可再生能源概论的教学改革与实践

邢利利 ， 连刘超

(河南科技大学 车辆与交通工程学院 ， 河南 洛阳 471003)

可再生能源概论是热能与动力工程专业的一门重要课程，该课程综合了材料化学、物理学、膜科学、机械原理以及光学等多学科方面的内容。这门课程同时也探讨了器件的结构设计对材料性能的影响，引导学生深入认识可再生能源利用与新材料性能之间的关系，达到真正理解并掌握其中的基础学科理论。可再生能源概论课程本身高度集中了物理、化学、材料、机械器件工程等学科中相互交叉的综合学科知识，对于学生的基础学科理论知识要求相对较高，一部分基础较差的学生学习这门课程只停留在表面的认识；另外课程名称中概论的出现也导致部分学生主动学习意识不强，无法形成学习本课程所需要的良好学习习惯，从而出现理解不深入的问题。而可再生能源概论课程实施教材内容、教学方法等教学环节的改革，将有利于调动学生学习的主动性，培养学生对物理化学等基础学科理论知识的认识，强化理解可再生能源在解决人类面临的能源危机中不可替代的作用，增强学生积极投身可再生能源开发中材料和器件的研发，为我国培养更多的可再生能源技术领军人才。

1 可再生能源概论改革措施

可再生能源概论课程教学环节中目前存在的主要问题有四个方面：①作为选修课中的必选课程，学生没有建立相应的主课认识，学习动力不足；②可再生能源技术日新月异，课程教学内容和目标已经不能适应新时代教学活动的要求；③可再生能源概论缺乏相关的实验及实践课程；④可再生能源课程是一门前沿课程，技术更新迭代很快，作为老师要不断通过自身的学习，从而了解和掌握最新的科学，对任课教师提出了更高的要求。

1.1 教学目标改革

由于传统的学习方法和课堂教学的局限性，导致在教学过程中难以清晰直观地呈现一些新技术开发思路及方法，整个教学过程中缺乏直观认知和感性认识，使教学空洞化。随着多媒体和网络技术的发展，学生获取知识的途径越来越多，通过课下时间也能了解课堂知识，这促使人们加快了对传统教学模式和教学目标进行改革。通过多媒体动画直观体验相关技术及器件的工作原理，让学生知其然，知其所以然。激发和培养学生的学习兴趣，主动参与的翻转课堂为主。

1.2 教学方式改革

首先，在章节知识讲解的过程中，教师要及时关注可再生能源相关利用技术的最新发展，了解世界各国的发展水平，在课堂上通过网络技术让学生分组查找相关国家的最新技术进展，提高学生的参与度和学习兴趣，真正做到学在课堂，而不是睡在课堂。例如在讲解太阳能时，让学生查找我国与太阳能器件有关的公司，并分析各个公司的产品及技术，对比欧洲国家相关公司的成熟技术以及正在开发的新技术，让学生感受新能源科技对于人类可持续发展所需求的清洁做出的巨大贡献。

针对大学课堂出勤率不高的问题，传统的方式多是通过点名的方式督促学生上课，通过改革考勤方式，课前进行5 min的小测，针对上次课程的内容，课后提交课堂笔记，通过进出相结合的方式，避免学生课前迟到、课中早退的现象。通过这个过程也能了解学生对于本堂课程的理解程度，为接下来设置教学内容提供参考。

1.3 教学内容改革

①在以往的教学过程中，教师多注重讲解的是太阳能、生物质能、风能、氢能等可再生能源的来源形式与传统化石能源的对比优势，以及这些能源利用的过程中存在的地区差异、技术差异、能量密度、稳定性等方面的相关知识。而对于这些可再生能源的利用原理和工程应用技术讲解较少，或者讲解深度不够。这在一定程度上影响了学生对于可再生能源新技术的开发以及这些装置设计过程中所依据的基本科学原理结合实际应用，缺乏相关的理解。因此，教师在授课的过程中可以加强潜在可再生能源利用技术所使用的物理化学原理，通过相关科学原理，增强学生对于学科交叉中的热电效应、光电效应、能量守恒定律、热力学定律、质能方程的理解。

②可再生能源是热能动力工程、环境工程、暖通工程、电力、建筑、化工、冶金、矿业工程等常规选修课程，不同专业的学生对于课程的关注角度是不同的。根据热能与动力工程专业对于学生的培养方向和专业特点对本课程的教学内容进行的优化。适当增加新型太阳能和燃料电池设计技术中所利用的新型材料和技术，以及背后应用的物理化学知识，紧跟科学前沿。课后让学生自主利用学校数据库根据相关的关键词，进行文献检索，分组做报告讨论。

③在教学的过程中，跟学生讲解我国伟大的化学家侯德榜的故事，他从美国学成归来，立志打破欧美对于纯碱技术的垄断。在当时国内化工设备基础几乎为零的情况下，而且生产过程中需要用到高温高压、易燃易爆炸、催化等高难度技术，他利用自己学习的化学知识，攻克了一系列的技术难题，于1926年成功制备了优质纯碱—碳酸钠。编写了《纯碱制造》一书。这个教学过程中，让学生学习老一辈科学家在艰苦的环境中，刻苦奋斗、不忘初心的优秀品质，达到课程思政，取得了良好的教学效果。这也为化学教育者提供了一种思政课程的教育方法。

2 实物制作教学

课堂教学必须最大限度地调动学生的积极性，一般的传统课堂，老师讲的理论知识偏多，导致课程内容枯燥，从而导致在长时间的课堂教学活动中，学生的主动性会大大降低；同时理论知识的学习偏多，也影响了学生对于具体的装置构造直观感受。这就要求老师在不同的教学环境以及章节中根据不同的内容创设各种情景。在教学中一方面利用多媒体教学手段，在课件的制作过程中，添加一些实物的图片以及相应的动画，做到图文并茂，可以让学生直观地感受一些实物的工作原理。这个教学过程也能直观呈现出各个位置的构造，能使学生把抽象的思维转变成形象思维，更有利于学生理论知识与实践应用相结合，做到理论联系实际。在实践教学的过程中，为了提高学生的动手能力，在课程的教学环节中增加了一些可再生能源简易装置的制备。比如，让学生分组通过网络媒体搜集相关的可再生能源利用装置，自己根据身边一些资料，动手自制简易风车发电机、水果电池、电解水制备氢气等装置。让他们分组在课堂上呈现自己的作品，通过实物的展示，增强课堂教学的互动性，趣味性。在这一过程中极大地提高了学生的动手能力。完成实验后，让学生讲解其中的基本原理和方法，找到其中的不足，并进行改进，通过相关的实验评价，反馈学习的理论知识，做到真正融会贯通。

3 评价方式改革

通过课程中增加的课前评测和课后笔记检查，增强学生课堂学习的专注度，达到真正理解的目标。本次课程采用的评价内容：出勤与课堂表现、课前测试、作业完成情况、课后文献检索学习等及部分构成。采用总评成绩：过程评价(60%)(出勤20%+课前测试20%+作业20%)+终结评价成绩(40%)。

4 结论

可再生能源概论课程课上采用多媒体立体动画演示，丰富了课堂教学，极大地激发了学生的学习热情，课堂气氛；课前检测和课前提问相结合的方法，保证了学生的出勤率以及课程的学习效果，评价方式更为多元化；课下实践课程制作相关装置，促进了学生动手能力的提升，也提高了学生课堂的参与度，有利于学生课堂主人翁意识的建立。通过上述一系列改革，取得了良好的教学效果。