施愛平+葉麗華+馬茜

摘 要： 目前，生物質(zhì)能技術的開發(fā)與利用已成為世界重大熱點之一，受到世界各國政府與科學家的關注。在這樣的背景下在高等院校中開設“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”課程是符合培養(yǎng)高層次綜合性人才需求的。但是目前在教學過程中存在教學內(nèi)容老舊、課堂形式單一枯燥等問題。作者根據(jù)能源與動力工程學科的特色，結合生物質(zhì)能開發(fā)利用技術課程的特點，在教學內(nèi)容、教學方法和考試方法上進行了改革嘗試。經(jīng)過一段時間的檢驗，學生反饋效果良好，改革初步獲得了成功。

關鍵詞： 生物質(zhì)能 開發(fā)利用 教學改革

引言

21世紀，人類已面臨嚴重的能源問題，解決能源短缺問題和能源開發(fā)利用中引起的環(huán)境污染問題將是人類可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。為緩解能源需求的壓力，兼顧經(jīng)濟增長和環(huán)境保護，新能源和可再生能源的開發(fā)利用已成為大勢所趨。新能源和可再生能源資源豐富，分布廣，開發(fā)潛力巨大，是保護生態(tài)環(huán)境的清潔能源。未來以化石燃料為主體的世界能源系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換為以生物質(zhì)能等可再生能源為主體的世界能源系統(tǒng)[1]-[2]。

目前，生物質(zhì)能技術的開發(fā)與利用已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制訂了相應的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用占有相當?shù)谋戎?。國外的生物質(zhì)能技術和裝置多已達到商業(yè)化應用程度，實現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%，同時我國國內(nèi)的生物質(zhì)能的開發(fā)和利用在逐年增加與重視。生物質(zhì)發(fā)電在我國已經(jīng)有40多年的歷史，其主要原料是稻殼和谷殼，且主要用于大米加工廠。目前全國已經(jīng)建設推廣了100多個熱解氣化技術示范工程。許多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃氣。

因此，在這樣的背景下在高等院校中開設“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”課程是符合培養(yǎng)綜合性高層次人才需求的?！吧镔|(zhì)能開發(fā)利用技術”課程是能源與動力工程專業(yè)的一門研究生專業(yè)選修課，主要講述國內(nèi)外生物質(zhì)能開發(fā)和利用的基本理論和前沿動態(tài)。重點介紹了各種生物質(zhì)能壓縮成型和碳化技術、氣化技術、熱裂解技術、發(fā)電技術等方面的知識?！吧镔|(zhì)能開發(fā)利用技術”課程是在專業(yè)基礎課程的基礎上開設的，是基礎理論通向?qū)I(yè)應用的重要橋梁和紐帶。該門課程的講授，有利于開闊學生的視野，有利于提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。傳統(tǒng)教學過程中存在一些問題。如在教師講授中以理論知識介紹為主，知識專業(yè)性強；純粹講述內(nèi)容，形式比較單一；課堂氣氛相對比較沉悶和呆板，學生吸收知識的反饋效果不是很好。學生本科時的基礎知識都學得很扎實，學習內(nèi)容比較廣泛，但是專業(yè)知識學得很少?，F(xiàn)在生物質(zhì)能開發(fā)利用技術這方面的知識非常有專業(yè)性和針對性，如果還像本科教學那樣籠統(tǒng)簡單泛泛而談，學生就會覺得太簡單了。如果教學內(nèi)容的專業(yè)性和針對性很強，學生之前沒有生物質(zhì)能開發(fā)和利用技術這方面的基礎，學習起來比較吃力，就會覺得太深奧無法理解，所以在教學內(nèi)容選取上要把握好這個度。因此，有必要對這門課進行教學改革。在講授該課程時，采用理論與實踐緊密結合的方法，結合其他各專業(yè)的特點，精選教學內(nèi)容，改革教學方法，改革考試方法，通過課程教學改革，不僅使學生充分掌握生物質(zhì)能開發(fā)利用方面的理論知識，而且提高學生解決問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思考的能力[3]-[4]。

