主頁 > 技術(shù)文章 > 試析“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”教學(xué)體會(huì)與實(shí)踐 2024-10-13

試析“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”教學(xué)體會(huì)與實(shí)踐

摘要：在深入了解我國新能源行業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀和社會(huì)對(duì)新能源人才需求的基礎(chǔ)上，目前大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院開設(shè)了“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”課程。結(jié)合“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”課程特點(diǎn)和相關(guān)專業(yè)特色，總結(jié)了教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從課程開設(shè)的意義、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、考核方式等方面進(jìn)行了改革嘗試，取得了較好的教學(xué)效果。
　　　　近幾年，國家對(duì)新能源利用越來越重視，制定了一系列的節(jié)能減排政策。目前北京市較為重視“新能源”學(xué)科點(diǎn)建設(shè)和人才培養(yǎng)，建議在有條件的院校建立新能源培訓(xùn)試驗(yàn)中心，以培養(yǎng)一大批能勝任新能源發(fā)展需要的中高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才和管理人才。在這樣的背景下，經(jīng)過廣泛而深入的調(diào)研，將側(cè)重于新能源開發(fā)與電機(jī)節(jié)能技術(shù)，專業(yè)特色突出太陽能發(fā)電技術(shù)、電機(jī)節(jié)能技術(shù)方面的能力培養(yǎng)。“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”是新能源系列課程的開端課，是給低年級(jí)學(xué)生開設(shè)的一門選修課，主要介紹新能源的基本概念、基本原理、主要設(shè)備、研究進(jìn)展、主要應(yīng)用及國內(nèi)外最新的有關(guān)研究成果，使學(xué)生了解新能源的基本理論、研究進(jìn)展、作用與地位，了解新能源的特點(diǎn)應(yīng)用及相關(guān)的政策。通過兩年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)“新能源導(dǎo)論與新能源實(shí)訓(xùn)設(shè)備，新能源實(shí)驗(yàn)設(shè)備，新能源實(shí)訓(xùn)裝置及新能源創(chuàng)新實(shí)踐”課程進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要對(duì)開設(shè)課程的意義、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、考核方式等方面進(jìn)行了改革與優(yōu)化。
一、開設(shè)“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”的意義：
　　近年來我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，傳統(tǒng)能源消耗量大幅增長，引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染等問題成為制約我國經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的瓶頸，為此，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)勢在必行。一方面，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)孕育著巨大的投資機(jī)會(huì)，將有效拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長；另一方面，也可以有效地改變經(jīng)濟(jì)增長方式，引領(lǐng)中國經(jīng)濟(jì)走向低碳化。雖然我國新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，然而推動(dòng)新能源行業(yè)前進(jìn)的人才供給卻顯得捉襟見肘。高素質(zhì)專業(yè)人才和核心技術(shù)的缺失已嚴(yán)重阻礙了我國當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。據(jù)估算，到2020年在風(fēng)電領(lǐng)域的從業(yè)人員就將會(huì)有幾十萬，其中包括幾萬名專業(yè)人員。根據(jù)《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020）》，未來10年內(nèi)國家每年平均要開工建設(shè)5～8臺(tái)以上的核電機(jī)組，預(yù)計(jì)每年對(duì)核電人才的需求有數(shù)千人，而全國每年相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生總量不超過500人。對(duì)于快速發(fā)展的太陽能產(chǎn)業(yè)而言，人才供應(yīng)同樣面臨嚴(yán)重不足。在這種背景下，開設(shè)“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”非常有意義。
　　“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”共計(jì)32學(xué)時(shí)，其中講課16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。該課程屬于認(rèn)知課、基礎(chǔ)課，開設(shè)學(xué)期較早，實(shí)驗(yàn)所占比例較大。開設(shè)目的是為了讓學(xué)生了解世界能源狀況和發(fā)展趨勢、中國的能源狀況和發(fā)展趨勢、目前常用的新能源發(fā)電技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀。課程涉及能源基礎(chǔ)知識(shí)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、太陽能熱發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、核能發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、燃料電池發(fā)電技術(shù)等。開設(shè)16課時(shí)實(shí)驗(yàn)的目的是給學(xué)生一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念，初步認(rèn)識(shí)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等基本內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力、組織協(xié)調(diào)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，為以后參加學(xué)科競賽作準(zhǔn)備。讓學(xué)生有新能源的概念和認(rèn)識(shí)，通過動(dòng)手調(diào)試太陽能智能車，培養(yǎng)初步動(dòng)手能力，提高實(shí)踐興趣，為以后參加學(xué)科競賽打基礎(chǔ)、做準(zhǔn)備。
