基于虚拟项目的新能源课程教改研究与实践

邓剑

摘要：从新能源技术课程实际出发，研究传统教学模式存在的不足之处。提出基于虚拟项目的教学模式，通过教师指导，学生自发组织以完成项目内容的形式进行教学。项目的拟定要涵盖所学知识点，项目的组织充分体现了新模式的教学特点。教学实践表明，基于虚拟项目的新能源课程教学模式，不仅加强了“教与学”的互动性，而且极大地调动学生的主观能动性，是行之有效的。

关键词：虚拟项目；新能源课程；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）28-0154-03

应用新技术开发利用风能、太阳能、生物质能和海洋能等的可再生能源一般称为新能源技术，其中风能和太阳能等可再生能源的大规模开发利用被视为解决当前能源危机及环境污染的有效途径之一，而风力发电和太阳能发电技术逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速[1，2]。我国《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》提出大力发展风电和加快发展太阳能发电，到2020年两者装机容量分别达到2亿千瓦和1亿千瓦左右。高校能源动力类专业为国家培养掌握新能源相关技术的工程技术人才，满足能源远景发展的人才需求，发挥高校优势开设“新能源技术”类课程成为当务之急。目前，各高校在新能源技术教育方面的水平参差不齐，对于一些新近开设该课程的学院或教研室，从师资力量到教学内容和教学方式等都还处于迎头赶上的阶段，高效传授知识的手段和提高毕业生就业能力培养方面均处于摸索阶段[3-5]。

上海应用技术学院能源与动力工程专业在课程建设与改革中设置了新能源教学模块，其中《新能源技术》和《风能太阳能技术》是其中两门很重要的专业课。《新能源技术》侧重于基础知识和基本概念的讲解与介绍，而《风能太阳能技术》则着重理论知识和技术应用的学习与认识。经过四年的教学实践，多学科交叉的新能源课程具有以下鲜明的特点：课程内容覆盖面广，涉及动力、电气、机械、自控和材料等诸学科知识；教学内容更新快，新能源技术研究与开发始终处于不断推陈出新状态，新技术和新设备不断涌现；课程实践性强，教材中有很多工程实际中的概念定义，所学内容以工程实际的设备或装置为主；教学方法和手段的多样性，传统的教学方法需要结合现代教学教具，以新的方式进行教学才能适应课程的教学要求。基于上述特点，在新能源课程教学实践中对教学内容、教学手段和实践环节提出了很高的要求。首先要选择符合动力类本科生循序渐进的新能源技术教材，既能深入学习本专业的知识，又对相关专业知识能找到最佳切入点。其次，核心的是要解决好理论与实践相结合的问题，摸索出一条重视理论知识突出实践能力的教学摸索，从而提高教学质量，培养学生综合能力，为上海应用技术学院卓越工程师培养目标提供有力支撑。

一、传统以考试为导向的单一教学模式

传统教学模式以教师为中心，在短时间内教师讲授大量的课程知识点，学生被动接受，课后记忆背诵大量的生疏概念和定义[6]。检验课程学习效果以期末考试分数为主，辅以平时表现加以评价。如图1所示，教学过程体现的是“教、学、考”单一进程。这种以考试分数为导向的教学模式，主要缺点在于难以最大限度调动学生积极性，原因则是学时有限，教学内容较多，因此课堂上互动性不强，即使有零星互动也主要集中在考试复习阶段。另外一个缺点则是教学效果的反馈比较滞后，需要等到试卷反映出来的分数和错误答题情况，任教教师才能知晓教学的薄弱环节，如果想要挽救已经来不及了。对新能源技术等工程类课程而言，尽管传统教学模式可以从调整教学内容、局部改进教学方法、优化实验设计等方面有所提高，但是不改变这种单一进程化的教学模式就难以调动学生和教师的积极性。

二、基于虚拟项目的教学模式及特点

“虚拟项目”教学是一种新的教学模式，让学生拥有更多的自主权，参与更广泛的实践教学环节。这种新的教学机制将班级同学分解重组，形成一个以项目为导向的学习小组，而教师的角色则转换为项目咨询及成果验收专家。具体组织形式如图2所示，由“项目指导者”——教师提出一个项目，指定学生或由学生自荐担任项目负责人，对项目进行分解为若干工程技术问题，项目负责人与其他学生双向选择分组，在各技术小组成立后实施“学习、讨论、解决”具体问题。查找资料和小组间讨论全部在课后完成，课堂上仅需要汇报项目成果和讨论难题，教师及项目负责人评价组员的学习情况，同时组员也有自由评价项目负责人的机会。教师根据项目汇报和充分讨论情况，及时答疑解惑，对照教学计划检查知识点的掌握情况。

虚拟项目教学模式以项目和工程技术问题引导学生，这种新鲜感可以激发学生求知欲，增加学习兴趣。整个项目完成过程中，学生参与度较高，要求主动学习知识点，教师与学生的互动频繁，反馈及时。同时，教师的考察手段也多样化，更注重过程的考核。虚拟项目教学模式强调理论与实践的紧密结合。因此，基于虚拟项目的教学模式具有以下一些特点。

