能源工程概論課程教學改革探討

楊英+劉百軍

摘要：根據(jù)《能源工程概論》課程的特點，以及目前課程教學過程中存在的問題，本文主要結合筆者自身的教學經(jīng)歷，提出從調整教學內(nèi)容、改革教學方法與優(yōu)化考核方式三方面所作的一些實踐內(nèi)容，以調動學生的積極性、提高教學效率，為教師教學提供一定的借鑒思路，以實現(xiàn)新時期“能源開發(fā)與利用”方面人才培養(yǎng)的需求。

關鍵詞：能源；教學改革；教學內(nèi)容；教學方法；考核方式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0078-02

一、前言

能源作為社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎，是人類賴以生存和發(fā)展的保障。但是，隨著科技的進步與時代的發(fā)展，人類對傳統(tǒng)能源的消耗日益增多和對新型能源的探索日漸深入，使能源的開發(fā)和利用已不單純是能源技術工作者所關心的問題。各大高校已經(jīng)開設能源及利用的相關課程，以確保能源開發(fā)與利用方面的人才培養(yǎng)，及能源環(huán)境協(xié)調統(tǒng)一知識的普及等相關教育教學工作?！赌茉垂こ谈耪摗肥俏倚ａ槍Ω吣昙壔ゎ惐究粕_設的一門重要專業(yè)選修課，課程主要介紹各種能源的開發(fā)、生產(chǎn)、轉換、傳輸、分配、儲存及綜合利用的理論、技術和能源政策。知識點多、綜合性強及與工程聯(lián)系緊密是《能源工程概論》課程有別于其他專業(yè)選修課的顯著特點。其中知識點多是指課程不僅涉及煤炭、石油、天然氣等多種常規(guī)能源，還包括太陽能、生物質能、風能、氫能等新能源以及節(jié)能與節(jié)能相關技術等。綜合性強是指課程涉及材料、（電）化學、化工、機械等學科，屬交叉學科課程，具有很強的理論性與實踐性。與工程聯(lián)系緊密是指大部分課程內(nèi)容涉及化學工程、熱力工程與機械工程等基礎知識。基于以上特點，我們認為如何梳理各類能源之間的連帶關系，整理不同學科理論基礎之間的遞進關系，改革教學方法，幫助學生循序漸進地掌握能源學科知識是授課教師的工作重點。而目前的教學內(nèi)容繁雜，缺乏條理，教師授課以說教為主，注重知識的灌輸，忽視能力的培養(yǎng)；考核采用單一的閉卷形式。由此可見，目前的教學嚴重制約了學生自我思考意識的形成與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，已很難滿足課程的需求，也無法實現(xiàn)課程教學的目標。因此，非常有必要對《能源工程概論》進行教學改革。

二、教學改革探討

針對《能源工程概論》課程的特點與教學中存在的問題，筆者致力于對該課程的教學內(nèi)容、教學方法以及考核方式進行調整與改革，以提升學生的綜合能力及教師的教學水平。

1.調整教學內(nèi)容?！赌茉垂こ谈耪摗氛n程目前可選用的教材較少，且內(nèi)容注重覆蓋面，忽略了深度，難以激發(fā)學生的興趣。筆者根據(jù)化工專業(yè)學生的知識構成與本校的專業(yè)特色，認為該課程的教學內(nèi)容應兼顧一定的廣度與深度。要有針對性地選擇教學內(nèi)容，條理清楚。根據(jù)所選授課內(nèi)容的包含、遞進、總括等關系，優(yōu)化教學內(nèi)容，避免重復。在內(nèi)容的安排上，可從介紹能源入手，然后具體講授不同的能源種類，最后介紹節(jié)能與節(jié)能相關的技術；在講授過程中，要掌握好三者間一般性與特殊性的關系；在內(nèi)容的選取與學時安排上，需做到重點突出。例如，首先介紹能源的定義與分類、世界能源結構、中國能源現(xiàn)狀、全球能源危機等，讓學生對能源有大致的了解。由于目前常規(guī)能源的開發(fā)與使用占主導地位，因此可將煤炭、石油、天然氣與電能四種常規(guī)能源作為主要講授內(nèi)容，講解詳細、深入，要求學生重點掌握。這不僅結合本校化工專業(yè)學生的知識背景，而且符合學校的辦學特色，適應當前社會對能源人才的需求。由于新能源的利用比例偏低，以氫能、燃料電池、生物質能等與本?？蒲蟹较蚪Y合緊密的新能源作為補充介紹對象，以了解為主。最后節(jié)能與節(jié)能相關技術的部分要求學生了解即可。此外，合并相似的教學內(nèi)容，做到高效教學。例如在講授電能這一章時，對于三種火力發(fā)電方式而言，它們具有相同的能量轉換途徑，即化學能→熱能→機械能→電能；在講授煤炭發(fā)電相關知識時，可通過舉例講述、分析；而后講授石油、天然氣發(fā)電時，重點把握相對煤炭發(fā)電的特殊性，引導學生對知識進行遷移，培養(yǎng)學生的思維能力。再者，《能源工程概論》是一門新興的課程，教學內(nèi)容所涉及的數(shù)據(jù)在不斷地發(fā)展變化，每年都有大量的新調研數(shù)據(jù)公布，因此在教學過程中必須注意教學內(nèi)容的時效性與前沿性。以全球石油的儲量為例，教材只給出了BP2013的數(shù)據(jù)，授課教師應注意搜集近1—2年的調研結果。在介紹碳素制品時，筆者精選了碳材料領域的最新研究成果，著重介紹碳纖維、碳納米管作為超級電容器等儲能材料的應用，并重新編排了講義，力求內(nèi)容深入淺出，圖文并茂，前沿性與科普性并重，以激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

