“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革創(chuàng)新與實(shí)踐

程傳曉　張玉　張軍　吳學(xué)紅　鄭季歷

【摘 要】?jī)?chǔ)能技術(shù)發(fā)展對(duì)于新能源的開發(fā)和能源高效利用具有重要意義。本文基于制冷及低溫工程和新能源工程專業(yè)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的需求，結(jié)合我校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)特色，對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式進(jìn)行了初步的探討，并針對(duì)教學(xué)中的問題提出了具體舉措。實(shí)踐證明通過該教學(xué)改革，提高了課程的教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的認(rèn)知水平。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)能技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

【Abstract】Energy storage offers a useful technology for development and appropriate utilization of new energy technology. Based on the demand of refrigeration and new energy engineering for energy storage technology，this paper analyzed the content of courses，teaching method and evaluation method combined the characteristic of thermal energy and power engineering.Then，aimed the problems of teaching reform，the four detailed measures were put forward.The survey proved that the teaching reform improved the teaching efficiency and the enhanced the level of acknowledge on the energy storage technology.

【Key words】Energy storage technology；Teaching reform；Content of courses；Teaching method

儲(chǔ)能技術(shù)是未來能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及能源生產(chǎn)消費(fèi)變革的重要支撐性技術(shù)。當(dāng)前電力系統(tǒng)削峰填谷、冷鏈物流發(fā)展、制冷及低溫工程革新和新能源發(fā)展都亟需儲(chǔ)能技術(shù)的支撐。儲(chǔ)能技術(shù)也是分布式能源的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。同時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)在解決新能源間歇性技術(shù)短板上發(fā)揮著重要作用。因此，大力發(fā)展高效、環(huán)保的儲(chǔ)能技術(shù)成為解決當(dāng)前能源利用效率問題的有效途徑，培養(yǎng)這方面的人才對(duì)未來能源開發(fā)和利用具有重要意義。[1-2]

鄭州輕工業(yè)學(xué)院具有濃厚的輕工背景，而熱能與動(dòng)力工程專業(yè)在相變儲(chǔ)能技術(shù)方面具多年的積累和沉淀，“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)課程體系中的一門重要專業(yè)必修課。該課程的講授，能夠幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用形式以及有關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，同時(shí)該課程還能夠有機(jī)的把儲(chǔ)能技術(shù)與制冷及低溫技術(shù)、新能源技術(shù)相結(jié)合，把所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)整合，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，在結(jié)合我校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)特色基礎(chǔ)上，深入探索適合制冷及低溫工程和新能源方向的授課內(nèi)容和教學(xué)方法有重要的意義，本文根據(jù)近年來相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合專業(yè)特色和當(dāng)代學(xué)生特點(diǎn)對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行初步的探索。

1 課程教學(xué)當(dāng)前存在的主要問題

“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”是一門多學(xué)科交叉的專業(yè)課程，本課程的教學(xué)要在學(xué)生多學(xué)科知識(shí)的相關(guān)基礎(chǔ)上才能開展。當(dāng)前大多儲(chǔ)能技術(shù)的研究還屬于前沿科學(xué)，我國(guó)部分高校的相關(guān)專業(yè)已開設(shè)了“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”課程，然而各個(gè)學(xué)校特色專業(yè)設(shè)置和研究方向不一致，導(dǎo)致對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容需求也有較明顯的差異，該課程當(dāng)前主要問題有：專業(yè)特色方向與教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾，相關(guān)教材陳舊，缺乏適用于現(xiàn)代能源與動(dòng)力的儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)教材；教學(xué)方法與當(dāng)代學(xué)生特性之間的矛盾；實(shí)踐教學(xué)與教學(xué)內(nèi)容不匹配；教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生需求之間的矛盾等。[3]因此，針對(duì)以上問題需要探索出有效的教改措施，以改進(jìn)當(dāng)前的教學(xué)質(zhì)量。

我校能源與動(dòng)力工程專業(yè)，其專業(yè)特色在于制冷及低溫工程，學(xué)生在蓄冷技術(shù)、相變材料方面具有濃厚的興趣，因此該課程需要涉及更多的蓄冷技術(shù)和材料熱分析相關(guān)的知識(shí)。在該課程的建設(shè)中，需要根據(jù)我校專業(yè)特點(diǎn)，合理組織教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握晦澀難懂的外專業(yè)知識(shí)，并能利用本專業(yè)知識(shí)分析實(shí)際工程應(yīng)用問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)?？傮w來說，當(dāng)前我校在課程內(nèi)容、課程實(shí)踐、教學(xué)方法等方面都存在著一些問題需要解決。因此，該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革勢(shì)在必行。

2 教學(xué)建設(shè)與改革

2.1 教學(xué)理念的革新

“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”作為一門新技術(shù)主導(dǎo)的課程，其知識(shí)內(nèi)容豐厚且更新速度較快，而且當(dāng)今“90后”甚至“95后”的學(xué)生與以往學(xué)生在性格和基礎(chǔ)能力方面也有較大的差別，這要求我們要用先進(jìn)的教學(xué)理念來指導(dǎo)教學(xué)工作。本課程采用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)思想，通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索興趣，重點(diǎn)開發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和能力，同時(shí)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，建立一種創(chuàng)新實(shí)踐的氛圍，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化能力。[4]

