风力发电原理课程教学模式的改革探究

孙毅

［摘 要］风力发电原理课程改革的最终目标是帮助学生培养自主学习能力和实践手段。为了能够培养高素质、高技能的专业型风力发电人才，对风力发电原理课程教学模式进行改革已经势在必行。对此，以风力发电原理课程为出发点，明确其教学内容，随后对风力发电原理课程现状进行详细分析，并提出了相关的改革建议。

［关键 词］风力发电原理；教学模式；改革路径

［中图分类号］G712［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2023）29-0154-04

在风力发电原理课程的教学改革过程中，需坚持贯彻新工科工程教育培养工程型人才的理念，始终不渝地保持“一切为了学生”的教学核心理念[1]，在此基础上，对课程教学的策略和设计进行优化，突出课堂主体的角色，这与当前国家提出的卓越工程师的培养标准和发展方针不谋而合。因此，需要对风力发电原理课程教学模式进行改革，以全面促进学生综合素养发展。

一、风力发电原理课程的基本情况

风力发电是可再生能源，利用风能将其转化为电能的技术[2]。风力发电原理课程为学生提供了对于这一技术的基本原理和技术运用的认识，这对于学生来说有很重要的意義。在本课程中，首先，介绍了风力发电的基本原理，即利用风能使风轮旋转，再将机械能转化为电能。课程详细讲解了风力转换的过程和风轮叶片的设计，让学生深入了解风力发电的工作原理，增强学生对这一领域的理解。其次，介绍了风力发电的技术应用，它是一种清洁可再生能源，在发电领域中被广泛地应用。风力发电机组的构造和运行原理是课程重点介绍的内容，让学生了解风力发电技术的现状和发展趋势，为未来能源发展提供重要的参考。最后，介绍了风力发电的优缺点。尽管风力发电是一种环保且可持续利用的能源，但也存在一些挑战和限制，例如风力资源分布不均、设备成本高等。通过对比分析，学生能更全面地了解风力发电技术的优劣，增强他们对风力发电技术的认识和理解。

目前，本校对风力发电原理课程设置主要为B类课（理论+实践课），总课时30课时，其中周课时数为2节，理论课22课时，实践课4课时，机动课2课时，考核课2课时。本门课程是风力发电工程技术专业的专业基础课程，主要面向高职高专类风力发电工程技术专业学生，引入了《风力发电机组型式与基本参数》（GB 8116—1987）等技术标准（规范）。本课程为专业基础课，其后续课程为风力发电机组安装调试、风力发电系统安装与调试实习。

二、风力发电原理课程教学的现状

风力发电是一种将风能转化为电能的清洁能源技术，被广泛应用于全球各地。作为一门重要的能源课程，风力发电原理课程的教学模式也在不断发展和改进。目前，风力发电原理的教学模式主要分为理论教学、实践教学两个方面。在理论教学方面，教师通过课堂讲解、教材阅读和多媒体展示等形式，向学生介绍风力发电的基本原理、设备结构和运行机制等知识。此外，教师还会组织学生进行讨论、案例分析和小组报告等活动，以促进学生对理论知识的理解和运用能力的提升；在实践教学方面，教师会安排学生进行实地考察和实验操作，以便学生能够亲身体验和了解风力发电的实际应用和操作过程。例如，学生可以参观风力发电场，观察和分析风力发电设备的运行情况，了解风力发电的发展现状和前景。同时，学生还可以参与风力发电设备的安装和调试工作，从而加深对理论知识的实际运用和理解。然而，目前的风力发电原理教学模式还存在一些问题和不足之处，主要表现在以下四个方面。

（一）理论教学方法单一

在风力发电原理课程教学中，传统的单一理论教学方式无法满足学生的课程需求。讲授式的教育模式主要强调知识传授，而缺乏互动和实践体验的环节，这种单一的理论教学方法在激发学生学习兴趣和动力方面有着明显的局限性，无法促进学生对课程内容的深入理解和应用实践能力的提升[3]。由于风力发电原理涉及复杂的物理原理和工程技术，传统教育方式往往束缚了学生的创造性思维，学生往往只是被动地接受讲授和复制所学知识，而缺少思考和主动参与的机会，导致无法获得在实践中应用理论知识的经验。

此外，单一的理论教学方式还会导致学生在学习过程中产生认知疲劳的问题。不断地重复所学知识可能会让学生失去对新鲜事物的好奇心和积极性，从而影响学生对风力发电原理课程内容的兴趣和热情。

