“儲能原理及應用”課程教學改革創新與實踐

程傳曉　張玉　張軍　吳學紅　鄭季歷

【摘 要】儲能技術發展對于新能源的開發和能源高效利用具有重要意義。本文基于制冷及低溫工程和新能源工程專業對儲能技術的需求，結合我校熱能與動力工程專業特色，對教學方法、教學內容和考核方式進行了初步的探討，并針對教學中的問題提出了具體舉措。實踐證明通過該教學改革，提高了課程的教學效果，增強了學生對儲能技術的認知水平。

【關鍵詞】儲能技術；教學改革；教學內容；教學方法

【Abstract】Energy storage offers a useful technology for development and appropriate utilization of new energy technology. Based on the demand of refrigeration and new energy engineering for energy storage technology，this paper analyzed the content of courses，teaching method and evaluation method combined the characteristic of thermal energy and power engineering.Then，aimed the problems of teaching reform，the four detailed measures were put forward.The survey proved that the teaching reform improved the teaching efficiency and the enhanced the level of acknowledge on the energy storage technology.

【Key words】Energy storage technology；Teaching reform；Content of courses；Teaching method

儲能技術是未來能源結構優化以及能源生產消費變革的重要支撐性技術。當前電力系統削峰填谷、冷鏈物流發展、制冷及低溫工程革新和新能源發展都亟需儲能技術的支撐。儲能技術也是分布式能源的關鍵技術環節。同時儲能技術在解決新能源間歇性技術短板上發揮著重要作用。因此，大力發展高效、環保的儲能技術成為解決當前能源利用效率問題的有效途徑，培養這方面的人才對未來能源開發和利用具有重要意義。[1-2]

鄭州輕工業學院具有濃厚的輕工背景，而熱能與動力工程專業在相變儲能技術方面具多年的積累和沉淀，“儲能原理及應用”是熱能與動力工程專業課程體系中的一門重要專業必修課。該課程的講授，能夠幫助學生系統地掌握儲能技術和應用形式以及有關儲能技術前沿動態，同時該課程還能夠有機的把儲能技術與制冷及低溫技術、新能源技術相結合，把所學的知識進行系統整合，有利于激發學生的創新思維能力。為了進一步提高教學質量，在結合我校熱能與動力工程專業特色基礎上，深入探索適合制冷及低溫工程和新能源方向的授課內容和教學方法有重要的意義，本文根據近年來相關的教學實踐經驗，結合專業特色和當代學生特點對該課程的教學改革進行初步的探索。

1 課程教學當前存在的主要問題

“儲能原理及應用”是一門多學科交叉的專業課程，本課程的教學要在學生多學科知識的相關基礎上才能開展。當前大多儲能技術的研究還屬于前沿科學，我國部分高校的相關專業已開設了“儲能原理及應用”課程，然而各個學校特色專業設置和研究方向不一致，導致對該課程的教學內容需求也有較明顯的差異，該課程當前主要問題有：專業特色方向與教學內容之間的矛盾，相關教材陳舊，缺乏適用于現代能源與動力的儲能技術專業教材；教學方法與當代學生特性之間的矛盾；實踐教學與教學內容不匹配；教學目標與學生需求之間的矛盾等。[3]因此，針對以上問題需要探索出有效的教改措施，以改進當前的教學質量。

我校能源與動力工程專業，其專業特色在于制冷及低溫工程，學生在蓄冷技術、相變材料方面具有濃厚的興趣，因此該課程需要涉及更多的蓄冷技術和材料熱分析相關的知識。在該課程的建設中，需要根據我校專業特點，合理組織教學內容，讓學生掌握晦澀難懂的外專業知識，并能利用本專業知識分析實際工程應用問題，激發學生學習該課程的興趣，提高學生的綜合素質。總體來說，當前我校在課程內容、課程實踐、教學方法等方面都存在著一些問題需要解決。因此，該課程的教學內容和教學模式的改革勢在必行。

2 教學建設與改革

2.1 教學理念的革新

“儲能原理及應用”作為一門新技術主導的課程，其知識內容豐厚且更新速度較快，而且當今“90后”甚至“95后”的學生與以往學生在性格和基礎能力方面也有較大的差別，這要求我們要用先進的教學理念來指導教學工作。本課程采用建構主義學習理論為指導思想，通過引導學生自主學習和探索興趣，重點開發學生自主創新意識和能力，同時鍛煉學生的動手實踐能力，建立一種創新實踐的氛圍，增強學生知識轉化能力。[4]

2.2 教學內容的革新

根據學校2013年的教學大綱，該課程的總學時數為32學時，而儲能技術包含相變儲能、蓄熱、壓縮空氣儲能、儲能電池、超導儲能等，課時不足與教學內容豐富形成較大矛盾，因此在授課時必須對教學內容進行精選，授課應立足于基本原理和基本方法的講解，注意歸納總結一般知識，忽略和專業相關度不高的知識點。儲能技術的形式多種多樣，結合工程領域發展的實際情況，本課程選取了相變材料儲能、化學儲能電池、水合物法儲能作為主要講授對象，而將傳統的抽水儲能、飛輪儲能等作為介紹對象進行科普。