2.2 教學(xué)內(nèi)容的革新

根據(jù)學(xué)校2013年的教學(xué)大綱，該課程的總學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，而儲(chǔ)能技術(shù)包含相變儲(chǔ)能、蓄熱、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)能電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能等，課時(shí)不足與教學(xué)內(nèi)容豐富形成較大矛盾，因此在授課時(shí)必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選，授課應(yīng)立足于基本原理和基本方法的講解，注意歸納總結(jié)一般知識(shí)，忽略和專業(yè)相關(guān)度不高的知識(shí)點(diǎn)。儲(chǔ)能技術(shù)的形式多種多樣，結(jié)合工程領(lǐng)域發(fā)展的實(shí)際情況，本課程選取了相變材料儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能電池、水合物法儲(chǔ)能作為主要講授對(duì)象，而將傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等作為介紹對(duì)象進(jìn)行科普。

由于儲(chǔ)能技術(shù)的研究屬于前沿科學(xué)，其科技發(fā)展日新月異，因此，教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新，現(xiàn)有的教材往往難以滿足教學(xué)要求。因此，需要整合最新的科技發(fā)展成果和科研成果作為教授內(nèi)容，向?qū)W生闡述新型儲(chǔ)能技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，讓學(xué)生充分接觸各種知識(shí)，拓寬視野，了解科技前沿的最新動(dòng)態(tài)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。例如在講授相變材料儲(chǔ)能時(shí)，引入石墨烯超級(jí)儲(chǔ)能材料、水合物相變儲(chǔ)能技術(shù)等，這些最新研究成果應(yīng)及時(shí)傳授給學(xué)生，并通過增加綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和自主創(chuàng)新性實(shí)踐內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新和實(shí)踐能力。[5]

2.3 教學(xué)方法的革新

所謂教學(xué)改革，就包含了“教”和 “學(xué)”的同步改革，在教學(xué)手段上，充分利用多媒體資源，要開發(fā)學(xué)生課下時(shí)間，利用學(xué)生對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的興趣拓展學(xué)習(xí)時(shí)間和教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)要利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及時(shí)與學(xué)生溝通交流，掃清學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的障礙。在實(shí)踐教學(xué)方面，針對(duì)學(xué)生對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)模型有一定距離感這一特點(diǎn)，搭建相變儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和動(dòng)手解決儲(chǔ)能技術(shù)工程實(shí)踐問題的能力，使理論聯(lián)系實(shí)際并運(yùn)用于實(shí)際。本課程的教學(xué)不局限于課堂的授課方式，通過建立網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，針對(duì)有興趣的同學(xué)可以進(jìn)行長(zhǎng)期交流，加強(qiáng)了師生學(xué)術(shù)交流和課程討論，與學(xué)生及時(shí)溝通，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，營(yíng)造自主學(xué)習(xí)的條件，強(qiáng)化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[4]在學(xué)的方面，針對(duì)當(dāng)代學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差問題，應(yīng)該利用信息網(wǎng)絡(luò)化知識(shí)，充分開發(fā)學(xué)生課堂下時(shí)間，通過布置作業(yè)，讓學(xué)生課下對(duì)指定科技視頻的觀看以及相關(guān)科技知識(shí)的自主檢索，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的領(lǐng)域和深度，還能保證知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，在學(xué)以致用的同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，嘗試推出個(gè)別學(xué)習(xí)標(biāo)兵并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)指導(dǎo)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和相關(guān)技術(shù)模型的建立，做出成果，并以此為引導(dǎo)，激勵(lì)眾多同學(xué)互相競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)，并真正做到學(xué)以致用。

2.4 考核方式的革新

課程考核是教學(xué)效果的關(guān)鍵體現(xiàn)方式，是整個(gè)教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)之一。[6]本課程采取了平時(shí)考核與期末考核相結(jié)合的方式。在平時(shí)授課過程中，隨機(jī)提問、討論課上發(fā)言、課下作業(yè)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等作為平時(shí)成績(jī)。在期末考核中，采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)和提交論文兩種考核方式，由學(xué)生自由選擇。學(xué)生可以以自己感興趣的某一種儲(chǔ)能技術(shù)為主題寫一篇論文并模擬學(xué)術(shù)會(huì)議進(jìn)行撰寫，以考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、分析問題的能力。針對(duì)基礎(chǔ)較好興趣濃厚的同學(xué)可以通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成課程考核，結(jié)合自己的想法和思路與老師一起創(chuàng)建課題并完成課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，拔高少數(shù)學(xué)生的知識(shí)和實(shí)踐水平。目前大多數(shù)學(xué)生更傾向于選擇論文的方式作為考核方式，而少數(shù)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生則選擇創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，有效提高了學(xué)生的學(xué)以致用能力。靈活多樣的考核方式，對(duì)課程的教學(xué)實(shí)行了動(dòng)態(tài)的考察與過程管理，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。[4]

3 結(jié)論

通過上述的教學(xué)改革和實(shí)踐，學(xué)生提高了對(duì)“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)研發(fā)現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識(shí)明顯增強(qiáng)，學(xué)生能夠主動(dòng)查閱相關(guān)的參考書目并提出具有一定深度的實(shí)踐問題。在期末考核過程中，學(xué)生在論文的選題上，發(fā)揮了主觀能動(dòng)性，選題比較新穎，且與工程應(yīng)用結(jié)合較好，少數(shù)學(xué)生能夠做出有創(chuàng)新有特色儲(chǔ)能產(chǎn)品并在國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新大賽上取得較好成績(jī)。通過課程結(jié)業(yè)論文或課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的知識(shí)得到進(jìn)一步的強(qiáng)化，綜合能力也得到了鍛煉。在課后調(diào)查中，學(xué)生普遍對(duì)課程的改革表示支持和贊同。本文針對(duì)課程建設(shè)中存在的突出問題，構(gòu)建了適合能源與動(dòng)力工程專業(yè)的“儲(chǔ)能原理及應(yīng)用”課程的知識(shí)體系，合理組織教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)授課內(nèi)容提出了合適的教學(xué)和考核方法。通過課程教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，達(dá)到提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的目的。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]