施永紅 云峰

摘? 要 針對新能源轉換與控制技術課程教學存在的問題，以增強教學效果、培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為目的，對其教學內(nèi)容、教學方法及考核方式進行深入研究，提出課程改革的新方案并應用于教學實踐。

關鍵詞 新能源轉換與控制技術;教學方法;教學改革;實踐教學

Abstract In view of the existing problems in the teaching of New Energy Conversion and Control Technology， teaching content， teaching methods and assessment methods are researched deeply in order to enhance the teaching effect and cultivate students practical ability and innovative ability， at the same time， a new curriculum reform program is presented and is applied in teaching practice.

Key words new energy conversion and control technology; teaching method; teaching reform; practical teaching

1 引言

隨著傳統(tǒng)能源儲備和生產(chǎn)利用環(huán)節(jié)出現(xiàn)的一系列問題，以清潔高效可持續(xù)為目標的新能源應用技術已經(jīng)受到廣泛關注，社會對相關人才的需求也在不斷增加。內(nèi)蒙古工業(yè)大學能動學院新能源科學與工程專業(yè)為高年級學生開設了“新能源轉換與控制技術”課，旨在使學生掌握新能源應用技術，為畢業(yè)后從事新能源領域的工作奠定基礎。

“新能源轉換與控制技術”課程涉及電氣、動力、控制、電子等多個學科[1]，內(nèi)容多、難度大，對教學的廣度和深度提出很高的要求。經(jīng)過兩屆的教學實踐發(fā)現(xiàn)，高年級學生面臨考研、就業(yè)等壓力，投入課程學習的時間少，興趣不高。為了保證教學效果，需要優(yōu)化教學內(nèi)容，選擇合適的教學方法和考核方式，充分調(diào)動學生的學習興趣和積極性。本文進行了相關方面的分析研究和教學改革實踐。

2 教學內(nèi)容的優(yōu)化

針對內(nèi)蒙古地區(qū)新能源的資源特點以及發(fā)展狀況，調(diào)整教學內(nèi)容，重點介紹技術較為成熟的風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電。增加實踐教學課時數(shù)，使理論教學和實踐教學所占比例為1：1，以提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。調(diào)整后的課堂教學主要包括：

1）新能源發(fā)電技術綜述，了解新能源發(fā)電技術的發(fā)展歷程、最新研究進展、行業(yè)發(fā)展動態(tài);

2）風力發(fā)電技術，了解風力發(fā)電機組的類型、主要技術參數(shù)，掌握風力發(fā)電機組主要部件如風力機、發(fā)電機、傳動系統(tǒng)等的結構和工作原理，了解風力發(fā)電機組的基本控制要求，掌握控制策略、控制系統(tǒng)的結構和控制過程;

3）太陽能光伏發(fā)電技術，了解太陽電池的發(fā)展和分類，掌握光伏發(fā)電原理及光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成與分類，在控制技術中重點講解光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術。

實踐教學主要包括風力發(fā)電機組設計、光伏發(fā)電系統(tǒng)設計。

3 教學方法的改革和實踐

采用啟發(fā)式教學? 拋開教師在課堂上不停講解、學生被動接受的傳統(tǒng)教學模式，針對不同的教學內(nèi)容，通過巧妙設置一些帶有啟發(fā)性的問題或采用思維導圖等方式，引導學生主動思考、積極參與，自主地尋找問題的答案，加深對所學內(nèi)容的理解和掌握[2]。

如對于風力發(fā)電機組控制技術這部分內(nèi)容，需要首先讓學生了解研究的思路，否則在后續(xù)學習過程中會因為缺乏清晰的思維指引而無法理解和掌握。因此，繪制思維導圖，見圖1。通過這張圖，學生可以清晰地看到：對風力發(fā)電機組實施各種控制，首先要對不同風電機組（即被控對象）的特性進行分析，這是研究問題的基礎，只有掌握了被控對象的特性，才能施加有效的控制;之后，要明確控制的目標是什么，針對不同的目標需要采用不同的控制策略，然后才能設計出相應的控制系統(tǒng)，通過具體的控制過程完成相應的控制目標。

雖然只是一個簡單的思維導圖，但對于學生進一步學習各種控制技術起到很好的啟發(fā)、指導作用。在此基礎上，讓學生按照思維導圖的指引，結合所學的專業(yè)知識，分組討論不同風電機組的特性，并預習相應的控制技術。由于思路清晰、目標明確，因此，學生自主學習的積極性很高，通過課堂反饋充分顯示了思維導圖的重要作用。

采用實踐式教學? 學生的認知包含兩個過程，即由感性認識到理性認識，再由理性認識到實踐的過程。這兩個過程都以理論聯(lián)系實際為條件。在“新能源轉換與控制技術”教學中，通過兩種途徑實現(xiàn)理論和實踐的有效結合。

一種方式是帶領學生進入實驗室、風電場、光伏電站，直接觀察、接觸相關的設備及現(xiàn)象，從而獲得豐富的感性認識，鞏固所學的專業(yè)理論知識[3]。比如在講解風力發(fā)電機組結構時，帶領學生進入風力發(fā)電實驗室，講解風力機、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、機艙等部件的構成。學生不僅可以直觀地看到風電機組的整體構成，而且能夠利用模型對各個組成部件進行直接觀察和觸摸，在這個過程中會主動思考、積極提問、互動討論，學習的興趣很濃，效果也非常明顯。

另一種方式是在教學過程中，以課程設計的方式讓學生進行實踐。比如在介紹光伏發(fā)電技術之后，將學生分成若干組，每組3～5人，完成10 kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設計。

