虛擬項目驅(qū)動法在新能源發(fā)電技術(shù)課改研究

朱純兵

摘 要：根據(jù)武漢晴川學(xué)院對新能源發(fā)電技術(shù)教學(xué)研究，對新能源發(fā)電技術(shù)的特點和新建本科院校開設(shè)該課程的難點進(jìn)行了論述，探討了虛擬項目驅(qū)動法教學(xué)的特點和作用， 詳細(xì)介紹了小型風(fēng)力發(fā)電虛擬項目的實施。 通過實踐證明虛擬項目驅(qū)動法教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的求知和探索欲望。項目的實施拓寬了學(xué)生的視野，項目的完成培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新和積極進(jìn)取的意識。

關(guān)鍵詞：新能源;獨立風(fēng)力發(fā)電;最大功率跟蹤;虛擬項目驅(qū)動法

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.073

0 引言

人類經(jīng)過艱苦不懈的努力探索，認(rèn)識到可再生能源的利用是人與自然和諧相處和解決能源危機的有效途徑，新能源的開發(fā)和利用是走科學(xué)發(fā)展之路的內(nèi)在需求，在綠色環(huán)保、低碳的戰(zhàn)略新形勢下。新能源發(fā)電具有極高的社會意義和經(jīng)濟價值。為適應(yīng)社會的需要，近十年來不少高校相繼在本科生中開設(shè)了新能源發(fā)電技術(shù)課程。它是一門多學(xué)科交叉的綜合性課程。

高等學(xué)校深化教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)是選修課的建設(shè)和完善，選修課目前成為新建本科院校迫切需求培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一種重要手段。新建本科院校面臨著項目少，科研基礎(chǔ)薄等特點。教學(xué)水平參差不齊，特別是新近開設(shè)該課程的新建本科院校，無論是科研水平還是教學(xué)水平都還處在基礎(chǔ)建設(shè)的階段。新建本科院校及該課程的特點決定了要開好這門課程絕非易事，這就需要調(diào)動教師和學(xué)生兩方面的積極性和主動性，參照傳統(tǒng)教學(xué)方法很明顯無法滿足要求，需要進(jìn)行教學(xué)模式改革。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨的問題及課程改革的構(gòu)建

該課程本校教學(xué)計劃為32學(xué)時。沒有實踐環(huán)節(jié)和實驗設(shè)備。學(xué)時少和授課內(nèi)容多是課程教學(xué)中存在的首要問題。課程涵蓋的能源種類和發(fā)電方式繁多。這些能源既有每天接觸的 風(fēng)能和太陽能;也有每天都與其打交道的生物質(zhì)能（如垃圾）和具有地域特色的潮汐能、海洋能和地?zé)崮?。如采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，沒辦法完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，較多的知識點與較少的課時量形成了矛盾。此外該課程不僅要求學(xué)生具備電氣專業(yè)還要求其他領(lǐng)域（如空氣動力學(xué)，機械學(xué)等）相關(guān)的知識;課程特點使得學(xué)生由開始學(xué)習(xí)時的新鮮轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)過程中的迷惘以及后來發(fā)現(xiàn)不易找到學(xué)習(xí)規(guī)律的困惑。新建本科院校大學(xué)生對課程興趣與研究性本科院校是不同的。他們受教師的影響更深。該課程的特點決定了新建本科院校開設(shè)該課程的難度，無論是教師還是學(xué)生都有不足之處，都有許多需要學(xué)習(xí)或加強的地方。首先學(xué)生沒有工程經(jīng)歷，不易理解教學(xué)的理論知識與工程之間的關(guān)系，其次新建本科院校學(xué)生的自學(xué)能力和學(xué)習(xí)主動性要差一些。新建本科院校面臨著科研底子薄，建校時間短，資源相對匱乏。對于新能源發(fā)電技術(shù)，教師只能通過教科書和相關(guān)資料的學(xué)習(xí)，對教材理解的深度和廣度都有限。

