基于虛擬項目的新能源課程教改研究與實踐

鄧劍

摘要：從新能源技術(shù)課程實際出發(fā)，研究傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足之處。提出基于虛擬項目的教學(xué)模式，通過教師指導(dǎo)，學(xué)生自發(fā)組織以完成項目內(nèi)容的形式進行教學(xué)。項目的擬定要涵蓋所學(xué)知識點，項目的組織充分體現(xiàn)了新模式的教學(xué)特點。教學(xué)實踐表明，基于虛擬項目的新能源課程教學(xué)模式，不僅加強了“教與學(xué)”的互動性，而且極大地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，是行之有效的。

關(guān)鍵詞：虛擬項目；新能源課程；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）28-0154-03

應(yīng)用新技術(shù)開發(fā)利用風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能和海洋能等的可再生能源一般稱為新能源技術(shù)，其中風(fēng)能和太陽能等可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用被視為解決當前能源危機及環(huán)境污染的有效途徑之一，而風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)逐漸成為許多國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展迅速[1，2]。我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014—2020年）》提出大力發(fā)展風(fēng)電和加快發(fā)展太陽能發(fā)電，到2020年兩者裝機容量分別達到2億千瓦和1億千瓦左右。高校能源動力類專業(yè)為國家培養(yǎng)掌握新能源相關(guān)技術(shù)的工程技術(shù)人才，滿足能源遠景發(fā)展的人才需求，發(fā)揮高校優(yōu)勢開設(shè)“新能源技術(shù)”類課程成為當務(wù)之急。目前，各高校在新能源技術(shù)教育方面的水平參差不齊，對于一些新近開設(shè)該課程的學(xué)院或教研室，從師資力量到教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式等都還處于迎頭趕上的階段，高效傳授知識的手段和提高畢業(yè)生就業(yè)能力培養(yǎng)方面均處于摸索階段[3-5]。

上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院能源與動力工程專業(yè)在課程建設(shè)與改革中設(shè)置了新能源教學(xué)模塊，其中《新能源技術(shù)》和《風(fēng)能太陽能技術(shù)》是其中兩門很重要的專業(yè)課。《新能源技術(shù)》側(cè)重于基礎(chǔ)知識和基本概念的講解與介紹，而《風(fēng)能太陽能技術(shù)》則著重理論知識和技術(shù)應(yīng)用的學(xué)習(xí)與認識。經(jīng)過四年的教學(xué)實踐，多學(xué)科交叉的新能源課程具有以下鮮明的特點：課程內(nèi)容覆蓋面廣，涉及動力、電氣、機械、自控和材料等諸學(xué)科知識；教學(xué)內(nèi)容更新快，新能源技術(shù)研究與開發(fā)始終處于不斷推陳出新狀態(tài)，新技術(shù)和新設(shè)備不斷涌現(xiàn)；課程實踐性強，教材中有很多工程實際中的概念定義，所學(xué)內(nèi)容以工程實際的設(shè)備或裝置為主；教學(xué)方法和手段的多樣性，傳統(tǒng)的教學(xué)方法需要結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)教具，以新的方式進行教學(xué)才能適應(yīng)課程的教學(xué)要求。基于上述特點，在新能源課程教學(xué)實踐中對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和實踐環(huán)節(jié)提出了很高的要求。首先要選擇符合動力類本科生循序漸進的新能源技術(shù)教材，既能深入學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識，又對相關(guān)專業(yè)知識能找到最佳切入點。其次，核心的是要解決好理論與實踐相結(jié)合的問題，摸索出一條重視理論知識突出實踐能力的教學(xué)摸索，從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，為上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院卓越工程師培養(yǎng)目標提供有力支撐。

