“储能原理及应用”课程教学改革创新与实践

程传晓　张玉　张军　吴学红　郑季历

【摘 要】储能技术发展对于新能源的开发和能源高效利用具有重要意义。本文基于制冷及低温工程和新能源工程专业对储能技术的需求，结合我校热能与动力工程专业特色，对教学方法、教学内容和考核方式进行了初步的探讨，并针对教学中的问题提出了具体举措。实践证明通过该教学改革，提高了课程的教学效果，增强了学生对储能技术的认知水平。

【关键词】储能技术；教学改革；教学内容；教学方法

【Abstract】Energy storage offers a useful technology for development and appropriate utilization of new energy technology. Based on the demand of refrigeration and new energy engineering for energy storage technology，this paper analyzed the content of courses，teaching method and evaluation method combined the characteristic of thermal energy and power engineering.Then，aimed the problems of teaching reform，the four detailed measures were put forward.The survey proved that the teaching reform improved the teaching efficiency and the enhanced the level of acknowledge on the energy storage technology.

【Key words】Energy storage technology；Teaching reform；Content of courses；Teaching method

储能技术是未来能源结构优化以及能源生产消费变革的重要支撑性技术。当前电力系统削峰填谷、冷链物流发展、制冷及低温工程革新和新能源发展都亟需储能技术的支撑。储能技术也是分布式能源的关键技术环节。同时储能技术在解决新能源间歇性技术短板上发挥着重要作用。因此，大力发展高效、环保的储能技术成为解决当前能源利用效率问题的有效途径，培养这方面的人才对未来能源开发和利用具有重要意义。[1-2]

郑州轻工业学院具有浓厚的轻工背景，而热能与动力工程专业在相变储能技术方面具多年的积累和沉淀，“储能原理及应用”是热能与动力工程专业课程体系中的一门重要专业必修课。该课程的讲授，能够帮助学生系统地掌握储能技术和应用形式以及有关储能技术前沿动态，同时该课程还能够有机的把储能技术与制冷及低温技术、新能源技术相结合，把所学的知识进行系统整合，有利于激发学生的创新思维能力。为了进一步提高教学质量，在结合我校热能与动力工程专业特色基础上，深入探索适合制冷及低温工程和新能源方向的授课内容和教学方法有重要的意义，本文根据近年来相关的教学实践经验，结合专业特色和当代学生特点对该课程的教学改革进行初步的探索。

1 课程教学当前存在的主要问题

“储能原理及应用”是一门多学科交叉的专业课程，本课程的教学要在学生多学科知识的相关基础上才能开展。当前大多储能技术的研究还属于前沿科学，我国部分高校的相关专业已开设了“储能原理及应用”课程，然而各个学校特色专业设置和研究方向不一致，导致对该课程的教学内容需求也有较明显的差异，该课程当前主要问题有：专业特色方向与教学内容之间的矛盾，相关教材陈旧，缺乏适用于现代能源与动力的储能技术专业教材；教学方法与当代学生特性之间的矛盾；实践教学与教学内容不匹配；教学目标与学生需求之间的矛盾等。[3]因此，针对以上问题需要探索出有效的教改措施，以改进当前的教学质量。

我校能源与动力工程专业，其专业特色在于制冷及低温工程，学生在蓄冷技术、相变材料方面具有浓厚的兴趣，因此该课程需要涉及更多的蓄冷技术和材料热分析相关的知识。在该课程的建设中，需要根据我校专业特点，合理组织教学内容，让学生掌握晦涩难懂的外专业知识，并能利用本专业知识分析实际工程应用问题，激发学生学习该课程的兴趣，提高学生的综合素质。总体来说，当前我校在课程内容、课程实践、教学方法等方面都存在着一些问题需要解决。因此，该课程的教学内容和教学模式的改革势在必行。

2 教学建设与改革

2.1 教学理念的革新

“储能原理及应用”作为一门新技术主导的课程，其知识内容丰厚且更新速度较快，而且当今“90后”甚至“95后”的学生与以往学生在性格和基础能力方面也有较大的差别，这要求我们要用先进的教学理念来指导教学工作。本课程采用建构主义学习理论为指导思想，通过引导学生自主学习和探索兴趣，重点开发学生自主创新意识和能力，同时锻炼学生的动手实践能力，建立一种创新实践的氛围，增强学生知识转化能力。[4]

2.2 教学内容的革新

根据学校2013年的教学大纲，该课程的总学时数为32学时，而储能技术包含相变储能、蓄热、压缩空气储能、储能电池、超导储能等，课时不足与教学内容丰富形成较大矛盾，因此在授课时必须对教学内容进行精选，授课应立足于基本原理和基本方法的讲解，注意归纳总结一般知识，忽略和专业相关度不高的知识点。储能技术的形式多种多样，结合工程领域发展的实际情况，本课程选取了相变材料储能、化学储能电池、水合物法储能作为主要讲授对象，而将传统的抽水储能、飞轮储能等作为介绍对象进行科普。

