基于一流课程建设的“生物质能工程”金课建设探索

刘莹 徐锐 王昌梅 陈玉保 尹芳

摘 要：本文根据“两性一度”的“金课”建设标准，对“生物质能工程”课程建设和实施情况进行总结，從教学设计、教学内容、教学方法、课程考核与评价、信息化课程资源建设、持续改进机制等方面探索“生物质能工程”课程“金课”建设路径，以期进一步优化教学效果、提高教学质量。

关键词：金课;生物质能工程;课程建设

2019年10月，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，提出全面开展一流本科课程建设，树立课程建设新理念，推进课程改革创新，实施科学课程评价，严格课程管理，立起教授上课、消灭“水课”、取消“清考”等硬规矩，夯实基层教学组织，提高教师教学能力，完善以质量为导向的课程建设激励机制，形成多类型、多样化的教学内容与课程体系。明确一流本科课程建设要确立学生中心、产出导向、持续改进的理念，提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度，简称“两性一度”的“金课”建设标准[1]。

根据“两性一度”的“金课”建设标准，生物质能工程教学团队对生物质能工程课程进行了课程内容重塑以及教学方法创新，以提升学生综合能力为重点，从教学设计、教学内容、教学方法、课程考核与评价、信息化课程资源建设、持续改进机制等方面探索“生物质能工程”课程“金课”建设路径，努力发挥好课堂教学主阵地、主渠道、主战场作用。

一、生物质能工程课程建设与实施情况

生物质能工程是一门利用原理与技术将生物质能高效转换为新型能源的应用性基础课程，面向农业建筑环境与能源工程专业、新能源工程专业开设，其主要任务是通过各个教学环节，包括生物质总体知识背景介绍、生物质资源转化为生物质能源的各种转化策略、技术的介绍，从普适性基础知识到技术特点，培养学生对生物质能源转化技术与工程的了解，以满足我国生物质能源的开发和利用对生物质能源工程技术人才的需求。学习本课程后应达到的目标包括：（1）了解到生物质能在能源领域中的重要地位和未来社会中的战略作用，认识生物质能工程的多学科交叉性以及转换技术的多样和丰富性，掌握生物质能工程基本内容和方法。（2）掌握生物质能工程（各种转换技术）的理论基础，了解各种转换技术的发展过程和趋势，认识各种转换技术适应对象和应用范围。（3）掌握生物质能工程（各种转换技术）的基本理论、基本概念和基本计算，发现和解决不同情形下生物质能工程相关基本设计、技术管理等工作中出现的新问题，提高理论创新能力。（4）把握生物质能工程的相关技术和方法，形成终身学习的意识，认识生物质能工程应用是其广泛性和局限性的统一体，灵活处理理论和实践问题，提高正确认识和处理生物质能工程实际问题的能力。该课程是属于新兴交叉学科，随着科学技术发展和社会需求变化，近年来，生物质能工程逐渐发展为涉及分子生物学、微生物学、化学、化学工程、生物化工、生态工程、材料学、能源工程、农业工程等多学科交叉融合的工程科学。

课程教学团队由来自生物质能工程、能源工程、农业工程和化学背景的专任教师组成，团队成员数量充足、专业构成、学历职称与结构合理，能满足“生物质能工程”这门具有化学、化工、生物、能源等多个学科特征的课程建设所需。

根据我校办学定位以及农业建筑环境与能源工程专业、新能源工程专业人才培养方案要求，结合本专业学生入学基础普遍较好，具有较强的升学、参与科研、参与社会服务实践等意愿的基本情况，课程教学内容主要为十个章节，包括绪论、生物质能资源、生物质的直接燃烧（包括节柴改灶与生物质压缩成型）、生物质气化、生物质热裂解技术、沼气工程、燃料乙醇、生物柴油、生物制氢概论等，同时针对云南区位特色，增加了生物质能新技术与前沿技术等内容。此部分内容与时俱进，结合云南地方特色，服务生态文明建设，融合科研成果和国际合作经验，将工程建设经验引入课程内容和实践内容，突出技术转化经验，培养能够服务地方经济发展的专门人才。教学设计和教学方法中主要通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范;通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力;通过小组合作学习，树立育人意识，发展学生的合作能力和校本课程设计能力;通过课堂汇报和课堂辩论，强化知识应用意识，发展学生的表达能力和反思能力。通过精讲多练，双向互动，“将工程带进课堂”，借助信息化课程资源演示，使学生进一步理解国家新能源战略的重要意义和农业工程专业未来工作任务与岗位要求，农业工程工程师应该具备的专业知识和技能。

