主頁 > 技術文章 > 試析“新能源導論與創新（xīn）實踐”教學體會與實（shí）踐 2024-10-13

試析“新能源導論與創新實踐”教學（xué）體會與實踐

摘要：在深入了解我（wǒ）國新能源行業人才培養現狀（zhuàng）和社會對（duì）新能源人才需求的（de）基礎上，目前大學自動化學院開設（shè）了“新能源導（dǎo）論與創新實（shí）踐”課程。結（jié）合“新能源導論與創新實踐”課程特點和相關專業特色，總結了教學實踐經驗（yàn），從課程（chéng）開設的意義、理論教學、實踐教學、考核方式等方麵進行了改革嚐試，取（qǔ）得了較好的教學效果。
　　　　近幾年，國家對新能源（yuán）利用越來越重視，製定了一係列的節能減排政策（cè）。目前北京市（shì）較為重視“新能源”學科點建設和人才培養，建議在有條（tiáo）件的院校（xiào）建立新能源培訓試驗中心，以培（péi）養一（yī）大批能勝任新能（néng）源發展需要的中高級專（zhuān）業技術人才和管理（lǐ）人才。在這樣的背景（jǐng）下，經（jīng）過（guò）廣泛而深入的調研，將側重於新能源開發與電機節能技術，專（zhuān）業特色突出太陽能發電技術、電機節能技術方（fāng）麵的能力培（péi）養。“新能源導論與創新實踐”是新能源係列（liè）課程的開端課，是給低年級學生開設的一門選修課，主要介紹新能源的基本概念、基本原理、主（zhǔ）要設備（bèi）、研究進展、主要應用及（jí）國（guó）內外最新的有關研究成果，使學（xué）生了解新能源的基本理論（lùn）、研（yán）究進展、作用與地位，了解新能源的（de）特點應（yīng）用（yòng）及相關的政策。通過兩年的教學實踐，對“新（xīn）能源導論（lùn）與新能源實（shí）訓設備，新能（néng）源實驗設備，新能源實訓裝置及新能源創（chuàng）新實（shí）踐”課（kè）程進行了較為係統的研究，主要對開設課程（chéng）的意義、理論教學、實踐教學、考核方式等方麵進行了改（gǎi）革（gé）與優化。
一、開設“新能源導（dǎo）論與創新實踐”的意義：
　　近年來我國經（jīng）濟持續高速增長，傳統能源消耗量大（dà）幅增長，引發的能源短缺和環境汙染等問題成為製約我國經濟又好又（yòu）快發（fā）展的瓶頸，為此，發展新能（néng）源產業勢在必行。一（yī）方麵，發展新能源產業孕育（yù）著巨大的投資機會，將有效拉動經（jīng）濟增長；另（lìng）一方麵，也（yě）可以（yǐ）有效地（dì）改變經（jīng）濟增長方式，引領中國經濟走向低碳化。雖然我國新能源產（chǎn）業迅（xùn）速發展，然而推動新（xīn）能源行業前進的人才供給卻顯得捉襟見肘。高素（sù）質專業人才和（hé）核心技術的缺失已嚴重阻礙了我國（guó）當前新能源產業的健康發展（zhǎn）。據估算，到2020年在風電（diàn）領域的從業人員就將（jiāng）會有幾十（shí）萬，其中包括幾萬名專業人員。根據《核電中長期發展規劃（2005-2020）》，未來10年內國家（jiā）每年（nián）平均要開（kāi）工（gōng）建設5～8台以上（shàng）的核電機組（zǔ），預計（jì）每年對（duì）核電人才的需求有數千人，而全國每年相關專業的畢業（yè）生總量不超過500人。對於快速發展的太陽能產業而（ér）言，人才供應（yīng）同樣麵臨嚴重不足。在這種背（bèi）景下，開設“新能源導論（lùn）與創新實踐”非常有意義（yì）。
　　“新能源導論與創新實踐”共計（jì）32學（xué）時，其中講課16學時，實驗16學時。該課程屬於認知課、基礎課，開設學期較早，實驗所占比例較大。開（kāi）設目的（de）是為了（le）讓學生了解世（shì）界能源狀況和發展趨勢、中國的能源狀況和發展趨勢、目前常用的新能源（yuán）發電技術的開（kāi）發及（jí）應用現狀（zhuàng）。課程涉及能源基礎知識、太陽能光伏發（fā）電技術、太陽能熱發電技術、風力發電技術、核能發電技術、生物質能發電技術、地熱發電（diàn）技術、海洋能（néng）發電（diàn）技術、燃料電池發電技術等。開設（shè）16課時實驗的目（mù）的是給學（xué）生一個係統設計的概念，初步認（rèn）識硬件設計、軟件設計等基本內容，培養學生分析和（hé）解決問題的能力、組織協（xié）調能力、動手能力和創新精神，為以後參加（jiā）學科競賽（sài）作準備。讓學生有新能源（yuán）的概念和認識，通過動手調試太陽能智能車，培養初步動手能力，提高實踐興趣，為以後參加學科競賽打基礎、做準備。
