浅谈新能源学科与工程专业风力发电技术课程教学
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[摘 要] 随着化石能源的消耗以及给环境带来的一系列问题，以新能源使用为目标的科研和教学得到广泛发展，尤其是当前风力发电技术的研究力度得到不断加强，各个高校及高职高专院校都开设了相关课程。针对新能源科学与工程专业风力发电技术课程的教学特点及风电行业人才培养目标，立足于当前风力发电技术课程教学中存在的不足，以理论实践型教材使用为突破口，研讨提出教学方法，增加实践教学环节。通过理论联系实际，增强学生对风力发电技术课程的认识程度。最终达到使新能源科学与工程专业学生学有所用，其专业能力得到社会认可的目的。
[关 键 词] 风力发电技术;实践教学;理论联系实际
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）31-0110-02
由于世界人口的快速增长和世界经济的快速发展，全球对化石燃料的需求不断增加。目前能源消耗的80%仍来自煤炭、石油、天然气等不可再生能源，其需求的快速增长导致化石能源濒临枯竭和全球生态环境被严重破坏。随着全球能源危机和环境问题的出现，开发新能源以及相关的技术已经成为无可争议的可持续发展的重要方向。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。新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。目前，风力发电技术以其完备装备体系和成熟的研发技术成为当前开发最广泛的发电技术，来解决当前偏远地区和电力传送不便地区的电力能源使用问题。基于大规模的风力发电设备的创制和使用以及工程实践的需要，急需大量风力发电技术专业人才的培养，因此众多高校相关学科都开始设置风力发电技术课程，培养风能相关技术人才，以满足风力发电技术人才的需求。
新能源科学与工程专业是我校能源动力与工程学院的新兴专业，课程教学主要涉及太阳能、生物质能、水能、风能利用等内容。其中风力发电技术作为新能源技术，是新能源科学与工程专业需要学习的主要课程，但是目前风力发电技术专业课程的设置与新能源科学与工程专业存在一些不完善的地方，具体体现在严重滞后和缺少工程实践学习课程的问题，尤其是风力发电相关的实验操作技能。
一、开设风力发电技术的意义
风能作为一种技术成熟的、世界上发展最快的新能源，利用其发电的方式得到了快速发展，具有广阔的发展前景。风力发电技术应用的高速增长也带来了风力发电技术人才的短缺问题，尤其是在风电场运行与维护、风力发电新技术、风电场的规划设计等方面需要大量的人才。因此，国内高校多个学科专业增设“风力发电技术”课程来培养风力发电专业型人才，以解决当前风力发电人才短缺不足的问题。所以新能源科学与工程专业人才培养，特别是新能源科学与工程创新人才培养就显得至关重要。
二、当前的风力发电教学方式及存在的问题
新能源科学与工程专业开展的风力发电技术内容主要涉及风能利用的发展现状及历史;风力机的基本原理、结构、设计理论以及相关的应用基础理论与结构动力学;风力发电机组的设计与电学基础;风力发电机组的控制和运行以及并网运行等内容，作为理论基础课程，共计45个学时，15周，平均每周3学时课程。经过学科建设优化课程体系及教学大纲的重新规划，新能源科学与工程专业调整，风力发电技术课程在教学大纲中也有所调整，目前风力发电技术作为选修课程，共计32个学时，16周，平均每周2学时。
當前的教学方式是“填鸭灌输式”的课堂教学，主要以课堂理论知识的讲授为主，学生获取知识的来源主要是教师的课堂讲解，因此不可避免地造成学生获取风力发电技术知识点较为单一，仅仅是理论知识的收获，甚至滞后。我们知道风力发电技术在新能源科学与工程专业中是应用相对比较少的课程，更多的是在其他专业，如电气专业，随之而来的其他问题也凸显在新能源科学与工程专业开设风力发电技术课程上。诸如国内高校使用的教材，我们所使用的教材是西北工业大学廖明夫等所编著，本书的内容是培训的基础教材，具有全面系统性、较高的学术水平，作为风力发电的基础内容讲授是一本较好的教材。但是国内风力发电技术教材仍然偏少，尤其是最新的风电技术非常少，在教学过程中不利于学生对新知识的学习和总结;另外一点是缺少风力发电技术相关的实践教学和学生动手操作或者演示实验较少，学生得不到形象的直观认识，不利于学生今后在具体工作中的创新发现;最重要的是当前专业的任课教师偏少，我们是从相近专业转型过来，不可避免地对风电技术的认识上存在一定的不足。风力发电技术较多的知识偏于电气工程专业，工程背景强，所以专业一线教师缺乏也是当前新能源科学与工程专业发展中存在的问题。