1.精選教學內(nèi)容

經(jīng)過50多年的建設和發(fā)展，本校能源與動力工程學院熱能與動力工程專業(yè)已形成了實力較強、特色明顯的學科體系。在教學過程中充分依托學科優(yōu)勢，注重學生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在長期實踐中已形成了完備的人才培養(yǎng)體系和良好的學術氣氛?！吧镔|(zhì)能開發(fā)利用技術”課程是能源與動力工程專業(yè)的一門研究生專業(yè)選修課，屬于增長學生知識的技術基礎課。該門課程的講授，有利于開闊學生的視野，有利于提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。其教學目的是讓學生了解國內(nèi)外生物質(zhì)能開發(fā)和利用前沿動態(tài)，掌握生物質(zhì)壓縮成型和炭化技術、氣化技術、熱裂解液化技術及生物柴油的制備技術，深化理解生物質(zhì)能資源的利用現(xiàn)狀?！吧镔|(zhì)能開發(fā)利用技術”課程從以前的30學時課堂理論教學轉(zhuǎn)變成24學時理論教學，2學時講座，4學時實踐?？傉n時不變，但是減少了理論教學時間，增加了講座和實踐。之前的課堂教學是純粹的灌輸式講課，形式過于單一。并且教學內(nèi)容相對過時，跟不上時代發(fā)展的步伐，不符合學生的需要，不容易吸引學生的注意力。改革后的教學安排時刻注意選擇那些適合學生發(fā)展和學習的知識，把最前沿的技術動態(tài)傳授給學生，把教學改革的探索融入課堂。改革后理論教學將更系統(tǒng)全面地介紹各種生物質(zhì)能壓縮成型和碳化技術、氣化技術、熱裂解技術、發(fā)電技術等方面知識。其中將重點介紹生物質(zhì)氣化技術，熱裂解技術和生物柴油的制備技術。具體來說，包括生物質(zhì)氣化原理，氣化工藝、氣化設備與工作原理，氣化過程的指標及其影響因素；生物質(zhì)熱裂解機理及概念，生物質(zhì)發(fā)電技術，生物質(zhì)熱裂解液化技術；生物柴油制備熱力學與動力學，生物柴油制備基本技術，多相生物柴油制備技術。在課堂講述時會重點介紹這些技術是如何利用在生物質(zhì)能開發(fā)上的，將和其他能源利用技術進行對比。其中生物柴油的制備將是重中之重，將重點闡述筆者在這方面的研究現(xiàn)狀，介紹這方面的內(nèi)容，拓寬他們的視野。通過介紹國內(nèi)外生物質(zhì)能研究、開發(fā)和利用情況，激發(fā)學生對課程內(nèi)容的興趣。從生物質(zhì)能生產(chǎn)原理的介紹，加深學生對生物質(zhì)能的理解。講述時，生物質(zhì)能原理介紹將是重點內(nèi)容。舉例來說，氣化原理就是在一定的熱力學條件下，只提供有限氧的情況下使生物質(zhì)發(fā)生不完全燃燒，生成一氧化碳、氫氣和低分子烴類氣體等可燃氣體。即氣化是將化學能的載體由固態(tài)轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，氣化反應中放出的熱量小得多，氣化取得的可燃氣體再燃燒則可進一步釋放出其具有的化學能。在講述原理時將重點區(qū)分各原理間的不同之處。例如可將氣化與燃燒比照，燃燒過程中氧氣充足，是將化學能轉(zhuǎn)換為熱能。氣化時氧氣僅僅是一定量，熱能很小，僅以獲得可燃氣體為主要目的。通過介紹兩者的不同之處，學生能更清楚這些技術是如何利用的。

2.改革教學方法

傳統(tǒng)教學方法多是直接式的，以課堂上老師直接傳輸教學內(nèi)容為主要表現(xiàn)形式，以教師講，學生聽為主。這種傳統(tǒng)老舊的教學方式過于死板教條，不適合現(xiàn)今研究生的需要、教育需要、社會需要，迫切需要進行改革。針對本課程的特點，我們將采取多樣化的教學方式，注重現(xiàn)代教學工具的應用，注重課堂上教師與學生的互動。

（1）課堂教學

在課堂教學中教師起著引導者的作用，激發(fā)學生的興趣，開闊學生的視野，引導學生自主深入學習。從傳統(tǒng)的教師“教”的模式向?qū)W生“學”的模式轉(zhuǎn)變。在教學過程中教師會大量使用投影儀播放PPT清晰地講述理論知識，播放相關視頻介紹主要技術背景。這將激發(fā)學生的熱情和興趣，更好地傳輸相關知識。在講述過程中老師會大量提出問題，以拋磚引玉，由學生自己尋找答案，進行激烈討論，在討論中自我完善對問題的認識，從而充分掌握知識點。在課堂講述中教師將充分運用現(xiàn)代工具，如實物、模型、三維動畫課件、電影片、PPT等。在實物模型方面，在條件允許的情況下，教師會帶著實物、模型走進學生中，讓他們近距離看到、摸到，充分認識所講內(nèi)容；教師會將實物、模型擺放在教室中某一位置，讓學生觀察到，從而充分了解所講內(nèi)容，加深學生的理解。在三維動畫課件、電影片方面，教師會在觀看前提出問題，讓學生帶著問題觀看視頻，在欣賞中積極思考，努力尋找答案，觀看完，再讓學生進行激勵討論，給他們時間，讓他們主動積極總結歸納理解與認識。最后與教師交流，其中也是以學生的暢所欲言為主，教師起到最后總結的作用，統(tǒng)領知識點，讓學生的理解更加準確化和清晰化。在所用的PPT中將應用各式各樣的形式，盡量做到多元化和美觀化，字少圖多易于理解，這樣可以杜絕單調(diào)死板，激發(fā)學生的興趣，吸引學生自主深入學習。教師在用PPT講述時不能照著讀，而是注重和學生的互動，提高教學質(zhì)量，多提問，多假設，引導學生自主學習，從形式上調(diào)動學生情感，提高學生的學習效率。

