“新能源发电技术”课程教学改革研究与实践

杨 静， 左永刚， 易 斌， 龙 燕， 袁 涛

(后勤工程学院 1. 机械电气工程系, 2. 军事供油工程系， 重庆 401311)

“新能源发电技术”课程教学改革研究与实践

杨 静1， 左永刚2， 易 斌1， 龙 燕1， 袁 涛1

(后勤工程学院 1. 机械电气工程系, 2. 军事供油工程系， 重庆 401311)

为适应新的军事能源需求，我院开设了“新能源发电技术”课程。本文针对该课程教学中存在的内容多学时少的矛盾和如何提高学员自主学习及创新能力的问题，从教学内容、教学方法、实验教学和实践环节上进行了一些改革，以充分调动学员的学习积极性，提高学员的自主学习能力、实践动手能力和创新思维能力。

新能源发电技术；教学内容；教学方法；实践教学

0 引言

随着社会经济发展水平的提高，人们对电能的需求日益增加。传统的火力发电方式需消耗大量的煤炭等石化能源，带来严重的环境问题；加之石化能源在地球上的储量有限，一定时期内会消耗殆尽，因此，世界各国都在加大对于新能源的开发和利用。

大力发展新能源发电技术对于优化我国能源结构、保障国家能源安全、改善环境、促进经济社会可持续发展具有非常重要的意义。

作为能源消耗的大户，世界发达国家的军队也在加快军事能源的战略转型发展，大规模研发应用新能源和可替代能源，力图抢占未来军事能源发展的制高点。

为适应军事能源形势的变化，2011年起，我院电力工程及其自动化专业增开了选修课程“新能源发电技术”。通过该门课程的学习，学员能较系统地掌握新能源发电相关的前沿技术和应用方法。

1 课程概况和存在的问题

我院开设的“新能源发电技术”属于专业选修课，在第四学年上半学期开课，课程的总体目标为通过教学和实践，让学员掌握新能源的分类、发展现状和趋势，课程教材选用自编教材《新能源发电技术》。该教材主要内容包括能源概述和各种新能源发电的原理、方式和发展现状及一些新能源发电系统的设计方法，涉及到太阳能发电、风能发电、海洋能发电、地热能发电、生物质能发电和核能发电等。

“新能源发电技术”课程总学时数为20学时，其中理论课12学时，实践和设计课8学时。课程内容多而学时少是其显著特点。

如何在较短的时间内让学员掌握有关新能源发电的大量知识是迫切需要解决的问题；此外，目前以教师为中心的教学方法不利于提高学员的学习主动性和积极性，课程实验教学主要采用较单一的验证性实验也严重地限制了学员创新思维能力的提高。

针对这些问题，我们在“新能源发电技术”课程教学中进行了一些教学改革实践。

2 教学改革措施

2.1 合理取舍和优化教学内容

为解决较少的学时和较多课程内容的矛盾，我们对教学内容进行了合理取舍和优化，使其详略得当。授课内容立足于目前部队应用量较大、应用面较广的新能源发电系统和方式，较详细地讲解其基本原理和系统设计，对一些现在部队应用较少的新能源发电系统则略讲。例如，考虑到目前新能源在部队的利用集中在边防、海岛等电网难以到达的地区，利用形式主要是风、光、柴互补发电和小型海洋能发电，因此，教学时对太阳能发电、风力发电和海洋能发电这三部分的内容进行详讲，而其余的地热能发电、生物质能发电和核能发电的内容则略讲；在太阳能发电这章中，重点讲授太阳能光伏发电及系统设计的相关知识，对太阳能热发电部分则略讲；在风力发电这章中重点讲授小型风力发电机的基本工作原理和离网型风力发电系统，对风的特性和风能应用则简单归纳总结，这部分内容以学员自学为主。通过教学内容的合理取舍和优化来解决课时不足与内容较多的矛盾。

2.2 改进教学方法

课堂教学是教师和学员共同参与的互动活动，以学员为主体、以教师为导向的探究式教学方法有利于调动学员学习的积极主动性，培养学员自主学习的能力和科学探索的能力。

基于问题的学习属于探究式教学法的一种，始于20世纪五六十年代加拿大的麦克马斯特大学医学院。它着力于把学习置于有意义的比较复杂的问题情景中，旨在让学生合作解决具有真实性的问题，通过学习来掌握隐含于问题背景后的科学知识，形成解决问题的技能，并培养自主学习的能力[1]。

在基于问题的学习过程中，学生置身于问题情境中，主动参与选择学习内容，设计学习活动的过程，真正实现其主体地位，而以问题为本的学习中教师角色的变换，正符合教师专业化进程中对教师的要求，也促进了教师的专业化成长[2]。

在“新能源发电技术”课程讲授过程中我们引入了基于问题的教学方法，教员针对部队供电现状提出问题，学员就解决问题查找文献资料，分组讨论，形成一些方案，然后各组在课堂上进行展示和评比，最后进行总结和反思。例如，我军西部边防哨所和边远海岛等地方的供电保障难以依靠地方电网，以前靠柴油发电机保障，存在噪声大、尾气污染大且油料消耗显著等问题。对此，教员在教学中可针对西藏高海拔哨所及东南沿海岛礁供电提出问题：根据当地的资源条件，可以设计什么样的新能源发电系统方案，这些方案又有哪些优缺点？学员带着问题进行相关内容的探究、学习。实践证明，基于问题的教学方法非常适合“新能源发电技术”这门课程，采用这种教学方法可以很好地调动学员的学习积极性。