2.改革教學方法。①發(fā)揮多媒體教學方式的優(yōu)勢?！赌茉垂こ谈耪摗氛n程內(nèi)容多以文字和圖片的形式呈現(xiàn)，且不具有邏輯性，更沒有公式推導等。如果在課堂教學中，教師只是一味地講解知識點，學生一時難以理解，難以調動學生的學習積極性。因此堅持“以教師為主導，以學生為主體”，采用多媒體教學，精心準備相關圖片、動畫和視頻來豐富教學內(nèi)容與教學形式，以激發(fā)學生的學習熱情。例如，煤炭的演變過程涉及泥炭化、成巖、變質三個階段，筆者根據(jù)流程圖進行相關定義及過程的講授，發(fā)現(xiàn)學生仍難以理解。如果將煤炭的演變視頻穿插于教學過程中，不僅能使學生獲得更多的感官認識，能更好地理解講授的知識點，還激發(fā)了學生的學習興趣。②改革課堂組織形式。與一般的專業(yè)基礎課不同，本課程內(nèi)容比較科普，學生在聽課過程中容易走神。因此如何有效地組織課堂，調動學生的學習積極性尤為重要。在講授新課時，以舉例講解、分析為主，并穿插提問，以加深學生對所學知識的印象，強化理解。例如在講授可燃冰的開采方法時，熱激發(fā)開采通過加熱方式實現(xiàn)了可燃冰向氣態(tài)甲烷的轉化。由此，教師講授時可從分析影響化學平衡的因素（溫度、濃度及壓力等）出發(fā)，讓學生提出理論可行的開采方法，加深學生對化學試劑法和減壓開采法的理解。對不同的能源形式，采取比較式的教學方法，引導學生分析各種類型的能源、能量轉化方式、發(fā)電原理及三者之間的關聯(lián)，引導學生逐步將知識點匯成知識鏈。在講授完部分章節(jié)內(nèi)容之后，組織學生進行課堂討論并總結。例如在講授完煤、石油、天然氣的相關知識后，要求學生對這三種化石能源的形成過程、分布情況、開采與運輸?shù)姆绞脚c特點、元素組成、燃燒與污染、與之相關的化工技術及相應的化工產(chǎn)品等進行總結后討論，可將學生分成若干組，分別給定專題方向。學生通過總結、查閱資料、討論的學習，不僅鞏固了課堂所學知識，還加深了對知識的理解。此外，應盡可能地豐富課堂組織形式，將熱點問題調研、邀請專家講座及到企業(yè)參觀等教學形式引入課堂教學中。例如，將煤炭的燃燒與當前的霧霾相聯(lián)系，讓學生調研煤炭燃燒與PM2.5的關系；然后安排1—2節(jié)課讓學生自己上臺，結合課堂所學知識，對煤炭燃燒與PM2.5的關系作相關介紹；另外可邀請專家學者來進行講座交流，甚至可以將課堂延伸到企業(yè)，安排學生到相關化工能源企業(yè)參觀、學習，并要求學生參觀結束后撰寫報告，作為平時成績。

3.優(yōu)化考核方式。目前閉卷考試作為檢驗學生學習效果的主要考核方式，考核的僅僅是大腦儲備知識的能力。這種單一的考核方式造成學生考前突擊、死記硬背，對能源知識缺乏正確的理解與認識。因此必須優(yōu)化考核方式，豐富考核形式。例如，將平時考核與期末考核的成績納入總成績的范疇。平時成績包含對學生的課堂問題回答、討論發(fā)言、課后作業(yè)及熱點問題調研等情況進行地量化賦分，并在各個考核環(huán)節(jié)中體現(xiàn)激勵機制。期末考試采用開卷考試，要求內(nèi)容靈活，考察學生對所學知識的理解。這樣將考核內(nèi)容與教學內(nèi)容進行有機結合，有利于提高學生的綜合素質。

三、總結

能源及能源的開發(fā)利用關乎社會、經(jīng)濟的發(fā)展與人們生活水平的提高。在能源課程的教學實踐中，要逐漸發(fā)展和總結一套切實可行的方法，以充分調動學生學習的積極性，進而提高教學質量。在不斷的教學實踐探索的基礎上完成綜合能力的培養(yǎng)，才是課程教學探索的方向。

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Discussion on Teaching Reform of Introduction to Energy Engineering Course

YANG Ying，LIU Bai-jun

（China University of Petroleum-Beijing，State Key Laboratory of Heavy Oil Processing，Beijing 102249，China）

Abstract：According to the characteristics of "Introduction to Energy Engineering" course，and the problem in the present teaching，some practices will be carried out in the aspect of teaching content adjustment，teaching method reform，and assessment optimization. These strategies are aimed to improve the enthusiasm of students，and enhance the teaching efficiency. And hence some reference ideas will be provided for course teaching，fulfilling the requirement of talent cultivation in the new era，in the aspect of energy development and utilization.

Key words：energy；teaching reform；course content；teaching method；assessment