新能源创新实验室在中学的建设模式

2011-10-24冯晓琴

中国现代教育装备 2011年24期

冯晓琴彭征

☆实验室专用教室建设☆

新能源创新实验室在中学的建设模式

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当今世界新能源的革命，给中国的蓬勃发展带来了契机，同时也带来了挑战。在新能源革命来临之际，中国已经在形势政策、资金物资等方面做好了准备。但是，由于能源产业是一个国家的命脉产业，我们不能单依靠进口国外的设备、技术，而是要大力发展自主研发和自主创新。因此，我们在此次技术变革中，还缺乏大量具有可再生能源技术知识的人才。所以，对于各学校开设可再生能源专业课程，以及这些课程对学习研究实验设备的需求日益迫切了。

本文初探新能源实验室在中学的建设模式及其对学生学习的促进作用。新能源创新实验室建设模式，首先以趣味性吸引学生，利用理论与实际并存的实验培养学生的基础知识和应用能力，再利用研究性实验强化学生在可再生能源科技方面的竞争力，并进而持续累积更大的研发能量，为学校培养出符合时代发展的人才。通过理论与实验操作相结合，鼓励学生创新的实验教学模式，使学生学习更加有效率，让他们具备将来进入社会所需的基本素质；也让他们达到更高一级的学习追求。

一、实验室的构建规划

在实验室建设的过程中，根据学习知识难易程度不同与新能源的种类不同，系统地将学习实验区进行分类。规划结构如图1所示：

二、利用实验室进行综合的科学教育，在理论联系实际的过程中培养学生

通过实验室的规划可以看出，新能源创新实验室中以氢能、风能、太阳能3种新能源知识学习为主，在学习利用3种能源发电的原理知识的同时，还可以学习3种能源相关的物理、化学知识(电化学、空气动力学、光-电学)。

新能源创新实验室集成了可再生能源科学、电工电子学科、机电学科、信息科学、自动控制学、传感器及检测学以及通信技术等众多领域的科学与技术知识，是一个综合型的教学实验室。教师可以教授学生们各种类型的科学知识。

如图2所示可以对涉及的学科知识有总体认识。

在学习科学知识内容的同时，还可以利用实验设备模拟实际生活中的可再生能源电力系统，以理论结合实际的仿真分析实验，让学生联系实际学习，使学校培养出应用型人才。并且在实验系统中设置一些实验——既提供了理论计算公式，也提供了实际测量推导的方法，让学生通过对比两种方法，从而使学生生动地了解理论计算与实际测量实验间的差别。

三、通过灵活的实验室设置，激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习

这种通过知识“模块化”设计的实验室结构，便于教师根据自身需求、学校经费和实验室面积等因素自行选择建设。教师也可以根据教学需求和学生水平以阶段性建设方式，逐年升级实验室设备；也可以一次性根据学校需求以最佳的性价比建成实验室。同时，这种“模块化”的教学实验室结构，十分便于教师提出需求和灵活规划与扩建实验室。

在教学过程中，在不同学习内容的教学模块中，学生可以利用相关的设备进行饶有趣味的学习实验，并且进行外部应用扩展。教师可以组织学生们进行科技竞赛，利用各种创新型的竞赛激发学生的学习热情。在这个过程中，鼓励学生自主创新。在自主学习、体验和创新的过程中，教师可以进一步培养学生们的动手能力、创新能力、综合能力、协作能力和进取精神等。

例如，以当下主流的3种新能源技术(燃料电池、风能、太阳能)为学习实验课题。在基础学习区域中，3种新能源实验箱设备可以组合成一套“风海鸥”系统(如图3所示)—利用风能、太阳能制氢，再进一步利用氢气发电提供稳定的电能供给。这种系统是目前较为先进的纯绿色环保的能源系统。利用基础实验装置中的几套氢能燃料电池实验箱，将其中的燃料电池装置进行串联或并联组合，以此达到和燃料电池堆能量输出相近，但结合更为灵活、搭建更加便捷的效果。针对节能减排和合理进行室内设计的课题，安排了利用各种能量检测设备对室内环境进行检测、分析以及合理化改进的实验。学生在上述等课题的深入研究过程中，逐渐培养了自主研究的兴趣，并逐渐对生活，对环境都有了更深入的了解和认识，从而开发自己的研究课题，比如针对节能、室内空调、室内光源、用水量与用电量等相关节能项目设计出最佳测量方案及测量设备等。所以，一定意义上，我们的学生在创新的征程中也是经历了一个“风海鸥”的过程。