二、理論教學：
　　新能源發電技術是近年來發展迅速的（de）一門新技術，其知識內容更新速度很快。因此，必須用（yòng）先進的教學理念指導教學，以培養學生接受新知識新（xīn）技術（shù）的能力、分析（xī）問題和解決問題的能力（lì）、創新能（néng）力（lì）。改變以往“填（tián）鴨式”課堂教（jiāo）學，以“探索型”、“服務型”和“研究型”教學為主。由以往實驗（yàn）教學以“驗證性”實（shí）驗為主，逐漸向學生自主設計課題的“開放型”實驗轉變（biàn）。發展學生的（de）開放式創新（xīn）式思維，激勵學生的求知欲望和想象力，充（chōng）分發（fā）掘和培（péi）養學生的自（zì）主學習（xí）意識和主動學習能（néng）力。
　　1.教學（xué）內容：
　　主（zhǔ）要介紹新能源和（hé）可再生能源的含義和分（fèn）類，涉及類別主要包括太陽能、地熱能、生物（wù）質能、風能、小水電、海洋能、燃（rán）料（liào）電池等。總結和分析（xī）國內外新能源和可再（zài）生（shēng）能源的資（zī）源狀況、開發現狀、總體布局、重點領域及發展前景，介紹（shào）了部分太陽光伏發電、太陽能熱發電、風能發電、小水力發電、生物質能發電等工程（chéng）項目案例。
在過去的幾十年裏，世界新能源和可再生（shēng）能源獲得了快速的發展，也取得（dé）了很大成果（guǒ），有些新能源（yuán）發電技（jì）術已經進入商業化發展階段，因此教學內容也要跟隨技術發展而不斷更新，現有的教材內容較陳舊，對新技術（shù）的介紹較少，一般隻能作為參考教材（cái）。對基（jī）本概念、工作（zuò）原理（lǐ）、基本結構等選用教材章（zhāng）節內容。將查閱最新科技發展成果和科研成果、新技術的（de）發展趨勢等作為（wéi）教材（cái）補充內（nèi）容。既向學生介（jiè）紹新能源發（fā）電的基本（běn）原理、關鍵技術及發展趨勢，通（tōng）過（guò）最新科技發展成果介紹，也（yě）讓學生了解科技前沿的（de）最新動態，激發（fā）和培養學（xué）生（shēng）的創新意識。給學生推薦專業網絡平（píng）台、論壇、科技文獻，作為教學內容和課（kè）後拓展閱讀材料，既將最新的科（kē）技（jì）知識（shí）組織（zhī）到教學內容中，也（yě）培養了學生查閱（yuè）文獻、獨立自（zì）主學習的能力，培養了與時俱進的社（shè）會所需的新能（néng）源技（jì）術優秀人才。
2.教學方法手段：
　　采用（yòng）開放式、案例式、討論式、新能源小係統設計（jì）實戰（zhàn）式的教學方（fāng）法。開放式教學指教學內容不局（jú）限於課本，而是多（duō）渠道開放式的，可是選自圖書館，也可以是互（hù）聯網（wǎng）。教師有引導性推薦一些主要參考書和閱讀資料，然後鼓勵學生自己查找和組織學習資料，這樣一方麵可以讓學生接觸國內外最（zuì）新、最成功的教學內容和學科前沿信息，使學生了解科技的最近發展形勢，站在學科發（fā）展（zhǎn）的前列。另一方麵（miàn），通過自己查找資料、組織學（xué）習內容，培養學生學習主動（dòng）性、知識管（guǎn）理能（néng）力和自學的習（xí）慣。案例式（shì）教學將（jiāng）身邊案例搬進課堂，幫助學生理解（jiě）書本知識（shí），建立起係（xì）統設（shè）計概念，了解係統設計步驟（zhòu）、設計方法、實驗方法和實驗設計等（děng）。討論式教學鼓勵學生積（jī）極參加課堂討論，幫助（zhù）學（xué）生建立係統的知識結構，同時也（yě）鍛煉了語言表達能力，將學（xué）習過程轉變成師生共同學習共同探（tàn）索提高的（de）過（guò）程。新能源小係統設計實戰是布（bù）置小型新能源發電係統，學生每3～5人組成一個開發小組，結合講授的（de）案例，自行設計小型新能源發電係統。設（shè）計過程可以使用（yòng）實（shí）驗室儀器設備，要求有設計報告，包括項目分析、硬件設計、軟件設計及主要（yào）程序流程圖、實驗驗證等內容。
三、實踐教學：