一、傳統(tǒng)以考試為導(dǎo)向的單一教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為中心，在短時間內(nèi)教師講授大量的課程知識點，學(xué)生被動接受，課后記憶背誦大量的生疏概念和定義[6]。檢驗課程學(xué)習(xí)效果以期末考試分數(shù)為主，輔以平時表現(xiàn)加以評價。如圖1所示，教學(xué)過程體現(xiàn)的是“教、學(xué)、考”單一進程。這種以考試分數(shù)為導(dǎo)向的教學(xué)模式，主要缺點在于難以最大限度調(diào)動學(xué)生積極性，原因則是學(xué)時有限，教學(xué)內(nèi)容較多，因此課堂上互動性不強，即使有零星互動也主要集中在考試復(fù)習(xí)階段。另外一個缺點則是教學(xué)效果的反饋比較滯后，需要等到試卷反映出來的分數(shù)和錯誤答題情況，任教教師才能知曉教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，如果想要挽救已經(jīng)來不及了。對新能源技術(shù)等工程類課程而言，盡管傳統(tǒng)教學(xué)模式可以從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、局部改進教學(xué)方法、優(yōu)化實驗設(shè)計等方面有所提高，但是不改變這種單一進程化的教學(xué)模式就難以調(diào)動學(xué)生和教師的積極性。

二、基于虛擬項目的教學(xué)模式及特點

“虛擬項目”教學(xué)是一種新的教學(xué)模式，讓學(xué)生擁有更多的自主權(quán)，參與更廣泛的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這種新的教學(xué)機制將班級同學(xué)分解重組，形成一個以項目為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)小組，而教師的角色則轉(zhuǎn)換為項目咨詢及成果驗收專家。具體組織形式如圖2所示，由“項目指導(dǎo)者”——教師提出一個項目，指定學(xué)生或由學(xué)生自薦擔任項目負責(zé)人，對項目進行分解為若干工程技術(shù)問題，項目負責(zé)人與其他學(xué)生雙向選擇分組，在各技術(shù)小組成立后實施“學(xué)習(xí)、討論、解決”具體問題。查找資料和小組間討論全部在課后完成，課堂上僅需要匯報項目成果和討論難題，教師及項目負責(zé)人評價組員的學(xué)習(xí)情況，同時組員也有自由評價項目負責(zé)人的機會。教師根據(jù)項目匯報和充分討論情況，及時答疑解惑，對照教學(xué)計劃檢查知識點的掌握情況。

虛擬項目教學(xué)模式以項目和工程技術(shù)問題引導(dǎo)學(xué)生，這種新鮮感可以激發(fā)學(xué)生求知欲，增加學(xué)習(xí)興趣。整個項目完成過程中，學(xué)生參與度較高，要求主動學(xué)習(xí)知識點，教師與學(xué)生的互動頻繁，反饋及時。同時，教師的考察手段也多樣化，更注重過程的考核。虛擬項目教學(xué)模式強調(diào)理論與實踐的緊密結(jié)合。因此，基于虛擬項目的教學(xué)模式具有以下一些特點。

1.互動性強的“教與學(xué)”過程。無論是擬定項目和人員組織，還是項目匯報與討論，時刻強調(diào)教師與學(xué)生的互動，彼此交流成為主要方式，教學(xué)過程中答疑解惑占了相當多的時間，取代傳統(tǒng)教學(xué)模式中的教師單獨講解知識點。

2.實踐性強的教學(xué)方法。對新能源技術(shù)類課程而言，理論知識相對較少，難度不大，但是實際應(yīng)用知識較多，如何在課堂上培養(yǎng)實踐能力是學(xué)好這門課的關(guān)鍵。虛擬項目教學(xué)模式能夠根據(jù)實際工程中的一些技術(shù)問題模擬工程案例，讓學(xué)生接觸到來自生產(chǎn)一線的真實項目和信息，體會到理論知識和技術(shù)應(yīng)用的差異。

3.知識與能力并重的教學(xué)模式。項目本身雖然不是真實的，但是項目材料和組織實施過程方法來自企業(yè)一線。一個項目的完成需要各環(huán)節(jié)有效運作，既需要有出色組織能力的學(xué)生擔任項目負責(zé)人，也要求團隊成員各司其職又能夠互相配合，采用交流討論甚至辯論的形式，從問題出發(fā)，解決問題，發(fā)現(xiàn)新問題。因此，全過程培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，項目組織能力和團隊協(xié)作能力。同時，通過項目的操作與學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生接觸到很多企業(yè)信息，積累實踐知識，為培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力打下良好基礎(chǔ)。

