高校公共選修課《能源工程》的課程設計與教學實踐

摘要：面向本科生的公共選修課程教學是南京大學為開闊學生學術視野，促進學科交叉，培養“復合型人才以及具有創新精神、實踐能力和國際視野的行業頂尖人才”所采取的重要教學改革舉措。然而，由于學生來自于文、理、工等多個不同專業及年級，他們所掌握的背景知識程度差異較大，給教學帶來了不少困難。本文以南京大學開設的《能源工程》課堂設計為例，從教學目標、教學內容編排、教學方式、考核方法四個關鍵環節來揭示高等院校通識課程課堂教學操作的可行性與實踐性。

關鍵詞：能源；環境；教學

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）37-0060-02

一、課程概述

能源是使一個系統能夠產生對外部活動的能力，在自然界中可以被人類用來獲取各種形式能量的自然資源就是能量資源，簡稱能源[1]。能源既是重要的經濟發展和社會生活的物質前提，又是現實生活中的重要污染來源。目前，我國能源工業主要面臨以下幾個問題：人均能源擁有量低、儲備量低；能源生產和消費結構依然以煤為主；能源資源分布不均勻；能源利用效率低；農村商品能源短缺等[2]。解決好我國環境保護與能源開發利用之間的矛盾問題，是實現我國社會經濟可持續發展的重要環節。社會經濟可持續發展必須在能源與環境生態的可持續發展基礎上才能得到實現，所以在人口高度密集，人均能源相對匱乏，自然生態環境十分脆弱的條件下，如何實現社會經濟的可持續發展是我國面臨的一項艱巨任務。這就要求我們不僅要改善能源結構，開發新能源及可再生能源，還要應用環境科學的知識，在能源開發和利用過程中，控制污染物的排放，實現綠色生產下的綠色能源[3]。“能源工程”作為本科生公共選修課，主要以地質礦產、物理、化學、土木工程等相關領域的一般知識為基礎，系統講授能源工程的相關理論和基礎知識，環境保護和環境工程技術在能源開發中的相關工程技術，從而使大學生能掌握能源利用和制備領域的相關知識，了解改善能源結構、開發新能源及可再生能源等技術途徑，掌握在能源開發和利用過程中控制污染物的排放、實現綠色生產下的綠色能源應用等技術政策。通過課程學習，學生可基本掌握能源工程領域的基礎知識，了解能源研究領域國內外熱點的最新進展，有利于拓寬大學生的知識面以及培養其創新能力。由于本課程主要面向全校二至四年級大學本科生開設，且文科、理科學生均可選修，所以在實際教學過程中發現，部分學生（特別是文科生）對于本課程所需的地質礦產、物理、化學、土木工程等專業背景知識掌握較少，在理解一些專業性強的教學內容時會遇到一些困難。因此，如何將專業性強的教學內容講生動易懂是激發學生的學習熱情與興趣的關鍵所在。

二、教學目標

本課程作為南京大學全校本科生的通識課程，緊密結合南京大學“三三制教改”最新要求，一方面貫徹“四個融通”人才培養理念，以基本知識入手，繼承、發揚和創新“匡亞明學院人才培養模式”的成功經驗，通過綜合多媒體、板書、現場參觀等多種教學手段，使學生對能源工程與環境保護的基本內容有系統地學習，對能源與環境領域的前沿熱點研究問題有所了解。通過課程學習，有利于培養出知識面寬、對能源工程與環境保護都有所了解的復合型人才，培養出具有創新精神、實踐能力和國際視野的新能源和可再生能源行業頂尖人才，以滿足社會不斷發展的需要；通過該課程的建設，有利于繼續保持南京大學本科教學的優勢和領先地位。

