应用型光伏发电系统设计实训教学的探索

邱美艳

(天津中德应用技术大学,天津 300350)

应用型光伏发电系统设计实训教学的探索

邱美艳

(天津中德应用技术大学,天津 300350)

针对社会急需光伏发电专业技术型人才的现状，结合天津中德应用技术大学的办学特色，注重课程的实践性，以培养学生的工程实践能力和岗位适应能力为目的，开发了适用于应用型院校的“光伏发电系统设计”实训课程。课程中实训教学环节将多个实际工程案例应用于课堂，课程实施过程模仿实际工程案例的实施流程，采用角色扮演的方式，让学生体验真实岗位需求，并融入信息化教学手段，充分调动了学生的学习兴趣，有效地提升了课堂的趣味性、改善了教学效果，能更好地实现校内实训课程与企业工程实践岗位的有效对接。

光伏发电; 应用型; 工程实践能力； 实训教学

0 引 言

近年来,随着光伏行业的快速发展,光伏行业的人才需求量日益增大。为适应光伏专业技术型人才的市场需求，很多院校开设了光伏专业和光伏发电技术相关专业教学课程[1]。其中光伏发电系统设计作为光伏产业人才培养的重要核心课程,是一门专业实践性很强的课程，该课程主要讲述光伏发电系统设计的相关专业知识，其应用性很强，因此实训教学环节显得至关重要。然而光伏行业起步较晚[2]，光伏发电的一系列课程都属于新兴课程，教学与实训环节还处于探索阶段，近年来许多学校都开展了教学改革与探索[3-11]，但是关于光伏发电系统设计的课程改革较少，因此根据我校的办学特色，开发适用于应用型院校的光伏发电系统设计课程，并对其课程的实训环节进行了探索与实践。

1 “光伏发电系统设计”教学目标及课程内容设置

1.1教学目标

应用型光伏发电系统设计教学，主要立足于培养应用型光伏专业高素质人才的专业实践教学需要。通过光伏发电系统设计专业课程的学习，帮助学生理解学习光伏发电系统原理及组成，掌握光伏发电系统的设计施工及维护等实践应用能力，培养学生的工程意识、工程创新能力等技能素质，为学生将来从事光伏行业的生产运行、技术服务、产品检测等相关岗位工作打下良好的工程技能基础。

1.2课程内容设置

根据办应用型本科的定位，以应用为本，以培养现场工程师为目标[12]，专业课程内容建设应具有一定的工程应用性。为了培养学生的现场工程意识，也为了使学生在校内实训与在企业参与工程实践很好地衔接，我们对光伏发电系统设计课程设置了光伏手机充电器、光伏路灯、家庭光伏电站、企业光伏电站、并网光伏电站等工程项目。

2 教学特点

(1) 教学资源丰富。本课程实训环节依托真实的工程项目作为教学案例，教学资源丰富，涵盖了本校的屋顶电站、教学案例库的案例以及鹏芃科艺网站的案例，这些案例贴近实际，使学生的学习更接近实际工程，培养学生的工程能力。

(2) 信息化教学。以学情为基础，实训教学中结合了信息化教学，提高学生的学习兴趣和参与度。通过信息化平台上的资源库与任务库为开展自主学习提供了可能性，通过信息化的实时信息查询，网络设备模拟采购等环节，保证教学的实时有效，而不是脱离实际的理论教学，使教学能与时俱进，跟上时代的要求。

(3) 教学方法多样化。光伏发电系统设计实训体现了以学生为中心的教学方式，改变了过去以教师为中心、讲授式的教学模式。在实验过程中教师是“导演”的身份，更多的是学习指导者，指导学生如何学习，培养学生的学习主动性[13]。在整个实训过程中教师采用了案例教学、任务驱动、角色扮演等方法进行教学组织。

(4) 注重能力培养。在整个任务实施流程中，学生工作模拟真实的工作任务需要，使学生学习贴近实际工作，体验真实岗位需求，培养学生职业能力与工作岗位无缝对接。同时注意学生的职业素养的培养，采用角色扮演的方式，培养了学生的团队意识和协作精神，教学中融入成本核算的概念，培养学生的成本意识。

