基于一流課程建設(shè)的“生物質(zhì)能工程”金課建設(shè)探索

劉瑩 徐銳 王昌梅 陳玉保 尹芳

摘?要：本文根據(jù)“兩性一度”的“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)“生物質(zhì)能工程”課程建設(shè)和實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核與評(píng)價(jià)、信息化課程資源建設(shè)、持續(xù)改進(jìn)機(jī)制等方面探索“生物質(zhì)能工程”課程“金課”建設(shè)路徑，以期進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：金課;生物質(zhì)能工程;課程建設(shè)

2019年10月，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》，提出全面開展一流本科課程建設(shè)，樹立課程建設(shè)新理念，推進(jìn)課程改革創(chuàng)新，實(shí)施科學(xué)課程評(píng)價(jià)，嚴(yán)格課程管理，立起教授上課、消滅“水課”、取消“清考”等硬規(guī)矩，夯實(shí)基層教學(xué)組織，提高教師教學(xué)能力，完善以質(zhì)量為導(dǎo)向的課程建設(shè)激勵(lì)機(jī)制，形成多類型、多樣化的教學(xué)內(nèi)容與課程體系。明確一流本科課程建設(shè)要確立學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度，簡(jiǎn)稱“兩性一度”的“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

根據(jù)“兩性一度”的“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，生物質(zhì)能工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)生物質(zhì)能工程課程進(jìn)行了課程內(nèi)容重塑以及教學(xué)方法創(chuàng)新，以提升學(xué)生綜合能力為重點(diǎn)，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核與評(píng)價(jià)、信息化課程資源建設(shè)、持續(xù)改進(jìn)機(jī)制等方面探索“生物質(zhì)能工程”課程“金課”建設(shè)路徑，努力發(fā)揮好課堂教學(xué)主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場(chǎng)作用。

一、生物質(zhì)能工程課程建設(shè)與實(shí)施情況

生物質(zhì)能工程是一門利用原理與技術(shù)將生物質(zhì)能高效轉(zhuǎn)換為新型能源的應(yīng)用性基礎(chǔ)課程，面向農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)、新能源工程專業(yè)開設(shè)，其主要任務(wù)是通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，包括生物質(zhì)總體知識(shí)背景介紹、生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的各種轉(zhuǎn)化策略、技術(shù)的介紹，從普適性基礎(chǔ)知識(shí)到技術(shù)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)與工程的了解，以滿足我國(guó)生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用對(duì)生物質(zhì)能源工程技術(shù)人才的需求。學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)包括：（1）了解到生物質(zhì)能在能源領(lǐng)域中的重要地位和未來(lái)社會(huì)中的戰(zhàn)略作用，認(rèn)識(shí)生物質(zhì)能工程的多學(xué)科交叉性以及轉(zhuǎn)換技術(shù)的多樣和豐富性，掌握生物質(zhì)能工程基本內(nèi)容和方法。（2）掌握生物質(zhì)能工程（各種轉(zhuǎn)換技術(shù)）的理論基礎(chǔ)，了解各種轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展過(guò)程和趨勢(shì)，認(rèn)識(shí)各種轉(zhuǎn)換技術(shù)適應(yīng)對(duì)象和應(yīng)用范圍。（3）掌握生物質(zhì)能工程（各種轉(zhuǎn)換技術(shù)）的基本理論、基本概念和基本計(jì)算，發(fā)現(xiàn)和解決不同情形下生物質(zhì)能工程相關(guān)基本設(shè)計(jì)、技術(shù)管理等工作中出現(xiàn)的新問(wèn)題，提高理論創(chuàng)新能力。（4）把握生物質(zhì)能工程的相關(guān)技術(shù)和方法，形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，認(rèn)識(shí)生物質(zhì)能工程應(yīng)用是其廣泛性和局限性的統(tǒng)一體，靈活處理理論和實(shí)踐問(wèn)題，提高正確認(rèn)識(shí)和處理生物質(zhì)能工程實(shí)際問(wèn)題的能力。該課程是屬于新興交叉學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求變化，近年來(lái)，生物質(zhì)能工程逐漸發(fā)展為涉及分子生物學(xué)、微生物學(xué)、化學(xué)、化學(xué)工程、生物化工、生態(tài)工程、材料學(xué)、能源工程、農(nóng)業(yè)工程等多學(xué)科交叉融合的工程科學(xué)。

