徐寅 齐永锋 王向民

[摘 要] “新能源概论”是面向新一轮技术革命所开设的前沿课程，具有教学内容多、知识新颖、多学科交叉、实践性强等特点。在新工科背景下，如何将以学生为中心的教学理念，能力培养、素质提升的教学目的，立德树人的根本任务，贯彻到“新能源概论”课程的教学实践中，是一个亟待解决的问题。通过从优化教学内容，综合多种教学方法、手段，创新评价体系，融入课程思政等方面阐述教学改革探索，以期建立适应新工科建设的课程教学新模式。

[关键词] 新能源概论;新工科;教学改革;课程思政

[基金项目] 2019年度国家自然科学基金青年基金项目“基于多级孔道分子筛的新型氨法脱碳富液中低温催化再生特性及其机理研究”（51806188）;2018年度江苏省自然科学基金青年基金项目“基于微介复合孔道分子筛的新型氨法脱碳富液中低温催化再生机理及其过程特性研究”（BK20180932）

[作者简介] 徐 寅（1986—），男，江苏扬州人，工学博士，扬州大学电气与能源动力工程学院讲师（通信作者），硕士生导师，主要从事燃煤电厂污染物排放控制研究;齐永锋（1978—），男，河北衡水人，工学博士，扬州大学电气与能源动力工程学院副教授，硕士生导师，主要从事能源高效转化与清洁利用研究;王向民（1994—），男，山东济南人，工学博士，扬州大学电气与能源动力工程学院讲师，主要从事能源与环境催化研究。

[中图分类号] G642   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）24-0089-04   [收稿日期] 2021-03-09

一、引言

能源是人类社会存在与发展的重要前提与基础，也是人类各项活动的动力支持。自18世纪第一次工业革命以来，化石能源的大规模使用极大地推动了社会生产力与人类文明的发展。然而，化石能源的不可再生性及其使用导致的环境污染给人类社会发展带来了巨大的挑战。这促使人类社会探索与开发更加清洁、安全可靠、可持续的新型能源系统。步入21世纪以来，以核能、风能、太阳能等为代表的新能源技术取得了显著的进步，新能源占全球一次能源消耗的份额逐年增长。在这样的背景下，扬州大学电气与能源動力工程学院为能动专业学生开设了“新能源概论”课程，旨在帮助学生了解新能源利用的基本原理与前沿发展，培养学生对新能源技术的兴趣，同时拓宽学生对能源转化利用技术的国际视野。

近年来，全球范围掀起了以新能源、新材料、互联网+、人工智能、大数据等为代表的新一轮产业技术革命。如何在这一轮产业技术革命的开局中谋得先机？关键在于能否培养出新时代下实践能力强、创新能力强、面向未来的复合型人才[1，2]。为此，教育部于2017年开始积极推进以“新理念”“新结构”“新模式”“新质量”“新体系”为要求的新工科建设[3]。“新能源概论”作为面向新能源利用技术发展的前沿课程，必须在新时代新工科建设的指导下开展创新性的教学改革。本文总结了笔者近三年尝试性的教学改革实践，并探索适合能动专业的“新能源概论”的教学方法、手段及课程思政融入，以期适应新时代新工科建设要求。

二、课程的特点与问题

“新能源概论”课程涵盖了当前人类社会研发的各类新能源利用技术，主要包括太阳能、风能、生物质能、核能、氢能、地热能、海洋能等。因此，“教学内容多”是该门课程最为显著的特点之一[4]。作为能动专业选修课，该门课程只有32课时。“教学内容多”与“课时少”形成了突出的矛盾。同时，各种新能源利用技术的基础知识体系有着显著的差异，具有典型的学科多样性与交叉性。如风力发电需要空气动力学的基础知识，而太阳能光伏发电则需要掌握一定的半导体器件基础理论。授课教师，特别是刚上讲台的年轻博士，往往精于单一专业方向;相应地，能动专业学生往往也只熟悉单一专业背景。因此，这种“多样性”“交叉性”与“单一性”的矛盾进一步加大课程教学难度。再者，新能源利用技术仍处于不断发展中，知识的外延在不断拓展、更新，而知识的内涵也在不断丰富与深化。然而，课程教材的内容相对陈旧，无法涵盖新能源发展的最新前沿。这种“新”与“旧”的矛盾是该门课程教学的又一难点。最后，“新能源概论”课程具有显著的实践性，课程介绍的新能源利用技术是基于实际的工程装置与系统，以工程应用为目的。作为专业选修课，目前授课形式仍以单一课堂讲授为主，缺乏实践环节，这又进一步增加了课程教学难度。因此，基于上述课程特点与教学困难，对传统“新能源概论”课程教学模式进行变革，既是提升“新能源概论”课程教学质量的内在要求，也是响应新工科建设的时代要求。

