新能源發(fā)電技術(shù)教學(xué)方法改革探索

能源是人類(lèi)生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，隨著(zhù)社會(huì )發(fā)展對能源需求的持續增長(cháng)，以及能源短缺危機和環(huán)境的日益惡化，能源對人類(lèi)經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展的制約和對資源環(huán)境的影響也
越來(lái)越顯著(zhù)。面對能源短缺危機和環(huán)境保護的雙重壓力下，必須通過(guò)能源利用新技術(shù)實(shí)現“開(kāi)源”和“節流”。因此，大規模開(kāi)發(fā)新的能源，大力發(fā)展、環(huán)保的電力工業(yè)成為解決能源
問(wèn)題的有效途徑，培養這方面的人才對新能源的開(kāi)發(fā)和利用具有重要意義。
“新能源發(fā)電技術(shù)”課程應運而生，它是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)選修課程。該課程的講授，能夠幫助學(xué)生較為全面地了解和掌握新能源利用形式及其相關(guān)技術(shù)的前沿動(dòng)態(tài)，有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新思維能力。為了提高教學(xué)質(zhì)量，結合電氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，探索適合電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程授課內容和教學(xué)方法是十分必要的。本文將根據筆者近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)剬υ撜n程的教學(xué)改革與實(shí)踐方面的幾點(diǎn)體會(huì )。
一、課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題和矛盾
“新能源發(fā)電技術(shù)”課程是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程，除了涉及電力和能源領(lǐng)域的知識外，還要求學(xué)生具有其他領(lǐng)域相關(guān)的知識，如課程中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)涉及空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識，太陽(yáng)
能電池涉及的半導體材料的相關(guān)知識，生物質(zhì)能中涉及的生物化學(xué)等相關(guān)知識等。由于新能源發(fā)電技術(shù)的研究屬于前沿科學(xué)，目前，我國部分高校的相關(guān)專(zhuān)業(yè)已開(kāi)設“新能源發(fā)電技術(shù)”課
程，但不同學(xué)科對該專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)需求不同，導致教材內容側重點(diǎn)差異較大。該課程的建設中存在的問(wèn)題較為突出，集中體現在：不同專(zhuān)業(yè)教材內容側重點(diǎn)不同，缺乏適合電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教材；作為一門(mén)選修課程，學(xué)生重視程度不夠；專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節矛盾眾多，包括課程與教材之間的矛盾，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的矛盾，教學(xué)目標與教學(xué)方法之間的矛盾等，這些都在很大程度上制約了“新能源發(fā)電技術(shù)”課程教學(xué)質(zhì)量的提高。
對于電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，該課程需要涉及更多電氣工程學(xué)科的相關(guān)知識，如電機學(xué)、電力電子技術(shù)、電力系統分析等專(zhuān)業(yè)知識。在新能源并網(wǎng)和儲能技術(shù)中需要應用這些專(zhuān)業(yè)知識分析該研究領(lǐng)域前沿問(wèn)題，有利于全面掌握新能源知識體系和培養學(xué)生分析問(wèn)題的能力。由此可見(jiàn)，本課程內容豐富，知識點(diǎn)多，在該課程的建設中，需要根據專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，合理組織教學(xué)內容，讓學(xué)生掌握晦澀難懂的外專(zhuān)業(yè)知識的，能利用本專(zhuān)業(yè)知識分析實(shí)際工程問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習該課程的興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，因此該課程的教學(xué)內容和教學(xué)模式的改革勢在必行。
二、教學(xué)內容的改革
為了適應電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)，在課程改革過(guò)程中，根據新能源發(fā)電行業(yè)現狀和電氣工程對新能源發(fā)電技術(shù)課程知識體系的需求，結合電力工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特
點(diǎn)，精選教學(xué)內容，重新構建了新的課程知識體系，加強與電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)之間的。
根據新能源發(fā)電站接入電網(wǎng)的影響不同，將這些新能源技術(shù)分為兩類(lèi)：穩定性能源發(fā)電技術(shù)和間歇性能源發(fā)電技術(shù)。