由于儲能技術的研究屬于前沿科學，其科技發展日新月異，因此，教學內容需要不斷更新，現有的教材往往難以滿足教學要求。因此，需要整合最新的科技發展成果和科研成果作為教授內容，向學生闡述新型儲能技術的基本原理、關鍵技術及發展趨勢，讓學生充分接觸各種知識，拓寬視野，了解科技前沿的最新動態，激發和培養學生的創新意識。例如在講授相變材料儲能時，引入石墨烯超級儲能材料、水合物相變儲能技術等，這些最新研究成果應及時傳授給學生，并通過增加綜合性設計性實驗和自主創新性實踐內容，培養學生的自主創新和實踐能力。[5]

2.3 教學方法的革新

所謂教學改革，就包含了“教”和 “學”的同步改革，在教學手段上，充分利用多媒體資源，要開發學生課下時間，利用學生對互聯網的興趣拓展學習時間和教學內容，同時要利用互聯網技術及時與學生溝通交流，掃清學生主動學習的障礙。在實踐教學方面，針對學生對儲能技術模型有一定距離感這一特點，搭建相變儲能實驗平臺，激發學生的學習興趣，引導學生自主設計實驗，重點培養學生運用知識和動手解決儲能技術工程實踐問題的能力，使理論聯系實際并運用于實際。本課程的教學不局限于課堂的授課方式，通過建立網絡平臺，針對有興趣的同學可以進行長期交流，加強了師生學術交流和課程討論，與學生及時溝通，發揮學生學習的自主性，營造自主學習的條件，強化創新能力的培養。[4]在學的方面，針對當代學生學習主動性差問題，應該利用信息網絡化知識，充分開發學生課堂下時間，通過布置作業，讓學生課下對指定科技視頻的觀看以及相關科技知識的自主檢索，增強學生主動學習能力，擴展學生學習的領域和深度，還能保證知識和實際應用的結合，在學以致用的同時增強學生的學習興趣。另外，嘗試推出個別學習標兵并對其進行重點指導，結合實驗平臺和相關技術模型的建立，做出成果，并以此為引導，激勵眾多同學互相競爭學習，并真正做到學以致用。

2.4 考核方式的革新

課程考核是教學效果的關鍵體現方式，是整個教學過程的重要環節之一。[6]本課程采取了平時考核與期末考核相結合的方式。在平時授課過程中，隨機提問、討論課上發言、課下作業、創新實驗項目等作為平時成績。在期末考核中，采用創新設計和提交論文兩種考核方式，由學生自由選擇。學生可以以自己感興趣的某一種儲能技術為主題寫一篇論文并模擬學術會議進行撰寫，以考查學生運用知識、分析問題的能力。針對基礎較好興趣濃厚的同學可以通過創新設計實驗完成課程考核，結合自己的想法和思路與老師一起創建課題并完成課程設計內容，拔高少數學生的知識和實踐水平。目前大多數學生更傾向于選擇論文的方式作為考核方式，而少數動手能力強的學生則選擇創新實驗模式，有效提高了學生的學以致用能力。靈活多樣的考核方式，對課程的教學實行了動態的考察與過程管理，有效地調動學生學習的積極性、主動性和創造性。[4]

3 結論

通過上述的教學改革和實踐，學生提高了對“儲能原理及應用”課程的學習興趣，調研發現學生主動學習和創新意識明顯增強，學生能夠主動查閱相關的參考書目并提出具有一定深度的實踐問題。在期末考核過程中，學生在論文的選題上，發揮了主觀能動性，選題比較新穎，且與工程應用結合較好，少數學生能夠做出有創新有特色儲能產品并在國家大學生創新大賽上取得較好成績。通過課程結業論文或課程創新設計實驗，學生的知識得到進一步的強化，綜合能力也得到了鍛煉。在課后調查中，學生普遍對課程的改革表示支持和贊同。本文針對課程建設中存在的突出問題，構建了適合能源與動力工程專業的“儲能原理及應用”課程的知識體系，合理組織教學內容，并根據授課內容提出了合適的教學和考核方法。通過課程教學改革，激發學生的學習興趣，引導學生主動學習，培養了學生分析問題、解決問題的能力和創新意識，提高學生的綜合素質，達到提高該課程的教學質量和教學效果的目的。

【參考文獻】

[1]樊栓獅，梁德青，楊向陽.儲能材料與技術[M].北京：化學工業出版社，2004，2-30.

[2]張志萍，賀超.分布式能源工程教學中的幾點體會[J].科技視界，2016（15）：149-149.

[3]張濤，武建瑞.“新能源發電技術”課程教學改革探索[J].中國電力教育：下，2014，3：73-74.

[4]孫欣，黃永紅.“新能源發電技術”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育：中，2011，12：95-96.

[5]王建利，唐剛.儲能材料與制備技術課程建設的改革與實踐[J].學園，2014，1：27-28.

[6]呂紅浪，王旭升.高校專業選修課考核方法的改革與實踐[J].中國成人教育，2006，7：143-143.

[責任編輯：田吉捷]