在師生之間配合度不足和學(xué)生參與度不高、課程線上線下資源繁雜分散且不成體系、課程考核評價(jià)體系并未完善等問題，這些問題在一定程度上影響了課程教學(xué)效果。

二、課程教學(xué)的實(shí)踐探索

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)課程專業(yè)性和綜合性強(qiáng)，教師須深入理解相關(guān)理論及技術(shù)，同時(shí)應(yīng)熟練使用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、軟件。在課程教學(xué)實(shí)踐中，教師首先通過深入理解課程知識(shí)結(jié)構(gòu)、詳細(xì)梳理知識(shí)框架、不斷學(xué)習(xí)和熟悉多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及平臺(tái)、加強(qiáng)知識(shí)更新，在和學(xué)生的互動(dòng)過程中不斷提高自身素質(zhì)，探索運(yùn)用多種方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

(一)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的選擇和線上資源的建立

目前，許多高校在教學(xué)過程中采用線上線下混合式教學(xué)模式[1]。此模式主要通過運(yùn)用多媒體技術(shù)，使用靈活有效并符合教學(xué)規(guī)范與要求的活動(dòng)資源，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，取得較好的教學(xué)效果。本課程在教學(xué)過程中同樣采用線上線下混合進(jìn)行的模式，選擇線上平臺(tái)輔助教學(xué)并加強(qiáng)線上資源的建設(shè)。MOOC、SPOC 等平臺(tái)具有成熟的體系和良好的人機(jī)交互界面，因此本課程充分利用MOOC平臺(tái)的輔助作用，便于教師掌握教學(xué)進(jìn)度。同時(shí)，教師選擇QQ、微信群、微信公眾號(hào)等進(jìn)行部分信息發(fā)布和問題解答。多平臺(tái)的結(jié)合有效促進(jìn)了生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)課程教學(xué)的順利進(jìn)行。

線上教學(xué)需要教師建設(shè)規(guī)范而成體系的線上教學(xué)資源。目前網(wǎng)絡(luò)上生物質(zhì)能相關(guān)文獻(xiàn)與視頻資源繁雜而且不成體系，而教材內(nèi)容也是繁雜眾多。教師要綜合線上PPT、論文、動(dòng)畫、視頻等資源和教材內(nèi)容并提前整理和分配，同時(shí)發(fā)掘建立合適的新資源。整理線上資源時(shí)，優(yōu)先參考專家學(xué)者講座視頻、新華網(wǎng)等權(quán)威主流媒體資源并按照不同生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換利用技術(shù)分類，通過Web of Science 、萬方數(shù)據(jù)庫等平臺(tái)下載關(guān)于生物質(zhì)能的權(quán)威及最新文獻(xiàn)，最終仔細(xì)選擇與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的資源上傳到教學(xué)網(wǎng)站、學(xué)習(xí)群、公共郵箱等，隨時(shí)根據(jù)需要不斷更新和豐富此類資源。組織學(xué)生依據(jù)課程進(jìn)度分組或個(gè)人進(jìn)行線上內(nèi)容學(xué)習(xí)，并進(jìn)行寫作總結(jié)、實(shí)時(shí)線上或線下匯報(bào)以便于教師掌握學(xué)習(xí)情況。通過對學(xué)生在線學(xué)習(xí)效果的分析，教師根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)度調(diào)整在線學(xué)習(xí)內(nèi)容，完善課程在線教學(xué)資源。

(二)提高學(xué)生參與度

教師需在課前、課中不斷引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)過程，同時(shí)控制課后教學(xué)過程。教師通過作業(yè)、筆記、個(gè)人或小組匯報(bào)等方法引導(dǎo)學(xué)生積極配合教學(xué)。此外，還通過引導(dǎo)課后學(xué)習(xí)方向，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和分組探討。本課程針對大四學(xué)生開設(shè)，學(xué)生將面臨考研或者就業(yè)壓力，教師在進(jìn)行課程教學(xué)時(shí)需對這兩方面進(jìn)行正確引導(dǎo)，促使學(xué)生更有興趣、更主動(dòng)地學(xué)習(xí)。對于將繼續(xù)讀研的學(xué)生，引導(dǎo)其了解前沿技術(shù)并查詢科研文獻(xiàn)、進(jìn)行文獻(xiàn)綜述撰寫及課堂PPT匯報(bào)；對于將就業(yè)的學(xué)生，引導(dǎo)其查詢涉及相關(guān)技術(shù)的實(shí)際產(chǎn)業(yè)、工作、案例。教學(xué)過程因材施教，學(xué)生參與配合程度取得了較大的提高，教學(xué)效果良好。

