太陽能發電及利用技術課程改革研究

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太陽能發電及利用技術課程改革研究

摘要:文章分析了《太陽能光伏發電及利用技術》課程傳統課堂教學模式存在的問題及原因,提出解決方案,將積極教學法融入課堂,加強學生實踐,提出新的成績評價體系的改革實踐,通過對新疆工程學院該課程在兩種課堂教學模式下的學生學習狀態和結果進行了比較,本次課程改革效果較好。

關鍵詞:應用型本科;積極教學法;教學改革;實踐教學;考核方式

一、引言

隨著世界范圍內環境污染的日益嚴重,能源危機不斷加劇,各種新能源技術日益受到世界各國的重視。新能源科學與工程專業也是在此大背景下,面對全球能源危機及新能源產業迅猛發展而開設的新專業[1]。2011年教育部批準新能源科學與工程專業為本科專業。新疆工程學院于2015年開始招收新能源科學與工程專業本科生,專業本著服務地方區域經濟的目的,主要開設了太陽能發電方向、風力發電方向和生物質能發電三個主要方向的專業課。由于專業較新,目前全疆僅有部分院校開設了相關專業。新疆太陽能資源豐富,近年來,國家出臺了“金太陽”等一系列可再生能源優惠政策,在此背景下新疆光伏電站的裝機容量越來越大[2]。《太陽能發電及利用技術》作為新能源科學與工程的專業課越來越受到重視。因此,該專業該課程人才培養模式的合理性及教學質量直接影響到學生日后的就業情況,更重要的是新疆地區光伏行業的發展。目前,我校正在向應用型大學轉型,為培養出更多適應新形勢下應用型本科人才,對《太陽能發電及利用技術》的課程改革勢在必行。

二、課程改革的意義

我?!短柲馨l電及利用技術》在大三第二學期開設,屬于專業必修課,課程共計40學時,其中實踐教學8學時,課程結束后有兩周的課程設計。通過該課程的學習使學生掌握太陽能光伏發電的基本理論和光伏發電系統設計。包括了解太陽能資源的現狀、掌握光伏發電的基本理論及系統分類、構成,掌握光伏發電中各個環節如:光伏電池、充放電控制器、逆變器及相關電力電子變換電路、蓄電池的工作原理、控制方法及結構選型,掌握太陽能電池板串并聯、蓄電池容量、串并聯數的計算等,并能夠獨立完成小光伏發電系統的設計。由于新能源科學與工程專業是我校的新專業,沒有現成的較好的教學模式可參考,目前授課方式仍然以傳統教學模式授課,缺乏“積極性、主動性、創新性”等能力的培養。且理論教學和實踐教學相脫節[3],學生的應用能力和社會的實際需求不符,制約我校該專業學生在就業后職業發展,進一步影響到我校該專業的發展。目前,學校也處在應用型本科轉型之際,借此機會,在本學期本人教授該課程時大力推進該課程的教育教學改革,積極探索新的人才培養模式,創新學生實習實踐機制和內容。

三、課程教學過程中存在的問題

(一)授課形式傳統單一

該課程的課堂教學在此之前一直采用傳統授課模式,老師在課堂上照本宣科灌輸式授課。這樣的教學模式下學生的積極主動性不高,接受知識效果差,顯然已經不能適應現代教學。課程實驗方面,我?,F有的實驗條件有限,實驗設備種類少,臺數較少,可做的實驗項目少,且多以驗證性實驗為主,開發性實驗較少。學生在實驗過程中可動手操作的部分有限,實驗浮于表面,只能驗證課堂上學習到的基本理論,深入的知識點無法從實驗中驗證。課程設計方面,由于學生能力、現有條件的限制,選擇的題目陳舊,沒有太多新意,實驗室的實驗設備多不能供給課程設計使用,且受時間的限制,結合動手能力的設計少,設計大多偏理論計算和結構設計。

(二)實踐教學環節不足

實踐是檢驗學習效果的重要措施。對于很多大學生而言,自己所學的專業能夠“學以致用”是最理想的事情。有些同學在課程學習完畢后仍然不分不清楚單晶硅和多晶硅,不知道光伏發電系統中控制器長什么樣,看到各類電器設備不認識的情況。如此,學生學到的知識也只是皮毛上的理論,而不能深入理解其內部的工作原理。如何能夠加強實踐教學環節,是目前教學過程中非常重要的組成部分。

(三)考核機制單一

目前該課程的考核仍然采用70%期末考試成績+30%平時成績的考核機制,考核的項目點較少,不能準確的評價學生的總體綜合狀態。如何合理評價學生是否掌握一門課的知識應該是綜合的評定。

