高校公共选修课《能源工程》的课程设计与教学实践

摘要：面向本科生的公共选修课程教学是南京大学为开阔学生学术视野，促进学科交叉，培养“复合型人才以及具有创新精神、实践能力和国际视野的行业顶尖人才”所采取的重要教学改革举措。然而，由于学生来自于文、理、工等多个不同专业及年级，他们所掌握的背景知识程度差异较大，给教学带来了不少困难。本文以南京大学开设的《能源工程》课堂设计为例，从教学目标、教学内容编排、教学方式、考核方法四个关键环节来揭示高等院校通识课程课堂教学操作的可行性与实践性。

关键词：能源；环境；教学

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）37-0060-02

一、课程概述

能源是使一个系统能够产生对外部活动的能力，在自然界中可以被人类用来获取各种形式能量的自然资源就是能量资源，简称能源[1]。能源既是重要的经济发展和社会生活的物质前提，又是现实生活中的重要污染来源。目前，我国能源工业主要面临以下几个问题：人均能源拥有量低、储备量低；能源生产和消费结构依然以煤为主；能源资源分布不均匀；能源利用效率低；农村商品能源短缺等[2]。解决好我国环境保护与能源开发利用之间的矛盾问题，是实现我国社会经济可持续发展的重要环节。社会经济可持续发展必须在能源与环境生态的可持续发展基础上才能得到实现，所以在人口高度密集，人均能源相对匮乏，自然生态环境十分脆弱的条件下，如何实现社会经济的可持续发展是我国面临的一项艰巨任务。这就要求我们不仅要改善能源结构，开发新能源及可再生能源，还要应用环境科学的知识，在能源开发和利用过程中，控制污染物的排放，实现绿色生产下的绿色能源[3]。“能源工程”作为本科生公共选修课，主要以地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的一般知识为基础，系统讲授能源工程的相关理论和基础知识，环境保护和环境工程技术在能源开发中的相关工程技术，从而使大学生能掌握能源利用和制备领域的相关知识，了解改善能源结构、开发新能源及可再生能源等技术途径，掌握在能源开发和利用过程中控制污染物的排放、实现绿色生产下的绿色能源应用等技术政策。通过课程学习，学生可基本掌握能源工程领域的基础知识，了解能源研究领域国内外热点的最新进展，有利于拓宽大学生的知识面以及培养其创新能力。由于本课程主要面向全校二至四年级大学本科生开设，且文科、理科学生均可选修，所以在实际教学过程中发现，部分学生（特别是文科生）对于本课程所需的地质矿产、物理、化学、土木工程等专业背景知识掌握较少，在理解一些专业性强的教学内容时会遇到一些困难。因此，如何将专业性强的教学内容讲生动易懂是激发学生的学习热情与兴趣的关键所在。

二、教学目标

本课程作为南京大学全校本科生的通识课程，紧密结合南京大学“三三制教改”最新要求，一方面贯彻“四个融通”人才培养理念，以基本知识入手，继承、发扬和创新“匡亚明学院人才培养模式”的成功经验，通过综合多媒体、板书、现场参观等多种教学手段，使学生对能源工程与环境保护的基本内容有系统地学习，对能源与环境领域的前沿热点研究问题有所了解。通过课程学习，有利于培养出知识面宽、对能源工程与环境保护都有所了解的复合型人才，培养出具有创新精神、实践能力和国际视野的新能源和可再生能源行业顶尖人才，以满足社会不断发展的需要；通过该课程的建设，有利于继续保持南京大学本科教学的优势和领先地位。

三、教材内容

选择合适的教材，是取得良好教学效果的前提。本门课程选择的教材一方面不能太简单，以避免用“科普常识”替代“通识”教学，要充分展现能源工程相关领域的专业知识及最新科研应用进展；另一方面也要考虑到不同专业（特别是文科专业）学生的需求与理解能力，让他们可以充分掌握课堂所学内容。因此不能简单照搬一两门专业教材，需重新组织编撰本课程的课堂讲义，真正做到深入浅出，将基础知识与国内外最新研究进展有机结合。课堂的讲义内容要解决两个问题：第一，课程所涉及到的地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的专业知识如何删繁就简，以适应不同专业背景的学生；第二，如何组织编排教学内容以易于学生理解，同时有机穿插介绍国内外能源工程领域的最新研究成果、应用现状及相关产业政策法规，从而调动学生学习的主动性。针对以上问题，我们的措施是：首先，在第一堂课，为同学们介绍本课程的参考阅读书目，通过阅读地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的基本科普书籍，使有兴趣的同学可以快速掌握相关基础知识；其次，在课堂讲义中添加能源开发过程中的生态环境影响以及环境工程技术在能源利用中的实际应用，并辅助列出相关基础知识点，将基础知识与国内外前言应用有机结合，从而普及能源与环境专业的相关概念和知识；最后讲授新型能源的开发和利用，如风能、核能、生物质能与潮汐能等课程的核心部分，引领学生把环保节能理论贯彻至现代能源工程内容中。