首先給出相關設計原始數(shù)據(jù)，提供整體設計思路，見圖2;之后安排學生利用圖書館、網(wǎng)絡等方式查閱相關資料，有目的、有選擇地學習并掌握各設計環(huán)節(jié)的計算方法（組長安排每位成員分工協(xié)作完成一到兩個設計環(huán)節(jié);最后，每組制作PPT并在課上介紹設計成果，全班學生進行討論，評價各組設計的優(yōu)缺點，評選優(yōu)秀設計作品。

在課程設計過程中，學生充分認識到僅通過課堂有限時間學到的理論知識不足以完成設計的全部環(huán)節(jié)，必須通過其他途徑獲取、綜合、分析所需知識，并與他人有效配合，才能完成相應的任務。通過實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生面對工程問題時，如何分析問題，如何有效地獲取知識和技能，如何有創(chuàng)造性地解決問題的能力，為畢業(yè)后的工作奠定基礎。

采用案例式教學? 新能源技術發(fā)展迅速，不斷有新的研究成果出現(xiàn)，教學內(nèi)容需要及時更新和充實，以符合時代發(fā)展潮流。為了使學生能夠獲取新能源發(fā)電技術方面的最新知識，拓展學生的視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，可以選取和課程內(nèi)容貼近又具有時效性的案例作為補充[4]。案例教學沒有現(xiàn)成的答案，需要學生去獨立思考，去開拓創(chuàng)新，提出自己的見解。

如在學習了風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電技術之后，提出這樣的案例：對內(nèi)蒙古地區(qū)遠離大電網(wǎng)的邊遠牧區(qū)，能否利用本地區(qū)充裕的風能、太陽能資源建立一種經(jīng)濟實用的發(fā)電方式？在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，由于這一案例給出的限制條件很少，學生可以充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，在小組討論中經(jīng)常會有新的想法出現(xiàn)，有些學生通過獨立思考能夠提出極有深度的解決方案（如風光互補的方案就是學生自己提出的）。這種案例教學方式的運用可以使學生深入體會太陽能發(fā)電和風力發(fā)電技術的優(yōu)缺點以及在實際應用中的關鍵問題。

采用案例教學法需要注意兩個問題。

一是選擇合適的時間。文中的這一案例是在教師講解完風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電技術的基本理論，學生經(jīng)過一定時間的消化和吸收之后開展的，因此，有效的討論以及合理方案的提出都是建立在對基本理論充分、扎實掌握的基礎之上的。

二是在進行案例教學時需要進行合理的教學設計，比如如何營造寬松而又井然有序的討論環(huán)境，如何進行討論之后的總結歸納，只有這樣，才能真正收到應有的教學效果。

4 考核方式探討

考核是教學過程的重要環(huán)節(jié)，恰當?shù)目己朔绞郊饶軌虼龠M學生復習和鞏固所學知識，檢查其對知識理解、掌握的程度，也是檢驗教學效果、改進教學方法、提高教學質量的有效途徑?！靶履茉崔D換與控制技術”由于內(nèi)容多，在講課過程中不斷進行知識的更新和補充，僅僅采用傳統(tǒng)的試卷考核方式，雖有其合理的一面，但不能有效考查學生的創(chuàng)新能力和學習能力。作為高年級開設的專業(yè)選修課，可以采用靈活多樣的考核形式，既注重考查學生對基礎理論知識的掌握程度，又注重考查學生利用所學知識分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

為此，采用平時考核和期末考核相結合的方式，平時考核包括出勤情況、課上提問、課堂討論發(fā)言、課程設計成績等部分組成，期末考核提供試卷考核和提交論文兩種方式。試卷考核主要考查基本理論;論文考核要求學生以自己感興趣的新能源發(fā)電技術的某一個方面為主題撰寫研究論文，通過查閱資料、綜合分析等多種途徑提出自己的觀點，通過這種方式培養(yǎng)學生的寫作能力、科研能力和創(chuàng)新能力[5]。靈活的考核方式實現(xiàn)了對整個教學過程的動態(tài)管理，充分調(diào)動了學生的積極性和創(chuàng)造性。

5 結語

通過調(diào)整和優(yōu)化教學內(nèi)容，改進教學方法及考核方式，“新能源轉換與控制技術”課程改革在實踐教學過程中收到良好效果，主要體現(xiàn)在：

1）新的教學內(nèi)容突出了重點，更符合該課程的特點和要求;

2）多種教學方法的有效結合充分調(diào)動了學生的積極性，學生從被動接受知識變成為主動參與、討論、獲取知識，不僅對所學內(nèi)容有了更加深入的認識，并且鍛煉了分析問題、解決問題的工程實踐能力。

3）靈活多樣的考核方式改變了學生平時不學習、期末死記硬背的狀況，使學生積極參與整個教學過程，取得良好的教學效果。

參考文獻

[1]惠晶.新能源轉換與控制技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]焦岳超，翟博陽，肖俊明，等.新能源發(fā)電與并網(wǎng)技術課程建設與教學改革[J].中國教育技術裝備，2017（8）：91-93.

[3]于振中，方光輝.“新能源轉換與控制技術”課程有效教學探討[J].中國電力教育，2013（20）：60-61.

[4]張巧杰.“新能源發(fā)電技術”課程教學改革初探[J].教育教學論壇，2016（28）：109-110.

[5]孫欣，黃永紅.“新能源發(fā)電技術”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2011（35）：95-96.