郭建華，蔡威盟，胡恩柱，胡坤宏

（合肥學院能源材料與化工學院，安徽 合肥 230601）

自2020 年疫情爆發(fā)后，全球經濟都受到重創(chuàng)。西方國家一邊限制高科技出口，一邊又去中國化，對我國科技發(fā)展造成了影響。習近平總書記在合肥主持召開《扎實推進長三角一體化發(fā)展座談會》時提出“當前，新一輪科技革命和產業(yè)變革加速演變，更加凸顯了加快提高我國科技創(chuàng)新能力的緊迫性”“創(chuàng)新主動權、發(fā)展主動權，必須牢牢掌握在自己手中”[1]。只有如此，我們國家的科技發(fā)展才不會受制于他國。創(chuàng)新的根本在于人才，大學生是國家寶貴的人力資源，是科技發(fā)展的希望。2005 年教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中就明確提出了“積極推動研究性教學，提高大學生的創(chuàng)新能力”的要求[2]。一系列教學實踐也表明了研究性教學在課程中的應用可以調動學生的主動性，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力[3-5]。

“生物質資源利用技術”是我校能源化學工程的專業(yè)課程，課程內容符合可持續(xù)發(fā)展需求，具綜合性、前沿性的特點。本文結合本校能源化學工程專業(yè)的教學情況，分享研究性學習在“生物質資源利用技術”課程中的教學探索與實踐經驗。

1 “生物質資源利用技術”課程培養(yǎng)目標能力要求

“生物質資源利用技術”課程內容包括生物質資源轉化到能源、化學品和材料的原理、技術和工藝流程。通過課程學習，培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識對生物質能利用、新能源開發(fā)等能源化工問題進行分析與判斷，并獲得有效結論的能力，并使學生能夠認識生物質資源的重要性，樹立安全、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念。課程目標分解如表1所示。

表1 課程達成目標能力要求

學生要在課程學習之后獲得表1中能力，這就要求教師在教學中采取高效手段，充分發(fā)揮學生的主體作用，不斷強化學生分析、解決問題的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。

2 “生物質資源利用技術”教學的瓶頸

2.1 知識更新快，教材相對滯后

“生物質資源利用技術”發(fā)展非常迅速，但目前市面書籍所含內容多為較成熟的已經工業(yè)化的技術，如生物乙醇、生物柴油、生物質發(fā)電、氣化等[6-8]。而近十幾年新興的高附加值生物質平臺分子上下游轉化的相關內容和成熟技術的新進展介紹相對較少。以生物柴油生產技術為例，多數(shù)書籍對技術成熟的第一代生物柴油的生產原理與工藝流程有詳細介紹，而較少闡述第二、三代生物柴油技術，因此單從教材上無法使學生全面認知生物柴油的最新發(fā)展狀況。

2.2 知識點分散，綜合性強

“生物質資源利用技術”課程綜合了多門課程知識，信息量大，知識點多。以一種重要的生物質平臺分子——乙酰丙酸的生產為例，涉及的知識點有乙酰丙酸的分子結構特征（有機化學）、原料組成與來源（生物化學與植物生物學）、制備方法（有機化學、工業(yè)催化）、產物的分離與定性定量分析（分析化學、儀器分析）、工藝流程設計（化工原理、化工工藝學）、關鍵設備選擇（化工設備與單元操作、化工機械設備）、下游產品合成（有機合成、工業(yè)催化）等。傳統(tǒng)的教學方式以教師為主體，以教授知識為主，學生被動接受知識。在課堂授課過程中，學生如果單純依靠教師講述獲取知識，很難跟上教師的思路，無法將基礎知識串聯(lián)整合，難以進一步思考、應用和創(chuàng)新。

3 研究性學習實施辦法

3.1 教材內容與新進展結合，擴展學生知識面

在教學過程中要結合教材和最新進展，使學生了解技術的工業(yè)化程度和發(fā)展現(xiàn)狀。在對較為成熟的技術進行課堂講解的同時設置文獻資料閱讀任務，讓學生自主選擇課題，從最新文獻中了解生物質轉化技術的前沿發(fā)展情況，分析技術優(yōu)劣并進行課堂展示與討論，使得學生對生物質轉化技術的發(fā)展有更深入的理解。

3.1.1 任務設置

在課堂講解過基本原理和技術后，發(fā)布文獻調研任務。學生在一定主題范圍內自由選擇并確定課題，圍繞課題查找近期相關文獻資料進行閱讀，并通過分析得到結論。學生3～4 人一組自由組合，自行分配組內工作。

在學生工作開始前利用自主學習指導時間進行文獻調研培訓，介紹生物質轉化相關的主要期刊和生物質研究方向相關的研究機構課題組網站，教授如何快速準確地了解課題代表性工作和近年發(fā)展趨勢，如何對中英文文獻進行速讀篩選和精讀解析。

