《新能源開發利用》選修課的教學探索

唐安平

(湖南科技大學 化學化工學院，湖南 湘潭 411201)

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《新能源開發利用》選修課的教學探索

唐安平

(湖南科技大學 化學化工學院，湖南 湘潭 411201)

從化石燃料供需失衡矛盾、環境問題、我國嚴峻的能源形勢、新能源的優點等方面闡述了高校開設《新能源開發利用》選修課的必要性，探討了多媒體組合教學、案例教學等提高該課程教學效果的方法，強調了應重視學生環保意識和社會責任感的培養，最后介紹了由出勤情況、課堂表現和期末成績等三部分構成的課程成績考核體系。

新能源開發利用；教學；選修課

能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎，但隨著經濟的快速發展、人口的急劇膨脹、傳統化石燃料日益枯竭以及全球日益嚴重的氣候和環境問題，能源對經濟可持續發展的約束問題已日益凸顯。因此，為了實現能源的可持續發展，減輕和防止環境污染對人類的危害，新能源和可再生能源的開發利用引起了世界各國特別是發達國家的高度重視。本文討論了目前高校開設《新能源開發利用》課程的必要性，并結合本人在《新能源開發利用》教學過程中的體會，初步探討了提高《新能源開發利用》選修課教學效果的方法。

1 高校開設《新能源開發利用》選修課的必要性

1.1 日益突出的化石燃料供需失衡矛盾

隨著人口的增長和社會生產力的高速發展，能源消費大幅增長。特別是隨著工農業生產、科學技術以及人類生活的現代化，能源消耗量的增長速率明顯加快。迄今為止，在全球能源消費中，約80%的能源是煤炭、石油、天然氣等化石燃料。眾所周知，這些化石燃料不僅儲量極為有限，而且不可再生。從目前能源消耗情況來看，世界上的煤、石油和天然氣等化石燃料將在幾十年至200年內逐漸枯竭[1]。

1.2 化石燃料所引起的環境問題

煤、石油等化石燃料的大規模使用促進了人類社會的發展，但也帶來了嚴重的環境污染(如大氣污染、水污染、臭氧層破壞、溫室效應、酸雨侵害等)。其中最容易被人們所感知的是大氣污染。尤其在我國，近年來大氣污染問題已十分突出，目前全國約1/7的國土被霧霾籠罩，其中污染最為嚴重的當屬華北地區。例如，2014年10月份，京津冀地區出現了持續7日的霧霾天氣，細顆粒物(PM2.5)平均濃度多次超過300 μg/m3(PM2.5大于250 μg/m3為嚴重污染)[2]。持續的環境污染對人們身心健康造成了嚴重危害。

1.3 我國嚴峻的能源形勢

能源短缺是全球經濟發展難以改變的大趨勢。目前，我國能源短缺的形勢遠比其他國家更為嚴峻，這是因為我國能源發展將面臨更加嚴峻的資源壓力。據國際能源署預測，中國將在2020年后成為世界第一大石油進口國，在2030年將成為世界最大石油消費國。雖然我國的能源資源總量位于世界第三位，但我國人均能源資源占有量很低，不到世界平均水平的一半。我國常規可采石油資源居世界第九位，但人均占有量居世界第41位；人均天然氣剩余可采儲量僅相當于世界人均水平的5%，屬于名副其實的貧氣大國。此外，以煤炭為主的能源消費結構導致我國能源發展將面臨更加嚴峻的環境壓力。例如，在2015年，我國近80萬平方公里的土地上使用的煤炭是全世界的1/4，煤炭的使用率接近70%。這種以煤炭為主的能源結構造成嚴重的環境污染，因為煤炭燃燒產生的氮氧化物、細顆粒物排放量、二氧化硫分別占全國總量的60%，70%和80%。

1.4 新能源的優點

與傳統能源相比，新能源具有儲量大、分布廣、污染排放少、可再生等眾多優點，是化石燃料的理想替代能源，也是解決當今世界日益嚴重的環境污染和資源短缺等問題的有效途徑，因而成為世界各國實施可持續發展的戰略性支點。據預測，到2070年，全球80%的能源要依靠新能源和可再生能源。

2 如何提高《新能源開發利用》選修課的教學效果

2.1 采用多媒體組合教學

多媒體組合教學是指根據教學內容和教學目標的需要，在教學過程中把傳統教學媒體與現代教學媒體(聲音、動畫、圖像、視頻等)有機結合，構成教學信息傳輸及反饋調節的優化教學媒體群[3]。它具有聲圖并茂、視聽交融、感染力強等優點，是傳統的教學手段無法比擬的。為了采用多媒體組合教學，筆者把全部授課內容制作成集視頻、文字、圖片、表格于一體的多媒體課件。在《新能源開發利用》課程的整個多媒體課件中，筆者總共插入了71段視頻資料和242張圖片。