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由來(lái)自生物質(zhì)能工程、能源工程、農(nóng)業(yè)工程和化學(xué)背景的專任教師組成，團(tuán)隊(duì)成員數(shù)量充足、專業(yè)構(gòu)成、學(xué)歷職稱與結(jié)構(gòu)合理，能滿足“生物質(zhì)能工程”這門具有化學(xué)、化工、生物、能源等多個(gè)學(xué)科特征的課程建設(shè)所需。

根據(jù)我校辦學(xué)定位以及農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)、新能源工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)普遍較好，具有較強(qiáng)的升學(xué)、參與科研、參與社會(huì)服務(wù)實(shí)踐等意愿的基本情況，課程教學(xué)內(nèi)容主要為十個(gè)章節(jié)，包括緒論、生物質(zhì)能資源、生物質(zhì)的直接燃燒（包括節(jié)柴改灶與生物質(zhì)壓縮成型）、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)熱裂解技術(shù)、沼氣工程、燃料乙醇、生物柴油、生物制氫概論等，同時(shí)針對(duì)云南區(qū)位特色，增加了生物質(zhì)能新技術(shù)與前沿技術(shù)等內(nèi)容。此部分內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合云南地方特色，服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)，融合科研成果和國(guó)際合作經(jīng)驗(yàn)，將工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)引入課程內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容，突出技術(shù)轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)能夠服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的專門人才。教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法中主要通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明課程與教學(xué)基本原理，豐富學(xué)生課程與教學(xué)的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)規(guī)范;通過(guò)案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力;通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，樹立育人意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的合作能力和校本課程設(shè)計(jì)能力;通過(guò)課堂匯報(bào)和課堂辯論，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的表達(dá)能力和反思能力。通過(guò)精講多練，雙向互動(dòng)，“將工程帶進(jìn)課堂”，借助信息化課程資源演示，使學(xué)生進(jìn)一步理解國(guó)家新能源戰(zhàn)略的重要意義和農(nóng)業(yè)工程專業(yè)未來(lái)工作任務(wù)與崗位要求，農(nóng)業(yè)工程工程師應(yīng)該具備的專業(yè)知識(shí)和技能。

本課程自2013年以來(lái)開始建設(shè)，經(jīng)過(guò)連續(xù)五輪教學(xué)周期的不斷探索、完善，課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)著力提升教育思想改革和教育理念創(chuàng)新，取得一定成效，目前已被立項(xiàng)為校級(jí)本科線下一流課程建設(shè)項(xiàng)目。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建設(shè)了較為豐富的課程資源，除了大綱、教案外，還建設(shè)有大量的“教學(xué)短視頻”“虛擬仿真資源”“試題庫(kù)”“試卷庫(kù)”“生物質(zhì)能工程案例”等，信息化課程資源建設(shè)有利于一流本科課程建設(shè)。

同時(shí)建立了科研和教學(xué)平臺(tái)共享機(jī)制，充分利用“教育部可再生能源材料先進(jìn)技術(shù)與制備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“教育部西部高原地區(qū)太陽(yáng)能有效利用及可持續(xù)開發(fā)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”“西南地區(qū)可再生能源協(xié)同創(chuàng)新中心”“云南省農(nóng)村能源工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“云南省沼氣工程技術(shù)研究中心”等國(guó)家、省部級(jí)平臺(tái)的教學(xué)功能，將教師們的科研活動(dòng)和科研項(xiàng)目融入教學(xué)，形成“科研反哺教學(xué)、教學(xué)促進(jìn)科研”的互動(dòng)，進(jìn)一步推動(dòng)了生物質(zhì)能工程的課程改革。

二、生物質(zhì)能工程課程建設(shè)目前存在的問(wèn)題

隨著科技的發(fā)展和環(huán)保的要求，對(duì)具有綠色、環(huán)保、可再生的生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用非常重要。由于該門課程發(fā)展歷史相對(duì)較短，目前“生物質(zhì)能工程”課程難以滿足需求，主要存在傳統(tǒng)教學(xué)形式與行業(yè)發(fā)展、前沿科技融合度不高，跟不上學(xué)科快速發(fā)展的要求，也不能滿足能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要;還存在培養(yǎng)目標(biāo)定位相對(duì)模糊;理論教學(xué)方法和模式陳舊;實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不足，考核評(píng)價(jià)方式單一，不能全面衡量教學(xué)效果等問(wèn)題。此外，現(xiàn)有課程還體現(xiàn)出教材實(shí)踐案例內(nèi)容不充分以及課堂互動(dòng)性不足等問(wèn)題。