　　本專業以工業電氣自動化為專業方向，以新能源及（jí）節能（néng）技術應用（yòng）為專業（yè）特色，將新能源及節能技（jì）術和電氣控製技術相結合。學生應受到較好的工程實（shí）踐訓練，具有較好的綜合分析與解決實際問題的能力和（hé）較熟練的計算機應用能力，所以必須加強實踐教學。根據2010年教育部啟動的“卓越工程師教育（yù）培養計劃（huá）”，應大力培養創新能力強、適應經（jīng）濟社會發展需要的高質量工程技術人才。為此，應加強實踐性和創新性教學（xué）環節。新能源發（fā）電技術屬於工科（kē），側重於工程實踐，要求在（zài）實踐教學中大力推行工學（xué）結合，突出實（shí）踐（jiàn）能（néng）力培養，改革人（rén）才培養模式。
　　本課程實驗內容在（zài）筆者和課題組成員自行開發的太陽能智能車實驗裝置上進行。該實驗屬於綜合性和設計性（xìng）實驗，綜合了硬件設計和（hé）軟件設計（jì）內容（róng），涵蓋（gài）了單片機、電機拖（tuō）動、自動控製原理、模擬電子技術、數字電子技術等多門課程的內容（róng），起（qǐ）到對學生（shēng）進行實驗技能和實驗方法（fǎ）綜合訓練的作用。其實（shí）驗組織過程為：實驗前，要求學生認真閱讀實驗指導書，明確實驗目標，查閱相關硬件資料；然後老師組織（zhī）學生（shēng）參觀實（shí）驗裝置（zhì），講解太陽能智能車硬件結構以及軟件現有的功能（néng）；教師給學生分組，每組3人（rén），每組1台太陽能智能車，並選（xuǎn）定小組長，小（xiǎo）組長負責給小組成員分配具體實驗工作，協調綜合（hé）調試，準備講（jiǎng）解答辯等；分組設計控製小車的方式，然後在（zài）弄懂硬件的基礎上編寫軟（ruǎn）件實現其（qí）設計（jì）的控製方式；編寫實驗報告，老師組織答辯。經過該（gāi）實驗提（tí）高（gāo）了學生分析問題和（hé）解決問題的（de）能力，激發了創新靈感和主觀能動性，避免（miǎn）了實驗結（jié）果千（qiān）篇一律，抄襲等現象，真正體現出綜合性、設計性實驗在本科生培養中的作用。
四、考核方式（shì）：
　　考核環節作（zuò）為教學活動的重要組成部分，是整個教學過程的主要（yào）環節之一。考試有其合理性，但也（yě）束（shù）縛（fù）了學生的發散思維（wéi），忽視了對學生自學（xué）能力和創新能力的檢（jiǎn）查。對於該課程，有必（bì）要采取靈活多（duō）樣（yàng）的考核方法。在該課程的教學實踐中，采取了平時考核、實驗（yàn）考核與期末考核相（xiàng）結合的（de）方式。平時成績（jì）包含出勤率、提問（wèn）問（wèn）題回答情況、討論課發言等；實驗成績由獨立完成實驗情況、實驗報（bào）告和實驗答辯成績共同決定；期末考核采用（yòng）大論文形式，學生根據自己的興趣選擇某種新能源，設計改新能源發電小係統，或者是課堂上（shàng）未講解到的新技術，借用國際會議的形式在全班宣（xuān）讀，其餘同學可以就該主（zhǔ）題進行提問和討論，既考查學生查（chá）閱資料（liào）能力和文（wén）獻綜述能力，也鍛煉了語言表達能力和綜合（hé）運用知識的能力。靈活多樣（yàng）的考核方式不僅實現了整個教（jiāo）學過程（chéng）的（de）有效管理（lǐ），也（yě）更好地調（diào）動了（le）學生的學習積極性、主動性和創造性。
五、總結：
“新能源導論與（yǔ）創（chuàng）新實踐（jiàn）”作為電氣工程及其自動化專（zhuān）業的學科前（qián）沿的選修課，隨（suí）著新能源發電技術的不斷發展，課程內容需要不斷更新，教學方法（fǎ）也有待改進。還存在一些問題需要解決：選擇一本適合電氣工程及其自（zì）動化專（zhuān）業的、結合各類新能源技術原理及控製技術的優秀（xiù）教材；圖片、動畫等演示內容需要（yào）增加，涉（shè）及新能源發電原理（lǐ）、發電（diàn）形式的演示內容，能（néng）夠幫助學生更形（xíng）象地了解太陽能、風能、核能（néng）、氫能等能源發電原理和能源特點；生活中應用實例太少，課程中的（de）有些內容，如核能、海洋（yáng）能等章節的一（yī）些內容，學生學習過（guò）程中仍不能與實際（jì）工程中的能源（yuán）問題緊密結合。

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