三、风力发电课程教学建议与策略
（一）教材选用与补充
教材应选取国内外经典的著作，从基础理论到具体实践具有较好衔接的教材作为主讲材料;结合当前最新的研究成果，从数据库获得相关的论文、专利、标准等材料作为主讲教材的补充内容，使讲课内容从基本的理论到最新的成果应用都有较好的展示。结合当前课程改革后风力发电技术课程调整为选修课程，授课时间缩短，导致大量的知识和信息不能在课堂上全部传授，因此必须精简原有授课理论内容，同时结合当前网络技术和数据库资料，增加最新成果应用到课堂教学中，使学生能够尽快地接收到更新、更实用的知识。形成以经典风电教材理论为基础，以风力发电技术最新科研成果为有益补充的授课资料，理论与实践良好衔接的授课体系，激发学生学习风力发电技术的兴趣。 （二）以研讨式教学为主的多元化教学
授课方式避免传统灌输式的教学，以提高学生的主动性为目的，采用研讨式教学为主要授课手段，即教师讲授基本知识与原理以及最新的风力发电技术研究成果，学生讨论相结合的方式。根据不同章节内容有目的地选择一些章节的讨论，如风机的结构与设计、风电机组的控制运行、当前风机组的最新应用等这些内容可以组织学生分组讨论，学生可以通过自己组织调研、查阅文献、撰写报告、评价等工作，甚至可以自己实际设计风电机组，最后以PPT形式进行汇报，完全以学生为主体，引导学生的学习兴趣，更有效地激发学生主动学习的动力，更好地了解到风力发电技术行业的最新应用，以及自己专业的认可度和未来职业的规划。
虽然以学生研讨为主的教学方式可以激发学生学习的主动性，但是也存在一定的弊端。一是学生选材料的时候对文献知识点的把握度不足，理解力达不到，很难对理论知识形成系统的认识;另一方面缺乏具体的实践操作环节或者仿真模拟使讨论式教学只是纸上谈兵，无法形成风力发电技术关键知识的学习和使用。据此，教师的指导就显得尤为重要，教师可以在学生汇报完之后开展三个环节的工作：（1）对学生汇报工作进行点评，有针对性地提出优点和不足，优点之处结合风电的理论知识要充分体现，并给予学生汇报以正面的肯定，鼓励学生进一步探讨和学习;不知之处要留出问题，错误的地方要及时纠正。（2）教师针对前面汇报存在的不足要给出必要的补充，要仔细分析给出的问题，引导学生增强进一步探讨风电技术关键知识点的兴趣，对不完善的知识点要加以补充讲解，帮助学生全面掌握风电技术教学知识。（3）开展学生汇报评比工作，从学生自由地汇报内容、PPT制作等方面进行全面的分析和判定学生对该工作的认识程度，通过奖惩制度督促学生在下一次的汇报中能够充分调动学习的积极性和主动性，鼓励发扬团队精神，依靠团队力量把工作做好，使讨论教学真正成为多元互动式教学，全面提升学生对风力发电基础知识的理解和掌握能力，达到讨论式教学的目的。
（三）增加实践教学
风力发电技术课程实践教学对增强学生专业兴趣和动手能力具有重要的作用。首先，增加实验教学，培养学生的动手实验、实践和创新能力，进一步拓展风力发电技术专业知识，提升实践能力。因此，完成风力发电技术课程实验室平台的搭建，从仿真理论到具体操作实验平台的建立，更好地为学生提供一个从基础理论认识到初步的风力发电技术应用环节操作平台，进一步强化学生对专业的认识。其次，强调学生参与实验实践的重要性，在熟练掌握实验原理及实验培训平台的构造后给予学生充分信任，拆解并完整组装实验培训平台，真正提高学生的动手能力与工程实践能力，从模拟实验中提高学生对理论知识的认识程度，并激发学生对风力发电现场的渴望参与程度。再者，到风力发电相关企业现场实习，从设备零件的设计、生产到运输、现场组装运行等，采用现场情景教学模式提升学生的综合实践能力，同时为学生提供更多的实习实践机会。虽然目前我们的学时只有32个，但是我们不能僅仅立足于理论学习，需要更多的实践机会来检验学习到的基本理论。所以可以增加一部分专业实践课程训练，到具体的实践环境中增强对风力发电技术课程的认识。
总之，根据新能源专业风力发电课程的特点及行业需求，提出了研讨与实践教学方法，通过基础理论知识认识到实验平台的学习，再到具体实践环境的学习，切实做到理论联系实际，增强学生对风力发电技术课程的认识程度。同时一门课程的教学和改进是需要多方面的共同努力完成的，属于一个系统工程，无论哪一个专业的课程推进都需要多个环节共同促进课程的优化与设计，最终目的是使学生学有所用，得到社会的认可。
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编辑 冯永霞
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