新能源技术及应用课程教学实践创新

史文　黄其新　陈海霞

摘 要：新能源技术与应用这门课程将新能源发电技术、电力电子技术和控制技术有机结合。因此对学生的综合能力要求较高，同时内容理论性较强，不利于理解。可见，如何合理安排各学科知识点的联系，如何调动学生的学习积极性与兴趣是本课程教學的重点与难点。结合学生的实际情况，本文提出了以专题讨论为主要形式的“头脑风暴法”教学，因材施教，充分调动学生的学习积极性与热情，同时培养了学生的发散思维能力以及论文写作能力，取得了较好的教学效果。

关键词：新能源技术；专题讨论；头脑风暴法；发散思维

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.206

众所周知，能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，随着能源市场需求的持续增长，以及常规能源带来的能源短缺危机和环境污染危机，能源对人类经济与社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越显著[1]。传统能源中的煤炭、石油、天然气等化石能源面临耗尽危机，同时这类能源在燃烧过程中会释放出大量气体、粉尘等，对环境造成严重污染。可见，研究开发新型的清洁能源与能源转换技术是大势所趋，也迫在眉睫[2]。

“新能源技术与应用”这门课程将新能源发电技术、电力电子技术和控制技术有机结合，对学生的综合能力要求很高。同时，由于新能源发电技术中涉及到很多新兴行业的尖端技术，而课本中只给出了最基础的理论知识，具体应用案例较少，使得学生在学习的过程中感到吃力、枯燥，进而可能产生厌学心理。这对课程的教授带来了巨大的挑战。笔者通过教学实践，对所授的新能源技术及应用这门课程进行了深入、系统的学习与研究，结合所教授学生的实际情况，主要从教学方法、教学内容等方面进行了变革，将发散思维引入到课堂当中，积极的调动学生的主动性，让学生从被动的参与变为主导课堂的角色。

1 科学的教育理念

新能源技术与应用这门课程是综合性很强，紧密结合科技前沿的一门学科，这就要求教师不仅要有渊博的知识体系还要有很强的教授能力。众所周知，教育的过程必须要以学生现有的发展水平为基础，在此基础上，做到因心施教、因性施教、因材施教等，最终促进学生的进一步发展。

教学理念包括学习理论、教学理论、教育传播理论等等。以学习理论为例，较为成熟的理论就包括行为主义学习理论、认知学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等。建构主义学习理论认为学生的知识体系是在有特定文化背景的学校教育与主动学习相互作用的过程中逐步建构的[3]，这个过程中学生的学习动机强度显得尤为重要，而学生学习动机的激发主要分为内部动机与外部动机，作为教师不仅要让学生树立一个正确的学习观，同时也需要利用各种外在条件来刺激学生的外部动机。

2 合理编排教学内容

众所周知，新能源发电技术的研究属于热门前沿学科，部分高校已开设“新能源发电技术”课程，但开设课程的专业不同，对教学内容需求及侧重点有所不同，导致教材版本琳琅满目，内容差异较大。结合我校实际情况，这门课程目前存在的主要问题有：综合对比各类教材，发现现有教材与电力系统及其自动化专业的需求存在一定差异；作为一门专业限选课程，学生重视程度不够；课程学习中知识储备的需求与学生相关知识积累不够之间的矛盾，上述因素在很大程度上制约了该课程教学质量的进一步提高。可见，科学合理的对教学内容进行编排显得有为重要。

新能源技术及应用这门课程主要内容主要包括风力发电、太阳能发电、核能发电、生物质能发电、潮汐发电等典型新能源发电类型相关知识，同时涉及到电路、电力电子、能源、电力系统、材料学等多学科知识的融合交叉，可见单一的教材难以满足教学要求。针对这一主要问题，笔者在教学过程中充分利用了高科技信息时代的便利，甄选出相关专业网站推荐给学生，为教学内容与课后知识拓展提供良好平台，激发了学生的学习积极性与主动性。

所选教材包括新能源发电与控制技术导论 、电源变换技术基础知识 、风能风力发电与控制技术、太阳能光伏发电与控制技术、水能小水力发电与控制技术、生物质能发电与控制技术 、核能发电与应用技术以及生物质能发电技术等相关知识的学习。结合教授对象学生的综合水平以及我国在新能源发展方面的具体情况，笔者将电源变换技术基础知识 、风能风力发电与控制技术、太阳能光伏发电与控制技术、水能小水力发电与控制技术四个章节作为重点章节进行讲解。其他章节仅限于了解相关技术手段及动态即可。

教学内容的合理编排还体现在理论结合实际，笔者将自己多年从事电力系统相关研发工作的经验及工程案例引入到教学过程中，例如通过分析某地区千万千瓦级风电基地目前运行状况及存在的主要问题：风电送出能力、市场消纳、辅助服务等矛盾更加突出，风电进入了发展的“瓶颈”阶段；在摆出问题的基础上，结合理论知识，指出可以从风电接入控制、风电功率预测、风电送出规划、消纳能力评估、消纳模式与机制、消纳决策方法等方面开展较为深入的研究来解决这类突出矛盾。通过从理论学习到工程案例具体问题的分析，最后回归到理论指导这系列的完成过程训练，不仅让学生对所学知识有了更明确更深入的理解，同时激发了学生的学习兴趣，调动了他们的学习积极性。

3 网络资源的利用

众所周知，当今社会是信息化的时代，而我们的学生正处于接受新事物能力最强的阶段，因此合理的使用现有的丰富的网络资源，显得尤为重要。

3.1 作业、典型案例二维码化

结合现在学生爱玩手机的现象，笔者在教学过程中将一些重点章节的典型案例、课堂讨论等作业上传到学校的爱课程系统，并生成二维码，提供给学生，这样避免了学生花费大量的时间去抄PPT上的作业，节省了大量时间。同时，通过典型案例分析，有助于学生进一步理解相关课程内容。

