能源類專業綜合實驗實訓課程的開發與實踐

張鏈　田剛

摘 要：能源種類繁多、能源的使用形式不同，由此對應能源類企業的崗位也不同。本文依據能源類專業課程建設情況和企業行業所需的人才及崗位設置的情況，針對新能源發電、光熱應用、建筑能源方向的崗位需求或學生進一步學習期望，進行能源類專業綜合實驗實訓課程的開發及實踐。

關鍵詞：能源;實驗實訓課程;太陽能

中圖分類號：G710文獻標識碼：A

1 緒論

在新時代應用型工科專業教育的背景下，能源類專業開展了專業課程建設與教育教學的探索[1]、實驗教學改革實踐與探索[2]、核心課程特點分析與教學模式探索[3]等討論與實踐。同時，作者先前在“中高本碩”系統化人才培養研究中[4]也提出過實驗實訓課程模塊化的理念，以利于不同基礎的受教育者最大程度掌握知識，來適應和滿足當前的應用型工科專業的發展、改革與建設。

本文提出的綜合實驗實訓課程包括光伏發電實驗實訓系統、光熱實驗實訓系統、智能新風實驗實訓系統、控制系統等課程模塊。在本文提出的實驗實訓系統模塊之上進行模塊化實驗實訓項目設計，以學生為主體、教師為主導，采用基于工作過程系統化的項目教學模式，綜合性實驗實訓課程內容貼近工程實踐需求，滿足學生進一步學習或者就業的實際需求。

2 綜合實驗實訓課程及其模塊的開發與實踐

根據本文提出的綜合實驗實訓課程，將實驗實訓項目分為5個不同的模塊，即光伏發電實驗實訓模塊、光熱實驗實訓模塊、智能新風實驗實訓模塊、控制系統實驗實訓模塊及綜合實驗實訓模塊。不同的模塊對應不同的專業能力和崗位需求。

2.1 光伏發電實驗實訓模塊

該實驗實訓模塊的設計主要是使學生基本了解光伏發電系統，掌握太陽能陣列能量轉換、太陽能離網發電、太陽能并網發電、太陽能蓄電池存儲等原理。通過自主設計監控系統，實現對光伏系統的簡單控制，并能夠實現對實驗測試點的數據采集。通過對光伏系統安裝、運行、調試等實操完全仿真真實崗位環境。

本實驗實訓模塊結合了基本能源及其管理實驗和實物仿真實訓，使學生在實驗測試的基礎上，增強了實操的技能水平，掌握較完整的光伏發電系統的基本技術技能。學生同時可以根據自己的興趣和能力基礎，自由選擇不同的項目深入學習和開發，教師加以指導，可實現科學研究與創新項目開發。

2.2 光熱實驗實訓模塊

該實驗實訓模塊的設計主要是使學生基本了解光熱系統，掌握太陽能集熱器能量轉換、太陽能集熱器特性測試、環境對光熱轉換的影響、太陽輻射對集熱性能的影響、不同溫度和流量對真空管型與平板型集熱器的性能對比等實驗實訓。通過對光熱系統及平板型集熱器安裝、運行、調試等實操完全仿真真實崗位環境。

本實驗實訓模塊結合了基本能源及其管理實驗和實物仿真實訓，使學生重點了解光熱系統的實驗測試，同時對熱利用系統的實操進行初步體驗，掌握較完整的光熱系統的基本原理和基本技術技能。學生同時可以根據自己的興趣和能力基礎，自由選擇不同的項目深入學習和開發，教師加以指導，可實現光熱系統的科學研究與創新項目開發。

2.3 智能新風實驗實訓模塊

該實驗實訓模塊的設計主要是使學生基本了解智能新風系統，掌握室內溫濕度的測量、空氣流量的控制與測量、壓縮機啟停與變頻控制、制冷系統流量控制測試、空調系統性能指標實驗等實驗。

由于本實驗實訓模塊為實驗測試與計算，因此只有能源及其管理實驗和測試，使學生重點了解智能新風系統的實驗測試與計算。依據此實驗實訓模塊，學生可以拓展該實驗模塊的測試范圍，可對不同工況的空調系統進行測試。

2.4 控制系統實驗實訓模塊

該實驗實訓模塊的設計主要是使學生深入理解控制邏輯并開發控制系統，掌握控制器的開發與測試、控制器編程、控制系統的通訊與檢測、電氣控制系統安裝、運行、調試等實訓內容。通過對控制系統實驗實訓模塊的實驗實訓，完全仿真真實崗位需求。

本實驗實訓模塊以實物仿真實訓為主，使學生重點實踐控制系統，同時對電氣控制系統進行安裝、運行與調試，掌握較完整的電氣控制系統的基本原理和基本技術技能。學生同時可以根據自己的興趣和能力基礎，自由選擇不同的項目深入學習和開發，教師加以指導，可實現控制系統的科學研究與創新項目開發。

2.5 綜合實驗實訓模塊

以上四部分模塊可以單獨進行實驗實訓，當然也可以進行系統綜合實驗實訓。綜合實驗實訓內容主要是針對能源類企業的崗位需求，完成光伏發電系統實驗實訓、光熱系統實驗實訓、智能新風系統實驗實訓和控制系統實驗實訓相結合的綜合實驗實訓。學生既可以對系統進行安裝、運行與調試，又可以完成各個方向的實驗測試。實現學生對能源系統的綜合應用的能力并充分了解交叉領域在實際工程中的重要性和實用性。

綜合實驗實訓模塊的設計主要使學生能夠對工程實踐中完整的能源系統進行設計與開發，實驗實訓過程難易結合，通過能源及其管理實驗和實物仿真實訓一體化的方式，讓學生掌握綜合能源系統的開發。對未來的科學研究或工程實踐項目奠定良好的基礎。

3 結語

本文重點闡述了能源類專業綜合性實驗實訓課程的開發與實踐。將綜合類課程按主流能源方向分為了不同子模塊，使得學生在學習的過程既能兼顧不同能源的方向學習又能綜合考慮整個系統的一體化。學生通過學習可以激發自我學習興趣并且進行不同領域的拓展，在掌握所需的技術技能的同時鍛煉了獨立解決實際工程問題的能力，為今后進一步學習或者就業奠定了良好基礎。

參考文獻：

[1]金輝.新工科背景下新能源科學與工程專業課程建設與教育教學的初步探索[J].高等工程教育研究，2019（S1）：59-61.

[2]陳家星，趙志軍，崔國民，等.新工科建設背景下實驗教學改革實踐與探索——以上海理工大學能源動力類專業實驗教學為例[J].高等工程教育研究，2019（S1）：49-52.

[3]錢黎黎，王爽，王謙，等.可再生能源利用課程特點及教學模式探索[J].教育現代化，2019（A5）：79-81+92.

[4]張鏈.“中高本碩”系統化人才培養研究——以能源類專業為例[J].中國輕工教育，2017（04）：58-63+79.

基金項目：天津市津南區科技計劃項目“可移動式光伏光熱一體化系統的研究與開發”（課題批準號：20161518，主持人：張鏈）的成果

作者簡介：張鏈（1983-），男，天津，天津中德應用技術大學、副教授。