研討式教學在風力發電原理課程中的探索與實踐

唐明珠

摘要：研討式教學是培養本科生創新精神和創新能力的有效途徑。研討式教學能充分發揮教師的主導作用和學生主體作用。按照“基礎專業知識講解-提出問題-學生討論分析問題-教師點評”的四步走，實施了新能源科學與工程專業風力發電原理課程的研討式教學，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：風力發電原理；研討式教學；四步走；創新能力培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0175-02

能源是社會和經濟發展的重要物質基礎，也是提高人們生活水平的先決條件。近年來我國經濟持續高速增長，化石能源消耗量大幅增長，引發的能源短缺和環境污染等問題成為制約我國經濟快速發展的瓶頸。面對這一問題，國家能源局指出新能源與可再生能源的開發利用是我國能源安全、經濟可持續發展的保障。因此，新能源科學與工程專業人才培養，特別是新能源科學與工程創新人才培養就顯得至關重要[1]。新能源科學與工程本科人才培養主要在大學。研討式教學[2-4]是培養本科生創新精神、科研能力的有效途徑，該方法主要采用教師講解和學生討論分析相結合，達到提高學生創新精神和創新能力的目的。教師不僅要考慮基礎知識的講解，還要為學生提供問題討論。不僅要使學生學到基礎知識，還要使學生在創新能力得到培養。因此，研討式教學越來越受到高等學校教師和學生青睞。針對教授新能源科學與工程專業的本科生課程風力發電原理的實踐與經驗，闡述了如何上好研討式教學中教師講解和學生討論的個人體會。總結為風力發電原理研討式教學四步走，分別是基礎專業知識講解、提出問題、學生討論分析問題、教師點評。

一、風力發電原理課程特點

研討式教學主要采用教師講解和學生討論相結合的教學模式。風力發電原理的研討式教學需要結合這門課程的特點，對課程內容進行精心設計，才能取得較好教學效果。風力發電原理的特點如下：

風力發電原理課程是新能源科學與工程專業的專業基礎課。長沙理工大學新能源科學與工程專業教學時間安排在本科生第6學期。風力發電原理是“風力機空氣動力學”、“自動控制原理”、“風力機設備材料”、“風資源測量與評估”等課程的后續課程，是“風力發電機組優化與控制”、“風力發電場課程設計”、“風力發電場建模與仿真”等課程的先修課程。通過本課程的教學，使學生了解國內外風力發電的現狀與發展趨勢、風力發電機組的類型，熟悉風能與風資源的轉換原理、風力發電機組的各部件的結構和工作原理、風力發電機組的控制及保護原理，具備應用風力發電基本知識分析解決風力發電實際問題的能力，為后續風電機組的設計、風電場運行與維護打下基礎。

風力發電原理課程在風力發電場應用廣泛、涉及面廣：主要涉及到自動控制、風資源測量、電機學、電工學、故障診斷等基礎知識。風力發電原理是新能源科學與工程專業一門重要的基礎專業必修課。該課程內容廣泛、綜合性強，對本科生的研討能力和創新能力的培養顯得至關重要。

二、風力發電原理課程研討式教學四步走

風力發電原理課程有48個課時，分24次教授，每次兩個課時，時間為90分鐘。每次課的時間安排如下：每次課的第1節課作為教師講解基礎知識，目的是使學生掌握基本的知識單元和知識結構，第2節前30分鐘作為學生根據教師所提出的問題進行分組分析與討論，目的是培養學生的創新能力、協作能力、表達能力，最后15分鐘作為教師總結與歸納，目的是理清本次課的知識點。

風力發電原理課程內容包括緒論、風能及其轉換原理、風力發電機組的結構、風力發電機的工作原理、風力發電機組的控制及安全保護、垂直軸風力發電機組、離網風力發電系統等。本文以水平軸風電機組的結構、性能和類型為例，實施研討式教學分四步走，具體如下：

