新能源技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)實踐創(chuàng)新

史文　黃其新　陳海霞

摘 要：新能源技術(shù)與應(yīng)用這門課程將新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合。因此對學(xué)生的綜合能力要求較高，同時內(nèi)容理論性較強，不利于理解?？梢?，如何合理安排各學(xué)科知識點的聯(lián)系，如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與興趣是本課程教學(xué)的重點與難點。結(jié)合學(xué)生的實際情況，本文提出了以專題討論為主要形式的“頭腦風(fēng)暴法”教學(xué)，因材施教，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情，同時培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維能力以及論文寫作能力，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：新能源技術(shù)；專題討論；頭腦風(fēng)暴法；發(fā)散思維

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.206

眾所周知，能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著能源市場需求的持續(xù)增長，以及常規(guī)能源帶來的能源短缺危機(jī)和環(huán)境污染危機(jī)，能源對人類經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的制約和對資源環(huán)境的影響也越來越顯著[1]。傳統(tǒng)能源中的煤炭、石油、天然氣等化石能源面臨耗盡危機(jī)，同時這類能源在燃燒過程中會釋放出大量氣體、粉塵等，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染?？梢姡芯块_發(fā)新型的清潔能源與能源轉(zhuǎn)換技術(shù)是大勢所趨，也迫在眉睫[2]。

“新能源技術(shù)與應(yīng)用”這門課程將新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，對學(xué)生的綜合能力要求很高。同時，由于新能源發(fā)電技術(shù)中涉及到很多新興行業(yè)的尖端技術(shù)，而課本中只給出了最基礎(chǔ)的理論知識，具體應(yīng)用案例較少，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感到吃力、枯燥，進(jìn)而可能產(chǎn)生厭學(xué)心理。這對課程的教授帶來了巨大的挑戰(zhàn)。筆者通過教學(xué)實踐，對所授的新能源技術(shù)及應(yīng)用這門課程進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與研究，結(jié)合所教授學(xué)生的實際情況，主要從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行了變革，將發(fā)散思維引入到課堂當(dāng)中，積極的調(diào)動學(xué)生的主動性，讓學(xué)生從被動的參與變?yōu)橹鲗?dǎo)課堂的角色。

1 科學(xué)的教育理念

新能源技術(shù)與應(yīng)用這門課程是綜合性很強，緊密結(jié)合科技前沿的一門學(xué)科，這就要求教師不僅要有淵博的知識體系還要有很強的教授能力。眾所周知，教育的過程必須要以學(xué)生現(xiàn)有的發(fā)展水平為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，做到因心施教、因性施教、因材施教等，最終促進(jìn)學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展。

教學(xué)理念包括學(xué)習(xí)理論、教學(xué)理論、教育傳播理論等等。以學(xué)習(xí)理論為例，較為成熟的理論就包括行為主義學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論等。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)生的知識體系是在有特定文化背景的學(xué)校教育與主動學(xué)習(xí)相互作用的過程中逐步建構(gòu)的[3]，這個過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)強度顯得尤為重要，而學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的激發(fā)主要分為內(nèi)部動機(jī)與外部動機(jī)，作為教師不僅要讓學(xué)生樹立一個正確的學(xué)習(xí)觀，同時也需要利用各種外在條件來刺激學(xué)生的外部動機(jī)。

2 合理編排教學(xué)內(nèi)容

眾所周知，新能源發(fā)電技術(shù)的研究屬于熱門前沿學(xué)科，部分高校已開設(shè)“新能源發(fā)電技術(shù)”課程，但開設(shè)課程的專業(yè)不同，對教學(xué)內(nèi)容需求及側(cè)重點有所不同，導(dǎo)致教材版本琳瑯滿目，內(nèi)容差異較大。結(jié)合我校實際情況，這門課程目前存在的主要問題有：綜合對比各類教材，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有教材與電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)的需求存在一定差異；作為一門專業(yè)限選課程，學(xué)生重視程度不夠；課程學(xué)習(xí)中知識儲備的需求與學(xué)生相關(guān)知識積累不夠之間的矛盾，上述因素在很大程度上制約了該課程教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高?？梢?，科學(xué)合理的對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編排顯得有為重要。

新能源技術(shù)及應(yīng)用這門課程主要內(nèi)容主要包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐發(fā)電等典型新能源發(fā)電類型相關(guān)知識，同時涉及到電路、電力電子、能源、電力系統(tǒng)、材料學(xué)等多學(xué)科知識的融合交叉，可見單一的教材難以滿足教學(xué)要求。針對這一主要問題，筆者在教學(xué)過程中充分利用了高科技信息時代的便利，甄選出相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站推薦給學(xué)生，為教學(xué)內(nèi)容與課后知識拓展提供良好平臺，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性。

