虚拟项目驱动法在新能源发电技术课改研究
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作者:朱纯兵
摘 要：根据武汉晴川学院对新能源发电技术教学研究，对新能源发电技术的特点和新建本科院校开设该课程的难点进行了论述，探讨了虚拟项目驱动法教学的特点和作用， 详细介绍了小型风力发电虚拟项目的实施。 通过实践证明虚拟项目驱动法教学能激发学生的求知和探索欲望。项目的实施拓宽了学生的视野，项目的完成培养了他们的创新和积极进取的意识。
关键词：新能源;独立风力发电;最大功率跟踪;虚拟项目驱动法
中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.073
0 引言
人类经过艰苦不懈的努力探索，认识到可再生能源的利用是人与自然和谐相处和解决能源危机的有效途径，新能源的开发和利用是走科学发展之路的内在需求，在绿色环保、低碳的战略新形势下。新能源发电具有极高的社会意义和经济价值。为适应社会的需要，近十年来不少高校相继在本科生中开设了新能源发电技术课程。它是一门多学科交叉的综合性课程。
高等学校深化教学改革的重要环节是选修课的建设和完善，选修课目前成为新建本科院校迫切需求培养创新型人才的一种重要手段。新建本科院校面临着项目少，科研基础薄等特点。教学水平参差不齐，特别是新近开设该课程的新建本科院校，无论是科研水平还是教学水平都还处在基础建设的阶段。新建本科院校及该课程的特點决定了要开好这门课程绝非易事，这就需要调动教师和学生两方面的积极性和主动性，参照传统教学方法很明显无法满足要求，需要进行教学模式改革。
1 传统教学模式面临的问题及课程改革的构建
该课程本校教学计划为32学时。没有实践环节和实验设备。学时少和授课内容多是课程教学中存在的首要问题。课程涵盖的能源种类和发电方式繁多。这些能源既有每天接触的 风能和太阳能;也有每天都与其打交道的生物质能（如垃圾）和具有地域特色的潮汐能、海洋能和地热能。如采用传统教学方法，没办法完成相应的教学内容，较多的知识点与较少的课时量形成了矛盾。此外该课程不仅要求学生具备电气专业还要求其他领域（如空气动力学，机械学等）相关的知识;课程特点使得学生由开始学习时的新鲜转向学习过程中的迷惘以及后来发现不易找到学习规律的困惑。新建本科院校大学生对课程兴趣与研究性本科院校是不同的。他们受教师的影响更深。该课程的特点决定了新建本科院校开设该课程的难度，无论是教师还是学生都有不足之处，都有许多需要学习或加强的地方。首先学生没有工程经历，不易理解教学的理论知识与工程之间的关系，其次新建本科院校学生的自学能力和学习主动性要差一些。新建本科院校面临着科研底子薄，建校时间短，资源相对匮乏。对于新能源发电技术，教师只能通过教科书和相关资料的学习，对教材理解的深度和广度都有限。
2 虚拟项目驱动法教学特点及模式
虚拟项目驱动法就是通过项目的虚拟，围绕工程项目展开。虚拟项目驱动法教学能改变学生被动学习的窘境。可提升教师对新能源发电技术前沿技术的了解和掌握。教师通过科研加深对教学知识点理解的。虚拟项目驱动法教学具有下面的特点：
第一是互动性和团队协作性。从项目在制定之初和项目实施过程中的讨论、学习等，都需要教师与学生有良好的互动。项目的完成需要所有团队成员有明确的分工和合作。在项目实施过程中成员之间要密切联系相互配合。
第二是工程性、实战性和挑战性并存。项目让学生真实感受项目不是简单的解一道题。体会到理论知识和技术应用的差异。
虚拟项目采用的模式是在教师的指导下，通过一个切合学生实际的任务项目，从资料收集、方案论证、项目实施由学生负责和完成。
3 虚拟项目法在新能源发电技术课改上的应用
该课程是本校电气工程及自动化专业高年级学生的专业选修课， 根据我校学科建设及课程体系结构，在开始学习风力发电前给学生布置任务。这样学生有足够的时间查找资料和相互之间探讨，同时可起到增加对教学内容的兴趣。将学生分成几个项目小组，成果验收采用教师和学生共同见证。虚拟项目的选定以及实施方案都要切合本校学生的实际。
在学习风力发电时，与学生讨论虚拟项目任务的形式和方法。可以采用微型或小型风力发电作为方向。这个方向具有一定的挑战性，对于学生的理论知识要求也较高。有助于培养学生主动获取知识的能力和提高学生的动手能力。考虑经费和时间，虚拟项目的实施分几个阶段，第一阶段要求做出方案和设计可行性报告。待时机成熟再实施后续工作。考虑工作量的问题，采用按功能分块的方法，如：第一个组完成电力变换单元和蓄电池的控制，和控制器。 因为风速和负载的变化，控制器要完成发电量与用电量的匹配 使风力机捕获到波动的风能。
第二组要求学生设计最大功率点控制和设计负载跟踪。由于风具有随机性，风力发电机发出的电能是时变的，对于定桨距风力发电机，当风在额定风速下时。如何让风力发电机发出更多的电，风力机需要跟踪最大功率。通过控制DC-DC调节发电机电流，改变转矩来调整转速。使风力机工作在最佳叶尖速比。这需要与一组设计的DC-DC 以及蓄电池的同学密切合作才能完成最大功率跟踪方案。
通过这个实践环节能够很好地复习学过的知识。锻炼学生分析和解决问题的能力。项目的实施应选取比较活跃的班级进行先试点后推广的办法，切记好大喜功。
4 结论
虚拟项目驱动法激发了学生的求知和探索欲望。学生通过多方查找资料，学会了自主学习方法和提升了解决工程问题的能力。项目的实施拓宽了学生的视野，项目的完成培养了他们的创新和积极进取的意识。
参考文献
[1]惠晶.新能源发电与控制技术[M].第3版.北京：机械工业出版社，2018.
[2]马海啸.“新能源发电技术”课程教学内容和方式探索[J].中国电力育，2013，（30）：106-107.
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