二、理論教學(xué)：
　　新能源發(fā)電技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一門新技術(shù)，其知識(shí)內(nèi)容更新速度很快。因此，必須用先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生接受新知識(shí)新技術(shù)的能力、分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力。改變以往“填鴨式”課堂教學(xué)，以“探索型”、“服務(wù)型”和“研究型”教學(xué)為主。由以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)為主，逐漸向?qū)W生自主設(shè)計(jì)課題的“開放型”實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。發(fā)展學(xué)生的開放式創(chuàng)新式思維，激勵(lì)學(xué)生的求知欲望和想象力，充分發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。
　　1.教學(xué)內(nèi)容：
　　主要介紹新能源和可再生能源的含義和分類，涉及類別主要包括太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、風(fēng)能、小水電、海洋能、燃料電池等�？偨Y(jié)和分析國內(nèi)外新能源和可再生能源的資源狀況、開發(fā)現(xiàn)狀、總體布局、重點(diǎn)領(lǐng)域及發(fā)展前景，介紹了部分太陽光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、小水力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等工程項(xiàng)目案例。
在過去的幾十年里，世界新能源和可再生能源獲得了快速的發(fā)展，也取得了很大成果，有些新能源發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段，因此教學(xué)內(nèi)容也要跟隨技術(shù)發(fā)展而不斷更新，現(xiàn)有的教材內(nèi)容較陳舊，對(duì)新技術(shù)的介紹較少，一般只能作為參考教材。對(duì)基本概念、工作原理、基本結(jié)構(gòu)等選用教材章節(jié)內(nèi)容。將查閱最新科技發(fā)展成果和科研成果、新技術(shù)的發(fā)展趨勢等作為教材補(bǔ)充內(nèi)容。既向?qū)W生介紹新能源發(fā)電的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢，通過最新科技發(fā)展成果介紹，也讓學(xué)生了解科技前沿的最新動(dòng)態(tài)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。給學(xué)生推薦專業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、論壇、科技文獻(xiàn)，作為教學(xué)內(nèi)容和課后拓展閱讀材料，既將最新的科技知識(shí)組織到教學(xué)內(nèi)容中，也培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了與時(shí)俱進(jìn)的社會(huì)所需的新能源技術(shù)優(yōu)秀人才。
2.教學(xué)方法手段：
　　采用開放式、案例式、討論式、新能源小系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)式的教學(xué)方法。開放式教學(xué)指教學(xué)內(nèi)容不局限于課本，而是多渠道開放式的，可是選自圖書館，也可以是互聯(lián)網(wǎng)。教師有引導(dǎo)性推薦一些主要參考書和閱讀資料，然后鼓勵(lì)學(xué)生自己查找和組織學(xué)習(xí)資料，這樣一方面可以讓學(xué)生接觸國內(nèi)外最新、最成功的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科前沿信息，使學(xué)生了解科技的最近發(fā)展形勢，站在學(xué)科發(fā)展的前列。另一方面，通過自己查找資料、組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、知識(shí)管理能力和自學(xué)的習(xí)慣。案例式教學(xué)將身邊案例搬進(jìn)課堂，幫助學(xué)生理解書本知識(shí)，建立起系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。討論式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加課堂討論，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也鍛煉了語言表達(dá)能力，將學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變成師生共同學(xué)習(xí)共同探索提高的過程。新能源小系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)是布置小型新能源發(fā)電系統(tǒng)，學(xué)生每3～5人組成一個(gè)開發(fā)小組，結(jié)合講授的案例，自行設(shè)計(jì)小型新能源發(fā)電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過程可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，要求有設(shè)計(jì)報(bào)告，包括項(xiàng)目分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及主要程序流程圖、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等內(nèi)容。