3.1.2 課堂報告與討論

要求學生在課下對選定的課題進行資料調研和分析總結，完成后通過分組課堂報告和分主題討論的形式交流生物質技術的最新研究進展。報告和討論安排在課堂教學中相關生物質轉化技術基本原理、影響因素、關鍵設備和工藝流程的學習之后，內容主要集中在新技術的原理、創(chuàng)新點與不足之處的分析，對其是否可實現(xiàn)工業(yè)生產進行展望。在學生講述、互相提問、交流討論、教師點評后完成課堂學習任務。同時在“學習通”推送資料和進行討論，方便學生在課下進一步交流。

3.2 案例討論引入課堂，引導學生自主思考

通過引入相關案例，引導學生對案例進行思考和討論，指出可行方案和目前存在的問題，綜合多門課程知識點提出相應的解決方案。

3.2.1 任務設置

在課程開始前給學生推送相關案例資料或布置調研任務。以垃圾分類利用案例為例，讓學生了解校園、居民區(qū)或工廠等不同地區(qū)的垃圾分類和利用情況，并分析垃圾分類后可能的利用途徑。

3.2.2 課堂討論

課堂以學生所調研的垃圾分類現(xiàn)狀為引入點，引發(fā)學生對廢棄資源利用、環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的思考。采用課堂提問、“學習通”推送測試、問卷等形式引導學生對垃圾中屬于生物質的組成進行確定和分析，進一步討論如何按照原料組成選擇可采用的合適轉化技術。由此引入相關原理、技術和工藝的講解。最后進行分組討論，綜合所學知識討論目前對于垃圾分類利用發(fā)展的難點，并給出合理的解決方案。

3.3 評價方法

研究性學習效果評價包括過程考核、期末考核和平時表現(xiàn)，最終效果體現(xiàn)在課程達成度上。

過程考核包括平時設置的拓展案例資料學習、文獻閱讀報告、課堂分組報告、專題討論和技術路線設計報告，采用“學習通”推送資料和任務，主要以書面分析報告、課堂展示和課堂討論的方式呈現(xiàn)，采用教師評分和學生互評相結合的方法，對學生研究性學習效果進行評價。評價根據(jù)質量（課題符合度、科學性、正確性等）、內容（內容量、完整性等）、撰寫（格式、語言、認真程度等）和表達（條理性、熟練程度等）綜合評分。

期末考核體現(xiàn)在期末試卷成績，設置選擇題、判斷題、簡答題、圖形題和綜合題。

平時成績體現(xiàn)在對課堂、課下活動的參與情況，活動包括隨機提問、搶答、測驗、問卷、討論等，主要通過“學習通”推送，并通過軟件自動計分。各部分分值分配如表2所示。

表2 考核方式及分值分配

4 教學實踐效果分析

4.1 課程目標達成度的提高

根據(jù)表2分值分配，按照下式分別計算各目標達成度，各目標達成度如圖1所示。

圖1 17、18、19級能源化學工程專業(yè)課程目標達成度

從圖1 可以看出，18、19 級學生課程目標達成度明顯高于17 級。在17 級并未引入系統(tǒng)的研究性學習方法，僅通過布置考核任務依靠學生自主完成相關工作，且自主學習與課堂教學并未有效融合，因此出現(xiàn)了各種問題，如學生自主確定課題查找資料時選題不符合任務要求，資料無可靠出處，文獻類型雜亂、質量不高、年代久遠等。從18 級實施研究性學習方法后，融合了自主學習和課堂學習，明確了任務要求，進行了方法培訓。實施后學生選題符合度、文獻符合度大大提高（主要體現(xiàn)在目標2）。結合課題任務的布置，從試卷綜合題的答題內容和路線設計的內容來看，18、19級出現(xiàn)了一些創(chuàng)新想法，比如生物質加氫催化設計的新思路、生物質全利用可持續(xù)發(fā)展路線設計的新思路（主要體現(xiàn)在目標4和5）。

4.2 學生對方法的接受度

通過18、19 級問卷調研情況表明，有97.6%的學生表示研究性學習方法對生物質新技術的學習有幫助；86.2%的學生表示可以自主確定課題并找到所需文獻和資料；有82.6%的學生表示結合調研案例的引入模式能跟隨老師系統(tǒng)地串聯(lián)起知識點。課程結束后也有學生陸續(xù)反饋在考研復試、夏令營、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽等活動中也用到了研究性學習的方法。

5 結束語

通過幾年的探索和實踐表明，在“生物質資源利用技術”課程中引入研究性學習方法，能適應快速發(fā)展的前沿科技，有效結合課堂教學和課下自主學習，有助于提高學生學習主動性，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。