（二）实践教学占比较低

在当前风力发电原理课程教学中，存在着一个普遍的问题，那就是实践教学占比相对较低。传统的教学方式以讲授理论知识为主，对于实践操作和实践经验的重视程度比较低。然而，这也就导致学生在课堂上缺少实践活动的机会，难以将理论知识与实际应用相结合。

由于风力发电原理涉及复杂的物理原理和工程技术，通过书本知识无法完全掌握其核心概念和操作技巧。因此，实践活动是必不可少的。通过实践活动，学生可以亲身参与风力发电设备的组装、调试和测试，并深入了解其中的工作原理和技术细节。然而，在当前的教学模式下，由于时间、资源等方面的限制，实践教学往往只是作为辅助环节或者简单的展示，并没有得到充分的重视和安排。这种现象导致学生对风力发电原理在实际应用中的应用能力相对较弱。因此，高职院校应该加强对该门课程实践教学的重视，并将其纳入教学计划中的关键环节。只有这样，才能确保学生在未来的职业道路中有一个更加扎实的基础。

（三）学生学习兴趣不高

在风力发电原理课程教学中，现阶段面临着学生学习兴趣不高的持续挑战。课程内容的相对抽象和高度专业化，往往让非专业背景的学生感到难以理解和应用。这种知识壁垒使学生感到困惑、挫败并畏缩不前，从而影响了学生对该课程的兴趣和热情投入。与此同时，传统的教学模式存在明显的不足之处，课堂上的知识传达往往缺乏立体化的互动和实践环节，使学生无法主动参与到课堂探究和思考中，这样的单一教学模式难以激发学生的好奇心和探索欲望，使学生无法主动参与到课堂讨论和思考中，最后导致学生对该类课程的学习兴趣和主动性不高，缺少对课程内容的理解和应用能力。

（四）考核机制尚不完善

在当今世界范围内的环境问题日益紧迫的背景下，发展风力发电已经成为各国政府和能源公司共同面临的重大任务，风力发电行业的快速发展也对教学考核制度提出了新的要求。然而，尽管风力发电拥有巨大的潜力，但目前的教学考核制度仍存在不够完善的问题，这为风力发电产业的长期发展带来了一定的挑战。首先，针对风力发电原理课程的教学内容，当前的教育考核制度大多只注重学生对基本概念的理解和记忆，却忽略了对风力发电原理的深入探究以及实践能力的培养。其次，风力发电原理实践环节的缺失也是导致教学考核制度不完善的原因之一。风力发电是一项实践性很强的技术，只有通过实践操作，才能更好地理解其原理和应用，但目前的教学考核制度通常只重视书本知识的测试，而不注重实践环节的重要性。这就导致当前高校所培养的人才无法满足风力发电行业的实际需求，进而制约风力发电行业的发展。

三、风力发电原理课程教学模式的改革路径

（一）多元化，创新教学方法

为了提高风力发电原理课程的教学效果，相关教育工作者需要探索更加丰富多彩的教学方式，提高学生对知识的兴趣和积极性，更好地促进学生的个性化发展和成长。

1.案例研究法。通过引入真实案例和实际问题，让学生在课堂上进行案例分析和讨论[4]。可以选择一些成功的风力发电项目作为案例，让学生了解项目从规划到建设的全过程，并对其中涉及的技术和管理问题进行深入研究。

2.项目驱动法。将课程内容与实际项目相结合，设计具体的项目任务，要求学生在团队中完成相关工作。例如，要求学生设计一个适应特定环境条件的风力发电装置，并进行测试和评估。通过这样的项目驱动方式，可以激发学生的主动性和创造性思维。

3.翻转课堂。将传统的知识传授放到课外自主学习环节，并将课堂时间用于讨论、实践和解决问题。通过在线资源、视频讲座等方式，让学生在课前预习相关知识，然后在课堂上进行深入探讨和实践活动。

4.虚拟仿真教学。利用虚拟仿真技术，模拟风力发电设备的运行过程。通过虚拟实验室和模拟软件，让学生能够进行各种操作和调试，并观察到不同参数对发电效果的影响。这种方式可以提供更多的实践机会，同时降低实验设备和场地的需求。

5.合作学习。组织学生进行小组合作学习，鼓励学生相互交流和合作解决问题。可以设计一些小组项目任务，要求学生共同完成，并通过团队合作来提高效率和质量。

总之，在风力发电原理课程教学中，需要采用多元化、创新的教学方法，激发学生的兴趣和主动性，通过案例研究、项目驱动、翻转课堂、虚拟仿真教学以及合作学习等方式，可以提高学生对课程内容的理解和应用能力，并培养学生解决问题和创新思维的能力。

