新能源發電技術教學方法改革探索

能源是人類生存和發展的重要物質基礎，隨著社會發展對能源需求的持續增長，以及能源短缺危機和環境的日益惡化，能源對人類經濟與社會發展的制約和對資源環境的影響也
越來越顯著。面對能源短缺危機和環境保護的雙重壓力下，必須通過能源利用新技術實現“開源”和“節流”。因此，大規模開發新的能源，大力發展、環保的電力工業成為解決能源
問題的有效途徑，培養這方面的人才對新能源的開發和利用具有重要意義。
“新能源發電技術”課程應運而生，它是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。該課程的講授，能夠幫助學生較為全面地了解和掌握新能源利用形式及其相關技術的前沿動態，有利于培養學生的創新思維能力。為了提高教學質量，結合電氣工程類專業的特點，探索適合電力系統及其自動化專業課程授課內容和教學方法是十分必要的。本文將根據筆者近年來的教學實踐，談談對該課程的教學改革與實踐方面的幾點體會。
一、課程教學存在的主要問題和矛盾
“新能源發電技術”課程是一門多學科交叉的課程，除了涉及電力和能源領域的知識外，還要求學生具有其他領域相關的知識，如課程中風力發電技術涉及空氣動力學的相關知識，太陽
能電池涉及的半導體材料的相關知識，生物質能中涉及的生物化學等相關知識等。由于新能源發電技術的研究屬于前沿科學，目前，我國部分高校的相關專業已開設“新能源發電技術”課
程，但不同學科對該專業課程的教學需求不同，導致教材內容側重點差異較大。該課程的建設中存在的問題較為突出，集中體現在：不同專業教材內容側重點不同，缺乏適合電力系統及其自動化專業的教材；作為一門選修課程，學生重視程度不夠；專業教學環節矛盾眾多，包括課程與教材之間的矛盾，理論教學與實踐教學之間的矛盾，教學目標與教學方法之間的矛盾等，這些都在很大程度上制約了“新能源發電技術”課程教學質量的提高。
對于電力系統及其自動化專業的學生，該課程需要涉及更多電氣工程學科的相關知識，如電機學、電力電子技術、電力系統分析等專業知識。在新能源并網和儲能技術中需要應用這些專業知識分析該研究領域前沿問題，有利于全面掌握新能源知識體系和培養學生分析問題的能力。由此可見，本課程內容豐富，知識點多，在該課程的建設中，需要根據專業特點，合理組織教學內容，讓學生掌握晦澀難懂的外專業知識的，能利用本專業知識分析實際工程問題，激發學生學習該課程的興趣，提高學生的綜合素質，因此該課程的教學內容和教學模式的改革勢在必行。
二、教學內容的改革
為了適應電力系統及其自動化專業學生的教學，在課程改革過程中，根據新能源發電行業現狀和電氣工程對新能源發電技術課程知識體系的需求，結合電力工程及其自動化專業的特
點，精選教學內容，重新構建了新的課程知識體系，加強與電力系統及其自動化專業之間的。
根據新能源發電站接入電網的影響不同，將這些新能源技術分為兩類：穩定性能源發電技術和間歇性能源發電技術。
一些新能源技術（如生物質能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環節基本相同，都采用同步發電機進行發電，對電網的安全和穩定不會造成影響。因此，這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理，的發電技術的現狀和動向，及在利用過程中對改善環境帶來的好處，培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的zui近進展，這些發電技術作為分布式電源接入電網時，如何規劃電網，接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解，加強與電力系統知識的，提高學生學習的積極性，由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點，如風能和太陽能發電等新能源發電技術，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術，涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中，電力儲能技術可以補償負荷波動，解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊，調節電能質量，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展，電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識，所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。
本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義，使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看，學生認同感增強，明確該課程是本專業*的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學過程中取得了良好的效果。
三、教學模式改革
選擇合適的教學方法，能夠提高課堂效率。教學內容的不同，授課的教學方法也需要相應的改進，為此筆者對教學方法也進行了改革，使之與課程知識體系相適應。
1.采用學術專題講座的教學方式
“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術，僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術，以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中，以具體的行業問題為背景，采取啟發式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學生在有限的學時內，掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術，都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中，增加學生提問環節，讓學生可以積極參與，引導學生自主思考。
為了強化實踐，在每一個專題授課結束后，教師通過布置與該專題相關的設計題目，讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站，利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質能的方案，設計垃圾發電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網時，結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃，并給出
理由。通過這些綜合性設計作業，可以增強大家的創新意識和實踐能力，激發了學生的學習興趣和主動性，訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。
2.基于問題的探究式教學方式
傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學內容，使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心
設計每一個教學環節，精講多練。但傳統的授課方式，學生被動接受，學習積極性不高。
為此，筆者采用基于問題的探究式教學方式，在教學的過程中，教師起引導作用，對課程中的知識點進行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學生需要掌握的知識要點，為學生提供必要的參考文獻，讓學生課后自己查閱資料，引導他們學會自己總結知識點，利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學生做交流發言，將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論，老師進行有針對性的點評，肯定了學生們取得的成績，對錯誤的地方進行了補充和糾正。為了達到分組討論學習預期效果，要求每個小組在上交的文獻報告中，明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容，督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式，充分調動了學生的積極性和主動性，也很好地完成了教學目標，促進了教學質量的提高，達到“授人以漁”的目的。
3.改進多媒體教學方式
由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點，有些知識點學生難以掌握，有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學生理解基本概念和知識，讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。
四、考試方法的改革
雖然在教學內容和方法上進行了改革，提高了學生的學習興趣，激發學生的學習熱情，但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素
質，只是為了湊滿學分，對選修課缺乏足夠的重視。傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關，有的同學東拼西湊，也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進學生學習，公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施：
1.注重對學生平時的考查
增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式，讓學生在上課時能集中精力聽講，防止學生上課“開小差”?；卮饐栴}和課堂測驗計入平時成績。
2.增加撰寫文獻報告和大作業
基于問題的探究式教學方式中，撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學評價學生平時的努
力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績，這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。
作業是課堂教學的有效補充和延伸，是教學中*的環節。大作業一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學生的綜合能力，鞏固平時所學的知識，是反饋教學效果的有效手段。因
此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。
3.增加平時成績的權重
平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學生平時不學習，考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端，提高學生學習的積極性和自覺性。
通過上述措施的實施，經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學生的成績，受到了多數學生的歡迎。