所選教材包括新能源發(fā)電與控制技術(shù)導(dǎo)論 、電源變換技術(shù)基礎(chǔ)知識 、風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電與控制技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電與控制技術(shù)、水能小水力發(fā)電與控制技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電與控制技術(shù) 、核能發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)以及生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。結(jié)合教授對象學(xué)生的綜合水平以及我國在新能源發(fā)展方面的具體情況，筆者將電源變換技術(shù)基礎(chǔ)知識 、風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電與控制技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電與控制技術(shù)、水能小水力發(fā)電與控制技術(shù)四個章節(jié)作為重點章節(jié)進(jìn)行講解。其他章節(jié)僅限于了解相關(guān)技術(shù)手段及動態(tài)即可。

教學(xué)內(nèi)容的合理編排還體現(xiàn)在理論結(jié)合實際，筆者將自己多年從事電力系統(tǒng)相關(guān)研發(fā)工作的經(jīng)驗及工程案例引入到教學(xué)過程中，例如通過分析某地區(qū)千萬千瓦級風(fēng)電基地目前運行狀況及存在的主要問題：風(fēng)電送出能力、市場消納、輔助服務(wù)等矛盾更加突出，風(fēng)電進(jìn)入了發(fā)展的“瓶頸”階段；在擺出問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論知識，指出可以從風(fēng)電接入控制、風(fēng)電功率預(yù)測、風(fēng)電送出規(guī)劃、消納能力評估、消納模式與機(jī)制、消納決策方法等方面開展較為深入的研究來解決這類突出矛盾。通過從理論學(xué)習(xí)到工程案例具體問題的分析，最后回歸到理論指導(dǎo)這系列的完成過程訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生對所學(xué)知識有了更明確更深入的理解，同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了他們的學(xué)習(xí)積極性。

3 網(wǎng)絡(luò)資源的利用

眾所周知，當(dāng)今社會是信息化的時代，而我們的學(xué)生正處于接受新事物能力最強的階段，因此合理的使用現(xiàn)有的豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，顯得尤為重要。

3.1 作業(yè)、典型案例二維碼化

結(jié)合現(xiàn)在學(xué)生愛玩手機(jī)的現(xiàn)象，筆者在教學(xué)過程中將一些重點章節(jié)的典型案例、課堂討論等作業(yè)上傳到學(xué)校的愛課程系統(tǒng)，并生成二維碼，提供給學(xué)生，這樣避免了學(xué)生花費大量的時間去抄PPT上的作業(yè)，節(jié)省了大量時間。同時，通過典型案例分析，有助于學(xué)生進(jìn)一步理解相關(guān)課程內(nèi)容。

3.2 建立微信公眾號

建立了課程相關(guān)的微信公眾號，定期推送所學(xué)知識的重點與難點講解、國際研究前沿動態(tài)、優(yōu)質(zhì)論文等，為學(xué)生提供便利的資料查找平臺。同時，會定期組織線上專題討論，更好的與學(xué)生互動。

4 教學(xué)方法改革

眾所周知，科學(xué)合理的教學(xué)方法有助于提高教學(xué)效率。結(jié)合所帶班級學(xué)生的實際情況，筆者對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行了改革，最大限度的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，通過分組學(xué)習(xí)及討論等形式充分挖掘了學(xué)生的發(fā)散思維，同時又進(jìn)一步培養(yǎng)了他們的發(fā)散思維能力。真正做到了因材施教，因人施教，在原有課程知識體系基礎(chǔ)上，最大限度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

4.1 開展“頭腦風(fēng)暴法”教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維能力

所謂頭腦風(fēng)暴（Brain-Storming），最早是精神病理學(xué)上的用語，指精神病患者的精神錯亂狀態(tài)而言的?，F(xiàn)在則指無限制的自由聯(lián)想和討論，其目的在于產(chǎn)生新觀念或激發(fā)創(chuàng)新設(shè)想。在課堂上會定期進(jìn)行討論，圍繞某各課題，將學(xué)生分成多個小組，每個小組設(shè)立一名組長來主持，小組成員暢所欲言，發(fā)表自己的觀點或者解決問題的方法。通過幾次活動后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識增強了，而且就某一問題，能各抒己見，并且去佐證自己的觀點?？梢?，采取這種“頭腦風(fēng)暴法”的教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維能力。

