“新能源發(fā)電技術(shù)”專業(yè)選修課教學(xué)改革的探討與研究

摘要：新能源發(fā)電技術(shù)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門選修課，是專業(yè)性、綜合性較強(qiáng)的一類前沿應(yīng)用型課程。針對當(dāng)前新能源發(fā)電技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，結(jié)合其課程特點(diǎn)，本文主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)理念等方面對新能源發(fā)電技術(shù)課程的教學(xué)改革進(jìn)行初步探討。

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電；教學(xué)方法；教學(xué)改革；教學(xué)理念

中圖分類號：TM619 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）14-0217-03

從2006年秋季學(xué)期開始，我校電氣信息學(xué)院就面向電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生開設(shè)了新能源發(fā)電技術(shù)方面的選修課，2009年學(xué)院改革，對原有專業(yè)進(jìn)行重組、調(diào)整，新成立了電氣與新能源學(xué)院，開始招收電氣工程及其自動(dòng)化（新能源發(fā)電方向）專業(yè)的本科生，重點(diǎn)培養(yǎng)從事新能源技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)、維護(hù)、管理等方面的高級工程技術(shù)人才，并在2010年開始招生，現(xiàn)已經(jīng)達(dá)到80人規(guī)模，開設(shè)的相關(guān)課程（含實(shí)驗(yàn)）一般安排在第五學(xué)期。

開設(shè)“新能源發(fā)電技術(shù)”專業(yè)選修課的目的是為了幫助電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生全面了解能源科學(xué)概況、世界范圍內(nèi)面臨的能源問題及其解決對策和發(fā)展前景、新能源開發(fā)利用的重要性以及新能源開發(fā)利用技術(shù)等方面的知識。課程內(nèi)容涉及新能源基礎(chǔ)知識、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿葍?nèi)容。針對目前選修課的建設(shè)和完善已成為高校教學(xué)改革深化的重要環(huán)節(jié)，選修課教學(xué)已然成為高校基于社會(huì)對復(fù)合型人才的迫切需求，本文將以新能源發(fā)電技術(shù)課程為例，分別從教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)理念等方面進(jìn)行一些改革研究與分析，其目的在于提高選修課教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生綜合能力。

一、精選教學(xué)內(nèi)容

新能源發(fā)電技術(shù)是一門專業(yè)性、綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，涵蓋了風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等多種新能源的內(nèi)容，綜合了電氣工程、機(jī)械工程、工程力學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科知識。因其涉及的專業(yè)門類、知識面比較寬廣，學(xué)生普遍反映不太容易找到學(xué)習(xí)規(guī)律，難以把握重點(diǎn)，理解稍困難。因此，結(jié)合新能源發(fā)電技術(shù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，適當(dāng)選擇課程的教學(xué)內(nèi)容，綜合與電氣工程相關(guān)的專業(yè)課，在教學(xué)過程中以新能源的發(fā)電方式為核心，分析各種類型的新能源、能量轉(zhuǎn)化方式、發(fā)電原理等內(nèi)容之間的相關(guān)聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生逐步把各個(gè)關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)匯成知識鏈，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和記憶。對于各種新能源的發(fā)展歷史、資源分布和特點(diǎn)則可做簡單介紹。另一方面，考慮到電氣工程專業(yè)對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)要求，比如有關(guān)風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)原理、太陽能熱轉(zhuǎn)換原理、生物質(zhì)熱裂解過程等內(nèi)容可只做概述性講解，讓學(xué)生了解其基本概念。教師在教學(xué)過程中，需要注意引進(jìn)當(dāng)前國際國內(nèi)的最新科研成果來豐富新能源課程的教學(xué)內(nèi)容。該課程涵蓋多方面學(xué)科，是當(dāng)前大力提倡發(fā)展的一個(gè)技術(shù)方向，其涉及到的信息量多，知識更新快。特別是最近幾年，不斷涌現(xiàn)出研究新能源發(fā)電及其相關(guān)技術(shù)的新方法，使得新能源發(fā)電技術(shù)得到大力發(fā)展。因此，在選擇和組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，以教材為主體，綜合大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料及網(wǎng)絡(luò)資源，例如中國新能源網(wǎng)、中國新能源發(fā)電網(wǎng)等，適當(dāng)增加一些不僅能反映新能源發(fā)電技術(shù)前沿領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)，而且又能展現(xiàn)學(xué)科交叉、擴(kuò)大學(xué)生視野的教學(xué)內(nèi)容，不斷在教學(xué)實(shí)踐過程中提高這門課程的教學(xué)質(zhì)量。