3 光伏发电系统设计课程实施

3.1实训内容

本实训项目选择设计“家用光伏电站”为例，模仿实际工程案例实施，实施流程为：任务书虚拟公司虚拟员工技术方案施工调试项目可行性报告。

要求学生按照任务书要求，模仿公司的设计团队，设计出满足客户要求的技术方案，具体包括：①光伏系统组件的选型与计算；②光伏控制器的选型；③蓄电池的选型与计算；④光伏逆变器的选型与计算；⑤系统的整体报价；⑥光伏系统可行性报告分析。

3.2实训安排

(1) 教师。实训过程中采用信息化教学的方式，教师通过网络给学生发放任务工单，进行情景导入和引导。整个教学活动中学生是课堂的主体，教师对学生进行必要的讲解与指导，以及最后的工作验收与评价。

(2) 学生。光伏发电系统设计实训的目标是通过仿真情境的设计进行岗位训练，使学生将学到的理论知识通过实践操作固化，并培养其综合创新能力[14]。因此在学生组织上，通过角色互换使学生尽可能多地从事不同岗位的工作，以实现知识的交叉融合[15-16]，同时培养学生的团队精神。学生分小组进行，每组4人，4个人都有不同角色分工，分别为：采购、设计、质检和文件撰写人员。每组设置一名组长，根据组内同学的特点进行分工，团队协作共同完成任务，最后由组长进行汇报。

(3) 实训实施。①课前准备，在实训课程之前学生应对相关设计内容有一定的了解，教师在上课前将需要准备的知识点和实际工程案例发到网络群中，学生可以下载预习。②任务导入，教师提出学生感兴趣的话题，如何给自己的家里设计一个适用的光伏电站，指出此次任务的实用性，激发学生的学习兴趣，在群里发放任务工单，如表1所示。③任务分析，学生下载任务工单，对任务进行分析，小组人员分工并设计工作流程。分析工作中需要的软件工具，需要的计算有哪些，同时需要模拟采购的设备有哪些，怎样给出最优的报价，并设计项目的可行性报告。④任务实施，学生采用实际工程软件Retscreen，查询当地的气候条件、日照时数等参数，如图1所示。然后设计人员根据这些参数进行计算，对光伏组件、蓄电池、控制器以及逆变器进行选型(这里可以选用淘宝、天猫以及公司网站如：

表1工作任务书

给新疆某一家庭准备做一个家庭电站,满足日常生活用电,该用户的用电情况如下:

地点 家用电器负载设备序号负载设施P/Wt/h数量W/kW·h1冰箱15024(工作9)11.352客厅节能灯25810.23卧室节能灯15530.0754洗衣机3000.510.85厨房节能灯20310.066台式电脑260410.687海信电视机145610.87总计4.035

请给该客户设计一个光伏电站,满足日常基本用电,具体工作包括光伏阵列的选型和设计、蓄电池的选型与计算、控制器的选型、逆变器的选型及系统整体报价，并整理成项目可行性报告。英利公司等)，让学生通过实际的网站、实际的产品进行选型设计，采购人员进行网上议价、成本核算，培养学生的成本意识。与此同时，小组里面的质检人员要制定各个产品的检验标准，通过网络及课本获取相关信息，制定所选产品的相关的检验标准。最后小组的文件撰写人员形成项目工程的可行性报告。⑤任务评价，对学生进行客观正确的评价有利于其今后的学习，因此本实训教学中采用学生分组PPT汇报，教师点评和小组互评的方式进行。小组长对本小组的工作进行汇报，教师对其工作中的可取的地方提出表扬，对其不足的地方进行指正。其他组成员对汇报组进行打分评价，小组间可以互相学习，取长补短。

图1 Retscreen软件使用

4 教学效果

在光伏发电系统设计实训任务实施流程中，模拟了真实的工作任务，使学生学习贴近实际工作岗位，不少学生在学习课程之后表示更容易接受这种学习方式，愿意以小组分工的形式模拟完成公司员工的任务，原本枯燥的理论计算变得生动起来；通过课程的学习不但能学习专业课程知识，还可以了解企业工作岗位需求和实际工程现状，培养了学生的工程应用能力和创新能力，真正做到学以致用；学生在调研资料、设计方案、项目小组进行交流学习的过程中，扩展了知识面，提升了分析问题和解决问题的能力，同时也培养了团结协作的团队意识。

