研討式教學(xué)在風(fēng)力發(fā)電原理課程中的探索與實(shí)踐

唐明珠

摘要：研討式教學(xué)是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的有效途徑。研討式教學(xué)能充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用。按照“基礎(chǔ)專業(yè)知識講解-提出問題-學(xué)生討論分析問題-教師點(diǎn)評”的四步走，實(shí)施了新能源科學(xué)與工程專業(yè)風(fēng)力發(fā)電原理課程的研討式教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電原理；研討式教學(xué)；四步走；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0175-02

能源是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是提高人們生活水平的先決條件。近年來我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，化石能源消耗量大幅增長，引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染等問題成為制約我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的瓶頸。面對這一問題，國家能源局指出新能源與可再生能源的開發(fā)利用是我國能源安全、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的保障。因此，新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)，特別是新能源科學(xué)與工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)就顯得至關(guān)重要[1]。新能源科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)主要在大學(xué)。研討式教學(xué)[2-4]是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新精神、科研能力的有效途徑，該方法主要采用教師講解和學(xué)生討論分析相結(jié)合，達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的目的。教師不僅要考慮基礎(chǔ)知識的講解，還要為學(xué)生提供問題討論。不僅要使學(xué)生學(xué)到基礎(chǔ)知識，還要使學(xué)生在創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。因此，研討式教學(xué)越來越受到高等學(xué)校教師和學(xué)生青睞。針對教授新能源科學(xué)與工程專業(yè)的本科生課程風(fēng)力發(fā)電原理的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，闡述了如何上好研討式教學(xué)中教師講解和學(xué)生討論的個人體會?？偨Y(jié)為風(fēng)力發(fā)電原理研討式教學(xué)四步走，分別是基礎(chǔ)專業(yè)知識講解、提出問題、學(xué)生討論分析問題、教師點(diǎn)評。

一、風(fēng)力發(fā)電原理課程特點(diǎn)

研討式教學(xué)主要采用教師講解和學(xué)生討論相結(jié)合的教學(xué)模式。風(fēng)力發(fā)電原理的研討式教學(xué)需要結(jié)合這門課程的特點(diǎn)，對課程內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計，才能取得較好教學(xué)效果。風(fēng)力發(fā)電原理的特點(diǎn)如下：

風(fēng)力發(fā)電原理課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。長沙理工大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)時間安排在本科生第6學(xué)期。風(fēng)力發(fā)電原理是“風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)”、“自動控制原理”、“風(fēng)力機(jī)設(shè)備材料”、“風(fēng)資源測量與評估”等課程的后續(xù)課程，是“風(fēng)力發(fā)電機(jī)組優(yōu)化與控制”、“風(fēng)力發(fā)電場課程設(shè)計”、“風(fēng)力發(fā)電場建模與仿真”等課程的先修課程。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的類型，熟悉風(fēng)能與風(fēng)資源的轉(zhuǎn)換原理、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各部件的結(jié)構(gòu)和工作原理、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制及保護(hù)原理，具備應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電基本知識分析解決風(fēng)力發(fā)電實(shí)際問題的能力，為后續(xù)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計、風(fēng)電場運(yùn)行與維護(hù)打下基礎(chǔ)。

風(fēng)力發(fā)電原理課程在風(fēng)力發(fā)電場應(yīng)用廣泛、涉及面廣：主要涉及到自動控制、風(fēng)資源測量、電機(jī)學(xué)、電工學(xué)、故障診斷等基礎(chǔ)知識。風(fēng)力發(fā)電原理是新能源科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)必修課。該課程內(nèi)容廣泛、綜合性強(qiáng)，對本科生的研討能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得至關(guān)重要。

二、風(fēng)力發(fā)電原理課程研討式教學(xué)四步走

風(fēng)力發(fā)電原理課程有48個課時，分24次教授，每次兩個課時，時間為90分鐘。每次課的時間安排如下：每次課的第1節(jié)課作為教師講解基礎(chǔ)知識，目的是使學(xué)生掌握基本的知識單元和知識結(jié)構(gòu)，第2節(jié)前30分鐘作為學(xué)生根據(jù)教師所提出的問題進(jìn)行分組分析與討論，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、表達(dá)能力，最后15分鐘作為教師總結(jié)與歸納，目的是理清本次課的知識點(diǎn)。