二、探索靈活的教學(xué)方法

在新能源發(fā)電技術(shù)課程的教學(xué)中，需要積極探索，發(fā)掘與課程特點(diǎn)相匹配的教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中，需要注重知識性、趣味性，注意理論與實(shí)際相結(jié)合，可在教學(xué)過程中采用啟迪式、比較式、討論式和流程式等多種不同的教學(xué)方法，目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.啟迪式教學(xué)法。這種方法可以較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)他們主動(dòng)思考，培養(yǎng)他們分析和解決問題的能力。例如，在講解并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)學(xué)生之前掌握的光伏發(fā)電基本原理，啟發(fā)他們思考為什么要對獨(dú)立的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)、并網(wǎng)的方式是怎樣的、并網(wǎng)的過程中還需要增加哪些相應(yīng)的裝置。通過在教學(xué)過程中設(shè)置這樣一些問題，逐漸開闊他們的思維方式，讓他們認(rèn)識到要使得太陽能發(fā)電得到大規(guī)模、高效率的利用，必然要對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)，在并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器又是核心設(shè)備，不僅能夠把光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電饋入電網(wǎng)，同時(shí)還起到調(diào)節(jié)電力的作用。此外，在講解上述知識點(diǎn)的過程中，還能夠鞏固學(xué)生在電力電子技術(shù)課程中所學(xué)到的關(guān)于逆變器的知識點(diǎn)，培養(yǎng)他們對所學(xué)到的各種知識點(diǎn)進(jìn)行融會(huì)貫通、舉一反三的學(xué)習(xí)能力。

2.比較式教學(xué)法。采用不同形式的圖表對各種新能源發(fā)電方式或同一種新能源的不同利用形式進(jìn)行互相對比，不但形象直觀，還有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。例如在講解恒速恒頻與變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，由于這兩種風(fēng)電系統(tǒng)涉及到的知識點(diǎn)特別多，且較難理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以深入掌握各種系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)差別等內(nèi)容，多數(shù)學(xué)生僅了解大概情況，因此，十分有必要采用圖表形式，分別從恒速恒頻與變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、原理、發(fā)電機(jī)類型、并網(wǎng)方式等多種角度進(jìn)行歸納、對比，加強(qiáng)學(xué)生對這兩種最重要的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的認(rèn)識，逐步化解學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電的困惑。

3.討論式教學(xué)法。這種教學(xué)方法不僅可以發(fā)揮教師的導(dǎo)向作用，還可引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。比如在講解三種經(jīng)典的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，可以提前安排三組學(xué)生分別搜集關(guān)于槽式、塔式和碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的資料，并在上課時(shí)先分別邀請各組的學(xué)生代表描述他們所認(rèn)識的這三種不同的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，可以從熱發(fā)電系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成部件、系統(tǒng)功能、應(yīng)用情況等方面進(jìn)行闡述。在講述過程中，教師可適時(shí)啟發(fā)他們，就其中的某一知識點(diǎn)，可以是大家感興趣的，或者是十分重要的知識點(diǎn)進(jìn)行展開，和同學(xué)們一起探討，幫助學(xué)生深入理解不同類型的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作原理等內(nèi)容。同時(shí)，在這種討論式教學(xué)過程中，結(jié)合不同太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的圖片進(jìn)行講解，可以使得整個(gè)教學(xué)過程更生動(dòng)、更豐富多彩。

4.流程式教學(xué)法。當(dāng)涉及到知識點(diǎn)繁多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，可以采用流程式教學(xué)法。這種方法可首先從系統(tǒng)的角度進(jìn)行說明，再逐層清晰講解，可幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣和分析解決實(shí)際問題的能力。例如，在講解有分揀場垃圾發(fā)電工藝流程時(shí)，結(jié)合美國的H-Power夏威夷垃圾發(fā)電廠實(shí)例，采用如圖1所示的垃圾發(fā)電工藝流程來介紹。