三、课程改革探索

（一）以教促学、以学代教

如何协调“教学内容多”与“课时少”的矛盾？笔者的解决方案是以教师“教”促进学生“学”，以学生“学”代替教师“教”为主的传统教学模式，突出以学生为中心的新教学理念，具体从优化教学内容与鼓励学生自学两方面入手。在优化教学内容方面，针对某一特定新能源教学，首先为学生搭建系统性的技术路线框架。以太阳能为例，其利用技术路线可分为：太阳能光热利用、太阳能光伏利用及太阳能光化学利用等。在具体技术方向上着重为学生讲授该能量转化利用的基本原理与规律，如光伏效应是晶硅电池与非晶硅电池的共性原理。同时，教师还应该有选择地讲，与学生专业背景相关的部分可以少讲、略讲。如能动专业学生已掌握热能工程的基本专业知识，太阳能光热利用部分可以少讲、略讲。对实际应用的具体装置、系统可在课堂上引导学生结合自身专业知识具体分析1～2个典型案例，其他课程案例则鼓励学生课后自我学习，着重分析装置、系统中的能量转化传递过程。鼓励学生以构建的技术路线框架为线索，进一步探索新能源技术的前沿发展动态，从而让学生有目的地学。其次，讲授应抓住某一具体新能源的侧重点。如太阳能、风能、生物质能的重点在于能量转化利用过程;氢能作为二次能源，其重点在氢的制备、储存与运输;核能的重点则在于核能使用的安全性。通过教师有选择地教，学生有目的地学，实践中“新能源概论”课程讲授环节可以被压缩在28个课时。

此外，针对“新”与“旧”的矛盾，通过推荐学生课后查阅相关领域的权威期刊如Solar Energy，Wind Energy，Renewable & Sustainable Energy Reviews等，使学生及时了解和掌握新能源前沿技术和发展动态，同时也培养学生文献查阅能力、独立思考和自学能力，这也符合新工科更加重视学生能力培养与素质提高的新要求。

（二）注重关联专业知识，综合多种教学手段

“新能源概论”课程具有典型的多学科交叉性，如何向能动专业背景的学生讲授好这一门课程？这就需要综合应用多种教学方法与教学手段，同时应特别注重联系能动专业知识。这种结合包括相互类比与相互对比。如讲解生物质直燃技术，应注重与煤燃烧进行对比，突出由于组分、热值不同两种燃烧技术存在显著差异。通过对比两种技术对环境的影响，要重点让学生理解生物质能全生命周期碳零排放的概念。再如讲解地热发电时，可以类比水—水蒸气朗肯循环来讲解应用于地热田的有机朗肯循环。通过这样的类比与对比，一方面可以促使学生将新学知识与已有知识建立联系，理解不同能源转化利用技术，并纳入他们的知识体系中;另一方面加深学生对传统能源技术与新能源技术两者的认知，促进他们深度思考能源转化利用技术的本质问题。对与本专业跨度较大的新能源技术，还可以联系学生高中化学、物理知识或者通过一些形象比喻，使得学生能够深入浅出的理解相关概念。如在讲述光伏效应中能带这一概念，可以借用高中化学中核外电子轨道的概念。

课程讲解时应综合利用多种教学手段、教学资源，特别注重现代多媒体技术的应用。如讲解光伏效应时，可采用PPT的动画功能逐步展示光生载流子、少子漂移、电荷积累等过程，使学生能够直观地理解光伏效应的机理。与传统教学方法相比，现代多媒体技术更加直观、易于理解，并且容易调动学生的注意力和兴趣，也有利于培养学生的探索与创造能力。此外，还应善于利用网络资源，如相关视频、3D动画等，丰富教学内容。如鹏芃科艺提供的风力机3D动画，较为详细地展示了风力发电机的基本原理、基本构造与控制方法，这也在一定程度上弥补了“新能源概论”课程缺乏实践性环节的不足。除课堂教学外，还可以利用云平台课后与同学分享新能源相关视频、微课等。