由于储能技术的研究属于前沿科学，其科技发展日新月异，因此，教学内容需要不断更新，现有的教材往往难以满足教学要求。因此，需要整合最新的科技发展成果和科研成果作为教授内容，向学生阐述新型储能技术的基本原理、关键技术及发展趋势，让学生充分接触各种知识，拓宽视野，了解科技前沿的最新动态，激发和培养学生的创新意识。例如在讲授相变材料储能时，引入石墨烯超级储能材料、水合物相变储能技术等，这些最新研究成果应及时传授给学生，并通过增加综合性设计性实验和自主创新性实践内容，培养学生的自主创新和实践能力。[5]

2.3 教学方法的革新

所谓教学改革，就包含了“教”和 “学”的同步改革，在教学手段上，充分利用多媒体资源，要开发学生课下时间，利用学生对互联网的兴趣拓展学习时间和教学内容，同时要利用互联网技术及时与学生沟通交流，扫清学生主动学习的障碍。在实践教学方面，针对学生对储能技术模型有一定距离感这一特点，搭建相变储能实验平台，激发学生的学习兴趣，引导学生自主设计实验，重点培养学生运用知识和动手解决储能技术工程实践问题的能力，使理论联系实际并运用于实际。本课程的教学不局限于课堂的授课方式，通过建立网络平台，针对有兴趣的同学可以进行长期交流，加强了师生学术交流和课程讨论，与学生及时沟通，发挥学生学习的自主性，营造自主学习的条件，强化创新能力的培养。[4]在学的方面，针对当代学生学习主动性差问题，应该利用信息网络化知识，充分开发学生课堂下时间，通过布置作业，让学生课下对指定科技视频的观看以及相关科技知识的自主检索，增强学生主动学习能力，扩展学生学习的领域和深度，还能保证知识和实际应用的结合，在学以致用的同时增强学生的学习兴趣。另外，尝试推出个别学习标兵并对其进行重点指导，结合实验平台和相关技术模型的建立，做出成果，并以此为引导，激励众多同学互相竞争学习，并真正做到学以致用。

2.4 考核方式的革新

课程考核是教学效果的关键体现方式，是整个教学过程的重要环节之一。[6]本课程采取了平时考核与期末考核相结合的方式。在平时授课过程中，随机提问、讨论课上发言、课下作业、创新实验项目等作为平时成绩。在期末考核中，采用创新设计和提交论文两种考核方式，由学生自由选择。学生可以以自己感兴趣的某一种储能技术为主题写一篇论文并模拟学术会议进行撰写，以考查学生运用知识、分析问题的能力。针对基础较好兴趣浓厚的同学可以通过创新设计实验完成课程考核，结合自己的想法和思路与老师一起创建课题并完成课程设计内容，拔高少数学生的知识和实践水平。目前大多数学生更倾向于选择论文的方式作为考核方式，而少数动手能力强的学生则选择创新实验模式，有效提高了学生的学以致用能力。灵活多样的考核方式，对课程的教学实行了动态的考察与过程管理，有效地调动学生学习的积极性、主动性和创造性。[4]

3 结论

通过上述的教学改革和实践，学生提高了对“储能原理及应用”课程的学习兴趣，调研发现学生主动学习和创新意识明显增强，学生能够主动查阅相关的参考书目并提出具有一定深度的实践问题。在期末考核过程中，学生在论文的选题上，发挥了主观能动性，选题比较新颖，且与工程应用结合较好，少数学生能够做出有创新有特色储能产品并在国家大学生创新大赛上取得较好成绩。通过课程结业论文或课程创新设计实验，学生的知识得到进一步的强化，综合能力也得到了锻炼。在课后调查中，学生普遍对课程的改革表示支持和赞同。本文针对课程建设中存在的突出问题，构建了适合能源与动力工程专业的“储能原理及应用”课程的知识体系，合理组织教学内容，并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，提高学生的综合素质，达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。

【参考文献】

[1]樊栓狮，梁德青，杨向阳.储能材料与技术[M].北京：化学工业出版社，2004，2-30.

[2]张志萍，贺超.分布式能源工程教学中的几点体会[J].科技视界，2016（15）：149-149.

[3]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：下，2014，3：73-74.

[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：中，2011，12：95-96.

[5]王建利，唐刚.储能材料与制备技术课程建设的改革与实践[J].学园，2014，1：27-28.

[6]吕红浪，王旭升.高校专业选修课考核方法的改革与实践[J].中国成人教育，2006，7：143-143.

[责任编辑：田吉捷]