2 虛擬項目驅(qū)動法教學(xué)特點及模式

虛擬項目驅(qū)動法就是通過項目的虛擬，圍繞工程項目展開。虛擬項目驅(qū)動法教學(xué)能改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的窘境。可提升教師對新能源發(fā)電技術(shù)前沿技術(shù)的了解和掌握。教師通過科研加深對教學(xué)知識點理解的。虛擬項目驅(qū)動法教學(xué)具有下面的特點：

第一是互動性和團(tuán)隊協(xié)作性。從項目在制定之初和項目實施過程中的討論、學(xué)習(xí)等，都需要教師與學(xué)生有良好的互動。項目的完成需要所有團(tuán)隊成員有明確的分工和合作。在項目實施過程中成員之間要密切聯(lián)系相互配合。

第二是工程性、實戰(zhàn)性和挑戰(zhàn)性并存。項目讓學(xué)生真實感受項目不是簡單的解一道題。體會到理論知識和技術(shù)應(yīng)用的差異。

虛擬項目采用的模式是在教師的指導(dǎo)下，通過一個切合學(xué)生實際的任務(wù)項目，從資料收集、方案論證、項目實施由學(xué)生負(fù)責(zé)和完成。

3 虛擬項目法在新能源發(fā)電技術(shù)課改上的應(yīng)用

該課程是本校電氣工程及自動化專業(yè)高年級學(xué)生的專業(yè)選修課， 根據(jù)我校學(xué)科建設(shè)及課程體系結(jié)構(gòu)，在開始學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電前給學(xué)生布置任務(wù)。這樣學(xué)生有足夠的時間查找資料和相互之間探討，同時可起到增加對教學(xué)內(nèi)容的興趣。將學(xué)生分成幾個項目小組，成果驗收采用教師和學(xué)生共同見證。虛擬項目的選定以及實施方案都要切合本校學(xué)生的實際。

在學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電時，與學(xué)生討論虛擬項目任務(wù)的形式和方法?？梢圆捎梦⑿突蛐⌒惋L(fēng)力發(fā)電作為方向。這個方向具有一定的挑戰(zhàn)性，對于學(xué)生的理論知識要求也較高。有助于培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力和提高學(xué)生的動手能力。考慮經(jīng)費和時間，虛擬項目的實施分幾個階段，第一階段要求做出方案和設(shè)計可行性報告。待時機成熟再實施后續(xù)工作?？紤]工作量的問題，采用按功能分塊的方法，如：第一個組完成電力變換單元和蓄電池的控制，和控制器。 因為風(fēng)速和負(fù)載的變化，控制器要完成發(fā)電量與用電量的匹配 使風(fēng)力機捕獲到波動的風(fēng)能。

第二組要求學(xué)生設(shè)計最大功率點控制和設(shè)計負(fù)載跟蹤。由于風(fēng)具有隨機性，風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能是時變的，對于定槳距風(fēng)力發(fā)電機，當(dāng)風(fēng)在額定風(fēng)速下時。如何讓風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出更多的電，風(fēng)力機需要跟蹤最大功率。通過控制DC-DC調(diào)節(jié)發(fā)電機電流，改變轉(zhuǎn)矩來調(diào)整轉(zhuǎn)速。使風(fēng)力機工作在最佳葉尖速比。這需要與一組設(shè)計的DC-DC 以及蓄電池的同學(xué)密切合作才能完成最大功率跟蹤方案。

通過這個實踐環(huán)節(jié)能夠很好地復(fù)習(xí)學(xué)過的知識。鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力。項目的實施應(yīng)選取比較活躍的班級進(jìn)行先試點后推廣的辦法，切記好大喜功。

4 結(jié)論

虛擬項目驅(qū)動法激發(fā)了學(xué)生的求知和探索欲望。學(xué)生通過多方查找資料，學(xué)會了自主學(xué)習(xí)方法和提升了解決工程問題的能力。項目的實施拓寬了學(xué)生的視野，項目的完成培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新和積極進(jìn)取的意識。

參考文獻(xiàn)

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