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“新能源发电技术”课程教学探索
更新时间:2023-05-24   点击次数:760次

摘要:在当今能源短缺的现状下,各国都加紧了发展光伏的步伐。新能源发电技术因其环保、低碳等诸多优势能够有效应对能源与环境问题,已日渐成为发电技术的主要发展方向。因此,光伏发电被认为是未来最有发展前景的可再生能源,在新能源发电领域的专业化人才培养事关国民经济发展和能源战略安全,是教育教学的一项重要工作。文章全面讲述了“新能源发电技术"教学过程中,

对教学内容、教学方法、考核方式,课程项目、研究报告等手段,并在多个方面有所突破和创新,构建理论与实践相结合、培养创新精神、激励自主学习、提升了学生学习兴趣,以满足创新型人才。
  21世纪以来,人类社会面临着严重的能源短缺和环境污染。传统能源中的煤炭、石油、天然气等化石能源将在不远的将来耗尽,而化石能源在燃烧过程中对环境会造成极大污染。研究开发清洁的可再生新能源与能源转换技术,不仅成为科技界的当务之急,而且上升到了经济和战略安全的范畴。培养这方面的人才更是重中之重。目前,我国部分高校的相关专业已在高年级开设课程“新能源发电技术",其目的在于帮助学生比较全面地了解和基本掌握除常规发电形式以外的能源利用形式及其相关技术,特别是新能源发电技术的前沿动态,在拓宽学生新能源利用领域知识面的同时,进一步增强学生投身新能源领域建设的使命感和责任感。
  “新能源发电技术"作为新开课程,开设伊始存在教学经验不足、教学反响缺失等问题。同时,“新能源发电技术"课程属于高年级学生的专业选修课,本身就存在学时少、授课内容多,学生不重视等固有问题。针对上述问题,笔者通过两年的教学实践,对所授的电气工程专业的选修课“新能源发电技术"的教学做了较为系统的研究,主要针对教学理念、教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了革新与优化。
一、先进的新能源教学理念:  
  作为一门新技术主导的课程,其知识内容更新速度很快。因此,教师需要用先进的教学理念指导教学工作。教学理念包含的内容很多,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和智慧不是先天就有的,也不是学校和教师赋予的,而是学生自己在与有特定文化背景的学校教育相互作用的过程中逐步建构的。因此它使得教学要以学习者为中心,要注意培养学习者的主动建构知识的能力。并且,由于知识是由学习者主动建构的,因而他们的学习也应是灵活多样的。这十分符合“新能源发电技术"课程的教育要求。因此,本课程采用建构主义学习理论为指导思想,将培养学生接受新知识的能力、分析和解决问题的能力、创新能力作为改进教学方法的出发点和目标,改变以往的“传递型"课堂教学,倡导“探索型"、“服务型"和“研究型"教学,改变以往实验教学的“验证性",逐渐向学生自主设计课题的“创新性"转变。发展学生的求异思维,激励学生的求知欲和想象力,充分发掘和培养学生的自主学习意识和能力。
二、更新的新能源教学内容:  
  新能源发电的形式多种多样。结合工程领域发展的实际情况,本课程选取了太阳能发电、风力发电和核能发电这三类具有广泛发展前景的主流新能源发电技术作为主要讲授对象,而将生物质能发电、潮汐能发电等作为介绍对象加以补充。
  由于新能源发电技术的研究属于前沿科学,其科技发展日新月异,因此新能源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,教师整合了最新的科技发展成果和科研成果作为教授内容,向学生阐述新能源发电的基本原理、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。以风力发电部分为例。风力发电涉及流体力学、工程热力学、等多种电气工程专业,学生相对缺乏的知识储备。因此,如何系统高效的介绍相关的基础知识并摒弃冗余部分是问题的关键。为此,笔者精选了德国联邦风能联合会的技术手册,结合部分国内教材重新编写了课程讲义。德国联邦风能联合会的技术手册深入浅出、图文并茂,科普性和前沿性并重,非常适合电气工程专业的高年级学生。同时,笔者利用发达的网络平台选取了部分专业性网站资讯作为教学内容和课后拓展阅读资料,较好地将最新的科技知识组织到教学内容中,以突出素质教育要求,培养与时俱进的高质量人才。
