《新能源技术》课程教学设计与实践

何燕　向硕　陈浩　李学彬

【摘要】本文结合《新能源技术》课程的特点以及学生学情的特殊性进行了课程教学设计和实践探索，具体指出根据教学内容采用案例分析、任务驱动、想定作业练习等多种教学方法，同时通过雨课堂等多种教学手段提升教学效果和效率，为本门课程的实施提出具体对策。

【关键词】教学设计  自主学习  探究式教学

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）08-0132-02

随着人类能源短缺、环境恶化、对传统化石能源较为依赖等问题日益突出，发展可持续、绿色、高效的新能源是21世纪人类需要解决的重大课题。因此，新能源技术的发展水平是一个国家和地区高新技术发展水平的体现，是当今国际政治、经济竞争的战略制高点。新能源技术及相关研究已发展成为一个国际重大前沿技术方向;世界各国纷纷将新能源技术的开发和利用提升到国家战略地位。我国先后设立了国家能源局、国家能源委员会等，教育部也在部分高校开设了新能源科学与工程专业等，以此培养从事新能源相关的专业技术人才，保证新能源产业的飞速发展。

《新能源技术》是一门涉及电气、动力、材料、控制、电子、计算机、信息等多个交叉学科高新技术的课程，学科交叉性较强;既有很强的理论性，又需要大量联系实际。因此，要让学生把这门课程学精学透，课程教学设计尤为关键。笔者对本门课程的课程教学设计进行了探索和实践。

一、学情分析

教育部于2014年4月颁布了《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，这标志着我国课程改革已经进入全面深化时期，与传统应试教育为导向的学情分析不同，新形势下的学情分析不再只强调成绩，不再将提高视为学生发展的唯一标准，而更应注重培育学生核心素养。学情分析的根本目的与教育教学是相同的，即意在促进学生的发展。因此，基于学生核心素养培养的学情分析，才能有效为教学提供关键指导和方向。一般我们可将学生的发展分为认知、能力和态度三个维度，使学情分析更具指导性和可操作性[1-2]。

1.通过学情分析了解学生起点水平

通过学情分析，在了解学生起点水平的基础上，设置合适的教学框架。在学习本门课程之前，学生进修了高等数学、大学物理、大学化学、电子电工基础等课程，有较强的认知能力，已經具备一定的相关理论知识，为本课程的学习奠定了基础。

基于核心素养的学情分析，不再分析学生的考试成绩、上课纪律，而转向分析学生的认知水平、能力基础和学习态度，尤其关注学生的高阶认知素养，突出关注学生的实践能力，充分考虑学生的学习兴趣和自主学习与发展的可能性。在课程讲授中应注意学生的课堂反应，对及时相关的知识进行简单回顾加深，以帮助学生更好地掌握本课程知识点，继而拓展其高阶认知。

2.关注学生心理存在的个体差异

大部分学生有较强的求知欲，希望通过本门课程的学习有较大收获;也有部分学生，觉得以后可能不从事新能源相关工作，心存“学而无用武之地”的顾虑。因此，学生的心理特点和个体差异，能够为教师教学的行为提供反馈信息和改进依据，在课后对学习结果的分析能促进教师教学反思，更加注意因材施教，强化教学效果。同时这也是对下一阶段学习起点的了解与认知，能够更好地服务于教学目的。

二、教学过程与方法

教学过程中，充分考虑课程内容的系统性、连贯性和应用性。在内容的安排上采用先介绍新能源的基本理论知识，然后具体问题进行引导学习。主要采用教师讲授、学生自学[3-6]相结合的方式进行教学，对于重难点教师精讲，对于学生容易理解掌握的内容，采用课后自学和课堂集中释疑相结合的方式进行。采用的教学方法主要有理论讲解、分组讨论、案例分析、任务驱动、想定作业练习等。

1.各种新能源的定义、分类等内容，可用问题前导的方式，首先提出问题，启发学生思考，再讲解清楚问题。如新能源的定义，可提问“新能源指的是哪类能源？”引导学生回答如氢能、太阳能、风能等类似答案，再追问“太阳能我们很早就有利用了，为什么属于新能源呢？”以此激发学生对新能源的学习兴趣，引发学生进一步深入思考新能源和常规能源的区别，为学生正确打开新能源学习模式做铺垫。

2.学习各种新能源的特点、原理等内容，可采用分组讨论的方式，在课堂的讨论、学习过程中，学生之间的交流与合作很重要，采用几人为一小组合作进行，以小组为单位讨论分析。我们通过这种方式培养学生交流合作能力、表述能力和分析问题，解决问题能力。讨论过程中采用两种方法：一是由学生提问充分讨论后教师归纳，如组织学生分组讨论各种海洋能之间的区别和联系;二是由教师进一步补充提出更有深度和难度的问题，全班课堂讨论后再总结，如组织讨论生物质能中，生物柴油的几种制备方法及其优缺点，从而增强学生对这部分知识的掌握。同时，课堂问题和作业除了采用有教师讲解的方法外，还可以让学生分组讨论并自评，在练与评中互相学习、互相促进，并养成一定的实际组织实施能力。