先闡述在垃圾焚燒前，需要經(jīng)過一系列輸送、篩選和粉碎裝置，把那些不易處理和不能燃燒的垃圾首先在分揀場清理掉。再介紹經(jīng)過處理后的垃圾則被送入高溫焚燒爐中焚燒，形成的殘?jiān)⒒以统鎏盥瘛煔庠谂欧徘靶枳⑷胧颐摿颍泻退嵝詺怏w，并傳熱給水變成高溫高壓蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。最后，還要說明煙氣經(jīng)鍋爐尾部受熱面后，經(jīng)靜電除塵達(dá)標(biāo)后，進(jìn)入煙囪排放，靜電除塵后的細(xì)灰渣則可做建材進(jìn)行綜合利用。通過這樣一個(gè)簡潔的垃圾發(fā)電工藝流程圖，可讓學(xué)生迅速掌握垃圾發(fā)電的基本原理，了解各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作用和相互關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜問題的系統(tǒng)性思維。

三、采取多樣的教學(xué)手段

相對于必修課而言，專業(yè)選修課的特點(diǎn)決定了它的教學(xué)方式有所不同，其更注重知識體系的完整性和學(xué)生興趣的引導(dǎo)。這必然要求教師不斷革新自己的教育觀念，在教學(xué)過程中全面認(rèn)真地設(shè)計(jì)教案，采用多樣化的教學(xué)手段調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)他們主動(dòng)參與到課堂教學(xué)過程中，展現(xiàn)他們的課堂主人翁精神。

1.主次分明，突出重點(diǎn)。由于新能源發(fā)電技術(shù)課程涵蓋內(nèi)容較多，而授課學(xué)時(shí)又有限，因此在教學(xué)中不可能講授全部內(nèi)容，必須做到重點(diǎn)突出，精講主要內(nèi)容。比如在縱多類型的新能源發(fā)電方式中，根據(jù)我們學(xué)院的專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)，可重點(diǎn)講授太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和小水力發(fā)電。此外，還要注意詳略結(jié)合，對主要的、基本的內(nèi)容仍可采用講課方式，而對其他內(nèi)容則可以講座、討論方式開展，增大課堂教學(xué)的信息容量。比如在講授太陽能發(fā)電時(shí)，就應(yīng)以講課方式詳細(xì)講解光伏發(fā)電，而以講座方式講解太陽能熱發(fā)電。這種主次分明的講課模式，不僅能使學(xué)生扎實(shí)學(xué)到本課程最主要、最核心的內(nèi)容，還可以開闊他們的知識面和視野。

2.應(yīng)用先進(jìn)教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。根據(jù)精選的授課內(nèi)容，有效地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，制作形象直觀的多媒體課件，以改善教學(xué)的直觀效果，增加授課內(nèi)容的信息量。例如，當(dāng)介紹不同類型的水平軸式風(fēng)力機(jī)和垂直軸式風(fēng)力機(jī)時(shí)，可以多向?qū)W生演示一些與它們相關(guān)的圖片和Flash動(dòng)畫，結(jié)合這些多媒體資料講解，可加深學(xué)生印象，讓他們對這幾種典型的風(fēng)力機(jī)及其工作方式等內(nèi)容有更深刻的理解。同時(shí)在上述教學(xué)過程中，要注意與傳統(tǒng)板書方式相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生逐步分析，并適當(dāng)?shù)亓艚o學(xué)生一些思考時(shí)間，較好地把握課堂節(jié)奏。

3.結(jié)合實(shí)事，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。新能源發(fā)電技術(shù)課程所講授的一些主要新能源發(fā)電方式在目前逐漸得到越來越多的應(yīng)用，與人們的日常生活也越來越緊密。在介紹不同類型的新能源時(shí)，可以充分結(jié)合當(dāng)前社會(huì)生活中出現(xiàn)的一些相關(guān)時(shí)事焦點(diǎn)事件，把它們提出來讓學(xué)生討論，既能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，活躍課堂氣氛，還加強(qiáng)了他們對講課內(nèi)容的理解。例如，墨西哥灣的BP公司漏油事件、康菲環(huán)渤海灣污染事件，特別是全球石油供需關(guān)系的發(fā)展態(tài)勢、氣候變化和環(huán)境保護(hù)的壓力，都迫切需要全球共同確定和構(gòu)筑能源發(fā)展的新理念，開創(chuàng)新時(shí)期能源發(fā)展的新路子。結(jié)合上述實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思索大力發(fā)展新能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的必要性，讓他們從新能源利用方式等層次進(jìn)行探討。通過這種教學(xué)方式，不僅可讓學(xué)生深入理解課程內(nèi)容，激發(fā)他們的興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

