生物質(zhì)能利用技術(shù)教學(xué)改革的探索與實踐*

謝　君，張紅丹，蔣恩臣

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，新能源與新材料研究所，農(nóng)業(yè)部能源植物資源與利用重點實驗室，廣東省高校生物質(zhì)能源重點實驗室，廣東　廣州　510642)

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教學(xué)園地

生物質(zhì)能利用技術(shù)教學(xué)改革的探索與實踐*

謝君，張紅丹，蔣恩臣

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，新能源與新材料研究所，農(nóng)業(yè)部能源植物資源與利用重點實驗室，廣東省高校生物質(zhì)能源重點實驗室，廣東廣州510642)

當今化石能源漸趨枯竭和環(huán)境壓力日益增大，生物質(zhì)能作為一種可再生能源，為能源和生態(tài)問題的解決提供了一條新思路，“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程正是在這一背景下開設(shè)的。該文作者根據(jù)能源與環(huán)境系統(tǒng)工程本科專業(yè)的特色，結(jié)合“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程特點，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法以及提高教師水平上進行了改革嘗試，收到了良好的效果。

生物質(zhì)能；新能源；教學(xué)改革

1　生物質(zhì)能利用技術(shù)課程特點及主要存在問題

當今化石能源漸趨枯竭和環(huán)境壓力日益增大，潔凈的可再生生物質(zhì)能越來越受到人們的重視，如何合理的開發(fā)利用生物質(zhì)能是人類面臨的新課題[1]?！吧镔|(zhì)能利用技術(shù)”課程是為了適應(yīng)開發(fā)可再生的能源和保護環(huán)境這一發(fā)展而形成的，開設(shè)這門課的目的就是為了幫助學(xué)生了解生物質(zhì)能源開發(fā)利用的重要性及其利用現(xiàn)狀，生物質(zhì)能利用技術(shù)及發(fā)展趨勢，以及當前所存在的問題[2]。目前，此類課程中存在著一些不容忽視的問題，比如教學(xué)內(nèi)容更新較慢，不能調(diào)動學(xué)生上課的積極性，教學(xué)方式以傳統(tǒng)教學(xué)為主以及考核方式過于單一等[3,4,5]。因此我們需要對其從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面進行改革，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強學(xué)生對生物質(zhì)能利用的理解和掌握，使講授內(nèi)容跟上生物質(zhì)能利用的發(fā)展速度。

2　教學(xué)內(nèi)容的更新

2.1注重課程的更新

如果上課的內(nèi)容完全照搬所選的教材，會使課堂變得枯燥乏味，使學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒。為解決這一問題，教師要借助并充分利用學(xué)校圖書館豐富的電子資源和互聯(lián)網(wǎng)資源，對所講內(nèi)容進行更新、補充和延伸，讓學(xué)生及時了解和掌握新事物，提高學(xué)生上課的積極性，并讓學(xué)生體會到科技的進步。

2.2注重理論與科研相結(jié)合

教師要注重選擇符合教學(xué)大綱要求的優(yōu)秀教材，傳授理論基礎(chǔ)知識的同時注重與科研相結(jié)合。科研可以激發(fā)教師的想象、創(chuàng)造力及其探索精神，熟悉相關(guān)領(lǐng)域的研究動態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容。例如在講解可再生能源的時候，把“生物質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇”的相關(guān)研究內(nèi)容、技術(shù)方法和研究思路等進行詳細的講解。同時可以選擇對科研感興趣的優(yōu)秀學(xué)生參加學(xué)生項目，注重理論與實踐的結(jié)合，使得教學(xué)成果得到很大提升。

2.3注重與畢業(yè)論文相結(jié)合

本科畢業(yè)論文是本科生在大學(xué)階段學(xué)習(xí)的最后一個重要環(huán)節(jié)，是把所學(xué)專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的一項實踐活動[6]。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣以及未來的職業(yè)方向來選擇自己的畢業(yè)論文。通過系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，使學(xué)生的科研意識、科研能力和科研素養(yǎng)得以訓(xùn)練和提升。例如，作者以蔗渣生物質(zhì)為原料，經(jīng)預(yù)處理酶解發(fā)酵等生產(chǎn)燃料乙醇為內(nèi)容設(shè)置研究課題，要求學(xué)生查閱相關(guān)文獻、完成實驗操作，并對所得數(shù)據(jù)進行分析撰寫畢業(yè)論文，在此過程中訓(xùn)練了學(xué)生的動手能力以及熟悉儀器的使用，對學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)很有益處。

