《新能源技術(shù)》課程教學(xué)設(shè)計與實踐

何燕　向碩　陳浩　李學(xué)彬

【摘要】本文結(jié)合《新能源技術(shù)》課程的特點以及學(xué)生學(xué)情的特殊性進行了課程教學(xué)設(shè)計和實踐探索，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、想定作業(yè)練習(xí)等多種教學(xué)方法，同時通過雨課堂等多種教學(xué)手段提升教學(xué)效果和效率，為本門課程的實施提出具體對策。

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

【中圖分類號】G64 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）08-0132-02

隨著人類能源短缺、環(huán)境惡化、對傳統(tǒng)化石能源較為依賴等問題日益突出，發(fā)展可持續(xù)、綠色、高效的新能源是21世紀人類需要解決的重大課題。因此，新能源技術(shù)的發(fā)展水平是一個國家和地區(qū)高新技術(shù)發(fā)展水平的體現(xiàn)，是當(dāng)今國際政治、經(jīng)濟競爭的戰(zhàn)略制高點。新能源技術(shù)及相關(guān)研究已發(fā)展成為一個國際重大前沿技術(shù)方向;世界各國紛紛將新能源技術(shù)的開發(fā)和利用提升到國家戰(zhàn)略地位。我國先后設(shè)立了國家能源局、國家能源委員會等，教育部也在部分高校開設(shè)了新能源科學(xué)與工程專業(yè)等，以此培養(yǎng)從事新能源相關(guān)的專業(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)》是一門涉及電氣、動力、材料、控制、電子、計算機、信息等多個交叉學(xué)科高新技術(shù)的課程，學(xué)科交叉性較強;既有很強的理論性，又需要大量聯(lián)系實際。因此，要讓學(xué)生把這門課程學(xué)精學(xué)透，課程教學(xué)設(shè)計尤為關(guān)鍵。筆者對本門課程的課程教學(xué)設(shè)計進行了探索和實踐。

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立德樹人根本任務(wù)的意見》，這標(biāo)志著我國課程改革已經(jīng)進入全面深化時期，與傳統(tǒng)應(yīng)試教育為導(dǎo)向的學(xué)情分析不同，新形勢下的學(xué)情分析不再只強調(diào)成績，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)展分為認知、能力和態(tài)度三個維度，使學(xué)情分析更具指導(dǎo)性和可操作性[1-2]。

1.通過學(xué)情分析了解學(xué)生起點水平

通過學(xué)情分析，在了解學(xué)生起點水平的基礎(chǔ)上，設(shè)置合適的教學(xué)框架。在學(xué)習(xí)本門課程之前，學(xué)生進修了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、電子電工基礎(chǔ)等課程，有較強的認知能力，已經(jīng)具備一定的相關(guān)理論知識，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、上課紀律，而轉(zhuǎn)向分析學(xué)生的認知水平、能力基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)態(tài)度，尤其關(guān)注學(xué)生的高階認知素養(yǎng)，突出關(guān)注學(xué)生的實踐能力，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)，對及時相關(guān)的知識進行簡單回顧加深，以幫助學(xué)生更好地掌握本課程知識點，繼而拓展其高階認知。

2.關(guān)注學(xué)生心理存在的個體差異

大部分學(xué)生有較強的求知欲，希望通過本門課程的學(xué)習(xí)有較大收獲;也有部分學(xué)生，覺得以后可能不從事新能源相關(guān)工作，心存“學(xué)而無用武之地”的顧慮。因此，學(xué)生的心理特點和個體差異，能夠為教師教學(xué)的行為提供反饋信息和改進依據(jù)，在課后對學(xué)習(xí)結(jié)果的分析能促進教師教學(xué)反思，更加注意因材施教，強化教學(xué)效果。同時這也是對下一階段學(xué)習(xí)起點的了解與認知，能夠更好地服務(wù)于教學(xué)目的。

二、教學(xué)過程與方法

教學(xué)過程中，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，然后具體問題進行引導(dǎo)學(xué)習(xí)。主要采用教師講授、學(xué)生自學(xué)[3-6]相結(jié)合的方式進行教學(xué)，對于重難點教師精講，對于學(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、想定作業(yè)練習(xí)等。

1.各種新能源的定義、分類等內(nèi)容，可用問題前導(dǎo)的方式，首先提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考，再講解清楚問題。如新能源的定義，可提問“新能源指的是哪類能源？”引導(dǎo)學(xué)生回答如氫能、太陽能、風(fēng)能等類似答案，再追問“太陽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)生對新能源的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生進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、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行，以小組為單位討論分析。我們通過這種方式培養(yǎng)學(xué)生交流合作能力、表述能力和分析問題，解決問題能力。討論過程中采用兩種方法：一是由學(xué)生提問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;二是由教師進一步補充提出更有深度和難度的問題，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，從而增強學(xué)生對這部分知識的掌握。同時，課堂問題和作業(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，在練與評中互相學(xué)習(xí)、互相促進，并養(yǎng)成一定的實際組織實施能力。