5 结 语

本实训教学采用“工程案例、项目仿作”的方式，将实际工程案例融入课堂，体现了课堂的真实性，采用信息化教学手段，实行项目教学方式，极大调动了学生的主观能动性和积极性，充分展示了课堂的趣味性，形成了在乐中学，学中做的学习氛围，真正还课堂给学生，有效提高了教学质量和学生的工程素质。

[1] 汪义旺,陆春妹,张 波.高职光伏发电技术专业实验实训教学研究[J].实验科学与技术,2013,11(5)：87-89.

[2] 马登昌.光伏发电技术专业实验实训教学探索[J].山东工业技术,2016(4):71.

[3] 汪义旺.Matlab仿真在光伏发电技术实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2011,28(7):177-179.

[4] 梁东义,周建强,孙为民,等.光伏发电‘理实一体’教学与项目化课程开发实践[J].中国电力教育,2014(36):131-134.

[5] 谢 军,洪 应,张 栩,等.光伏发电系统课程改革的探讨[J].安阳工学院学报,2015,14(4):105-107.

[6] 李 玲，江民华，陈裕先.应用型课程教学过程构建及优化设计———以《光伏系统设计与施工》课程为例[J].新余学院学报，2015,20(5):126-129.

[7] 严 敏.“光伏技术应用”课程信息化教学设计[J].职教通讯,2016(15)：130-136.

[8] 肖志刚，蒋 瑶，尹绍全，等.“太阳能光伏发电技术及应用”课程改革研究[J].乐山师范学院学报，2013(11):61-64.

[9] 王 卫，刘鸿鹏，吴 辉.光伏并网逆变检测系统实验教学平台设计[J].电气电子教学学报，2015，37(5):90-93.

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

[11] 朱 震,廖东进.高职光伏应用技术专业实训基地建设的探索[J].科技视界,2012,31(46):135-148.

[12] 卢佃清,李新华,蔡 立,等.应用型本科院校新能源科学与工程专业实验室建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2014,31(12):226-229.

[13] 何克抗，郑永柏，谢幼如．教学系统设计[M]．北京：北京师范大学出版社，2002．

[14] 曹 刚.经管类跨专业综合实验课程的设计与实施[J].实验技术与管理,2016，33(1):218-221.

[15] 朱建方，孔凡航，曹 刚．“角色扮演法”在实践教学中的应用探析[J]．实验技术与管理，2009，26(10):21-23.

[16] 马敬峰，鲁保富．基于学生创新精神和实践能力培养的实验教学内容改革与实践[J]．中国高教研究，2008(11):92-93.

Exploration of Practical Training Teaching System for Photovoltaic Power Generation System Design in Application-oriented Education

QIUMeiyan

(Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,Tianjin 300350,China)

In view of the urgent need of the professional and technical talents of photovoltaic power generation in the society,combining with the characteristics of Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,the paper pays attention to practicality of the course,aims at cultivating students’ engineering practice ability and job adaptability.“Photovoltaic Power Generation System Design” training course was developed for application-oriented higher institutions.In the course,the practice teaching part was designed by appling many practical projects to the classroom teaching.The course implementation was imitated the process of the actual projects.Students were adopted to play the roles of performers,so that they could experience the real job requirements.And integrated information teaching method could fully mobilize the students’ interest in learning,effectively enhance the fun of the classroom,improve the teaching effect.It achieves the well convergence of school practice courses and enterprise engineering practice positions.

photovoltaic power generation; application-oriented; engineering practice ability; practical training teaching

2016-09-08

天津市教育科学“十三五”规划课题(能源类专业“中高本硕”系统化人才培养研究，VEYP5040)

邱美艳(1981-)，女，河北肃宁人，硕士，工程师，研究方向为光伏发电。Tel.：13821489112;E-mail：qiumeiyan666@126.com

G 642.423; TM 615+2

：A

1006-7167(2017)07-0239-03