基于一流課程建設的“生物質能工程”金課建設探索

劉瑩 徐銳 王昌梅 陳玉保 尹芳

摘?要：本文根據“兩性一度”的“金課”建設標準，對“生物質能工程”課程建設和實施情況進行總結，從教學設計、教學內容、教學方法、課程考核與評價、信息化課程資源建設、持續改進機制等方面探索“生物質能工程”課程“金課”建設路徑，以期進一步優化教學效果、提高教學質量。

關鍵詞：金課;生物質能工程;課程建設

2019年10月，教育部發布《關于一流本科課程建設的實施意見》，提出全面開展一流本科課程建設，樹立課程建設新理念，推進課程改革創新，實施科學課程評價，嚴格課程管理，立起教授上課、消滅“水課”、取消“清考”等硬規矩，夯實基層教學組織，提高教師教學能力，完善以質量為導向的課程建設激勵機制，形成多類型、多樣化的教學內容與課程體系。明確一流本科課程建設要確立學生中心、產出導向、持續改進的理念，提升課程的高階性，突出課程的創新性，增加課程的挑戰度，簡稱“兩性一度”的“金課”建設標準[1]。

根據“兩性一度”的“金課”建設標準，生物質能工程教學團隊對生物質能工程課程進行了課程內容重塑以及教學方法創新，以提升學生綜合能力為重點，從教學設計、教學內容、教學方法、課程考核與評價、信息化課程資源建設、持續改進機制等方面探索“生物質能工程”課程“金課”建設路徑，努力發揮好課堂教學主陣地、主渠道、主戰場作用。

一、生物質能工程課程建設與實施情況

生物質能工程是一門利用原理與技術將生物質能高效轉換為新型能源的應用性基礎課程，面向農業建筑環境與能源工程專業、新能源工程專業開設，其主要任務是通過各個教學環節，包括生物質總體知識背景介紹、生物質資源轉化為生物質能源的各種轉化策略、技術的介紹，從普適性基礎知識到技術特點，培養學生對生物質能源轉化技術與工程的了解，以滿足我國生物質能源的開發和利用對生物質能源工程技術人才的需求。學習本課程后應達到的目標包括：（1）了解到生物質能在能源領域中的重要地位和未來社會中的戰略作用，認識生物質能工程的多學科交叉性以及轉換技術的多樣和豐富性，掌握生物質能工程基本內容和方法。（2）掌握生物質能工程（各種轉換技術）的理論基礎，了解各種轉換技術的發展過程和趨勢，認識各種轉換技術適應對象和應用范圍。（3）掌握生物質能工程（各種轉換技術）的基本理論、基本概念和基本計算，發現和解決不同情形下生物質能工程相關基本設計、技術管理等工作中出現的新問題，提高理論創新能力。（4）把握生物質能工程的相關技術和方法，形成終身學習的意識，認識生物質能工程應用是其廣泛性和局限性的統一體，靈活處理理論和實踐問題，提高正確認識和處理生物質能工程實際問題的能力。該課程是屬于新興交叉學科，隨著科學技術發展和社會需求變化，近年來，生物質能工程逐漸發展為涉及分子生物學、微生物學、化學、化學工程、生物化工、生態工程、材料學、能源工程、農業工程等多學科交叉融合的工程科學。

課程教學團隊由來自生物質能工程、能源工程、農業工程和化學背景的專任教師組成，團隊成員數量充足、專業構成、學歷職稱與結構合理，能滿足“生物質能工程”這門具有化學、化工、生物、能源等多個學科特征的課程建設所需。

根據我校辦學定位以及農業建筑環境與能源工程專業、新能源工程專業人才培養方案要求，結合本專業學生入學基礎普遍較好，具有較強的升學、參與科研、參與社會服務實踐等意愿的基本情況，課程教學內容主要為十個章節，包括緒論、生物質能資源、生物質的直接燃燒（包括節柴改灶與生物質壓縮成型）、生物質氣化、生物質熱裂解技術、沼氣工程、燃料乙醇、生物柴油、生物制氫概論等，同時針對云南區位特色，增加了生物質能新技術與前沿技術等內容。此部分內容與時俱進，結合云南地方特色，服務生態文明建設，融合科研成果和國際合作經驗，將工程建設經驗引入課程內容和實踐內容，突出技術轉化經驗，培養能夠服務地方經濟發展的專門人才。教學設計和教學方法中主要通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養學生的職業規范;通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養學生的反思能力;通過小組合作學習，樹立育人意識，發展學生的合作能力和校本課程設計能力;通過課堂匯報和課堂辯論，強化知識應用意識，發展學生的表達能力和反思能力。通過精講多練，雙向互動，“將工程帶進課堂”，借助信息化課程資源演示，使學生進一步理解國家新能源戰略的重要意義和農業工程專業未來工作任務與崗位要求，農業工程工程師應該具備的專業知識和技能。