（2）講座學習

“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”課程教學周期中，將會邀請國內(nèi)外相關領域知名學者到我校我院講座報告。教師鼓勵學生認真聆聽講座，并且積極向?qū)W者提問互動，使學生在愉悅濃郁的學術氣氛中學到更多書本外的知識，并且加深對書本知識的理解與掌握。聽完講座后要求學生做一份學習報告。教師需要說明報告撰寫的目的、格式、內(nèi)容等各個方面的要求。在學習報告的寫作中鼓勵學生多多查閱相關資料，獨立自主地完成。教師通過具體例子向?qū)W生介紹如何通過網(wǎng)絡、圖書、數(shù)據(jù)庫獲得相關資料。在寫作過程中，學生有困難，教師會幫助其解決問題。在閱讀完學習報告后，教師會在課堂上依次點評最具有代表性的學習報告，肯定學生的成績，和學生一起討論報告問題所在，對錯誤進行糾正和補充。再舉行班級內(nèi)的學習報告演講比賽，鼓勵學生踴躍參加報告演講，調(diào)動學生的積極性和參與性。讓學生當課堂學習的主人，通過自主學習、教師引導、互相討論，激發(fā)學生的興趣，很好地完成對學生的知識傳輸。

（3）實踐學習

“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”課程教學周期中，將會安排組織學生到學校鍋爐房參觀氣化爐，深刻了解生物質(zhì)氣化技術。由教師現(xiàn)場講授生物質(zhì)氣化原理、氣化工藝、氣化設備與工作原理等內(nèi)容。在條件允許的情況下，讓學生進入氣化爐控制室，學習參觀具體操作。教師要鼓勵學生多向工作人員提出問題，激發(fā)學生的興趣，注重和學生的互動。這樣可以開闊學生的視野，提高學生的動手能力。教師還會安排組織學生到周邊企業(yè)參觀實踐，例如鎮(zhèn)江恒順集團，可以帶學生了解醋糟這類生物質(zhì)的利用技術。這類生物質(zhì)書本上介紹得很少，國內(nèi)外研究較少，卻是生活中接觸到的生物質(zhì)。教師在去工廠車間參觀前先在課堂上向?qū)W生講述有關醋糟知識，讓學生有初步的認識，這樣更有益于學生的理解和掌握。在參觀生產(chǎn)車間現(xiàn)場時要鼓勵學生多向企業(yè)相關工作人員提問，調(diào)動學生的積極性和參與性。最后由教師現(xiàn)場做針對性的總結。同樣的，學生需要完成實踐報告，在完成過程中有問題可以向教師求助。教師將會選出具有代表性的實踐報告，并且在班級內(nèi)舉行實踐報告演講比賽，鼓勵學生踴躍參加，調(diào)動學生的積極性和參與性，讓學生加深對知識點的理解與掌握。

3.改革考試方法

以前的考試方式是以期末閉卷為主，帶有應試教育色彩，不能全面真實反映學生的學習情況，不符合當今社會教育的需要。根據(jù)教學大綱和專業(yè)知識點的要求，結合“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”課程教學內(nèi)容的安排，為了提高學生綜合素質(zhì)，提高教師教學質(zhì)量，我們對考試方式進行了改革，大膽創(chuàng)新，取消了期末試卷考核。課程學習成績由平時成績、講座學習成績、實踐學習成績?nèi)糠志C合評定?？己说谋戎貫槠綍r成績占30%，講座學習成績占35%，實踐學習成績占35%。平時成績基本就是看平時考勤和課堂表現(xiàn)，由教師自主判定給分。平時考勤就是看課堂教師點名，課堂表現(xiàn)主要看學生回答問題情況。講座學習成績由講座考勤、學習報告和演講比賽三部分得分組成。學習報告由教師自主按報告內(nèi)容給分，具體對撰寫的目的、格式、內(nèi)容、方式等內(nèi)容打分。演講比賽有名次得分及參與得分。應用這樣的考核方法能有效減少學生逃課現(xiàn)象，減少學生平時學習馬虎、考前復習突擊的現(xiàn)象，充分考核學生的學習情況，真實反映學生的學習能力。這樣的考試方法較以往更合理公正地反映學生的成績，促進學生知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)。

結語

通過精選教學內(nèi)容、改革教學方法、改革考試方法三方面實踐教學改革和完善，開展熱能與動力工程專業(yè)“生物質(zhì)能開發(fā)利用技術”實踐教學改革，培養(yǎng)綜合型人才，使學生充分掌握生物質(zhì)能開發(fā)利用方面知識，提高學生解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，這對于培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)能力、發(fā)展學生開放性思維、提高專業(yè)教學質(zhì)量具有重要意義。

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