通识教育选修课《新能源技术》教学模式探讨

兰伟 谢二庆

摘 要： 能源是人类社会存在和发展的物质基础。传统化石能源面临枯竭，同时能源消耗给生态环境带来了严重破坏，新能源可有效改变能源结构，增加能源供应量，因此受到国家高度重视。以通识教育选修课形式在大学开设《新能源技术》课，给大学生普及新能源知识，开展新能源教育具有重要作用和意义。由于课程自身特点、课时限制和授课对象专业背景差异等因素，我们在课程教学模式上进行了探索性改革，目的在于让不同专业背景学生群体都能受益，取得理想的教学效果，并为学生就业选择和学业深造提供适当参考。

关键词： 新能源；选修课；教学模式改革；大学生

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-7615（2018）06-0089-03

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.06.018

能源是人类社会存在和发展的物质基础，在国民经济中占据着特别重要的战略地位。随着科技不断进步、社会经济迅猛发展，人类对能源的需求越来越大，全球尤其是发展中国家的能源需求增速更快，但是传统不可再生能源面临枯竭，因此能源短缺问题日趋严峻。大量化石能源消耗同时给生态环境带来了严重破坏，给国家可持续发展战略造成沉重压力。中国目前能源供需矛盾尖锐，能源结构仍是以传統的煤炭、石油、天然气为主，其他新能源为辅。新能源是除传统化石能源之外的其它可再生能源[1]，包括太阳能、风能、氢能、核能、生物质能、潮汐能、地热能等。发展和推广新能源技术不仅可以改变现有能源结构，增加能源供应量，还可以有效保障国家发展战略顺利实施。近年来，随着国家对新能源的重视，投入力度不断加大，新能源技术发展非常迅速。为应对新一轮产业变革的挑战，主动服务国家创新驱动发展重大战略实施，支撑产业转型升级，迫切需要复合型科技人才，特别是培养新工科高层次人才显得尤为重要。在传统理科见长的综合研究型大学，如兰州大学，学生基础理论扎实，但是知识应用能力相对薄弱，因此有必要为学生开设《新能源技术》通识教育选修课，普及新能源知识，开展新能源教育，提升学生的科学素养与能力。这对于培养符合国家发展战略需要的复合型科技人才具有重要作用和意义。

一、课程教学理念与目标

随着中国现代化和经济实力的日益强大，国际社会影响力逐渐提升，国家需要具有宽广的国际视野、扎实的专业基础知识，开拓进取的创新能力的科技人才。作为人才培养的主体，高校肩负了主要责任。在传统理科见长的综合研究性大学，基于学生特点有必要通过通识教育选修课的方式，拓宽学生的知识面，将基础与应用并重，促进学科交叉，提高科学素养与能力，以满足国家对高水平新工科人才的需要。

《新能源技术》是一门科学素质教育选修课，围绕国家战略性新兴产业发展需求，普及新能源知识，使大学生了解新能源技术的基本科学原理、发展现状、科学前沿和未来发展趋势[2]，并为有志于将来从事新能源相关工作和研究的同学提供参考。

二、课程教学内容与教学特点

通过本课程的学习使学生了解目前能源消费结构、新能源技术的发展现状及存在的问题，重点掌握太阳能利用的三种类型，包括光利用，热利用，光化学利用。光利用方面，主要掌握光伏发电的基本原理，各类太阳能电池的结构、制备技术、发电系统和科学前沿问题。热利用方面，主要掌握太阳能热发电技术的基本原理和几种不同形式的热发电系统；光化学利用方面，了解光化学反应的基本原理和前沿技术问题，如光催化降解、产氢、还原等技术的现状和存在的问题。掌握风力发电的基本原理、风机的结构与类型，中国风力资源利用的现状与存在问题。掌握电能储存技术的类型和特点，包括电池和超级电容器的基本原理，优势与不足、发展前沿和面临的技术难题。熟悉核能利用的两种类型重核裂变与轻核聚变的原理，核电站用反应堆发电的种类，核泄漏的危害。熟悉氢能、地热能、生物质能、潮汐能等发电[3]的基本原理、利用现状和存在的技术问题等。其教学特点主要体现为如下几个方面。

其一，教学内容涉及面广。新能源涵盖范围较广，包括太阳能、风能、氢能、核能、生物质能、潮汐能、地热能等。由于各个国家尤其是发达国家非常重视，大量资金投入和政策支持，新能源发展相当迅速，新技术不断涌现，而且产业化程度越来越高，因此该课程教学内容更新速度较快，这给授课老师的教学准备工作带来了挑战，要求老师及时掌握科学前沿进展和产业动态，不断补充更新完善教案和PPT内容。