4.穿插習(xí)題，實(shí)時(shí)歸納。在風(fēng)力發(fā)電部分的教學(xué)過程中，其涉及到的不同類型風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)電方式、并網(wǎng)方法等知識點(diǎn)比較多，多數(shù)學(xué)生會(huì)感到理解有一定困難。為了讓學(xué)生能夠及時(shí)掌握課堂所學(xué)內(nèi)容，講課過程中可在恰當(dāng)時(shí)候穿插一些事先準(zhǔn)備好的習(xí)題，這些習(xí)題不一定來自教材，教師可根據(jù)其他相關(guān)資料自主設(shè)計(jì)。通過課堂練習(xí)，可以考查學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的掌握程度和存在問題，及時(shí)解決他們的困惑。比如，在講解變速風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙饋異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，可穿插一個(gè)關(guān)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路控制方式的多選題，通過該練習(xí)，能夠加深學(xué)生對這部分重要內(nèi)容的理解，從一定程度上也可改善課堂氛圍，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

5.結(jié)合共同點(diǎn)，學(xué)習(xí)新能源發(fā)電。新能源發(fā)電方式與常規(guī)能源發(fā)電方式，除了在一次能源的來源與能量轉(zhuǎn)換方式等方面有較大不同外，它們在發(fā)電環(huán)節(jié)大多具有很多共同點(diǎn)。因此，在講授各種新能源發(fā)電形式時(shí)，注意隨時(shí)和常規(guī)能源發(fā)電方式進(jìn)行類比，結(jié)合兩者之間的共同點(diǎn)講解，不僅可以促進(jìn)學(xué)生對新能源發(fā)電方法的理解，還可以鞏固他們對常規(guī)能源發(fā)電方法的認(rèn)識。例如，在講授地?zé)岚l(fā)電時(shí)，其和火力發(fā)電的原理基本一樣，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮堋?/p>

四、培育素質(zhì)教育的教學(xué)理念

不論是專業(yè)必修課，還是選修課，教師都需要培育素質(zhì)教育的教學(xué)理念，新能源發(fā)電技術(shù)課程的教學(xué)更是如此。通過在理論教學(xué)過程中，結(jié)合一些生動(dòng)的經(jīng)典案例等進(jìn)行講授，既可調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，又能加強(qiáng)他們對新能源發(fā)電方法的認(rèn)識，逐漸培養(yǎng)學(xué)生探索求知的精神。比如，通過介紹風(fēng)能發(fā)電的幾種典型裝置與設(shè)備，以探究風(fēng)能發(fā)電在當(dāng)前得以大規(guī)模運(yùn)用的原因。正是這些大量科研人員對風(fēng)能發(fā)電裝置的研發(fā)，才使得風(fēng)能發(fā)電不僅僅是論文里的成果。通過一些經(jīng)典案例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、學(xué)習(xí)興趣和求知欲，這樣才能達(dá)到開設(shè)專業(yè)選修課“培養(yǎng)學(xué)生能力，挖掘?qū)W生潛能”的目的。

五、結(jié)語

新能源發(fā)電技術(shù)課程是一門知識覆蓋面廣、學(xué)科前沿的專業(yè)選修課，而隨著其利用方式和技術(shù)的不斷發(fā)展，這門課程的教學(xué)內(nèi)容也將不斷更新，教學(xué)方法也會(huì)隨之不斷改進(jìn)，通過改進(jìn)教學(xué)手段和逐步增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)強(qiáng)化創(chuàng)新意識，這樣就一定能夠逐步改善人才培養(yǎng)過程中普遍出現(xiàn)的一些問題，如學(xué)生能力薄弱、缺乏創(chuàng)造性、主動(dòng)性等，達(dá)到真正提升學(xué)生的思維創(chuàng)造能力以及綜合素質(zhì)的目的，培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)的、創(chuàng)新型的合格應(yīng)用型人才。

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基金項(xiàng)目：三峽大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（1108）

作者簡介：王凌云（1981-），男，講師，博士，研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電的優(yōu)化控制技術(shù)等。