2.4加強教學(xué)實踐

生物質(zhì)能利用技術(shù)是一門實踐性和應(yīng)用性都很強的課程，需要理論與實踐密切聯(lián)系，而學(xué)生的實踐知識和經(jīng)驗較缺乏，這就需要在教學(xué)中增加實踐環(huán)節(jié)，加大其在教學(xué)計劃中的比重，優(yōu)化組合實踐教學(xué)手段。通過實踐教學(xué)能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，引導(dǎo)他們創(chuàng)造性思維，并增加其科研素養(yǎng)。組織學(xué)生去能源類技術(shù)企業(yè)比如燃料乙醇制備廠或沼氣站進行參觀學(xué)習(xí)，通過教學(xué)和參觀實踐的結(jié)合，不僅使學(xué)生對所學(xué)知識有更深入的認識，而且開闊他們的視野，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3　教學(xué)方法手段的創(chuàng)新

3.1采用情景式教學(xué)

情景式教學(xué)是以認知理論為基礎(chǔ)，解決生活中的實際問題為目的，并在具體情景中評估學(xué)習(xí)效果的學(xué)習(xí)模式。情景式教學(xué)有利于提高學(xué)生的形象思維能力，并培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。作為一種新的教學(xué)方法，情景式教學(xué)能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，從而達到教育的目標。情景式教學(xué)一般包括以下幾個方面：創(chuàng)造問題情境、發(fā)現(xiàn)問題、提出并思考問題。為引入“生物質(zhì)原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇”這個概念，首先我們用幻燈片展示傳統(tǒng)的淀粉發(fā)酵產(chǎn)乙醇的過程，可食用淀粉的使用加劇了其與人和動物對可食用淀粉的激烈競爭，來創(chuàng)設(shè)問題情境；再提問“如何避免這種情況的發(fā)生”引導(dǎo)學(xué)生進行深入思考，然后設(shè)問“可否用非食用的物質(zhì)對生產(chǎn)乙醇的淀粉原料進行替代”,引出課程內(nèi)容“生物質(zhì)原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇”。通過這樣的教學(xué)，使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有感性認識，發(fā)揮他們的想象力，在思考的過程中掌握知識。

3.2強化多媒體教學(xué)

傳統(tǒng)的能源教學(xué)方式以課本為基礎(chǔ)，以教師板書為中心，給出的信息量有限，特別是一些圖像資料難以展示，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高以及思維能力的發(fā)展。因此傳統(tǒng)的教學(xué)中單靠一張嘴、一支筆的教學(xué)模式已越來越不能滿足上課的需要，多媒體作為一種現(xiàn)代化教學(xué)手段，采用圖形、動畫和視頻等表現(xiàn)形式，能夠直觀形象的再現(xiàn)客觀事物，調(diào)動學(xué)生的積極性，提高學(xué)習(xí)效率；擴大課堂知識容量，補充教學(xué)內(nèi)容的不足，使學(xué)生開闊視野，加深對課堂知識點的理解。這種教學(xué)方式能不斷提升課堂教學(xué)的內(nèi)涵，通過數(shù)據(jù)、圖表、動畫演示和視頻的呈現(xiàn)，使課堂教學(xué)形象化。通過多媒體教學(xué)的運用，能夠把知識生動、清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，加深學(xué)生的理解，使學(xué)生在愉快接收知識的同時提高了學(xué)習(xí)效率。

4　其它方面改革

4.1靈活的考核方式

考核是教學(xué)活動過程中的重要環(huán)節(jié)，是檢查學(xué)生對所學(xué)知識或技能掌握程度的主要形式，是否達到教學(xué)要求，同時也是檢查和評價教學(xué)質(zhì)量的重要手段，能有效的反饋教與學(xué)信息，在促進學(xué)生學(xué)習(xí)、改進教師教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量等方面均有重要的意義。但對于高等教育而言，教師不僅要傳授知識給學(xué)生，還要注重其素質(zhì)的培養(yǎng)，因此需對考核方式進行改革，因此我們采用了綜合考評的方式對學(xué)生成績進行評定，包括平時成績(50%)和期末理論考試(50%)。平時成績主要包括出勤考查(10%)、課堂測試(10%)、課后作業(yè)(15%)和文獻報告(15%)等，平時的考核成績權(quán)重由原來的30%提高到目前的50%，有效地督促學(xué)生平時認真學(xué)習(xí)，并提高其學(xué)習(xí)的自覺性。授課教師將上述兩個過程分別累加得到的即為學(xué)生的總成績。綜合考評的考核方式有利于調(diào)動學(xué)生積極性，提高綜合能力，鞏固和掌握所學(xué)內(nèi)容。

4.2加強任課教師的培養(yǎng)和深造，加強與國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)的合作