（二）信息化，丰富教学内容

在风力发电原理课程教学中，信息化技术可以为教学内容提供丰富的补充和拓展[5]。在水利终身学习平台中有着海量的教学资源，教师需要针对课前自主学习任务的相关知识点与重难点知识，精选与教学内容符合的相关配套教学资源，将精选、整理后的教学资源上传至学习平台，以方便学生自行下载、观看、学习。另外，水利终身平台中还具备以下功能：

1.多媒体资料。利用多媒体技术，收集和展示与风力发电相关的图片、视频、动画等资料。通过展示实际的风力发电场景、操作过程和实验结果，帮助学生更好地理解和掌握课程知识。

2.模拟软件。使用风力发电模拟软件，让学生通过模拟操作来了解风力发电机组的工作原理、性能参数以及影响因素。学生可以通过调整不同参数来观察模拟结果，加深对风力发电原理的理解。

3.虚拟实验室。借助虚拟实验室平台，让学生进行虚拟实验操作，如设计并测试不同形状和尺寸的风叶，在不同条件下观察其转速和功率输出等。这样可以为学生提供一个安全、经济且灵活的实验环境，帮助学生深入了解风力发电技术。

4.网络资源。利用互联网资源，让学生自主获取与风力发电相关的资料、论文和研究成果。通过引导学生进行信息检索和分析，培养学生的信息获取和处理能力，并增强学生对风力发电领域的认识。

5.交互式学习平台。创建一个交互式学习平台，让学生参与在线讨论、提问和回答问题。通过与同学、教师的互动，激发学生的思考和探索精神，促进知识的共享和交流。

（三）实践化，强化理实一体

在理实一体化背景下，依托水利终身学习平台，虽然能够很好地实现对风力发电原理课程资源的丰富，但是线下课堂教学仍然是教师和学生实现教学活动的主要场所。另外，风力发电原理课程具备较强的实践性，教师需要课中阶段利用线下课堂教学，实现对学生课前疑难问题的集中解答，并且组织学生应用机房进行理实一体化实践教学。在实践过程中，教师应及时对学生产生的问题进行指导，消弭实践活动的滞后性，促使学生能够快速准确掌握风力发电原理的相关实践操作，为其以后的工作、生活打下基础。

例如，在开展相关课程教学时，教师可以利用多媒体软件，为学生讲解风力发电的原理、组成和运行方式，促使学生对课堂所学知识有基本的理解。随后，利用水利终身学习平台的模拟实验室功能，教師为学生设计风能捕捉实验、风力发电机模型制作实验、风力发电站实验等，让学生亲自动手进行实验，以加深对相关理论知识的理解和实践应用能力。在实验过程中，教师需要为学生准备相关的数字教材，强调实验的正确操作方法和数据处理技巧，培养学生的实验技能和科学精神，让学生亲自进行实验操作和数据采集，以此来强化学生的实际操作能力，加深对风力发电原理的理解。另外，教师也可以利用水利终身学习平台的风力发电站方针模拟软件对学生进行风力发电站的运行和参数调整模拟实验，促使学生能够观察不同条件下的发电效果，并进行数据分析和结果验证。为了强化理实一体化的教学实践，有条件的高校可以由教师组织学生进行实地考察，参观实际的风力发电站，了解其运行和管理情况，触摸实际的设备和技术。并且邀请专业技术人员，为学生讲解相关知识。若条件不允许的情况下，可以通过案例分析，让学生研究和分析已建成的风力发电站案例，探讨其设计和运维的成功经验和面临的挑战。

（四）项目化，激发学习兴趣

项目化风力发电原理课程是一门以实践为导向的课程，旨在通过让学生亲自动手制作风力发电装置，真实体验风力发电的原理和过程，激发学生的学习兴趣和创造思维[6]。在本课程教学中，可以将学生分为几个小组，每个小组负责设计和制作一个风力发电装置。通过实际操作，学生能了解风力发电的基本原理，如风的动能转化为电能的过程，以及如何选择合适的材料和设计风力叶片等，也将亲身体验到风力发电的过程，理解并掌握其中的关键技术和知识。与此同时，在制作过程中，学生需要运用学到的科学知识和技能，进行团队合作和创新思考。例如，学生可以尝试不同形状和材料的风力叶片，以找到最有效的设计方案；学生还可以通过改变风力发电装置的高度和方向等因素，观察并记录不同条件下的发电效果。在完成项目实践后，需要学生撰写实验报告和项目报告，总结实验结果，展示他们的学习成果和理解。通过这样的项目化教学，学生能够全面理解和应用风力发电的原理，并培养学生的实践能力和创新思维。学生将不再只是被动地接收知识，而是积极参与到学习中，发现问题、解决问题，并将所学的知识应用到实际生活中。