又由于新興技術(shù)和交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，因此“生物質(zhì)能工程”課程涉及的內(nèi)容和范圍也需要不斷擴(kuò)充和更新;教學(xué)模式和手段也需要與時(shí)俱進(jìn)。四川大學(xué)石碧[2]等對(duì)高校傳統(tǒng)工科專業(yè)教育進(jìn)行研究時(shí)，提出了在培養(yǎng)目標(biāo)、課程安排、科研與工程能力培養(yǎng)等方面均需繼承創(chuàng)新，其中也到了課程內(nèi)容的更新優(yōu)化、教學(xué)模式改革、實(shí)踐創(chuàng)新融合以及思政元素融合等。毛劍[3]等提出，新工科背景下特別要注重高校思想政治工作“三全育人”體系的構(gòu)建。貴州大學(xué)謝海波[4]等提出，在新形勢(shì)下，“生物質(zhì)能工程”課程教學(xué)要進(jìn)行大膽革命和創(chuàng)新，其中提出將科研融入本門課程教學(xué)中的思想。因此，以一流本科課程為目標(biāo)，對(duì)于生物質(zhì)能工程課程建設(shè)來(lái)說(shuō)，急需進(jìn)一步整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，豐富創(chuàng)新教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，不斷完善教學(xué)手段，形成課程教學(xué)特色。

三、基于金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的“生物質(zhì)能工程”課程建設(shè)路徑

“生物質(zhì)能工程”課程按照建設(shè)一流線下課程要求，對(duì)標(biāo)“兩性一度”金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，重構(gòu)課程知識(shí)體系，利用新型教學(xué)手段和信息技術(shù)對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)施，達(dá)到課程目標(biāo)明確，可衡量、可評(píng)價(jià)，能有效支撐畢業(yè)要求達(dá)成，主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革。

（一）教學(xué)內(nèi)容

云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院是國(guó)內(nèi)最早開展太陽(yáng)能利用研究的單位之一，以太陽(yáng)能、生物能源等可再生能源利用研究和高層次人才培養(yǎng)為主要優(yōu)勢(shì)特色，所以在教學(xué)中除選用國(guó)家級(jí)和十二五、十三五規(guī)劃教材之外，鼓勵(lì)選用經(jīng)典優(yōu)秀教材和自編講義，其中《生物質(zhì)能實(shí)驗(yàn)》《有機(jī)廢棄物處理工程》入選云南省高等學(xué)校規(guī)劃教材，《沼氣技術(shù)理論與工程》《沼氣發(fā)酵實(shí)驗(yàn)教材》入選全國(guó)相關(guān)專業(yè)選用教材。同時(shí)就目前已經(jīng)成熟的工藝技術(shù)和最新出現(xiàn)的新技術(shù)、新方法的文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行學(xué)習(xí)和點(diǎn)評(píng)，不斷擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面和提高實(shí)踐性教學(xué)。如在講授生物質(zhì)壓縮成型時(shí)，還組織學(xué)生收集食堂廢棄的一次性筷子，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)的生物質(zhì)顆粒燃料加工技術(shù)，將食堂的廢棄筷子加工成高能量密度顆粒燃料，通過(guò)實(shí)踐把書本上的理論知識(shí)通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，收到了良好的教學(xué)效果。同時(shí)進(jìn)一步深度融合課程思政，潛移默化中教育學(xué)生樹立正確人生觀、價(jià)值觀，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，讓教育為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，為人民服務(wù)。

（二）教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法

結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)課堂進(jìn)行充實(shí)，應(yīng)用啟發(fā)式、討論式、研究式結(jié)合的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)教具和現(xiàn)代信息技術(shù)融合促進(jìn)課堂教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生全員參與，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)志趣和潛能。通過(guò)集體教研對(duì)每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真梳理和教學(xué)模式設(shè)計(jì)，將理論課程和實(shí)驗(yàn)課程合二為一，充分將翻轉(zhuǎn)課堂、過(guò)程性評(píng)價(jià)、虛擬仿真、實(shí)踐探索、成果導(dǎo)向（PBL教學(xué)）等新型教學(xué)理念和課堂組織形式融入授課過(guò)程中，主要是：（1）題庫(kù)引導(dǎo)：建設(shè)自主學(xué)習(xí)引導(dǎo)題庫(kù)，并在布置自主學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)使用，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（2）討論練習(xí)：課后布置小組任務(wù)，讓學(xué)生分組完成并在課堂上分享，以鞏固學(xué)生課堂所學(xué)。（3）PBL教學(xué)：課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，課后布置文獻(xiàn)閱讀、知識(shí)梳理等任務(wù)，要求學(xué)生對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行整理，幫助學(xué)生講課堂講授知識(shí)內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（4）自主學(xué)習(xí)：讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，對(duì)大綱中自主學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，同時(shí)教師進(jìn)行引導(dǎo)和總結(jié)。（5）實(shí)踐教學(xué)：對(duì)難點(diǎn)設(shè)計(jì)一些課堂演示實(shí)驗(yàn)和專門的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解和掌握教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)。借助教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法創(chuàng)新，踐行“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”，提升學(xué)生參與度和獲得感。

