生物质能转化原理与技术课程教学实践探索

林郁郁，郑志敏，黄庠永

(安徽工业大学 能源与环境学院，安徽 马鞍山 243002)

生物质能转化原理与技术是能源与动力工程专业面向新能源方向的本科生开设的专业必修课程，详细介绍生物质能转化过程中的理论、技术工艺和相应装备，要求学生了解部分计算、设计方法，掌握生物质能工程实践中使用的基本测试方法，增强学生分析问题、解决问题的能力。系统学习该课程有助于学生进一步巩固传热学、燃烧学等课程的相关知识，并为部分学生研究生阶段进行生物质领域研究或毕业后进入生物质发电厂等企业进行工作打下良好的基础。该课程涉及较多的内容、技术、装备，课堂教学时学生自主参与程度较低，教学效果存在一定的不足。为提升课程教学效果，笔者通过探索线上线下混合式教学，引领学生进行设备观摩与操作，完善课程形成性评价等多种方式来提高学生学习主动性。

一、课程教学现状

生物质能转化原理与技术通常面向能源与动力工程本科专业大四学生开设，为专业必修课程。课程介绍了生物质能利用原理与技术，阐述了生物质能的基础理论，介绍了各种工艺技术的能源转化机理和工艺原理。学习内容涉及生物质能源及利用现状、生物质直接燃烧、压缩成型、热裂解、气化、直接液化、燃料乙醇、制氢、合成燃料、能源植物、植物油与生物柴油和城市垃圾能源利用等，特别是生物质资源的统计估算方法进行了介绍。课程涉及原理、技术、设备等，专业性和综合性强，知识更新快，课程教学实施过程中存在师生之间配合度不足和学生参与度不高、课程线上线下资源繁杂分散且不成体系、课程考核评价体系并未完善等问题，这些问题在一定程度上影响了课程教学效果。

二、课程教学的实践探索

生物质能转化原理与技术课程专业性和综合性强，教师须深入理解相关理论及技术，同时应熟练使用相关网络平台、软件。在课程教学实践中，教师首先通过深入理解课程知识结构、详细梳理知识框架、不断学习和熟悉多种网络技术及平台、加强知识更新，在和学生的互动过程中不断提高自身素质，探索运用多种方式提高学生学习积极性。

(一)网络平台的选择和线上资源的建立

目前，许多高校在教学过程中采用线上线下混合式教学模式[1]。此模式主要通过运用多媒体技术，使用灵活有效并符合教学规范与要求的活动资源，增强学生的学习兴趣，提高学生学习积极性，取得较好的教学效果。本课程在教学过程中同样采用线上线下混合进行的模式，选择线上平台辅助教学并加强线上资源的建设。MOOC、SPOC 等平台具有成熟的体系和良好的人机交互界面，因此本课程充分利用MOOC平台的辅助作用，便于教师掌握教学进度。同时，教师选择QQ、微信群、微信公众号等进行部分信息发布和问题解答。多平台的结合有效促进了生物质能转化原理与技术课程教学的顺利进行。

线上教学需要教师建设规范而成体系的线上教学资源。目前网络上生物质能相关文献与视频资源繁杂而且不成体系，而教材内容也是繁杂众多。教师要综合线上PPT、论文、动画、视频等资源和教材内容并提前整理和分配，同时发掘建立合适的新资源。整理线上资源时，优先参考专家学者讲座视频、新华网等权威主流媒体资源并按照不同生物质能转换利用技术分类，通过Web of Science 、万方数据库等平台下载关于生物质能的权威及最新文献，最终仔细选择与教学内容密切相关的资源上传到教学网站、学习群、公共邮箱等，随时根据需要不断更新和丰富此类资源。组织学生依据课程进度分组或个人进行线上内容学习，并进行写作总结、实时线上或线下汇报以便于教师掌握学习情况。通过对学生在线学习效果的分析，教师根据课程教学进度调整在线学习内容，完善课程在线教学资源。

(二)提高学生参与度

教师需在课前、课中不断引导学生积极参与教学过程，同时控制课后教学过程。教师通过作业、笔记、个人或小组汇报等方法引导学生积极配合教学。此外，还通过引导课后学习方向，鼓励学生进行课后网络学习和分组探讨。本课程针对大四学生开设，学生将面临考研或者就业压力，教师在进行课程教学时需对这两方面进行正确引导，促使学生更有兴趣、更主动地学习。对于将继续读研的学生，引导其了解前沿技术并查询科研文献、进行文献综述撰写及课堂PPT汇报；对于将就业的学生，引导其查询涉及相关技术的实际产业、工作、案例。教学过程因材施教，学生参与配合程度取得了较大的提高，教学效果良好。

(三)实验设备的观摩与操作

我校近年来在生物质能源转换利用方面进行了大量深入的研究，承担完成了多项国家级、省级自然科学基金等项目，并配置有热解-气相色谱/质谱(PY-GC-MS)、生物质燃烧流化床等一系列实验设备装置。为促使学生更加深入了解课程内容，教师带领学生参观实验室并进行讲解和部分操作，提高学生的感性认识。例如，在生物质热解部分教学中，教师带领学生参观热重-质谱(TG-MS)、PY-GC-MS、管式炉热解实验系统等，详细讲解设备原理、热解反应在设备中的进行过程、各热解设备可以得出的实验成果等，并带领学生实际操作TG-MS实验系统；在生物质燃烧部分教学中，带领学生参观生物质管式炉及流化床燃烧实验系统并详细讲解；在生物质水热部分教学中，带领学生参观水热反应釜等实验系统并详细讲解，同时打开操作视频让学生深入了解实验过程等。学生在观摩或操作这些设备后，对生物质能相关知识兴趣更浓，主动与教师沟通交流，积极去探索研究生阶段将要从事生物质能研究的技能、难点和热点以及工作后生物质能电厂设备现状等。课后实验设备的观摩或操作有利于提高教学的直观性，取得良好的教学效果。

(四)完善课程形成性评价系统

课程教学过程中为促进学生主动学习，通过综合量化学习态度、平时作业、报告等情况，建立较为完善的形成性评价体系。形成性评价的平时成绩主要包括学生出勤、学习笔记、课堂表现、PPT汇报、平时作业等5个部分，并且将其所占比重设置占50%：其中学生出勤占20%，学习笔记占5%，课堂表现占5%，PPT汇报15%，平时作业占5%。学生出勤：采用课堂考勤系统，课程考勤次数不少于5次。学习笔记：学生对课程讲授内容进行记录和整理，任课教师对学生的笔记进行批阅。课堂表现：组织学生对课程的重点、难点或部分专题内容通过课堂讨论或进行课堂提问等形式开展师生互动、生生互动，教师根据学生的表现情况评定成绩。平时作业：教师通过精心设计、适量布置作业，及时批改、及时反馈，严把作业质量关，确保平时作业成绩的准确性，平时作业次数不少于5次。PPT汇报：根据课堂学习的知识，学生选择不同题目进行PPT汇报，教师综合学生的PPT文本内容和汇报情况进行成绩评定，充分考查学生课后的学习情况和综合能力。在PPT汇报环节，学生完成和参与度很高，效果良好。

三、结语

生物质能转化原理与技术课程利用网络平台进行资源优化整合和线上线下混合教学，采取多种措施提高学生参与度。教师引导学生进行实验设备观摩和操作，完善形成性评价体系，有效促进了学生积极自主学习本课程，提高了课程教学效果。