3.針對課程教學(xué)實際，運用案例教學(xué)法，與學(xué)生共同分析新能源應(yīng)用的實際案例。讓學(xué)生從案例中了解新能源的運用領(lǐng)域、發(fā)展?fàn)顩r，學(xué)習(xí)其相關(guān)技術(shù);同時讓學(xué)生了解目前新能源發(fā)展和推廣所面臨的問題。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)象問題背后的技術(shù)因素、社會因素、經(jīng)濟因素等。將抽象的理論與具體實際應(yīng)用相結(jié)合，可加強學(xué)生對知識點的認識和把控，同時也能了解風(fēng)能的社會、經(jīng)濟等方面的現(xiàn)狀和常識，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)束時對學(xué)生提出問題，給出必要的提示，引導(dǎo)學(xué)生在課堂之外思考、討論問題，并查閱相關(guān)資料提出解決問題的方法和措施，下一次上課拿出一定的時間匯報交流。比如太陽能是我國發(fā)展迅速的一種新能源，光伏產(chǎn)業(yè)有望達到國際領(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?？舍槍@個課題對學(xué)生提問并布置想定作業(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，在問題設(shè)想和討論的過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。同時采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，實時地布置學(xué)習(xí)任務(wù)，組織學(xué)生撰寫小論文，開展研討式教學(xué)來培養(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)知識點安排上，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)計中，應(yīng)充分利用新能源課程相關(guān)實驗平臺和資源，開展實驗教學(xué)，以鍛煉學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和動手解決問題的能力。值得注意的是，實驗室教學(xué)是本門課程重要的組成部分，開展實踐教學(xué)的時候，要著眼崗位適應(yīng)性來設(shè)置實驗相關(guān)內(nèi)容;新能源技術(shù)與物理、化學(xué)、材料、生物、環(huán)境、機械和工程技術(shù)等諸多學(xué)科相互交叉，實驗課程的設(shè)計更需要在合理的范圍內(nèi)，兼顧固有知識點并突出重點。

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)過程中運用板書這種傳統(tǒng)手段突出提綱挈領(lǐng)的重點。結(jié)合多媒體教學(xué)軟件和多媒體設(shè)備，形象生動、節(jié)奏快、信息傳輸量大，而且加上圖形、動畫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?，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，弱化學(xué)生之間專業(yè)差異大的不足。

結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)[7-9]，如采用雨課堂進行線上混合式教學(xué)等，通過雨課堂進行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等多效互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)的能力，同時滿足學(xué)生的個性化學(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;打破時間和場地的限制，轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境[10-11]。

2.理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合

學(xué)校配備了新能源實驗室平臺，擁有太陽能、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)置在新能源實驗室，針對太陽能、風(fēng)能等內(nèi)容進行現(xiàn)場教學(xué)，讓學(xué)生與新能源設(shè)備有近距離的接觸，觀察并自己動手進行探索和實踐，使書本上抽象的概念和理論轉(zhuǎn)化為看得見、摸得著、動得了的實物，幫助學(xué)生建立對新能源技術(shù)更為清晰的認知。

為拓展學(xué)生對新能源技術(shù)的進一步深入了解，課程可利用電化學(xué)實驗、儲能材料制備、組裝測試裝置等實驗條件，適當(dāng)開設(shè)以材料制備研究、材料性能分析以及器件組裝測試等實踐課程。以此讓學(xué)生對新能源材料制備方法、相關(guān)性能的表征測試方法以及常用的實驗儀器使用操作方法有一定認識和掌握，為后續(xù)綜合專業(yè)實驗以及科學(xué)研究打基礎(chǔ)[12]。

四、評價手段

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

1.形成性考核

形成性考核占總成績的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、查閱文獻資料能力、團隊協(xié)作能力等，此部分占總成績的30%，由學(xué)生、授課教師一同，形成學(xué)生自評—互評—教評三維評價體系;另一方面是結(jié)課論文，設(shè)置三個既定主題，學(xué)員根據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)情況選擇其中一個主題，通過調(diào)研、試驗等方式，最終撰寫出5000字以上的小論文，此部分占總成績的30%。

2.終結(jié)性考核

終結(jié)性考核則為課終考試，此部分占總成績的40%，采用閉卷筆試方式進行?？己藘?nèi)容除了采用客觀題考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度外，更注重學(xué)生的能力測試，加入不少主觀題，考查學(xué)生剖析和解決問題的能力以及靈活運用知識的能力。

實踐證明，通過此次教學(xué)課程設(shè)計與實踐，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高了學(xué)生團隊協(xié)作精神以及解決問題的能力，同時為學(xué)生更好地創(chuàng)新思維提供了有力條件和可行機制。綜合考核結(jié)果顯示，大部分學(xué)生成績?yōu)榱己?，取得了較為滿意的教學(xué)效果。

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