（三）課程考核與評(píng)價(jià)

采用的過(guò)程化與個(gè)性化相結(jié)合、形成性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)考核方式。總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×50%+期末成績(jī)×50%（其中平時(shí)成績(jī)即為過(guò)程性成績(jī)，課程總成績(jī)達(dá)60分后才能算及格）。平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定由課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)踐教學(xué)、課堂考勤、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)（如學(xué)習(xí)通、智慧樹）訪問(wèn)交流情況、線上學(xué)習(xí)情況綜合評(píng)定組成。期末考核方式為隨堂閉卷考試，要求學(xué)生掌握基本概念、基本原理、不同生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用、工藝流程，重點(diǎn)考查學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)方法解決具體問(wèn)題的能力。課程評(píng)價(jià)采用團(tuán)隊(duì)自評(píng)+同行評(píng)價(jià)+學(xué)生評(píng)價(jià)+用人單位評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式開展，最終形成閉環(huán)螺旋上升模式，以期不斷提升教學(xué)質(zhì)量和團(tuán)隊(duì)教學(xué)水平。

（四）信息化課程資源建設(shè)

在對(duì)課程進(jìn)行線下教學(xué)的同時(shí)，融入線上內(nèi)容和混合式教學(xué)，通過(guò)優(yōu)質(zhì)線上資源的建設(shè)，在實(shí)現(xiàn)線上線下混合和課堂翻轉(zhuǎn)的同時(shí)，將理論講授與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合;通過(guò)虛擬仿真課程資源的建設(shè)，將實(shí)踐課程講授過(guò)程中的虛擬和現(xiàn)實(shí)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步充實(shí)課程資源，提高課堂效率。同時(shí)借助“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合面授、虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)操作開展綜合教學(xué)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)管理學(xué)生，并開展課程教學(xué)過(guò)程性評(píng)價(jià)。

（五）持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

構(gòu)建基于評(píng)價(jià)的課程持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，使用信息技術(shù)積累、分析教學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)合學(xué)生評(píng)教、專家評(píng)教等評(píng)價(jià)結(jié)果，持續(xù)建設(shè)課程資源、設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法。本課程以線下教學(xué)為主，結(jié)合“學(xué)習(xí)通”上的學(xué)習(xí)資料作補(bǔ)充，任課教師負(fù)責(zé)教學(xué)和監(jiān)控學(xué)生的自學(xué)。課堂討論要求落到實(shí)處，有效組織實(shí)施，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用和自主性。參考書目的閱讀、檢查、指導(dǎo)部分采用線上完成，參與科研情況等均納入教學(xué)過(guò)程性考核范疇。期末時(shí)邀請(qǐng)教學(xué)督導(dǎo)評(píng)教、領(lǐng)導(dǎo)評(píng)教、學(xué)生評(píng)教，根據(jù)綜合評(píng)課的結(jié)果，對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)整改，對(duì)線上資源進(jìn)一步修改完善，持續(xù)提升課程建設(shè)理念和內(nèi)涵。

加強(qiáng)課程建設(shè)，樹立“金課”標(biāo)桿，是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，深化高等教育質(zhì)量提升內(nèi)涵發(fā)展的必然要求。根據(jù)“兩性一度”的金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)“生物質(zhì)能工程”課程建設(shè)和實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)，持續(xù)推進(jìn)“生物質(zhì)能工程”課程改革創(chuàng)新，以打造金課為途徑建設(shè)一流課程，使課堂活起來(lái)，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際生產(chǎn)生活中生物質(zhì)能知識(shí)的融會(huì)貫通，為滿足地方人才培養(yǎng)需求、一帶一路能源戰(zhàn)略實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：云南師范大學(xué)2020年本科線下一流課程建設(shè)項(xiàng)目（2020xxkc56）

作者簡(jiǎn)介：劉瑩（1981—?），女，漢族，碩士，云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事有機(jī)化學(xué)、生物質(zhì)能工程相關(guān)教學(xué)研究。