1.互动性强的“教与学”过程。无论是拟定项目和人员组织，还是项目汇报与讨论，时刻强调教师与学生的互动，彼此交流成为主要方式，教学过程中答疑解惑占了相当多的时间，取代传统教学模式中的教师单独讲解知识点。

2.实践性强的教学方法。对新能源技术类课程而言，理论知识相对较少，难度不大，但是实际应用知识较多，如何在课堂上培养实践能力是学好这门课的关键。虚拟项目教学模式能够根据实际工程中的一些技术问题模拟工程案例，让学生接触到来自生产一线的真实项目和信息，体会到理论知识和技术应用的差异。

3.知识与能力并重的教学模式。项目本身虽然不是真实的，但是项目材料和组织实施过程方法来自企业一线。一个项目的完成需要各环节有效运作，既需要有出色组织能力的学生担任项目负责人，也要求团队成员各司其职又能够互相配合，采用交流讨论甚至辩论的形式，从问题出发，解决问题，发现新问题。因此，全过程培养了学生自主学习能力，项目组织能力和团队协作能力。同时，通过项目的操作与学习，能够让学生接触到很多企业信息，积累实践知识，为培养学生职业能力打下良好基础。

三、虚拟项目教学模式在《风能太阳能技术》课程上的应用

风能太阳能技术是一门实践性非常强的专业课程，行业发展迅猛。而学校人才培养的现状是理论知识很广，实践知识缺乏，学生没有基本的工程概念。在教学中采用“虚拟项目”模式可以让学生比较容易接受新概念，直观地理解有关的理论知识和技术，从而掌握基本的专业技能，有利于培养学生灵活应用知识的能力，提高实践能力和创新能力。以《风能太阳能技术》课程中的“第三章 风电场规划选址”为例，其中设置一个项目“风电场宏观选址”。具体内容见表1所示。

在学习这一章节时，学生根据“风电场宏观选址”项目分为三个小组，分别完成“风资源评估”、“宏观选址的影响因素”和“宏观选址方法和步骤”三部分内容，经过小组内部讨论学习和项目负责人统筹后，由学生代表在课堂上进行PPT讲演，再由全部学生提问讨论。课程结束后，项目负责人总结“风电场宏观选址”项目完成情况，最后每个学生就自己感兴趣的内容提交一篇小论文。学生普遍对“风资源评估”比较熟悉，了解得比较全面。但是，在“宏观选址的影响因素”和“宏观选址方法和步骤”两部分问题比较多，了解得不够深入，反映在小论文数量较少，论文质量不高。学生学习过程的这些表现为教师提供了非常好的反馈作用，有利于进一步指导教学改进。同时，小组讨论情况、PPT讲演和小论文等均是学生的阶段学习成果，教师可以上述表现作为平时成绩的考察依据。经过一个学期持续不断的演练，不断地调整方法和内容，《风能太阳能技术》课程的教与学获得了大多数学生的充分认可，课堂气氛愉悦，学习效果显著。

当然，这一新的教学模式应用过程中还需要不断总结经验，持续加以改进和完善，才能更好地服务于新能源技术课程的“教与学”。首先，项目的内容要具体，覆盖所学知识点，可操作性强。其次，这样的模式对教师自身的工程实践经验提出了很高的要求。如果教师没有电力能源行业从业经验，仅从书本知识到书本知识将很难将虚拟项目付诸实施。上海应用技术学院选派了两名从事过五年以上电力生产企业的青年教师担任该课程的教学工作。最终，这种模式对课堂组织能力要求较高，环环相扣，不仅教师要掌握好节奏，删繁就简。选派的项目负责人需要提前准备好充足的资料，安排好流程。否则，很难化解课时限制和教学内容多的矛盾。

四、结语

虚拟项目教学模式不仅符合工科教育与教学模式的自我完善，也是培养综合能力强的专业人才不可缺少的教学环节。新的教学模式增强了教师与学生的良性互动，教师能够及时获得学习效果的反馈。该模式充分发挥了学生学习的主观能动性，激发学生对新能源技术课程的学习兴趣，在思考问题的深度和广度方面有了长足进步。教师易于掌握过程考察，手段多样，切合了应用型本科院校对卓越工程师培养的要求。虚拟项目教学模式是新能源技术课程教学改革与创新的一次积极探索。

参考文献：

[1]于三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育，2011，（15）：92-93.

[2]赵异波，何湘宁，周永忠.新能源发电技术的最新进展[J].电气应用，2004，（2）：1-4.

[3]马海啸.“新能源发电技术”课程教学内容和方式探索[J].中国电力教育，2013，（10）：106-107.

[4]孙欣，黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2011，（12）：95-96.

[5]张涛，武建瑞.“新能源发电技术”课程教学改革探索[J].中国电力教育，2014，（3）：73-74.

[6]韩杨.复合型创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学探索[J].中国电力教育，2013，（5）：46-47.