三、教材內容

選擇合適的教材，是取得良好教學效果的前提。本門課程選擇的教材一方面不能太簡單，以避免用“科普常識”替代“通識”教學，要充分展現能源工程相關領域的專業知識及最新科研應用進展；另一方面也要考慮到不同專業（特別是文科專業）學生的需求與理解能力，讓他們可以充分掌握課堂所學內容。因此不能簡單照搬一兩門專業教材，需重新組織編撰本課程的課堂講義，真正做到深入淺出，將基礎知識與國內外最新研究進展有機結合。課堂的講義內容要解決兩個問題：第一，課程所涉及到的地質礦產、物理、化學、土木工程等相關領域的專業知識如何刪繁就簡，以適應不同專業背景的學生；第二，如何組織編排教學內容以易于學生理解，同時有機穿插介紹國內外能源工程領域的最新研究成果、應用現狀及相關產業政策法規，從而調動學生學習的主動性。針對以上問題，我們的措施是：首先，在第一堂課，為同學們介紹本課程的參考閱讀書目，通過閱讀地質礦產、物理、化學、土木工程等相關領域的基本科普書籍，使有興趣的同學可以快速掌握相關基礎知識；其次，在課堂講義中添加能源開發過程中的生態環境影響以及環境工程技術在能源利用中的實際應用，并輔助列出相關基礎知識點，將基礎知識與國內外前言應用有機結合，從而普及能源與環境專業的相關概念和知識；最后講授新型能源的開發和利用，如風能、核能、生物質能與潮汐能等課程的核心部分，引領學生把環保節能理論貫徹至現代能源工程內容中。

四、教學方式

本課程以課堂理論講授為主，充分利用現代教學手段，開展以多媒體教學為主、輔以板書示范的課程教學，將科技視頻、計算機模擬、現場動畫等多媒體內容融入教學設計。圍繞學生學習的多樣化和個性化需求，本課程有機開展師生討論、學生小組調研報告等教學活動，充分調動學生的學習積極性，全方位培養學生的學習實踐能力、創新意識和國際化視野。本課程所采用的幾種促進教學方法有：

1.豐富多樣的多媒體教學手段與內容。結合PPT講義將課堂的重點、難點內容清晰有序地列出，方便學生記錄筆記；采用大量的圖片、動畫生動形象地展示與知識點相關的科學原理、實際工程、儀器設施等，使同學們對能源工程有一定的感性認識；同時播放一定數量的科技視頻、計算機模擬現場動畫，將國內外最新的研究進展進行充分展示。

2.分組布置研究調研作業。針對能源工程領域的重大科技、應用、政策問題，讓學生分組調研匯報，化被動聽講為主動學習；把同學按不同專業背景進行分組，充分發揮學科交叉的優勢，促進不同專業同學們之間的學習交流，同時培養其團隊合作精神。通過布置研究調研作業，一方面快速培養了學生使用圖書館電子信息資源的能力，特別是現代化方式的終端檢索、光盤檢索和網絡查詢等科研基本功，學生基本掌握了從目錄、期刊索引和主題索引中查詢資料的方法；另一方面，研究調研作業可顯著提高學生的文獻利用與分析能力。面對海量的電子信息資源，學生在完成研究調研作業過程中，可以學會如何組織管理文獻，并對文獻的海量信息進行分析與總結。

3.積極開展學生小組調研報告中的師生互動討論。針對研究調研作業，定期組織學生以PPT形式開展小組調研報告，一方面可鍛煉學生制作科研PPT報告的能力，同時還可以強化同學的語言組織、文字表達、口頭表述能力。在PPT報告過程中，積極鼓勵學生之間進行提問與討論，極大地鍛煉了學生對問題的思考、質疑、提問與解答能力；與此同時，教師適時點評，穿插知識點介紹，展開師生互動討論，更有助于形成良好的學術討論氛圍。

五、考核方法

為了有效地提高教學效果，避免出現學生輕視上課、考前突擊背書復習等不良現象，本課程考核成績由課堂點名、課堂抽查、課外調研及開卷考試等部分組成。本課程學生學習成績考核，開卷考試成績占40%，課堂抽查成績占30%，課外作業占30%。多種形式綜合考核有效地提高了學生參與作業調研與課堂討論的學習熱情，有利于培養學生的學術興趣。

六、結語

本課程已開設3個學期，選課學生人數由80多人增加到140多人，學生的平均成績也在逐步提高。在教學過程中發現，課程內容的多樣化與教學方式的多媒體化是直接影響學生學習興趣與課堂教學效果的兩大因素。例如，在講授理論基礎知識中，穿插介紹研究領域內的相關最新研究熱點問題，可極大提高學生的學習興趣；播放教學內容相關視頻可使學生較容易掌握難懂的專業知識點，顯著提高教學效果。

參考文獻：

[1]黃素逸.能源概論[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]吳明明.我國能源消費結構調整的問題與對策[J].當代經濟，2011，（5）：84-85.

[3]胡紹雨.我國能源、經濟與環境協調發展分析[J].技術經濟與管理研究，2013，（4）：78-82.

基金項目：南京大學“985工程”三期“本科創新人才培養”項目——本科生高水平通修課程建設子項目（B-1-3）資助