2.3 改进实验教学方式

实验课作为教学过程的重要环节,对于学员理论联系实际,加强对理论知识的理解,培养和提高学员的自主学习能力和创新能力起着重要的作用。目前我院很多课程的实验教学相对于理论教学处于从属地位，学时少且实验内容多以验证性实验为主，学员在实验过程中主要按照教师的示范或指导书的步骤去操作，积极主动性差，极大地限制了学员创新思维能力的提高。

综合设计性实验是由教师给定实验目的、实验要求和实验条件，学员综合多门学科知识和各种实验原理自行设计实验方案并完成实验内容的实验方式。综合设计性实验既能为学员综合运用所学知识提供良好的条件，锻炼学员的动手实践能力，培养学员分析、解决问题的能力，又能最大限度地激发学员的潜能，培养和提高学员的创新能力和综合素质，对培养创新人才有很大的促进作用[3-5]。

我院的“新能源发电技术”课程开课在第7学期，在此之前学员已经完成“电路原理”、“电子技术”、“电磁场”、“电机学”、“自动控制原理”、“电力电子技术”、“移动电源与控制技术”和“电力系统分析”等专业基础或专业课程的学习。通过前期各门课程的实验教学，学员已掌握了基本的实验方法且具备了一定的综合运用所学知识的能力。

因此，我们在“新能源发电技术”课程教学中设置了6个学时的实验，分别为太阳能发电系统、风能发电系统和海洋能发电系统实验。这三个实验均为综合设计型实验，实验内容基本覆盖了理论课的授课内容和以前所学的专业基础知识。例如太阳能发电系统实验要求学员设计一个小型太阳能光伏发电系统用于营区道路照明，学员根据当地的气候条件和道路照明需要，按照课堂上学到的知识进行系统设计，确定太阳能光伏电池板、蓄电池等元件的参数和型号，然后设计合理的充放电转换电路并进行实验。这一个实验就综合了“电子技术”、“自动控制原理”、“电力电子技术”、“移动电源与控制技术”等课程的知识。从课程实验进行后的效果来看，综合设计型实验确实有效地提高了学员独立分析问题和解决问题的能力，有助于培养学员的创新思维和工程实践能力。

我院现已建成军事能源技术与应用实验室、移动电源与控制技术实验室、清洁能源发电技术实验室和军事电力系统实验室，具备充分地进行风力发电、太阳能发电和海洋能发电系统综合设计型实验的条件。本课程主讲人员参与过多项与新能源发电相关的科研项目，有能力在该课程的实验教学时引入最新的科研成果。

2.4 增加工程实践环节

“新能源发电技术”课程中的一些知识比较新颖，学员学习起来不容易理解，而把课堂搬到工厂、车间，让学员对所学知识有一个直观的认识，能够大大增强学员学习的效果。例如在学习风力发电部分内容时，学员因为没有学过机械方面的知识，对风力发电机结构难以理解，我们采取了直接到风力发电生产厂家参观实习，现场教学，取得了很好的教学效果。

3 结语

在我院“新能源发电技术”课程教学过程中，我们针对课程的特点和存在的问题，从教学内容、教学方法、实验教学和实践环节几方面进行了一些改革，实践证明这些教学改革措施能充分调动学员的学习积极性，提高学员的自主学习能力、实践动手能力和创新思维能力，教学效果较好。

[1] 罗三桂.现代教学理念下的教学方法改革[J]. 北京：中国高等教育，2009.6:11-13.

[2] 郝志军等.当代国外教学理论[M].北京：教育科学出版社，2012.

[3] 高庆华，王洁，周晓丹，崔承毅.综合设计性实验层次化教学探索[J]. 天津：实验室科学,2015，(18)3：80-83.

[4] 高惠平，田建军，张振龙，毛艳丽.太阳能光伏发电综合设计性实验教学探索[J]. 成都：实验科学与技术，2015,13(1)：100-102.

[5] 高庆华，王洁，宁培海.自主式综合设计性实验教学体系探索[J]. 石家庄：教育教学论坛，2015,9:136-137.

Teaching Reformation Practice of Renewable Energy Generation Course

YANG Jing1, ZUO Yong-gang2, YI Bin1, LONG Yan1, YUAN Tao1

(1FacultyofMechanicalandElectricalEngineering, 2FacultyofmilitarypetroleumsupplyingEngineering,LogisticEngineeringUniversity,Chongqing401311，China)

In order to accommodate the new military energy needs, our university opens the Renewable Energy Generation course. This article aims at solving the contradiction between much course content and limited course time, solving the problem of how to improve the autonomic learning ability and innovative ability of the students. Some reformations have been carried out in teaching content, teaching method, experiment teaching and practice adding to enhance the study enthusiasm, the autonomic learning ability, the manipulative ability and the innovative ability of the students.

renewable energy generation; teaching content; teaching method; practice teaching

2016-05-18;

2017-07- 24

杨 静(1973-)，女，博士，副教授，主要从事移动电源与新能源发电技术教学、研究工作，E-mail：yj7329@163.com

G642.0

A

1008-0686(2017)02-0057-03