新能源專業(yè)是最近發(fā)展起來的一門比較新的專業(yè)，尤其是生物質(zhì)能利用技術(shù)是最近兩年才開設(shè)的，很多任課老師來自工程學(xué)院，他們并沒有專門系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過該課程，且相關(guān)領(lǐng)域的研究經(jīng)歷也有限。因此，迫切的需要與國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究機構(gòu)或高校(如浙江大學(xué)的能源清潔利用國家重點實驗室，上海交通大學(xué)生物質(zhì)能工程研究中心)建立聯(lián)系，派一部分教師去學(xué)習(xí)；同時還可以遴選一部分優(yōu)秀教師去境外研究機構(gòu)或高校去交流學(xué)習(xí)，教師們在提高自己專業(yè)水平的同時還可以邀請國內(nèi)外的專家來進行講學(xué)，使學(xué)生了解國內(nèi)外最新的研究進展，并開闊他們的視野。通過教師與學(xué)生的共同努力，爭取把“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程建成一個精品課程[7]。

4.3訂閱相關(guān)的期刊

目前我們所使用的“生物質(zhì)能利用技術(shù)”所用的教材是幾年前所編，雖然能夠滿足學(xué)生基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，但是對最新的研究進展了解不夠。訂閱相關(guān)領(lǐng)域的期刊，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率的同時能掌握最新的研究動態(tài)，為以后在生物質(zhì)能利用相關(guān)領(lǐng)域工作盡快進入角色打下堅實的基礎(chǔ)。

5　結(jié)　語

生物質(zhì)能作為可解決能源危機和環(huán)境污染的新型能源，因其分布廣，資源充足，清潔、可再生等特點，越來越受到人們的重視，廣東由于其地理和氣候特點，使生物質(zhì)能具有較大的發(fā)展空間，因此，“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程得開展勢在必行。對“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程進行的教學(xué)改革探索和實踐，從教學(xué)效果和學(xué)生們的反饋結(jié)果來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有了很大提高，課堂反應(yīng)比較強烈，取得了較好的效果。隨著生物質(zhì)能利用的不斷發(fā)展，該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也將不斷探索、調(diào)整和改進，探索出一條高效的、適合“生物質(zhì)能利用技術(shù)”課程的教學(xué)模式，并推廣到其它的課程中去，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。同時跟蹤最新的生物質(zhì)能利用技術(shù)，培養(yǎng)研究式學(xué)習(xí)方式，加強設(shè)計型的實踐環(huán)節(jié)，這些都有待于今后不斷探索實踐與創(chuàng)新改進。

[1]郭海霞,左月明,張虎.生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究進展[J].農(nóng)機化研究,2011(6):178-185.

[2]馬明國,蔣建新.生物質(zhì)能源利用原理與技術(shù)教學(xué)改革初探[J].中國林業(yè)教育,2009,27(4):64-67.

[3]石慶升,李秀娟,熊新民.能源與節(jié)能技術(shù)課程教學(xué)研究與實踐[J].中國電力教育,2010(28):95-96.

[4]孫志國,徐海萍.節(jié)能減排形勢下能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)教學(xué)改革的探討[J].陜西教育(高教版),2012(9):59-60.

[5]張敏,孫清,趙玲,等.能源微生物課程教學(xué)改革的探索和實踐[J].高師理科學(xué)刊,2012,3(4):110-113.

[6]李明飛.關(guān)于植物纖維高值化利用課程教學(xué)實踐與改革的探討[J].高分子通報,2015(3):75-79.

[7]劉茂元.西藏高校生物質(zhì)能學(xué)課程教學(xué)改革探索[J].中國校外教育,2012(10):35-37.

The Exploration and Practice of Teaching Reform of Biomass Energy*

XIEJun,ZHANGHong-dan,JIANGEn-chen

(College of Materials and Energy, South China Agricultural University, Institute of New Energy and New Materials,Key Laboratory of Energy Plants Resource and Utilization, Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Biomass Energy of Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangdong Guangzhou 510642, China)

As one of renewable resources, biomass provided a new way for energy and ecological problem, the course of “the usage of biomass energy” were developed. According to the features of Energy and Environmental Systems Engineering and the course of “the usage of biomass energy”, some improvements were made in teaching contents, teaching methods, examination method, and the improvement of teaching standards, resulting in good response.

biomass energy; new energy; teaching reform

2014年廣東省本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項目(粵教高函〔2014〕97號)；國家科技支撐計劃項目(2015BAD15B03)；廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項(201508020098)；東莞市第一批創(chuàng)新科研團隊項目(2014607101005)。

謝君(1965-)，男，博士，教授，博導(dǎo)，主要從事能源植物資源與利用的研究。

TK6

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1001-9677(2016)02-0144-02