其二，课程内容理论性强。新能源技术属于多学科交叉课程，主要涉及物理、化学、生物、材料等。课程内容理论比较强，譬如太阳能光伏发电技术，涉及固体物理、半导体物理、电子技术等，这些内容一般属于物理学本科生必修课，理论深且抽象，但是选修通识教育课的大多数学生没有基础知识，且授课学时非常有限，仅36课时，所以老师需要将复杂理论简化成直观的简单图形，使用通俗易懂的语言把知识点介绍清楚，方便学生理解接受，这是课堂教学中需要重点关注的问题。

其三，选课学生专业差异大。《新能源技术》是面向全校学生开设的通识教育选修课，选课人数都在100人以上。选课学生来自不同学院专业，如物理、化学、生物、材料、信息等专业，甚至包括文科院系专业学生，所以学生知识背景差异非常大，如何将新能源技术的教学内容，尤其是基本原理讲授清楚，方便不同专业背景同学都能接受是教学环节的难点和重点。

三、课程教学方式

《新能源技术》属于交叉科学类课程，教学内容涉及面非常广，包含复杂的理论基础知识，实在的科技产品，还有科学前沿问题，而且授课对象为全校不同专业背景的大学生，在短短36课时教学过程中全面讲授这些内容是不可能的，因此需要在教学方法和形式上进行改革创新。采用课堂教学与课下自主学习相结合的综合型教学模式，在课堂讲授中偏重基本原理及其产品应用的介绍，课下采用任务驱动式的探索型和研究型自主学习方式，进行过程指导。为了方便老师和学生相互交流，以及过程指导，网络交流平台是不可或缺的，譬如微信群、QQ群等。给学生布置调研类作业，例如以“硅基太阳能电池发展状况”为题目，让学生自由组合学习小组，根据不同专业背景学生的特点，可从不同侧面进行探索型学习调研，理科背景学生从电池效率提升方面调研，工科背景学生从企业技术现状方面调研，文科背景学生从产品价格、普及率和老百姓认可度等方面调研，即同一个题目可以从不同的方面进行调查研究。充分利用网络交流平台，对学生调研过程给予过程指导，同时方便不同学习小组交流经验、展示调研报告、PPT内容汇报等[4]。这个过程首先锻炼了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；其次学生可以从不同背景学习小组的调研结果中进行相互学习，共同成长；最后锻炼了学生的总结、撰写和语言表达能力。目前，大学基本上都设立了各种不同类型面向本科生的科研训练项目，譬如国家级/校级大学生创新创业训练计划、

？冑！ 政基金、基地班创新基金等，鼓励大学生积极申请和参与新能源技术相关的各类科研活动，提高科研参与的积极性，让学生主动加入老师们的科研团队，进行新能源技术相关的研究型学习。

四、考核方法改革

作为通识教育选修课，期末通常采用开卷考试方式，最后以出勤率和期末论文两项按照一定比例给出总成绩。在实际教学过程中，我们发现学生选课积极性非常高，以物理科学与技术学院学生为例，全院一个年级有近一半的学生选修《新能源技术》课。学生上课出勤率也非常高，几乎没有缺课现象，这说明大学生非常喜欢该课程。相比出勤率，学生对期末论文的完成情况不是太理想，多数学生从网上下载资料进行摘抄，缺乏独立思考再整理。因此有必要采用上述任务驱动方式，给学生布置调研课题，由学习小组成员共同完成调研任务，撰写调研报告，并以PPT报告录制5-10分钟小视频，在网络交流平台上共享，大家共同学习进步。将调研成绩按照一定比例算入总成绩。期末论文内容不限，与新能源技术相关即可，采用科技论文模式撰写成文，通过该过程，锻炼和培养学生撰写科技论文的水平和能力。因此，在总评成绩中加入调研成绩，降低期末论文比重，使成绩更能真实反应学生的学习效果。

五、结语

在传统理科见长的综合研究性大学，面上全校学生开设《新能源技术》通识教育选修课，由于课程自身特点、课时限制和学生知识背景差异大等因素，我们在课程教学模式上进行了探索性改革，将课堂教学与课下自主学习有机结合，主要目的是让不同专业背景学生群体都能通过选修该课程得到收获，拓宽学生知识面，开展新能源教育，了解科学前沿问题，提高学生的科学素养和能力，同时为学生就业选择和学业深造提供适当参考。

参考文献：

[1] 鲍俊杰，周艺峰.新能源技术素质教育选修课程建设探讨[J].广州化工，2016（44）.

[2] 刘忠，邹淑云.专业选修课《新能源发电技术》的教学研究与实践[J].科技情報开发与经济，2010（20）.

[3] 高婷，童莉葛，王新立.公共选修课《新能源技术》的教学[J].河北理工大学学报（社会科学版），2006（6）.

[4] 韩杨.复合型创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学探索[J].中国电力教育，2013（14）.

（责任编辑：杨军昌）