（三）創新评价体系

“新能源概论”课程作为能动专业的选修课，其主要教学目标是让学生了解新能源技术的基本概念和基本原理，激发他们对新能源技术的广泛兴趣，拓展他们对能源利用技术的视野，培养他们文献查阅、分析研究、评价判断等综合能力。然而传统闭卷或开卷的考查方式难以实现上述教学目标，也不能全面评价学生的课程学习情况。因此，笔者采用了平时考核结合期末PPT汇报的考核方式，其中，平时考核占比40%，期末PPT汇报占比60%。平时考核主要考查授课中学生出勤、回答问题、课堂参与讨论及课后阅读的情况。在期末留有4个课时，以3～4人为小组，让其选择感兴趣的新能源技术，就其基本原理、关键技术、发展趋势进行文献查阅、分析研究、归纳总结、并制作PPT汇报。对汇报的选题要求尽可能具体到某一特定技术，防止学生泛泛而谈。对汇报的PPT要求图文并茂、文字精简，并鼓励他们使用动画、视频等多媒体手段。PPT汇报过程模仿学术会议，有规定的讲述时间及问答环节，并由教师作为主持人。PPT汇报评分由旁听小组与教师共同完成，同时小组成员根据课题实施过程的表现进行互评，最终形成多层次的评价方案。此外，笔者积极鼓励旁听学生进行提问，并将提问作为加分环节。对问题的回答也以小组为单位，每位小组成员都可以就自己的知识进行回答与补充。对于一些未能回答清楚的问题，教师应当适当补充解答。与传统考试方式相比，新的评价方法可以：（1）更加全面评价学生的课程学习情况;（2）增强学生团队合作精神及相互沟通、相互协作的能力;（3）培养学生提出问题、分析问题、并获得有效结论的能力;（4）锻炼学生自我表达的能力与相关软件的应用能力;（5）激发学生对新能源技术的浓厚兴趣;（6）增强学生自我学习、自我提高、终生学习的意识。

（四）课程思政融入

课程思政是新时代高等教育最为鲜明的标志，是实现立德树人这一根本任务的主渠道，也是新工科与时俱进的新内涵[5]。如何建立适合“新能源概论”课程的思政模式？笔者认为可以从以下四个方面实施：（1）培养工程伦理意识和责任感;（2）培养爱国主义精神，家国情怀;（3）树立社会主义核心价值观;（4）宣传党中央的科学论断、重大决策、重要精神。如讲解新能源与环境关系时，可以向学生介绍中国率先在杭州G20峰会上签订《巴黎协定》，这体现了我国坚持人与自然和谐共生，践行“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，也是我国推动共建人类命运共同体的切实行动。再如讲解核能安全性时，可以对比“切尔诺贝利核事故”与“福岛核事故”的应对。日本东京电力公司为攫取资本利润，将本该退役的核电机组肆意延长服役寿命;在事故发生的第一时间，仍幻象可以保留核电机组，错失遏制事故扩大的黄金时机。而在“切尔诺贝利”核事故中，苏军将士舍生忘死奋勇救灾，党员同志带头冲锋，这体现了社会主义核心价值观，始终将人民利益放在首位。并且可以进一步联系新冠肺炎疫情中，广大医护人员冲锋在前，抗疫救人的英雄事迹。此外，在课程讲授过程中还可以介绍我国在新能源领域取得的一系列成就，如华龙一号，风电装机容量世界第一等，进一步使学生坚定“四个自信”。

四、结语

“新能源概论”课程是面向新一轮技术革命所开设的前沿课程，在教学实践中仍然存在各种难点与问题。综上所述，在“新工科”建设的要求下，课程教学改革整体思路如图1所示。课程改革要秉持以学生为中心的教学新理念，变革传统教学模式，善于综合运用多种教学方法与现代化教学手段，创新教学评价模式。在讲授基础知识的同时，要更加注重学生各项能力的培养与综合素质的提高，激发他们对新能源技术的兴趣，让他们能够独立地提出问题、分析问题、解决问题。在新时代背景下，应进一步融入课程思政，立德树人，解答好“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一根本性问题。

參考文献

[1]张名芳，王力，刘小明，等.“新工科”背景下工科专业课堂教学策略探析——以交通设备与控制工程专业为例[J].教育教学论坛，2020（50）：281-282.

[2]古天龙，魏银霞.以新工科理念推动地方高校建设一流本科教育[J].中国大学教学，2018（2）：32-35.

[3]梁军，侯迪波，赵豫红.新工科背景下自动化专业毕业论文（设计）的创新途径探索和实践[J].中国大学教学，2020（7）：50-54.

[4]张春友，赵华洋.新能源教学改革的几点思考[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2014，29（4）：405-406.

[5]高正阳，刘彦丰，孙芳，等.“传热学”课程思政内容与模式设计[J].中国电力教育，2020，392（10）：55-57.

Exploration on the Teaching Reform of Introduction to New Energy Course under the Background of “Emerging Engineering Education”

XU Yin， QI Yong-feng， WANG Xiang-min

（School of Electrical and Energy Power Engineering， Yangzhou University， Yangzhou，

Jiangsu 225127， China）

Abstract： Introduction to New Energy is a cutting-edge course for the new round of technological revolution， which has the characteristics of rich teaching content， novel knowledge， multi-crossed disciplines， and strong practicality. In order to meet the requirements of the “emerging engineering education”， it is urgent to improves the teaching practice by coupling the student-centered teaching philosophy， the teaching purpose of ability training and quality improvement， and the fundamental task of “building morality and cultivating talents”. This paper illustrates the exploration on the teaching reform from the aspects of optimizing teaching content， integrating multiple methods and means， innovating the evaluation system， and integrating “curriculum ideological and political education” into the courses.

Key words： Introduction to New Energy; “emerging engineering education”; teaching reform; “curriculum ideological and political education”