三、實(shí)踐教學(xué)：
　　本專業(yè)以工業(yè)電氣自動(dòng)化為專業(yè)方向，以新能源及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用為專業(yè)特色，將新能源及節(jié)能技術(shù)和電氣控制技術(shù)相結(jié)合。學(xué)生應(yīng)受到較好的工程實(shí)踐訓(xùn)練，具有較好的綜合分析與解決實(shí)際問題的能力和較熟練的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，所以必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。根據(jù)2010年教育部啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，應(yīng)大力培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。為此，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐性和創(chuàng)新性教學(xué)環(huán)節(jié)。新能源發(fā)電技術(shù)屬于工科，側(cè)重于工程實(shí)踐，要求在實(shí)踐教學(xué)中大力推行工學(xué)結(jié)合，突出實(shí)踐能力培養(yǎng)，改革人才培養(yǎng)模式。
　　本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在筆者和課題組成員自行開發(fā)的太陽能智能車實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行。該實(shí)驗(yàn)屬于綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，綜合了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容，涵蓋了單片機(jī)、電機(jī)拖動(dòng)、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等多門課程的內(nèi)容，起到對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法綜合訓(xùn)練的作用。其實(shí)驗(yàn)組織過程為：實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，查閱相關(guān)硬件資料；然后老師組織學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)裝置，講解太陽能智能車硬件結(jié)構(gòu)以及軟件現(xiàn)有的功能；教師給學(xué)生分組，每組3人，每組1臺(tái)太陽能智能車，并選定小組長，小組長負(fù)責(zé)給小組成員分配具體實(shí)驗(yàn)工作，協(xié)調(diào)綜合調(diào)試，準(zhǔn)備講解答辯等；分組設(shè)計(jì)控制小車的方式，然后在弄懂硬件的基礎(chǔ)上編寫軟件實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的控制方式；編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，老師組織答辯。經(jīng)過該實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，激發(fā)了創(chuàng)新靈感和主觀能動(dòng)性，避免了實(shí)驗(yàn)結(jié)果千篇一律，抄襲等現(xiàn)象，真正體現(xiàn)出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在本科生培養(yǎng)中的作用。
四、考核方式：
　　考核環(huán)節(jié)作為教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，是整個(gè)教學(xué)過程的主要環(huán)節(jié)之一�？荚囉衅浜侠硇�，但也束縛了學(xué)生的發(fā)散思維，忽視了對(duì)學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的檢查。對(duì)于該課程，有必要采取靈活多樣的考核方法。在該課程的教學(xué)實(shí)踐中，采取了平時(shí)考核、實(shí)驗(yàn)考核與期末考核相結(jié)合的方式。平時(shí)成績包含出勤率、提問問題回答情況、討論課發(fā)言等；實(shí)驗(yàn)成績由獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)答辯成績共同決定；期末考核采用大論文形式，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇某種新能源，設(shè)計(jì)改新能源發(fā)電小系統(tǒng)，或者是課堂上未講解到的新技術(shù)，借用國際會(huì)議的形式在全班宣讀，其余同學(xué)可以就該主題進(jìn)行提問和討論，既考查學(xué)生查閱資料能力和文獻(xiàn)綜述能力，也鍛煉了語言表達(dá)能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。靈活多樣的考核方式不僅實(shí)現(xiàn)了整個(gè)教學(xué)過程的有效管理，也更好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
五、總結(jié)：
“新能源導(dǎo)論與創(chuàng)新實(shí)踐”作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科前沿的選修課，隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，課程內(nèi)容需要不斷更新，教學(xué)方法也有待改進(jìn)。還存在一些問題需要解決：選擇一本適合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的、結(jié)合各類新能源技術(shù)原理及控制技術(shù)的優(yōu)秀教材；圖片、動(dòng)畫等演示內(nèi)容需要增加，涉及新能源發(fā)電原理、發(fā)電形式的演示內(nèi)容，能夠幫助學(xué)生更形象地了解太陽能、風(fēng)能、核能、氫能等能源發(fā)電原理和能源特點(diǎn)；生活中應(yīng)用實(shí)例太少，課程中的有些內(nèi)容，如核能、海洋能等章節(jié)的一些內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中仍不能與實(shí)際工程中的能源問題緊密結(jié)合。

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