本课程自2013年以来开始建设，经过连续五轮教学周期的不断探索、完善，课程建设团队着力提升教育思想改革和教育理念创新，取得一定成效，目前已被立项为校级本科线下一流课程建设项目。课程教学团队已经建设了较为丰富的课程资源，除了大纲、教案外，还建设有大量的“教学短视频”“虚拟仿真资源”“试题库”“试卷库”“生物质能工程案例”等，信息化课程资源建设有利于一流本科课程建设。

同时建立了科研和教学平台共享机制，充分利用“教育部可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室”“教育部西部高原地区太阳能有效利用及可持续开发研究创新团队”“西南地区可再生能源协同创新中心”“云南省农村能源工程重点实验室”“云南省沼气工程技术研究中心”等国家、省部级平台的教学功能，将教师们的科研活动和科研项目融入教学，形成“科研反哺教学、教学促进科研”的互动，进一步推动了生物质能工程的课程改革。

二、生物质能工程课程建设目前存在的问题

随着科技的发展和环保的要求，对具有绿色、环保、可再生的生物质能源的开发和利用非常重要。由于该门课程发展历史相对较短，目前“生物质能工程”课程难以满足需求，主要存在传统教学形式与行业发展、前沿科技融合度不高，跟不上学科快速发展的要求，也不能满足能源产业发展的迫切需要;还存在培养目标定位相对模糊;理论教学方法和模式陈旧;实践教学环节不足，考核评价方式单一，不能全面衡量教学效果等问题。此外，现有课程还体现出教材实践案例内容不充分以及课堂互动性不足等问题。

又由于新兴技术和交叉学科不断涌现，因此“生物质能工程”课程涉及的内容和范围也需要不断扩充和更新;教学模式和手段也需要与時俱进。四川大学石碧[2]等对高校传统工科专业教育进行研究时，提出了在培养目标、课程安排、科研与工程能力培养等方面均需继承创新，其中也到了课程内容的更新优化、教学模式改革、实践创新融合以及思政元素融合等。毛剑[3]等提出，新工科背景下特别要注重高校思想政治工作“三全育人”体系的构建。贵州大学谢海波[4]等提出，在新形势下，“生物质能工程”课程教学要进行大胆革命和创新，其中提出将科研融入本门课程教学中的思想。因此，以一流本科课程为目标，对于生物质能工程课程建设来说，急需进一步整合优化教学内容，丰富创新教学方法，强化实践教学，不断完善教学手段，形成课程教学特色。

三、基于金课建设标准的“生物质能工程”课程建设路径

“生物质能工程”课程按照建设一流线下课程要求，对标“两性一度”金课建设标准，结合学生的认知规律，重构课程知识体系，利用新型教学手段和信息技术对课程教学方法进行优化设计与实施，达到课程目标明确，可衡量、可评价，能有效支撑毕业要求达成，主要在以下几个方面进行改革。

（一）教学内容

云南师范大学能源与环境科学学院是国内最早开展太阳能利用研究的单位之一，以太阳能、生物能源等可再生能源利用研究和高层次人才培养为主要优势特色，所以在教学中除选用国家级和十二五、十三五规划教材之外，鼓励选用经典优秀教材和自编讲义，其中《生物质能实验》《有机废弃物处理工程》入选云南省高等学校规划教材，《沼气技术理论与工程》《沼气发酵实验教材》入选全国相关专业选用教材。同时就目前已经成熟的工艺技术和最新出现的新技术、新方法的文献报道进行学习和点评，不断扩大学生的知识面和提高实践性教学。如在讲授生物质压缩成型时，还组织学生收集食堂废弃的一次性筷子，结合课堂学习的生物质颗粒燃料加工技术，将食堂的废弃筷子加工成高能量密度颗粒燃料，通过实践把书本上的理论知识通过系统实验来验证，收到了良好的教学效果。同时进一步深度融合课程思政，潜移默化中教育学生树立正确人生观、价值观，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，让教育为社会主义现代化建设服务，为人民服务。