風(fēng)力發(fā)電原理課程內(nèi)容包括緒論、風(fēng)能及其轉(zhuǎn)換原理、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制及安全保護(hù)、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等。本文以水平軸風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)、性能和類型為例，實(shí)施研討式教學(xué)分四步走，具體如下：

1.基礎(chǔ)專業(yè)知識講解。水平軸風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)、性能和類型對于學(xué)生來講是新的內(nèi)容，教師在第1節(jié)課講解下面內(nèi)容。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可分為風(fēng)輪、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)4個部分。變槳距、變速型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它由變槳距系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動裝置等基本部分組成。按裝機(jī)容量、風(fēng)輪軸方向、功率調(diào)節(jié)、傳動形式、轉(zhuǎn)速變化等分類成不同形式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。最后給出大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的典型結(jié)構(gòu)：雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、中傳動比齒輪箱型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等。

2.提出問題。在每一次課的最后教師點(diǎn)評時會給班上同學(xué)布置課外作業(yè)，這些課外作業(yè)也就是下一次課學(xué)生討論的問題，使學(xué)生在上課之前要預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容并上網(wǎng)查找相關(guān)的資料。這樣做的目的使學(xué)生不只是聽老師在課堂里講，學(xué)會主動參與到課堂里來，發(fā)揮自己見解，做到有的放矢。本次課提出的問題是雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、中傳動比齒輪箱型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在不同的情況選擇哪一類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的作為最優(yōu)的選擇。

3.學(xué)生討論分析問題。每一次授課將學(xué)生分成3組，每一次選擇一個組長，組長由組內(nèi)的每位同學(xué)輪流擔(dān)任，組長的職責(zé)是陳述本組的主要觀點(diǎn)、并闡述本組的支撐材料和實(shí)例，時間為7分鐘，其他組員補(bǔ)充闡述，時間為3分鐘。

4.教師點(diǎn)評。在學(xué)生討論完雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、中傳動比齒輪箱型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，最后一個重要環(huán)節(jié)就是教師對本次課的總結(jié)與點(diǎn)評，以及對下一次學(xué)生討論問題的提出。一是通過歸納總結(jié)，梳理本次課的脈絡(luò)，這樣學(xué)生對本次有一個整體和清晰的認(rèn)識。二是通過學(xué)生討論問題時提出的觀點(diǎn)，指出需要注意的地方，加深學(xué)生對問題的理解；三是對下一次課提出問題，并給出需要提前閱讀的材料；四是課教師將學(xué)生新的觀點(diǎn)和方法進(jìn)行總結(jié)與分析、留作以后教學(xué)材料。

三、研討式教學(xué)的總結(jié)

在風(fēng)力發(fā)電原理課程中引入研討式教學(xué)，通過總體設(shè)計規(guī)劃好這門課程教學(xué)內(nèi)容，課堂按照“基礎(chǔ)專業(yè)知識講解-提出問題-學(xué)生討論分析問題-教師點(diǎn)評”的四步走的方式，對如何上好研討式教學(xué)教師四步走進(jìn)行了個人經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)?；A(chǔ)專業(yè)知識講解確保學(xué)生掌握“三基”基本知識、基本概念、基本理論。提出問題為學(xué)生閱讀相關(guān)材料留有充足的時間。學(xué)生討論分析問題培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和表達(dá)能力。教師點(diǎn)評加深學(xué)生對這次課內(nèi)容整體的認(rèn)識和理解。從實(shí)施研討式教學(xué)效果看，新能源科學(xué)與工程專業(yè)風(fēng)力發(fā)電原理課程取得了良好的效果。

在實(shí)施風(fēng)力發(fā)電原理課程研討式教學(xué)有些問題值得進(jìn)一步討論：如何平衡教師講解與學(xué)生討論分析問題之間時間；如何使討論分析問題環(huán)節(jié)不冷場等等。

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Exploration and Practice of Seminar Teaching in the Course of Principle of Wind Power Generation

TANG Ming-zhu

（School of Energy and Power Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410114，China）

Abstract：The seminar teaching is an effective way to train undergraduates' innovative spirit and innovative ability. The seminar teaching can play fully the leading role of teachers and the main role of students. In accordance with the four steps，that are "basic expertise knowledge to explain - asking questions - student discussing and analyzing questions - teachers' comments"，the seminar teaching in the course of the principle of wind power generation is implemented for the new energy science and engineering，and the good teaching results has been achieved.

Key words：principle of wind power generation；seminar teaching；the four steps；innovation ability training