(三)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的觀摩與操作

我校近年來在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換利用方面進(jìn)行了大量深入的研究，承擔(dān)完成了多項(xiàng)國家級、省級自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，并配置有熱解-氣相色譜/質(zhì)譜(PY-GC-MS)、生物質(zhì)燃燒流化床等一系列實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置。為促使學(xué)生更加深入了解課程內(nèi)容，教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)行講解和部分操作，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。例如，在生物質(zhì)熱解部分教學(xué)中，教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀熱重-質(zhì)譜(TG-MS)、PY-GC-MS、管式爐熱解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，詳細(xì)講解設(shè)備原理、熱解反應(yīng)在設(shè)備中的進(jìn)行過程、各熱解設(shè)備可以得出的實(shí)驗(yàn)成果等，并帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)際操作TG-MS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；在生物質(zhì)燃燒部分教學(xué)中，帶領(lǐng)學(xué)生參觀生物質(zhì)管式爐及流化床燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并詳細(xì)講解；在生物質(zhì)水熱部分教學(xué)中，帶領(lǐng)學(xué)生參觀水熱反應(yīng)釜等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并詳細(xì)講解，同時(shí)打開操作視頻讓學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)過程等。學(xué)生在觀摩或操作這些設(shè)備后，對生物質(zhì)能相關(guān)知識(shí)興趣更濃，主動(dòng)與教師溝通交流，積極去探索研究生階段將要從事生物質(zhì)能研究的技能、難點(diǎn)和熱點(diǎn)以及工作后生物質(zhì)能電廠設(shè)備現(xiàn)狀等。課后實(shí)驗(yàn)設(shè)備的觀摩或操作有利于提高教學(xué)的直觀性，取得良好的教學(xué)效果。

(四)完善課程形成性評價(jià)系統(tǒng)

課程教學(xué)過程中為促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過綜合量化學(xué)習(xí)態(tài)度、平時(shí)作業(yè)、報(bào)告等情況，建立較為完善的形成性評價(jià)體系。形成性評價(jià)的平時(shí)成績主要包括學(xué)生出勤、學(xué)習(xí)筆記、課堂表現(xiàn)、PPT匯報(bào)、平時(shí)作業(yè)等5個(gè)部分，并且將其所占比重設(shè)置占50%：其中學(xué)生出勤占20%，學(xué)習(xí)筆記占5%，課堂表現(xiàn)占5%，PPT匯報(bào)15%，平時(shí)作業(yè)占5%。學(xué)生出勤：采用課堂考勤系統(tǒng)，課程考勤次數(shù)不少于5次。學(xué)習(xí)筆記：學(xué)生對課程講授內(nèi)容進(jìn)行記錄和整理，任課教師對學(xué)生的筆記進(jìn)行批閱。課堂表現(xiàn)：組織學(xué)生對課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)或部分專題內(nèi)容通過課堂討論或進(jìn)行課堂提問等形式開展師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)情況評定成績。平時(shí)作業(yè)：教師通過精心設(shè)計(jì)、適量布置作業(yè)，及時(shí)批改、及時(shí)反饋，嚴(yán)把作業(yè)質(zhì)量關(guān)，確保平時(shí)作業(yè)成績的準(zhǔn)確性，平時(shí)作業(yè)次數(shù)不少于5次。PPT匯報(bào)：根據(jù)課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)，學(xué)生選擇不同題目進(jìn)行PPT匯報(bào)，教師綜合學(xué)生的PPT文本內(nèi)容和匯報(bào)情況進(jìn)行成績評定，充分考查學(xué)生課后的學(xué)習(xí)情況和綜合能力。在PPT匯報(bào)環(huán)節(jié)，學(xué)生完成和參與度很高，效果良好。

三、結(jié)語

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)課程利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行資源優(yōu)化整合和線上線下混合教學(xué)，采取多種措施提高學(xué)生參與度。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備觀摩和操作，完善形成性評價(jià)體系，有效促進(jìn)了學(xué)生積極自主學(xué)習(xí)本課程，提高了課程教學(xué)效果。