3.针对课程教学实际，运用案例教学法，与学生共同分析新能源应用的实际案例。让学生从案例中了解新能源的运用领域、发展状况，学习其相关技术;同时让学生了解目前新能源发展和推广所面临的问题。如在风能的章节，可引入风电行业“弃风限电”的案例，分析现象问题背后的技术因素、社会因素、经济因素等。将抽象的理论与具体实际应用相结合，可加强学生对知识点的认识和把控，同时也能了解风能的社会、经济等方面的现状和常识，以便更好地适应以后的工作岗位。

4.想定作业，每次课堂教学即将结束时对学生提出问题，给出必要的提示，引导学生在课堂之外思考、讨论问题，并查阅相关资料提出解决问题的方法和措施，下一次上课拿出一定的时间汇报交流。比如太阳能是我国发展迅速的一种新能源，光伏产业有望达到国际领先水平，但光电转换效率低、成本较高仍是目前制约其发展的难题。可针对这个课题对学生提问并布置想定作业，学生可根据想定的引导自行学习研究，也可以学生和老师一起边做边研究，在问题设想和讨论的过程中得到技能的提高，也可以培养学生学习的兴趣、积极性和自主学习的能力。同时采用任务驱动的教学方法，实时地布置学习任务，组织学生撰写小论文，开展研讨式教学来培养学生的科学思维。

5.根据课程标准的要求，在教学知识点安排上，注重素质教育、创新能力培养。虽然本课程不但要培养学生在新能源技术方面的科学思维，也要求进行必要的以技术为基础的工程能力培养。教学设计中，应充分利用新能源课程相关实验平台和资源，开展实验教学，以锻炼学生的工程创新能力和动手解决问题的能力。值得注意的是，实验室教学是本门课程重要的组成部分，开展实践教学的时候，要着眼岗位适应性来设置实验相关内容;新能源技术与物理、化学、材料、生物、环境、机械和工程技术等诸多学科相互交叉，实验课程的设计更需要在合理的范围内，兼顾固有知识点并突出重点。

三、教学手段

1.传统与现代教学手段相结合

采用多种教学手段相结合，教学过程中运用板书这种传统手段突出提纲挈领的重点。结合多媒体教学软件和多媒体设备，形象生动、节奏快、信息传输量大，而且加上图形、动画和视频效果的立体直观效果，降低学习的难度，将抽象变为形象，提高学生的学习兴趣，弱化学生之间专业差异大的不足。

结合互联网教学[7-9]，如采用雨课堂进行线上混合式教学等，通过雨课堂进行课前预习、课后复习等多效互动，提高学生学习积极性和自主学习的能力，同时满足学生的个性化学习需求。打破“以教师为中心”的传统，转变为“以教师主导、学生为中心”的教学模式;打破时间和场地的限制，转变为灵活、高效的学习环境[10-11]。

2.理论教学与实践教学相结合

学校配备了新能源实验室平台，拥有太阳能、风能、海洋能、燃料电池等相关教学设备和模型。课程设计中应充分利用良好的现有条件，部分课程设置在新能源实验室，针对太阳能、风能等内容进行现场教学，让学生与新能源设备有近距离的接触，观察并自己动手进行探索和实践，使书本上抽象的概念和理论转化为看得见、摸得着、动得了的实物，帮助学生建立对新能源技术更为清晰的认知。

为拓展学生对新能源技术的进一步深入了解，课程可利用电化学实验、储能材料制备、组装测试装置等实验条件，适当开设以材料制备研究、材料性能分析以及器件组装测试等实践课程。以此让学生对新能源材料制备方法、相关性能的表征测试方法以及常用的实验仪器使用操作方法有一定认识和掌握，为后续综合专业实验以及科学研究打基础[12]。

四、评价手段

教学评价是教学过程中非常重要的环节之一，是衡量教学设计与实践的重要手段。传统的教学评价方式主要通过课程结课笔试完成，这种方式容易导致学生疏于平时的学习，甚至消极应付，临到期末考试时，依靠临时突击来通过考核。这样对学生自身的学习没有多大提高，同时教师也很难对学生的综合能力做出客观公正的评价。为了提高学习效果，完成课程能力目标的达成度，我们对该课程的考核方法进行了改革尝试。通过对上述课程教学计划的探索和实施，课程最终采用形成性考核和终结性考核相结合的方式进行了教学效果的评价[13-14]。

1.形成性考核

形成性考核占总成绩的60%，主要包括以下两方面：一方面是课程教学情况随堂记录、课后作业完成情况、自主学习情况、查阅文献资料能力、团队协作能力等，此部分占总成绩的30%，由学生、授课教师一同，形成学生自评—互评—教评三维评价体系;另一方面是结课论文，设置三个既定主题，学员根据自身兴趣和学习情况选择其中一个主题，通过调研、试验等方式，最终撰写出5000字以上的小论文，此部分占总成绩的30%。

2.终结性考核

终结性考核则为课终考试，此部分占总成绩的40%，采用闭卷笔试方式进行。考核内容除了采用客观题考查学生对基础知识的掌握程度外，更注重学生的能力测试，加入不少主观题，考查学生剖析和解决问题的能力以及灵活运用知识的能力。

实践证明，通过此次教学课程设计与实践，有效激发了学生的学习积极性和主动性，提高了学生团队协作精神以及解决问题的能力，同时为学生更好地创新思维提供了有力条件和可行机制。综合考核结果显示，大部分学生成绩为良好，取得了较为满意的教学效果。

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