（二）教学设计和教学方法

结合“互联网+”对课堂进行充实，应用启发式、讨论式、研究式结合的教学模式，将传统教具和现代信息技术融合促进课堂教学，充分调动学生全员参与，激发学生学习志趣和潜能。通过集体教研对每个章节的内容进行了认真梳理和教学模式设计，将理论课程和实验课程合二为一，充分将翻转课堂、过程性评价、虚拟仿真、实践探索、成果导向（PBL教学）等新型教学理念和课堂组织形式融入授课过程中，主要是：（1）题库引导：建设自主学习引导题库，并在布置自主学习任务时使用，以调动学生学习兴趣。（2）讨论练习：课后布置小组任务，让学生分组完成并在课堂上分享，以巩固学生课堂所学。（3）PBL教学：课前布置预习任务，课后布置文献阅读、知识梳理等任务，要求学生对知识体系进行整理，帮助学生讲课堂讲授知识内化，培养学生分析问题、解决问题的能力。（4）自主学习：让学生利用网络课程资源，对大纲中自主学习内容进行自主学习，同时教师进行引导和总结。（5）实践教学：对难点设计一些课堂演示实验和专门的动手实验，帮助学生理解和掌握教学中的重点难点。借助教学设计和教学方法创新，践行“学生中心、产出导向”，提升学生参与度和获得感。

（三）课程考核与评价

采用的过程化与个性化相结合、形成性评价与结果性评价相结合的学习评价考核方式。总成绩=平时成绩×50%+期末成绩×50%（其中平时成绩即为过程性成绩，课程总成绩达60分后才能算及格）。平时成绩评定由课堂表现、作业完成情况、实践教学、课堂考勤、网络教学平台（如学习通、智慧树）访问交流情况、线上学习情况综合评定组成。期末考核方式为随堂闭卷考试，要求学生掌握基本概念、基本原理、不同生物质能转换技术的应用、工艺流程，重点考查学生运用专业知识方法解决具体问题的能力。课程评价采用团队自评+同行评价+学生评价+用人单位评价相结合的方式开展，最终形成闭环螺旋上升模式，以期不断提升教学质量和团队教学水平。

（四）信息化课程资源建设

在对课程进行线下教学的同时，融入线上内容和混合式教学，通过优质线上资源的建设，在实现线上线下混合和课堂翻转的同时，将理论讲授与实践操作有机结合;通过虚拟仿真课程资源的建设，将实践课程讲授过程中的虚拟和现实有机结合，进一步充实课程资源，提高课堂效率。同时借助“学习通”网络教学平台，结合面授、虚拟仿真、实验操作开展综合教学。通过网络课程平台管理学生，并开展课程教学过程性评价。

（五）持续改进机制

构建基于评价的课程持续改进机制，使用信息技术积累、分析教学数据，结合学生评教、专家评教等评价结果，持续建设课程资源、设计教学内容、改进教学方法。本课程以线下教学为主，结合“学习通”上的学习资料作补充，任课教师负责教学和监控学生的自学。课堂讨论要求落到实处，有效组织实施，充分体现学生的主体作用和自主性。参考书目的阅读、检查、指导部分采用线上完成，参与科研情况等均纳入教学过程性考核范畴。期末时邀请教学督导评教、领导评教、学生评教，根据综合评课的结果，对提出的问题进行及时整改，对线上资源进一步修改完善，持续提升课程建设理念和内涵。

加强课程建设，树立“金课”标杆，是提升人才培养质量，深化高等教育质量提升内涵发展的必然要求。根据“两性一度”的金课建设标准，通过对“生物质能工程”课程建设和实施情况进行总结，持续推进“生物质能工程”课程改革创新，以打造金课为途径建设一流课程，使课堂活起来，切实增强学生对实际生产生活中生物质能知识的融会贯通，为满足地方人才培养需求、一带一路能源战略实施奠定基础。

参考文献：

[1]国家教育部.关于一流本科课程建设的实施意见[Z].2019.

[2]石碧，彭必雨，刘晓虎，何有节.高校传统工科专业教育改革研究与实践—生物质科学与工程新工科专业建设实践[J].高等工程教育研究，2020（3）：1-4.

[3]毛剑，岳金霞，赵放辉.新工科背景下高校思想政治工作“三全育人”体系构建[J].学校党建与思想教育，2020（10）：73-74.

[4]谢海波，徐芹芹，朱安泰，陈金晖，李水娥.新形势下《生物质能工程》课程教学改革与思考[J].广东化工，2020（13）：200.

基金项目：云南师范大学2020年本科线下一流课程建设项目（2020xxkc56）

作者简介：刘莹（1981— ），女，汉族，硕士，云南师范大学能源与环境科学学院副教授，主要从事有机化学、生物质能工程相关教学研究。