（五）职业化，推动考核改革

近年来，随着社会发展和科技进步的推动，新能源已经成为全球能源发展的重要方向之一。而在新能源领域中，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐成为人们关注的焦点。然而，风力发电技术的应用与推广仍面临着一些挑战，其中之一就是人才的匮乏。为了解决这一问题，高职院校需要积极推动职业化的风力发电原理课程，并改革考核方式，培养更多高质量的风力发电专业人才。

首先，职业化的风力发电原理课程能够提供更为系统、全面的学习内容。目前，一些学校的风力发电课程仅停留在理论层面，缺乏实践环节，这导致学生在实际工作中遇到问题时往往无法灵活应对。而职业化的课程将更加注重实践能力的培养，通过实验、实习等方式，让学生亲身参与实际风力发电项目，掌握实际操作技能和解决问题的能力。

其次，改革考核方式能够更好地评估学生的综合能力。传统的考核方式往往只注重学生的书本知识，而忽视了学生的实际能力和创新思维。在风力发电领域，这种创新思维至关重要。因此，高职院校应引入更多开放性考题和实践项目，评估学生的创新能力和解决问题的能力。同时，还可以通过实践实习的形式，将实际工作情境融入考核内容，真实地反映学生的专业能力。在构建评价体系的过程中，需要注重过程性评价与总结性评价相结合，过程性评价主要包括学生在教学活动中的听课状态、学习任务完成情况、课堂参与程度等综合表现，此部分成绩占学生总成绩的20%，其中教师评价部分占比15%，学生互评占比5%。另外，考勤占比10%、日常考核占比10%，小组汇报占比20%。总结性评价由教师独立完成，主要是通过阶段性的测验来检验学生的知识掌握情况以及实践操作能力，其中相关知识点采用线上测验、线上问答等形式来完成，而实践部分可以通过学生上机操作或者模拟仿真实验等进行测评。总结性评价占据学生学习成绩的40%，其中知识点掌握情况占比15%，实践操作能力占比25%。过程考核和终结性考核部分都合格，本课程考核才合格。

最后，推动职业化风力发电原理课程还需要加强学校与企业的合作。风力发电是一个高度技术化的领域，需要掌握先进的技术和设备。因此，高职院校需要与风力发电企业合作，共同建立实训基地，提供先进的设备和实践平台，让学生在真实的工作环境中学习和实践。同时，企业也可以提供就业机会和实践实习的岗位，为学生提供更多的实践机会。

四、结束语

风力发电原理课程是新能源背景下高等院校工程专业的必修课程之一，然而随着工程科技的不断进步，风力发电工程的相关技术与设备也在不断更新换代，这就导致当前风力发电原理课程教学中存在着诸如教学方式单一、学生兴趣不高、与实践结合不足以及考核不够完善等情况，极大地制约了风力发电原理课程的发展与教学成效的提升，难以满足新能源行业对高端复合型人才的培养需求。因此，高职院校在风力发电原理课程教学改革过程中，需要通过创新多元化教学方法、丰富教学内容、强化理实一体、激发学习兴趣、推动考核改革等措施，实现高等教育内涵式发展，为社会培养全面复合型人才。

参考文献：

［1］姜姗姗.课程思政视角下的新能源科学与工程教学探索与实践：以《风力发电原理与技术》课程为例［J］.产业与科技论坛，2023，22（3）：177-178.

［2］陳健，陈丽兵.研讨与项目教学在“风力发电原理与应用”课程教学中的探索［J］.科技视界，2018（20）：121-122，116.

［3］管晓虎，李春兰.“风力发电原理”课程的说课设计探析［J］.中国电力教育，2014（17）：77-78.

［4］任甜甜，胡衡，兰鸽.“一带一路”背景下《风力发电原理》教学改革探索［J］.中国设备工程，2021（16）：233-234.

［5］王会琴.浅谈新能源学科与工程专业风力发电技术课程教学［J］.现代职业教育，2019（31）：110-111.

［6］唐明珠.研讨式教学在风力发电原理课程中的探索与实践［J］.教育教学论坛，2017（11）：175-176.