本課程自2013年以來開始建設，經過連續五輪教學周期的不斷探索、完善，課程建設團隊著力提升教育思想改革和教育理念創新，取得一定成效，目前已被立項為校級本科線下一流課程建設項目。課程教學團隊已經建設了較為豐富的課程資源，除了大綱、教案外，還建設有大量的“教學短視頻”“虛擬仿真資源”“試題庫”“試卷庫”“生物質能工程案例”等，信息化課程資源建設有利于一流本科課程建設。

同時建立了科研和教學平臺共享機制，充分利用“教育部可再生能源材料先進技術與制備教育部重點實驗室”“教育部西部高原地區太陽能有效利用及可持續開發研究創新團隊”“西南地區可再生能源協同創新中心”“云南省農村能源工程重點實驗室”“云南省沼氣工程技術研究中心”等國家、省部級平臺的教學功能，將教師們的科研活動和科研項目融入教學，形成“科研反哺教學、教學促進科研”的互動，進一步推動了生物質能工程的課程改革。

二、生物質能工程課程建設目前存在的問題

隨著科技的發展和環保的要求，對具有綠色、環保、可再生的生物質能源的開發和利用非常重要。由于該門課程發展歷史相對較短，目前“生物質能工程”課程難以滿足需求，主要存在傳統教學形式與行業發展、前沿科技融合度不高，跟不上學科快速發展的要求，也不能滿足能源產業發展的迫切需要;還存在培養目標定位相對模糊;理論教學方法和模式陳舊;實踐教學環節不足，考核評價方式單一，不能全面衡量教學效果等問題。此外，現有課程還體現出教材實踐案例內容不充分以及課堂互動性不足等問題。

又由于新興技術和交叉學科不斷涌現，因此“生物質能工程”課程涉及的內容和范圍也需要不斷擴充和更新;教學模式和手段也需要與時俱進。四川大學石碧[2]等對高校傳統工科專業教育進行研究時，提出了在培養目標、課程安排、科研與工程能力培養等方面均需繼承創新，其中也到了課程內容的更新優化、教學模式改革、實踐創新融合以及思政元素融合等。毛劍[3]等提出，新工科背景下特別要注重高校思想政治工作“三全育人”體系的構建。貴州大學謝海波[4]等提出，在新形勢下，“生物質能工程”課程教學要進行大膽革命和創新，其中提出將科研融入本門課程教學中的思想。因此，以一流本科課程為目標，對于生物質能工程課程建設來說，急需進一步整合優化教學內容，豐富創新教學方法，強化實踐教學，不斷完善教學手段，形成課程教學特色。

三、基于金課建設標準的“生物質能工程”課程建設路徑

“生物質能工程”課程按照建設一流線下課程要求，對標“兩性一度”金課建設標準，結合學生的認知規律，重構課程知識體系，利用新型教學手段和信息技術對課程教學方法進行優化設計與實施，達到課程目標明確，可衡量、可評價，能有效支撐畢業要求達成，主要在以下幾個方面進行改革。

（一）教學內容

云南師范大學能源與環境科學學院是國內最早開展太陽能利用研究的單位之一，以太陽能、生物能源等可再生能源利用研究和高層次人才培養為主要優勢特色，所以在教學中除選用國家級和十二五、十三五規劃教材之外，鼓勵選用經典優秀教材和自編講義，其中《生物質能實驗》《有機廢棄物處理工程》入選云南省高等學校規劃教材，《沼氣技術理論與工程》《沼氣發酵實驗教材》入選全國相關專業選用教材。同時就目前已經成熟的工藝技術和最新出現的新技術、新方法的文獻報道進行學習和點評，不斷擴大學生的知識面和提高實踐性教學。如在講授生物質壓縮成型時，還組織學生收集食堂廢棄的一次性筷子，結合課堂學習的生物質顆粒燃料加工技術，將食堂的廢棄筷子加工成高能量密度顆粒燃料，通過實踐把書本上的理論知識通過系統實驗來驗證，收到了良好的教學效果。同時進一步深度融合課程思政，潛移默化中教育學生樹立正確人生觀、價值觀，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，讓教育為社會主義現代化建設服務，為人民服務。