三、创新新能源的方法手段:  
  创新性的新能源教学理念和教学内容必须要通过相应的教学方法与手段来实现。在新能源教学手段上,使用现代化的教育技术和手段,进一步重视教育资源的开发和利用,以增强教学效果,扩大每一堂课的教学信息量,丰富教学内容为教学手段革新的目的。在教学方法上,融实验和多媒体教学等多种方法于一体。
  实践环节的教学,以学生实践动手为主,教师指导为辅的模式。针对学生对新能源发电技术模型有一定距离感这一特点,搭建了太阳能光伏发电和小型风机发电的实验平台,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新能源技术工程实践问题的能力,使理论联系实际并运用于实际。
 “新能源发电技术"课程内容较多而学时有限。多媒体教学与传统教学方式相比,具有信息量大,内容直观,易于理解等多种优点。笔者在教学实践过程中注重多种教学媒体的结合,尽可能丰富教学内容。例如:选用中央电视台科教频道《探索·发现》栏目的节目《风电之战》作为风力发电发展进程的教学内容,增强学生的学习兴趣;同时,新能源课程的教学不局限于课堂的授课方式,通过建立网络教学平台,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。
四、灵活的考核方式:
  新能源考核环节作为教学活动的有机组成部分,是整个教学过程的重要环节之一。长期的实践证明,此环节能有效地促使学生复习和巩固所学内容,检查他们对所学知识、方法和技能的理解、掌握及运用情况,既是评定学生学习成绩的有效手段,也是检验新能源教学效果、取得反馈信息、改进和提高教学质量、推进教学改革的主要途径。“新能源发电技术"作为电气工程专业高年级学生的专业选修课,应注重科普性与专业性相结合,这就必然要求形式灵活多样的课程考核方式。考试虽有其合理性,却束缚了学生的发散思维,忽视了对学生学习能力和创新能力的考查。对于专业选修课,有必要根据不同教学内容采取灵活多样的考核方法。笔者在“新能源发电技术"的教学实践中,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、讨论课上发言等作为平时成绩。在期末考核中,同时提供新能源书面考试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新能源发电技术为主题写一篇论文并模拟学术会议进行宣读且答辩,以考查学生运用知识、分析问题的能力。大多数学生更倾向于选择论文的方式作为考核方式。学生在准备论文的过程中,需要查阅查阅一定数量的文献,通过对文献的综合分析,提炼自己的观点,并提出解决方案,这一过程锻炼了学生的科研能力和创新性。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,有效地调动了学生学习的积极性、主动性和创造性。
五、新能源教学成果:  
 通过上述的新能源教学改革和实践,学生提高了对“新能源发电技术"课程的学习兴趣,在课堂上和课后与教师的互动明显增加,能够主动查阅相关的参考书目并提出具有一定深度的问题。在期末考核过程中,学生大多选择了提交论文的考核方式。在选题上,学生发挥了主观能动性,选题范围比较宽,对于课中讲授较少的生物质能发电等也有部分学生选择。通过相关文献的查阅和学习,具备了一定的知识储备之后,能够系统的形成具有一定独立见解的论文。论文答辩过程中,学生的知识得到进一步的强化,综合能力也得到了锻炼。课后调查中,学生普遍对课程的改革表示欢迎。
六、结语:  
 “新能源发电技术"作为电气工程专业学科前沿的专业选修课,随着新能源发电技术的不断发展,其课程的教学内容也将不断调整,教学方法也应不断改进。“新能源发电技术"的教学应以人才培养为中心,优化教学方式、更新教学内容、加强实验环节、强化创新意识,培养学生主动学习能力和创新能力。“新能源发电技术"课程的教学创新还需不断探索,如跟踪最新的新能源发电与智能控制技术,培养研究式学习方式,加强设计型的实验实践环节等,这些都有待于今后不断探索实践与创新改进。


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