三、虛擬項目教學(xué)模式在《風(fēng)能太陽能技術(shù)》課程上的應(yīng)用

風(fēng)能太陽能技術(shù)是一門實踐性非常強的專業(yè)課程，行業(yè)發(fā)展迅猛。而學(xué)校人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀是理論知識很廣，實踐知識缺乏，學(xué)生沒有基本的工程概念。在教學(xué)中采用“虛擬項目”模式可以讓學(xué)生比較容易接受新概念，直觀地理解有關(guān)的理論知識和技術(shù)，從而掌握基本的專業(yè)技能，有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用知識的能力，提高實踐能力和創(chuàng)新能力。以《風(fēng)能太陽能技術(shù)》課程中的“第三章 風(fēng)電場規(guī)劃選址”為例，其中設(shè)置一個項目“風(fēng)電場宏觀選址”。具體內(nèi)容見表1所示。

在學(xué)習(xí)這一章節(jié)時，學(xué)生根據(jù)“風(fēng)電場宏觀選址”項目分為三個小組，分別完成“風(fēng)資源評估”、“宏觀選址的影響因素”和“宏觀選址方法和步驟”三部分內(nèi)容，經(jīng)過小組內(nèi)部討論學(xué)習(xí)和項目負責(zé)人統(tǒng)籌后，由學(xué)生代表在課堂上進行PPT講演，再由全部學(xué)生提問討論。課程結(jié)束后，項目負責(zé)人總結(jié)“風(fēng)電場宏觀選址”項目完成情況，最后每個學(xué)生就自己感興趣的內(nèi)容提交一篇小論文。學(xué)生普遍對“風(fēng)資源評估”比較熟悉，了解得比較全面。但是，在“宏觀選址的影響因素”和“宏觀選址方法和步驟”兩部分問題比較多，了解得不夠深入，反映在小論文數(shù)量較少，論文質(zhì)量不高。學(xué)生學(xué)習(xí)過程的這些表現(xiàn)為教師提供了非常好的反饋作用，有利于進一步指導(dǎo)教學(xué)改進。同時，小組討論情況、PPT講演和小論文等均是學(xué)生的階段學(xué)習(xí)成果，教師可以上述表現(xiàn)作為平時成績的考察依據(jù)。經(jīng)過一個學(xué)期持續(xù)不斷的演練，不斷地調(diào)整方法和內(nèi)容，《風(fēng)能太陽能技術(shù)》課程的教與學(xué)獲得了大多數(shù)學(xué)生的充分認可，課堂氣氛愉悅，學(xué)習(xí)效果顯著。

當然，這一新的教學(xué)模式應(yīng)用過程中還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，持續(xù)加以改進和完善，才能更好地服務(wù)于新能源技術(shù)課程的“教與學(xué)”。首先，項目的內(nèi)容要具體，覆蓋所學(xué)知識點，可操作性強。其次，這樣的模式對教師自身的工程實踐經(jīng)驗提出了很高的要求。如果教師沒有電力能源行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，僅從書本知識到書本知識將很難將虛擬項目付諸實施。上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院選派了兩名從事過五年以上電力生產(chǎn)企業(yè)的青年教師擔任該課程的教學(xué)工作。最終，這種模式對課堂組織能力要求較高，環(huán)環(huán)相扣，不僅教師要掌握好節(jié)奏，刪繁就簡。選派的項目負責(zé)人需要提前準備好充足的資料，安排好流程。否則，很難化解課時限制和教學(xué)內(nèi)容多的矛盾。

四、結(jié)語

虛擬項目教學(xué)模式不僅符合工科教育與教學(xué)模式的自我完善，也是培養(yǎng)綜合能力強的專業(yè)人才不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)。新的教學(xué)模式增強了教師與學(xué)生的良性互動，教師能夠及時獲得學(xué)習(xí)效果的反饋。該模式充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生對新能源技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，在思考問題的深度和廣度方面有了長足進步。教師易于掌握過程考察，手段多樣，切合了應(yīng)用型本科院校對卓越工程師培養(yǎng)的要求。虛擬項目教學(xué)模式是新能源技術(shù)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的一次積極探索。

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