（二）教學設計和教學方法

結合“互聯網+”對課堂進行充實，應用啟發式、討論式、研究式結合的教學模式，將傳統教具和現代信息技術融合促進課堂教學，充分調動學生全員參與，激發學生學習志趣和潛能。通過集體教研對每個章節的內容進行了認真梳理和教學模式設計，將理論課程和實驗課程合二為一，充分將翻轉課堂、過程性評價、虛擬仿真、實踐探索、成果導向（PBL教學）等新型教學理念和課堂組織形式融入授課過程中，主要是：（1）題庫引導：建設自主學習引導題庫，并在布置自主學習任務時使用，以調動學生學習興趣。（2）討論練習：課后布置小組任務，讓學生分組完成并在課堂上分享，以鞏固學生課堂所學。（3）PBL教學：課前布置預習任務，課后布置文獻閱讀、知識梳理等任務，要求學生對知識體系進行整理，幫助學生講課堂講授知識內化，培養學生分析問題、解決問題的能力。（4）自主學習：讓學生利用網絡課程資源，對大綱中自主學習內容進行自主學習，同時教師進行引導和總結。（5）實踐教學：對難點設計一些課堂演示實驗和專門的動手實驗，幫助學生理解和掌握教學中的重點難點。借助教學設計和教學方法創新，踐行“學生中心、產出導向”，提升學生參與度和獲得感。

（三）課程考核與評價

采用的過程化與個性化相結合、形成性評價與結果性評價相結合的學習評價考核方式。總成績=平時成績×50%+期末成績×50%（其中平時成績即為過程性成績，課程總成績達60分后才能算及格）。平時成績評定由課堂表現、作業完成情況、實踐教學、課堂考勤、網絡教學平臺（如學習通、智慧樹）訪問交流情況、線上學習情況綜合評定組成。期末考核方式為隨堂閉卷考試，要求學生掌握基本概念、基本原理、不同生物質能轉換技術的應用、工藝流程，重點考查學生運用專業知識方法解決具體問題的能力。課程評價采用團隊自評+同行評價+學生評價+用人單位評價相結合的方式開展，最終形成閉環螺旋上升模式，以期不斷提升教學質量和團隊教學水平。

（四）信息化課程資源建設

在對課程進行線下教學的同時，融入線上內容和混合式教學，通過優質線上資源的建設，在實現線上線下混合和課堂翻轉的同時，將理論講授與實踐操作有機結合;通過虛擬仿真課程資源的建設，將實踐課程講授過程中的虛擬和現實有機結合，進一步充實課程資源，提高課堂效率。同時借助“學習通”網絡教學平臺，結合面授、虛擬仿真、實驗操作開展綜合教學。通過網絡課程平臺管理學生，并開展課程教學過程性評價。

（五）持續改進機制

構建基于評價的課程持續改進機制，使用信息技術積累、分析教學數據，結合學生評教、專家評教等評價結果，持續建設課程資源、設計教學內容、改進教學方法。本課程以線下教學為主，結合“學習通”上的學習資料作補充，任課教師負責教學和監控學生的自學。課堂討論要求落到實處，有效組織實施，充分體現學生的主體作用和自主性。參考書目的閱讀、檢查、指導部分采用線上完成，參與科研情況等均納入教學過程性考核范疇。期末時邀請教學督導評教、領導評教、學生評教，根據綜合評課的結果，對提出的問題進行及時整改，對線上資源進一步修改完善，持續提升課程建設理念和內涵。

加強課程建設，樹立“金課”標桿，是提升人才培養質量，深化高等教育質量提升內涵發展的必然要求。根據“兩性一度”的金課建設標準，通過對“生物質能工程”課程建設和實施情況進行總結，持續推進“生物質能工程”課程改革創新，以打造金課為途徑建設一流課程，使課堂活起來，切實增強學生對實際生產生活中生物質能知識的融會貫通，為滿足地方人才培養需求、一帶一路能源戰略實施奠定基礎。

參考文獻：

[1]國家教育部.關于一流本科課程建設的實施意見[Z].2019.

[2]石碧，彭必雨，劉曉虎，何有節.高校傳統工科專業教育改革研究與實踐—生物質科學與工程新工科專業建設實踐[J].高等工程教育研究，2020（3）：1-4.

[3]毛劍，岳金霞，趙放輝.新工科背景下高校思想政治工作“三全育人”體系構建[J].學校黨建與思想教育，2020（10）：73-74.

[4]謝海波，徐芹芹，朱安泰，陳金暉，李水娥.新形勢下《生物質能工程》課程教學改革與思考[J].廣東化工，2020（13）：200.

基金項目：云南師范大學2020年本科線下一流課程建設項目（2020xxkc56）

作者簡介：劉瑩（1981—?），女，漢族，碩士，云南師范大學能源與環境科學學院副教授，主要從事有機化學、生物質能工程相關教學研究。