1.基礎專業知識講解。水平軸風電機組的結構、性能和類型對于學生來講是新的內容，教師在第1節課講解下面內容。風力發電機組可分為風輪、機艙、塔架和基礎4個部分。變槳距、變速型的風力發電機組內部結構。它由變槳距系統、發電系統、主傳動系統、偏航系統、控制系統、液壓系統、制動裝置等基本部分組成。按裝機容量、風輪軸方向、功率調節、傳動形式、轉速變化等分類成不同形式風力發電機組。最后給出大型風力發電機組的典型結構：雙饋式風力發電機組、直驅式永磁風力發電機組、中傳動比齒輪箱型風力發電機組等。

2.提出問題。在每一次課的最后教師點評時會給班上同學布置課外作業，這些課外作業也就是下一次課學生討論的問題，使學生在上課之前要預習教學內容并上網查找相關的資料。這樣做的目的使學生不只是聽老師在課堂里講，學會主動參與到課堂里來，發揮自己見解，做到有的放矢。本次課提出的問題是雙饋式風力發電機組、直驅式永磁風力發電機組、中傳動比齒輪箱型風力發電機組各自的優缺點，在不同的情況選擇哪一類風力發電機組的作為最優的選擇。

3.學生討論分析問題。每一次授課將學生分成3組，每一次選擇一個組長，組長由組內的每位同學輪流擔任，組長的職責是陳述本組的主要觀點、并闡述本組的支撐材料和實例，時間為7分鐘，其他組員補充闡述，時間為3分鐘。

4.教師點評。在學生討論完雙饋式風力發電機組、直驅式永磁風力發電機組、中傳動比齒輪箱型風力發電機組各自的優缺點后，最后一個重要環節就是教師對本次課的總結與點評，以及對下一次學生討論問題的提出。一是通過歸納總結，梳理本次課的脈絡，這樣學生對本次有一個整體和清晰的認識。二是通過學生討論問題時提出的觀點，指出需要注意的地方，加深學生對問題的理解；三是對下一次課提出問題，并給出需要提前閱讀的材料；四是課教師將學生新的觀點和方法進行總結與分析、留作以后教學材料。

三、研討式教學的總結

在風力發電原理課程中引入研討式教學，通過總體設計規劃好這門課程教學內容，課堂按照“基礎專業知識講解-提出問題-學生討論分析問題-教師點評”的四步走的方式，對如何上好研討式教學教師四步走進行了個人經驗的總結。基礎專業知識講解確保學生掌握“三基”基本知識、基本概念、基本理論。提出問題為學生閱讀相關材料留有充足的時間。學生討論分析問題培養學生創新能力、協作能力和表達能力。教師點評加深學生對這次課內容整體的認識和理解。從實施研討式教學效果看，新能源科學與工程專業風力發電原理課程取得了良好的效果。

在實施風力發電原理課程研討式教學有些問題值得進一步討論：如何平衡教師講解與學生討論分析問題之間時間；如何使討論分析問題環節不冷場等等。

參考文獻：

[1]陳建林，陳薦.新能源科學與工程本科專業人才培養模式探究[J].中國電力教育，2013，（22）

[2]陳芳林，周宗潭.研討式教學在“計算機視中的應用探索[J].中國電力教育，2013，（26）.

[3]蔣平，邢云燕，劉亞杰，顏兆林.研究生《軍事裝備學》課程研討式教學的探索實踐[J].高等教育研究學報，2013，36（1）.

[4]宋苗境.研討式教學在學前教師教育課程教學中的研究與實踐.科教導刊，2016，（127）.

Exploration and Practice of Seminar Teaching in the Course of Principle of Wind Power Generation

TANG Ming-zhu

（School of Energy and Power Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410114，China）

Abstract：The seminar teaching is an effective way to train undergraduates' innovative spirit and innovative ability. The seminar teaching can play fully the leading role of teachers and the main role of students. In accordance with the four steps，that are "basic expertise knowledge to explain - asking questions - student discussing and analyzing questions - teachers' comments"，the seminar teaching in the course of the principle of wind power generation is implemented for the new energy science and engineering，and the good teaching results has been achieved.

Key words：principle of wind power generation；seminar teaching；the four steps；innovation ability training