2.2 采用案例教學法

案例教學是目前高校教學過程中比較先進的一類教學方法，是高效率利用課堂學時、改善教學效果的有效途徑之一。基于此，筆者將案例教學有選擇性地穿插在《新能源開發利用》教學過程中。例如，在該課程的第一堂課中，筆者沒有宏篇巨論、大講特講新能源開發利用如何重要，而是給學生提供了一些化石燃料廣泛使用而引起的環境污染事件的典型視頻案例，如提供“英國倫敦的煙霧事件”“北極熊因全球變暖難覓食”“中國可怕的霧霾事件”“汽車排放加重城市污染”“2015年聯合國氣候大會”等視頻給學生看，讓學生去分析其中的原因及其后果，引出新能源開發利用的重要性。在地熱能一章的教學過程中首先引入唐明皇與絕代佳人楊貴妃的愛情故事以及那首纏綿悱惻的長恨歌，然后提出以下問題給學生思考：楊貴妃在華清池沐浴，距今已有1 200多年，但是華清池那股涓涓細流的泉水現在還熱氣騰騰，為什么有如此多的熱水?這些熱水與新能源有什么關系嗎？怎么利用這些熱水中蘊藏的能量？在海洋能一章的教學過程中，首先播放一段錢塘江潮的視頻，然后提出以下問題：錢江潮是怎樣形成的？其中蘊藏的巨大能量又如何加以利用？最后將學生分組，進行5～10 min的討論后，每個小組表述各自的觀點。

2.3 重視學生環保意識和社會責任感的培養

正如一枚硬幣有兩面一樣，新能源在造福人類的同時，也會給人類帶來新的風險。因此，在強調其用途的同時，不能忽視其帶來的環境與社會后果。例如，在生物質能的開發利用過程中，垃圾焚燒發電曾是幾十年前發達國家盛行的垃圾處理方式，我國截至2006年也已建成100多個大型焚燒裝置。但是調查統計結果表明，垃圾焚燒產生的二惡英因其致癌性導致垃圾焚燒場附近居民癌癥死亡率增加[4]。可燃冰有著其他傳統能源無可比擬的優勢，很多國家圍繞可燃冰已展開激烈博弈。但是，如果可燃冰的開采方法不當，釋放出的甲烷(一種高效的溫室效應氣體)將擴散到大氣中，增強地球溫室效應，導致永久凍土和兩極冰山融化、地球變暖。基于環境污染是人類21世紀面臨的三大問題之一，所以在《新能源開發利用》教學過程中，筆者有意識地將新能源開發利用與環境保護結合起來，強調環保教育，培養學生樹立“天下興亡，匹夫有責”的社會責任感。

3 成績考核

目前，我國高校多數選修課的考核方式通常是與教學內容相關的論文寫作或開卷考試[5]。隨著互聯網的普及，近年來我國高校學生論文抄襲問題日益嚴重，因此，任課教師很難評判學生所提交的論文質量。開卷考試更是難以準確衡量學生的學習效果。基于上述兩個難點，本課程將成績考核內容設置為出勤情況、課堂表現和期末成績等3個考核部分。出勤情況的考核內容包括學生缺課、請假、遲到、早退等。課堂表現主要考核學生上課是否認真以及學生的課堂參與程度。學生的課堂參與程度主要采取以下考核方式：教師根據課程內容擬定一系列與學科前沿或學科應用有關的主題，例如“支持還是反對垃圾焚燒發電”、“支持還是反對核電站的興建”等辯論主題，要求學生課外收集資料并完成ppt的制作；在進行成績考核時，教師根據學生ppt的內容、講解情況等進行評價。在期末成績考核環節中，要求學生自主選擇與新能源相關的內容制作一段約10 min的ppt，依次在課堂上演講。

[1] 琚宜文,何家雄,夏磊，等.能源開發利用與低碳問題[J].工程研究,2012,4(3):245-259.

[2] 陳登宇.新能源科學與工程專業人才培養模式研究[J].科教文匯,2015,303(3):61-62.

[3] 徐頌,陳士明.《環境保護概論》公選課教學實踐探索[J].中山大學學報論叢,2005,25(1):38-42.

[4] 趙章元.九座垃圾焚燒爐將成北京人的噩夢 垃圾焚燒風吹向全國將是一場災難[J].生活與環境,2010(8):12-17.

[5] 魏寶剛,劉理.從公共選修課考試方式探析高校教學問題[J].中國高教研究,2006(5):79-80.

(責任校對 謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.11.009

20160713

湖南省普通高等學校“十三五”專業綜合改革試點項目(湘教通〔2016〕276號-48)

唐安平(1969- )，男，湖南邵陽人，副教授，博士，主要從事新型能源材料的教學與研究。

G642.0

A

1674-5884(2016)11-0027-03