一些新能源技術(shù)（如生物質(zhì)能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術(shù)一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環(huán)節基本相同，都采用同步發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電，對電網(wǎng)的安全和穩定不會(huì )造成影響。因此，這部分新能源知識重點(diǎn)講解各種新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理，的發(fā)電技術(shù)的現狀和動(dòng)向，及在利用過(guò)程中對改善環(huán)境帶來(lái)的好處，培養學(xué)生新的能源觀(guān)念和意識。同時(shí)結合電網(wǎng)發(fā)展的zui近進(jìn)展，這些發(fā)電技術(shù)作為分布式電源接入電網(wǎng)時(shí)，如何規劃電網(wǎng)，接入電網(wǎng)對電網(wǎng)的影響等方面進(jìn)行適當的講解，加強與電力系統知識的，提高學(xué)生學(xué)習的積極性，由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術(shù)具有隨機性、波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，如風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網(wǎng)會(huì )對電網(wǎng)調峰和系統安全運行帶來(lái)顯著(zhù)影響。這部分內容重點(diǎn)講解與電力系統相關(guān)的技術(shù)，涉及到電機學(xué)、電力電子技術(shù)和電力系統相關(guān)的知識點(diǎn)。在間歇性能源并網(wǎng)過(guò)程中，電力儲能技術(shù)可以補償負荷波動(dòng)，解決風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇式新能源發(fā)電直接并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊，調節電能質(zhì)量，使大規模風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電能夠方便可靠地并入常規電網(wǎng)。隨著(zhù)可再生新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電力儲能技術(shù)也是電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的知識，所以?xún)δ芗夹g(shù)也是該課程知識體系的重要部分。
本文提出的課程知識體系目前還沒(méi)有相關(guān)教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫(xiě)適合電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的“新能源發(fā)電技術(shù)”課程講義，使之更符合電力系統及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)。從兩學(xué)期的試用情況來(lái)看，學(xué)生認同感增強，明確該課程是本專(zhuān)業(yè)*的重要選修課，重視程度顯著(zhù)提升，在教學(xué)過(guò)程中取得了良好的效果。
三、教學(xué)模式改革
選擇合適的教學(xué)方法，能夠提高課堂效率。教學(xué)內容的不同，授課的教學(xué)方法也需要相應的改進(jìn)，為此筆者對教學(xué)方法也進(jìn)行了改革，使之與課程知識體系相適應。
1.采用學(xué)術(shù)專(zhuān)題講座的教學(xué)方式
“新能源發(fā)電技術(shù)”課程知識體系要求運用新的教學(xué)方法。每種新能源發(fā)電技術(shù)各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術(shù)，僅靠書(shū)本知識已經(jīng)不能適應科技的進(jìn)步。因此需要任課教師補充相關(guān)發(fā)展的新動(dòng)向和新技術(shù)，以學(xué)術(shù)講座的形式進(jìn)行講授與課程相關(guān)知識點(diǎn)。講解過(guò)程中，以具體的行業(yè)問(wèn)題為背景，采取啟發(fā)式的講解方式，層層剖析問(wèn)題，可以讓學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內，掌握發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現狀、發(fā)電原理、利用方式、開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題和研究現狀及動(dòng)向。如地熱發(fā)電、海洋能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，都可以采用講座的方式進(jìn)行講解。同時(shí)在講座過(guò)程中，增加學(xué)生提問(wèn)環(huán)節，讓學(xué)生可以積極參與，引導學(xué)生自主思考。
為了強化實(shí)踐，在每一個(gè)專(zhuān)題授課結束后，教師通過(guò)布置與該專(zhuān)題相關(guān)的設計題目，讓學(xué)生學(xué)以致用。比如讓學(xué)生設計太陽(yáng)能熱電站，利用波浪能發(fā)電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質(zhì)能的方案，設計垃圾發(fā)電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網(wǎng)時(shí)，結合不同能源開(kāi)發(fā)利用的特點(diǎn)對該地區新能源開(kāi)發(fā)和電網(wǎng)結構做出合理規劃，并給出
理由。通過(guò)這些綜合性設計作業(yè)，可以增強大家的創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣和主動(dòng)性，訓練了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力，起到了非常好的效果。
