應(yīng)用型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)的探索

邱美艷

(天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué),天津 300350)

應(yīng)用型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)的探索

邱美艷

(天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué),天津 300350)

針對社會急需光伏發(fā)電專業(yè)技術(shù)型人才的現(xiàn)狀，結(jié)合天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的辦學(xué)特色，注重課程的實踐性，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和崗位適應(yīng)能力為目的，開發(fā)了適用于應(yīng)用型院校的“光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計”實訓(xùn)課程。課程中實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)將多個實際工程案例應(yīng)用于課堂，課程實施過程模仿實際工程案例的實施流程，采用角色扮演的方式，讓學(xué)生體驗真實崗位需求，并融入信息化教學(xué)手段，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提升了課堂的趣味性、改善了教學(xué)效果，能更好地實現(xiàn)校內(nèi)實訓(xùn)課程與企業(yè)工程實踐崗位的有效對接。

光伏發(fā)電; 應(yīng)用型; 工程實踐能力； 實訓(xùn)教學(xué)

0 引 言

近年來,隨著光伏行業(yè)的快速發(fā)展,光伏行業(yè)的人才需求量日益增大。為適應(yīng)光伏專業(yè)技術(shù)型人才的市場需求，很多院校開設(shè)了光伏專業(yè)和光伏發(fā)電技術(shù)相關(guān)專業(yè)教學(xué)課程[1]。其中光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計作為光伏產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的重要核心課程,是一門專業(yè)實踐性很強的課程，該課程主要講述光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)專業(yè)知識，其應(yīng)用性很強，因此實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)顯得至關(guān)重要。然而光伏行業(yè)起步較晚[2]，光伏發(fā)電的一系列課程都屬于新興課程，教學(xué)與實訓(xùn)環(huán)節(jié)還處于探索階段，近年來許多學(xué)校都開展了教學(xué)改革與探索[3-11]，但是關(guān)于光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的課程改革較少，因此根據(jù)我校的辦學(xué)特色，開發(fā)適用于應(yīng)用型院校的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計課程，并對其課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)進行了探索與實踐。

1 “光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計”教學(xué)目標及課程內(nèi)容設(shè)置

1.1教學(xué)目標

應(yīng)用型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)，主要立足于培養(yǎng)應(yīng)用型光伏專業(yè)高素質(zhì)人才的專業(yè)實踐教學(xué)需要。通過光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及組成，掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計施工及維護等實踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程創(chuàng)新能力等技能素質(zhì)，為學(xué)生將來從事光伏行業(yè)的生產(chǎn)運行、技術(shù)服務(wù)、產(chǎn)品檢測等相關(guān)崗位工作打下良好的工程技能基礎(chǔ)。

1.2課程內(nèi)容設(shè)置

根據(jù)辦應(yīng)用型本科的定位，以應(yīng)用為本，以培養(yǎng)現(xiàn)場工程師為目標[12]，專業(yè)課程內(nèi)容建設(shè)應(yīng)具有一定的工程應(yīng)用性。為了培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)場工程意識，也為了使學(xué)生在校內(nèi)實訓(xùn)與在企業(yè)參與工程實踐很好地銜接，我們對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)置了光伏手機充電器、光伏路燈、家庭光伏電站、企業(yè)光伏電站、并網(wǎng)光伏電站等工程項目。

2 教學(xué)特點

(1) 教學(xué)資源豐富。本課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)依托真實的工程項目作為教學(xué)案例，教學(xué)資源豐富，涵蓋了本校的屋頂電站、教學(xué)案例庫的案例以及鵬芃科藝網(wǎng)站的案例，這些案例貼近實際，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更接近實際工程，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

(2) 信息化教學(xué)。以學(xué)情為基礎(chǔ)，實訓(xùn)教學(xué)中結(jié)合了信息化教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。通過信息化平臺上的資源庫與任務(wù)庫為開展自主學(xué)習(xí)提供了可能性，通過信息化的實時信息查詢，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬采購等環(huán)節(jié)，保證教學(xué)的實時有效，而不是脫離實際的理論教學(xué)，使教學(xué)能與時俱進，跟上時代的要求。