四、教学方式

本课程以课堂理论讲授为主，充分利用现代教学手段，开展以多媒体教学为主、辅以板书示范的课程教学，将科技视频、计算机模拟、现场动画等多媒体内容融入教学设计。围绕学生学习的多样化和个性化需求，本课程有机开展师生讨论、学生小组调研报告等教学活动，充分调动学生的学习积极性，全方位培养学生的学习实践能力、创新意识和国际化视野。本课程所采用的几种促进教学方法有：

1.丰富多样的多媒体教学手段与内容。结合PPT讲义将课堂的重点、难点内容清晰有序地列出，方便学生记录笔记；采用大量的图片、动画生动形象地展示与知识点相关的科学原理、实际工程、仪器设施等，使同学们对能源工程有一定的感性认识；同时播放一定数量的科技视频、计算机模拟现场动画，将国内外最新的研究进展进行充分展示。

2.分组布置研究调研作业。针对能源工程领域的重大科技、应用、政策问题，让学生分组调研汇报，化被动听讲为主动学习；把同学按不同专业背景进行分组，充分发挥学科交叉的优势，促进不同专业同学们之间的学习交流，同时培养其团队合作精神。通过布置研究调研作业，一方面快速培养了学生使用图书馆电子信息资源的能力，特别是现代化方式的终端检索、光盘检索和网络查询等科研基本功，学生基本掌握了从目录、期刊索引和主题索引中查询资料的方法；另一方面，研究调研作业可显著提高学生的文献利用与分析能力。面对海量的电子信息资源，学生在完成研究调研作业过程中，可以学会如何组织管理文献，并对文献的海量信息进行分析与总结。

3.积极开展学生小组调研报告中的师生互动讨论。针对研究调研作业，定期组织学生以PPT形式开展小组调研报告，一方面可锻炼学生制作科研PPT报告的能力，同时还可以强化同学的语言组织、文字表达、口头表述能力。在PPT报告过程中，积极鼓励学生之间进行提问与讨论，极大地锻炼了学生对问题的思考、质疑、提问与解答能力；与此同时，教师适时点评，穿插知识点介绍，展开师生互动讨论，更有助于形成良好的学术讨论氛围。

五、考核方法

为了有效地提高教学效果，避免出现学生轻视上课、考前突击背书复习等不良现象，本课程考核成绩由课堂点名、课堂抽查、课外调研及开卷考试等部分组成。本课程学生学习成绩考核，开卷考试成绩占40%，课堂抽查成绩占30%，课外作业占30%。多种形式综合考核有效地提高了学生参与作业调研与课堂讨论的学习热情，有利于培养学生的学术兴趣。

六、结语

本课程已开设3个学期，选课学生人数由80多人增加到140多人，学生的平均成绩也在逐步提高。在教学过程中发现，课程内容的多样化与教学方式的多媒体化是直接影响学生学习兴趣与课堂教学效果的两大因素。例如，在讲授理论基础知识中，穿插介绍研究领域内的相关最新研究热点问题，可极大提高学生的学习兴趣；播放教学内容相关视频可使学生较容易掌握难懂的专业知识点，显著提高教学效果。

参考文献：

[1]黄素逸.能源概论[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]吴明明.我国能源消费结构调整的问题与对策[J].当代经济，2011，（5）：84-85.

[3]胡绍雨.我国能源、经济与环境协调发展分析[J].技术经济与管理研究，2013，（4）：78-82.

基金项目：南京大学“985工程”三期“本科创新人才培养”项目——本科生高水平通修课程建设子项目（B-1-3）资助

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