4.2 引入雙語教學(xué)，引進(jìn)外籍教師做學(xué)術(shù)交流

我院開展新能源教學(xué)僅兩學(xué)期，教學(xué)經(jīng)驗嚴(yán)重不足，仍處于摸索階段。結(jié)合我校國際教育學(xué)院對電力工程及其自動化專業(yè)學(xué)生開設(shè)新能源技術(shù)及應(yīng)用這門課程的目標(biāo)，以及國際教育學(xué)院學(xué)生將來的就業(yè)方向，在教學(xué)過程中引入了新能源技術(shù)及應(yīng)用相關(guān)的行業(yè)英文術(shù)語，使學(xué)生對新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵英文詞匯有所接觸，對他們查閱外文文獻(xiàn)有很大幫助。在授課環(huán)節(jié)，一方面經(jīng)過嚴(yán)格篩選，為學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的外文文獻(xiàn)以及外文網(wǎng)站作為輔助教學(xué)；同時，我校有著與國外高校長期合作的優(yōu)勢，便于請行業(yè)相關(guān)的外籍教師來我校為學(xué)生進(jìn)行短期授課。這為學(xué)生了解國際新能源技術(shù)的發(fā)展動態(tài)及前沿科技創(chuàng)造了很好的條件。

4.3 結(jié)合課程內(nèi)容，建立模塊化學(xué)習(xí)小組

結(jié)合這門課程所選教材，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化劃分，如具體分為風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電、核電等模塊，將學(xué)生分為多個學(xué)習(xí)小組，每個學(xué)習(xí)小組有6～8人，每組同學(xué)根據(jù)興趣愛好，選擇其中一個模塊，具體課題題目可以自擬或者選擇已有題目，利用一學(xué)期的時間，開展相關(guān)課題研究工作。到學(xué)期末時，進(jìn)行答辯匯報的形式展開討論。這不僅鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，最終提高了學(xué)生的科研能力。同時，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。

4.4 工程實踐能力的培養(yǎng)

我院新建了智能控制光伏電源實訓(xùn)系統(tǒng)實驗室，為學(xué)生提供了很好的實踐條件，通過實驗，可以加深他們對太陽能電池基本特性、光伏電池光譜特性及其影響因素、光伏發(fā)電系統(tǒng)及其直流逆變器與控制器等核心理論的理解，并對太陽能發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)有了更深入的認(rèn)識。通過工程實踐能力的培養(yǎng)，不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，更重要的是培養(yǎng)了他們獨立思考、分析問題、解決問題的能力。 同時，鍛煉了他們的論文書寫能力。

5 學(xué)習(xí)評價方法的變革

課程開設(shè)之初，采取期末考評一次的方式，具體為采用閉卷考試與平時成績綜合考評的方式，其中卷面成績占總分的70%，平時成績占比30%。而平時成績的考核標(biāo)準(zhǔn)比較單一，僅從考勤、作業(yè)與課堂紀(jì)律三方面來考量。這種考核方式不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，比如有的學(xué)生會有惰性心理，他們認(rèn)為只要平時上課按時進(jìn)教室，課堂上認(rèn)真聽講，作業(yè)按時完成，期末考試死記硬背也能考出好成績。這種模式與培養(yǎng)大學(xué)生的獨立創(chuàng)新能力相背離。

因此，筆者對這種考評方式進(jìn)行了調(diào)整，仍沿用期末閉卷考試與平時成績相結(jié)合的考評方式，占比修改為卷面60%，平時成績40%。如同學(xué)有特殊成果，如在相關(guān)期刊發(fā)表2篇論文或者申請發(fā)明專利1項者，可以申請免試。對平時成績的考核，調(diào)整為工程實踐占比50%、作業(yè)占比20%、課堂及出勤占比30% 的考核方式。其中工程實踐的考核，主要以實驗完成情況、論文與答辯等方面綜合評定。工程實踐部分引入考核機(jī)制，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的主動性，培養(yǎng)了他們的發(fā)散思維，取得了較好的教學(xué)效果。

6 小結(jié)

“新能源技術(shù)及應(yīng)用”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門提高課程，本課程的學(xué)習(xí)放在大四第一學(xué)期進(jìn)行，一方面是因為該課程的學(xué)習(xí)需要有電力電子、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電路等相關(guān)專業(yè)核心課的知識背景；另一方面，是為了讓即將畢業(yè)的學(xué)生了解行業(yè)的前沿動態(tài)，開拓他們的視野，培養(yǎng)他們的綜合能力。本文針對該課程的特點，結(jié)合教授學(xué)生的實際情況，從教學(xué)理念、教材內(nèi)容的編排、教學(xué)方法的革新、網(wǎng)絡(luò)資源的利用以及評價機(jī)制等方面進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。尤其是通過開展“頭腦風(fēng)暴法”，并成立學(xué)習(xí)小組，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維能力，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]惠晶.新能源發(fā)電與控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]劉忠，鄒淑云.專業(yè)選修課《新能源發(fā)電技術(shù)》的教學(xué)研究與實踐 [J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20（01）：185-186.

[3]何克抗.建構(gòu)主義的教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計[J].北京師范大學(xué)學(xué)報（社科版），1997，15（05）：74-81.

江蘇省教育廳面上項目，編號KZ2017034