3.2 建立微信公众号

建立了课程相关的微信公众号，定期推送所学知识的重点与难点讲解、国际研究前沿动态、优质论文等，为学生提供便利的资料查找平台。同时，会定期组织线上专题讨论，更好的与学生互动。

4 教学方法改革

众所周知，科学合理的教学方法有助于提高教学效率。结合所带班级学生的实际情况，笔者对传统的教学模式进行了改革，最大限度的调动了学生的学习积极性，通过分组学习及讨论等形式充分挖掘了學生的发散思维，同时又进一步培养了他们的发散思维能力。真正做到了因材施教，因人施教，在原有课程知识体系基础上，最大限度的提高学生的学习效率。

4.1 开展“头脑风暴法”教学，培养了学生的发散思维能力

所谓头脑风暴（Brain-Storming），最早是精神病理学上的用语，指精神病患者的精神错乱状态而言的。现在则指无限制的自由联想和讨论，其目的在于产生新观念或激发创新设想。在课堂上会定期进行讨论，围绕某各课题，将学生分成多个小组，每个小组设立一名组长来主持，小组成员畅所欲言，发表自己的观点或者解决问题的方法。通过几次活动后，发现学生的自主学习意识增强了，而且就某一问题，能各抒己见，并且去佐证自己的观点。可见，采取这种“头脑风暴法”的教学模式，激发了学生的学习积极性，培养了学生的发散思维能力。

4.2 引入双语教学，引进外籍教师做学术交流

我院开展新能源教学仅两学期，教学经验严重不足，仍处于摸索阶段。结合我校国际教育学院对电力工程及其自动化专业学生开设新能源技术及应用这门课程的目标，以及国际教育学院学生将来的就业方向，在教学过程中引入了新能源技术及应用相关的行业英文术语，使学生对新能源领域的关键英文词汇有所接触，对他们查阅外文文献有很大帮助。在授课环节，一方面经过严格筛选，为学生提供了优质的外文文献以及外文网站作为辅助教学；同时，我校有着与国外高校长期合作的优势，便于请行业相关的外籍教师来我校为学生进行短期授课。这为学生了解国际新能源技术的发展动态及前沿科技创造了很好的条件。

4.3 结合课程内容，建立模块化学习小组

结合这门课程所选教材，将教学内容进行模块化划分，如具体分为风力发电、太阳能发电、水力发电、潮汐发电、核电等模块，将学生分为多个学习小组，每个学习小组有6～8人，每组同学根据兴趣爱好，选择其中一个模块，具体课题题目可以自拟或者选择已有题目，利用一学期的时间，开展相关课题研究工作。到学期末时，进行答辩汇报的形式展开讨论。这不仅锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，同时激发了他们的学习兴趣，调动学习积极性，最终提高了学生的科研能力。同时，培养了学生的团队协作能力。

4.4 工程实践能力的培养

我院新建了智能控制光伏电源实训系统实验室，为学生提供了很好的实践条件，通过实验，可以加深他们对太阳能电池基本特性、光伏电池光谱特性及其影响因素、光伏发电系统及其直流逆变器与控制器等核心理论的理解，并对太阳能发电并网技术有了更深入的认识。通过工程实践能力的培养，不仅锻炼了学生的动手能力，更重要的是培养了他们独立思考、分析问题、解决问题的能力。 同时，锻炼了他们的论文书写能力。

5 学习评价方法的变革

课程开设之初，采取期末考评一次的方式，具体为采用闭卷考试与平时成绩综合考评的方式，其中卷面成绩占总分的70%，平时成绩占比30%。而平时成绩的考核标准比较单一，仅从考勤、作业与课堂纪律三方面来考量。这种考核方式不能充分调动学生的学习积极性，比如有的学生会有惰性心理，他们认为只要平时上课按时进教室，课堂上认真听讲，作业按时完成，期末考试死记硬背也能考出好成绩。这种模式与培养大学生的独立创新能力相背离。

因此，笔者对这种考评方式进行了调整，仍沿用期末闭卷考试与平时成绩相结合的考评方式，占比修改为卷面60%，平时成绩40%。如同学有特殊成果，如在相关期刊发表2篇论文或者申请发明专利1项者，可以申请免试。对平时成绩的考核，调整为工程实践占比50%、作业占比20%、课堂及出勤占比30% 的考核方式。其中工程实践的考核，主要以实验完成情况、论文与答辩等方面综合评定。工程实践部分引入考核机制，充分调动了学生的学习积极性，激发了学生的主动性，培养了他们的发散思维，取得了较好的教学效果。

6 小结

“新能源技术及应用”课程是电气工程及其自动化专业的一门提高课程，本课程的学习放在大四第一学期进行，一方面是因为该课程的学习需要有电力电子、电力系统继电保护、电路等相关专业核心课的知识背景；另一方面，是为了让即将毕业的学生了解行业的前沿动态，开拓他们的视野，培养他们的综合能力。本文针对该课程的特点，结合教授学生的实际情况，从教学理念、教材内容的编排、教学方法的革新、网络资源的利用以及评价机制等方面进行了改进与创新。尤其是通过开展“头脑风暴法”，并成立学习小组，进一步激发了学生的学习积极性，培养了学生的发散思维能力，提高了学生分析问题、解决问题的能力。

参考文献：

[1]惠晶.新能源发电与控制技术[M].机械工业出版社，2015.

[2]刘忠，邹淑云.专业选修课《新能源发电技术》的教学研究与实践 [J].科技情报开发与经济，2010，20（01）：185-186.

[3]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社科版），1997，15（05）：74-81.

江苏省教育厅面上项目，编号KZ2017034