四、教學改革的措施

(一)教學方式多樣化

在理論教學方面,在應用型本科院校的教學中,傳統的“教師教、學生學”的教學模式不再適合目前學生的特點。根據課程結構體系,結合學生的特點,本學期該課程在我校新能源科學與工程16-1班進行積極教學法的試點。課堂組織教學過程中“以學生為主體,教師引導”項目化教學。注重上課時學生的感受。比如為調動學生學習主動性和課堂參與度,課程之前我會先把每節課的知識點進行梳理,將任務下達給學生,課堂上同學們分成小組圍坐在一起進行討論。這種讓學生帶著任務去學習,將“教、學、做”有機融于一體,進一步培養學生自學能力。除此之外,理論教學時可以加入實物教學,比如在講太陽能電池時可將電池板帶進課堂,邊講理論邊看實物,讓所講理論落在實處。在課程實驗教學方面,為保證教學質量,每個實驗設備的學生不宜過多,3-4人一組即可。在實驗課之前一定把理論知識講透徹,讓學生明白做實驗的目的,與理論之間的聯系,如何用實驗數據驗證理論所學。在實驗過程中老師需要加強對學生的考核,觀察學生的動手能力。實驗完畢,需認真規范的提交實驗報告,分析所得實驗數據。在課程設計方面,鼓勵學生多結合生活實例來設計更新的題目,可應用現有的實驗室平臺或一些仿真軟件來加強設計結構完整性。并且課程設計可以和各種大賽相結合,比如全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、可再生能源大賽都是很好的出口,以實現以賽促學。本學年,我所帶試點教學改革班級的學生參加了全國節能減排大賽,獲得了兩個三等獎,極大的鼓舞了學生學習的積極性。

(二)建立校內外教學實踐基地,學以致用,實踐加深理論

我校正在向應用型本科轉型,更注重學生的動手應用能力。本課程本身理論性較強,學生不容易建立感性認識,而適當的帶領學生到工程現場參觀和學習,比只在課堂上空對空的泛泛講課更能讓學生深刻理解。實踐環節能夠增強學生的感性認識,理論聯系實際,進一步強化理論學習,在此過程中能更好的激發學生學習興趣,培養學生動手能力,激發學習的積極性。目前學校已與甘肅特銳德電氣有限公司新疆分公司達成協議,公司在我校建廠,我校學生可去廠區進行參觀實習,建立實踐教學基地。該企業主要業務包括各類光伏設備、各類高低壓成套電氣設備、箱式變電站等。學生通過在基地的實習,學生對太陽能發電過程中的設計和生產工序、產品質量保證、安全操作以及維護方面都有了切身體會和較為全面的了解,拓寬了學生的工程視野,學以致用,用實踐加深理論。本學期在上課過程中帶領新能源科學與工程16-1班學生參觀該廠,學生反饋效果較好。學校目前也在積極接洽更多專業相關企業,與之形成合作,讓學生有更多實習實踐基地。

(三)改革考核機制

原有的教學大綱中,本課程的考察方式為30%平時成績+70%閉卷考試成績。但是通過成績分析,對學生的觀察及往屆學生的反饋情況。結合本門課程的特點理論較強、綜合分析能力要求較高,因此本學期在課程的考核方式上進行一定的調整,即采用60%閉卷考試+10%作業成績+10%課堂表現+20%課內實驗成績,注重平時,細化標準,理論與實踐并重的綜合考察方式。學生要想拿高分,必須在每一個環節上下功夫。在課程設計的考核過程中,要求學生不能有完全重復的題目,例如在選題上要有特定的地理位置、環境因素的設置,在設計光伏系統時要盡量實現不同的功能應用及特點。評分時以50%設計內容+20%答辯+20%動手能力+10%考勤。通過以上具體的考核方式,不僅可以提高學生的主觀能動性,也能夠大大提高學生的實踐能力。

五、結論

《太陽能發電及利用技術》對我校來說是一門新專業下的新課程,因此課程改革是一個不斷摸索,循序漸進的閉環反饋過程。作為任課教師要不斷根據生產實際調整、更新教學內容、創新教學方法、合理考核機制、加強實驗室建設及利用、以賽促學加強學生實踐能力。根據本門課程的特點,通過本學期初步的改革嘗試與探索,學生雖有些不適應,但總體普遍的反饋效果較好,具體表現在學生學習主動性積極性提高,實踐動手能力得到提高,參加大賽的經驗得到提升等幾個方面。當然,效果的好壞并不能由一次試行就能做出合理的對比,在后續的教學過程中,我會繼續深入改革,多進行幾屆學生的情況對比,并在此過程中不斷的調整教育觀念、教學方式、教學行為。我也會加強自身專業知識的更新,同時加強實踐性知識的積累和教學內容的整合能力,最終完成教師職能逐漸向導師職能轉變,這也順應了我校應用型本科工作轉型的大趨勢。

【參考文獻】

[1]李靜.淺談光伏發電技術應用專業人才培養模式與課程體系的改革[J].牡丹江大學學報,2013(12):162-163.

[2]汪澤,李春蘭,王長云.新疆地區光伏應用現狀及其并網影響研究[J].能源研究與管理,2016(3):5-9.

[3]張旭,李玲.太陽能光伏發電技術課程教學改革與實踐初探[J].科技視界,2015(33):190+246.

作者:竟靜靜 王玉巍 任甜甜 單位:新疆工程學院

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