(3) 教學(xué)方法多樣化。光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，改變了過去以教師為中心、講授式的教學(xué)模式。在實驗過程中教師是“導(dǎo)演”的身份，更多的是學(xué)習(xí)指導(dǎo)者，指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性[13]。在整個實訓(xùn)過程中教師采用了案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動、角色扮演等方法進行教學(xué)組織。

(4) 注重能力培養(yǎng)。在整個任務(wù)實施流程中，學(xué)生工作模擬真實的工作任務(wù)需要，使學(xué)生學(xué)習(xí)貼近實際工作，體驗真實崗位需求，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力與工作崗位無縫對接。同時注意學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，采用角色扮演的方式，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊意識和協(xié)作精神，教學(xué)中融入成本核算的概念，培養(yǎng)學(xué)生的成本意識。

3 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計課程實施

3.1實訓(xùn)內(nèi)容

本實訓(xùn)項目選擇設(shè)計“家用光伏電站”為例，模仿實際工程案例實施，實施流程為：任務(wù)書虛擬公司虛擬員工技術(shù)方案施工調(diào)試項目可行性報告。

要求學(xué)生按照任務(wù)書要求，模仿公司的設(shè)計團隊，設(shè)計出滿足客戶要求的技術(shù)方案，具體包括：①光伏系統(tǒng)組件的選型與計算；②光伏控制器的選型；③蓄電池的選型與計算；④光伏逆變器的選型與計算；⑤系統(tǒng)的整體報價；⑥光伏系統(tǒng)可行性報告分析。

3.2實訓(xùn)安排

(1) 教師。實訓(xùn)過程中采用信息化教學(xué)的方式，教師通過網(wǎng)絡(luò)給學(xué)生發(fā)放任務(wù)工單，進行情景導(dǎo)入和引導(dǎo)。整個教學(xué)活動中學(xué)生是課堂的主體，教師對學(xué)生進行必要的講解與指導(dǎo)，以及最后的工作驗收與評價。

(2) 學(xué)生。光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)的目標是通過仿真情境的設(shè)計進行崗位訓(xùn)練，使學(xué)生將學(xué)到的理論知識通過實踐操作固化，并培養(yǎng)其綜合創(chuàng)新能力[14]。因此在學(xué)生組織上，通過角色互換使學(xué)生盡可能多地從事不同崗位的工作，以實現(xiàn)知識的交叉融合[15-16]，同時培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神。學(xué)生分小組進行，每組4人，4個人都有不同角色分工，分別為：采購、設(shè)計、質(zhì)檢和文件撰寫人員。每組設(shè)置一名組長，根據(jù)組內(nèi)同學(xué)的特點進行分工，團隊協(xié)作共同完成任務(wù)，最后由組長進行匯報。

(3) 實訓(xùn)實施。①課前準備，在實訓(xùn)課程之前學(xué)生應(yīng)對相關(guān)設(shè)計內(nèi)容有一定的了解，教師在上課前將需要準備的知識點和實際工程案例發(fā)到網(wǎng)絡(luò)群中，學(xué)生可以下載預(yù)習(xí)。②任務(wù)導(dǎo)入，教師提出學(xué)生感興趣的話題，如何給自己的家里設(shè)計一個適用的光伏電站，指出此次任務(wù)的實用性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在群里發(fā)放任務(wù)工單，如表1所示。③任務(wù)分析，學(xué)生下載任務(wù)工單，對任務(wù)進行分析，小組人員分工并設(shè)計工作流程。分析工作中需要的軟件工具，需要的計算有哪些，同時需要模擬采購的設(shè)備有哪些，怎樣給出最優(yōu)的報價，并設(shè)計項目的可行性報告。④任務(wù)實施，學(xué)生采用實際工程軟件Retscreen，查詢當?shù)氐臍夂驐l件、日照時數(shù)等參數(shù)，如圖1所示。然后設(shè)計人員根據(jù)這些參數(shù)進行計算，對光伏組件、蓄電池、控制器以及逆變器進行選型(這里可以選用淘寶、天貓以及公司網(wǎng)站如：

表1工作任務(wù)書

給新疆某一家庭準備做一個家庭電站,滿足日常生活用電,該用戶的用電情況如下:

地點 家用電器負載設(shè)備序號負載設(shè)施P/Wt/h數(shù)量W/kW·h1冰箱15024(工作9)11.352客廳節(jié)能燈25810.23臥室節(jié)能燈15530.0754洗衣機3000.510.85廚房節(jié)能燈20310.066臺式電腦260410.687海信電視機145610.87總計4.035

請給該客戶設(shè)計一個光伏電站,滿足日?；居秒?具體工作包括光伏陣列的選型和設(shè)計、蓄電池的選型與計算、控制器的選型、逆變器的選型及系統(tǒng)整體報價，并整理成項目可行性報告。英利公司等)，讓學(xué)生通過實際的網(wǎng)站、實際的產(chǎn)品進行選型設(shè)計，采購人員進行網(wǎng)上議價、成本核算，培養(yǎng)學(xué)生的成本意識。與此同時，小組里面的質(zhì)檢人員要制定各個產(chǎn)品的檢驗標準，通過網(wǎng)絡(luò)及課本獲取相關(guān)信息，制定所選產(chǎn)品的相關(guān)的檢驗標準。最后小組的文件撰寫人員形成項目工程的可行性報告。⑤任務(wù)評價，對學(xué)生進行客觀正確的評價有利于其今后的學(xué)習(xí)，因此本實訓(xùn)教學(xué)中采用學(xué)生分組PPT匯報，教師點評和小組互評的方式進行。小組長對本小組的工作進行匯報，教師對其工作中的可取的地方提出表揚，對其不足的地方進行指正。其他組成員對匯報組進行打分評價，小組間可以互相學(xué)習(xí)，取長補短。

圖1 Retscreen軟件使用

4 教學(xué)效果

在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)實施流程中，模擬了真實的工作任務(wù)，使學(xué)生學(xué)習(xí)貼近實際工作崗位，不少學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之后表示更容易接受這種學(xué)習(xí)方式，愿意以小組分工的形式模擬完成公司員工的任務(wù)，原本枯燥的理論計算變得生動起來；通過課程的學(xué)習(xí)不但能學(xué)習(xí)專業(yè)課程知識，還可以了解企業(yè)工作崗位需求和實際工程現(xiàn)狀，培養(yǎng)了學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，真正做到學(xué)以致用；學(xué)生在調(diào)研資料、設(shè)計方案、項目小組進行交流學(xué)習(xí)的過程中，擴展了知識面，提升了分析問題和解決問題的能力，同時也培養(yǎng)了團結(jié)協(xié)作的團隊意識。

5 結(jié) 語

本實訓(xùn)教學(xué)采用“工程案例、項目仿作”的方式，將實際工程案例融入課堂，體現(xiàn)了課堂的真實性，采用信息化教學(xué)手段，實行項目教學(xué)方式，極大調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和積極性，充分展示了課堂的趣味性，形成了在樂中學(xué)，學(xué)中做的學(xué)習(xí)氛圍，真正還課堂給學(xué)生，有效提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的工程素質(zhì)。

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Exploration of Practical Training Teaching System for Photovoltaic Power Generation System Design in Application-oriented Education

QIUMeiyan

(Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,Tianjin 300350,China)

In view of the urgent need of the professional and technical talents of photovoltaic power generation in the society,combining with the characteristics of Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,the paper pays attention to practicality of the course,aims at cultivating students’ engineering practice ability and job adaptability.“Photovoltaic Power Generation System Design” training course was developed for application-oriented higher institutions.In the course,the practice teaching part was designed by appling many practical projects to the classroom teaching.The course implementation was imitated the process of the actual projects.Students were adopted to play the roles of performers,so that they could experience the real job requirements.And integrated information teaching method could fully mobilize the students’ interest in learning,effectively enhance the fun of the classroom,improve the teaching effect.It achieves the well convergence of school practice courses and enterprise engineering practice positions.

photovoltaic power generation; application-oriented; engineering practice ability; practical training teaching

2016-09-08

天津市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題(能源類專業(yè)“中高本碩”系統(tǒng)化人才培養(yǎng)研究，VEYP5040)

邱美艷(1981-)，女，河北肅寧人，碩士，工程師，研究方向為光伏發(fā)電。Tel.：13821489112;E-mail：qiumeiyan666@126.com

G 642.423; TM 615+2

：A

1006-7167(2017)07-0239-03