2.基于問(wèn)題的探究式教學(xué)方式
傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)涉及知識點(diǎn)多，知識點(diǎn)零散，因此需要教師合理組織教學(xué)內容，使其與所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識相結合。為此筆者精心
設計每一個(gè)教學(xué)環(huán)節，精講多練。但傳統的授課方式，學(xué)生被動(dòng)接受，學(xué)習積極性不高。
為此，筆者采用基于問(wèn)題的探究式教學(xué)方式，在教學(xué)的過(guò)程中，教師起引導作用，對課程中的知識點(diǎn)進(jìn)行分析，提出基于問(wèn)題的討論題目；并分析學(xué)生需要掌握的知識要點(diǎn)，為學(xué)生提供必要的參考文獻，讓學(xué)生課后自己查閱資料，引導他們學(xué)會(huì )自己總結知識點(diǎn)，利用所學(xué)知識分析實(shí)際問(wèn)題。而學(xué)生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進(jìn)行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個(gè)小組推薦一名學(xué)生做交流發(fā)言，將自己的研究?jì)热葑龊?jiǎn)要匯報。學(xué)生互相提問(wèn)展開(kāi)討論，老師進(jìn)行有針對性的點(diǎn)評，肯定了學(xué)生們取得的成績(jì)，對錯誤的地方進(jìn)行了補充和糾正。為了達到分組討論學(xué)習預期效果，要求每個(gè)小組在上交的文獻報告中，明確每個(gè)學(xué)生所做的工作和參加小組討論的發(fā)言?xún)热?，督促每個(gè)學(xué)生都參與討論學(xué)習。通過(guò)這種教學(xué)方式，充分調動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，也很好地完成了教學(xué)目標，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高，達到“授人以漁”的目的。
3.改進(jìn)多媒體教學(xué)方式
由于該課程設計的專(zhuān)業(yè)知識具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，有些知識點(diǎn)學(xué)生難以掌握，有些原理較為抽象。如風(fēng)機的偏航過(guò)程、變槳過(guò)程、風(fēng)機的失速原理、斯特林發(fā)動(dòng)機的發(fā)電過(guò)程等都比較抽象，在沒(méi)有實(shí)物演示的前提下，學(xué)生經(jīng)常不容易理解。因此在講這些課程內容時(shí)，采用多媒體動(dòng)畫(huà)演示的方法，幫助學(xué)生理解基本概念和知識，讓學(xué)生更快更易地理解和掌握這些內容。
四、考試方法的改革
雖然在教學(xué)內容和方法上進(jìn)行了改革，提高了學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，但仍有不少學(xué)生選課和學(xué)習動(dòng)機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素
質(zhì)，只是為了湊滿(mǎn)學(xué)分，對選修課缺乏足夠的重視。傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實(shí)的教學(xué)情況。撰寫(xiě)課程論文，成績(jì)只與論文寫(xiě)得好不好有關(guān)，有的同學(xué)東拼西湊，也能獲得一個(gè)理想的成績(jì)。這些方式都難以督促學(xué)生平常的學(xué)習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發(fā)電技術(shù)”課程的特點(diǎn)，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習，公正地反映了學(xué)生的成績(jì)。主要采取了以下一些措施：
1.注重對學(xué)生平時(shí)的考查
增加課堂隨機考查的次數。通過(guò)提問(wèn)、課堂測驗等方式，讓學(xué)生在上課時(shí)能集中精力聽(tīng)講，防止學(xué)生上課“開(kāi)小差”?；卮饐?wèn)題和課堂測驗計入平時(shí)成績(jì)。
2.增加撰寫(xiě)文獻報告和大作業(yè)
基于問(wèn)題的探究式教學(xué)方式中，撰寫(xiě)文獻報告和小組討論環(huán)節能夠有效培養了學(xué)生查閱文獻、撰寫(xiě)論文、發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學(xué)評價(jià)學(xué)生平時(shí)的努
力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學(xué)生在該環(huán)節中的貢獻不同給學(xué)生不同成績(jì)，這樣能起到督促學(xué)生學(xué)習和檢驗學(xué)生學(xué)習效果的作用。
作業(yè)是課堂教學(xué)的有效補充和延伸，是教學(xué)中*的環(huán)節。大作業(yè)一般具有綜合性的特點(diǎn)，能夠有效鍛煉學(xué)生的綜合能力，鞏固平時(shí)所學(xué)的知識，是反饋教學(xué)效果的有效手段。因
此增加大作業(yè)和撰寫(xiě)文獻報告在平時(shí)成績(jì)中的比重也是考查學(xué)生平時(shí)學(xué)習的有效手段。
3.增加平時(shí)成績(jì)的權重
平時(shí)考核成績(jì)權重由原來(lái)的30%提高到目前的50%，有效地避免了學(xué)生平時(shí)不學(xué)習，考試時(shí)突擊學(xué)習也能取得不錯成績(jì)的弊端，提高學(xué)生學(xué)習的積極性和自覺(jué)性。
通過(guò)上述措施的實(shí)施，經(jīng)調查表明多數學(xué)生都認可這種成績(jì)考核方法較合理、公正，能夠真實(shí)反映學(xué)生的成績(jì)，受到了多數學(xué)生的歡迎。