基于虛擬項目的新能源課程教改研究與實踐

鄧劍

摘要：從新能源技術課程實際出發，研究傳統教學模式存在的不足之處。提出基于虛擬項目的教學模式，通過教師指導，學生自發組織以完成項目內容的形式進行教學。項目的擬定要涵蓋所學知識點，項目的組織充分體現了新模式的教學特點。教學實踐表明，基于虛擬項目的新能源課程教學模式，不僅加強了“教與學”的互動性，而且極大地調動學生的主觀能動性，是行之有效的。

關鍵詞：虛擬項目；新能源課程；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）28-0154-03

應用新技術開發利用風能、太陽能、生物質能和海洋能等的可再生能源一般稱為新能源技術，其中風能和太陽能等可再生能源的大規模開發利用被視為解決當前能源危機及環境污染的有效途徑之一，而風力發電和太陽能發電技術逐漸成為許多國家可持續發展戰略的重要組成部分，發展迅速[1，2]。我國《能源發展戰略行動計劃（2014—2020年）》提出大力發展風電和加快發展太陽能發電，到2020年兩者裝機容量分別達到2億千瓦和1億千瓦左右。高校能源動力類專業為國家培養掌握新能源相關技術的工程技術人才，滿足能源遠景發展的人才需求，發揮高校優勢開設“新能源技術”類課程成為當務之急。目前，各高校在新能源技術教育方面的水平參差不齊，對于一些新近開設該課程的學院或教研室，從師資力量到教學內容和教學方式等都還處于迎頭趕上的階段，高效傳授知識的手段和提高畢業生就業能力培養方面均處于摸索階段[3-5]。

上海應用技術學院能源與動力工程專業在課程建設與改革中設置了新能源教學模塊，其中《新能源技術》和《風能太陽能技術》是其中兩門很重要的專業課。《新能源技術》側重于基礎知識和基本概念的講解與介紹，而《風能太陽能技術》則著重理論知識和技術應用的學習與認識。經過四年的教學實踐，多學科交叉的新能源課程具有以下鮮明的特點：課程內容覆蓋面廣，涉及動力、電氣、機械、自控和材料等諸學科知識；教學內容更新快，新能源技術研究與開發始終處于不斷推陳出新狀態，新技術和新設備不斷涌現；課程實踐性強，教材中有很多工程實際中的概念定義，所學內容以工程實際的設備或裝置為主；教學方法和手段的多樣性，傳統的教學方法需要結合現代教學教具，以新的方式進行教學才能適應課程的教學要求。基于上述特點，在新能源課程教學實踐中對教學內容、教學手段和實踐環節提出了很高的要求。首先要選擇符合動力類本科生循序漸進的新能源技術教材，既能深入學習本專業的知識，又對相關專業知識能找到最佳切入點。其次，核心的是要解決好理論與實踐相結合的問題，摸索出一條重視理論知識突出實踐能力的教學摸索，從而提高教學質量，培養學生綜合能力，為上海應用技術學院卓越工程師培養目標提供有力支撐。

一、傳統以考試為導向的單一教學模式

傳統教學模式以教師為中心，在短時間內教師講授大量的課程知識點，學生被動接受，課后記憶背誦大量的生疏概念和定義[6]。檢驗課程學習效果以期末考試分數為主，輔以平時表現加以評價。如圖1所示，教學過程體現的是“教、學、考”單一進程。這種以考試分數為導向的教學模式，主要缺點在于難以最大限度調動學生積極性，原因則是學時有限，教學內容較多，因此課堂上互動性不強，即使有零星互動也主要集中在考試復習階段。另外一個缺點則是教學效果的反饋比較滯后，需要等到試卷反映出來的分數和錯誤答題情況，任教教師才能知曉教學的薄弱環節，如果想要挽救已經來不及了。對新能源技術等工程類課程而言，盡管傳統教學模式可以從調整教學內容、局部改進教學方法、優化實驗設計等方面有所提高，但是不改變這種單一進程化的教學模式就難以調動學生和教師的積極性。

二、基于虛擬項目的教學模式及特點

“虛擬項目”教學是一種新的教學模式，讓學生擁有更多的自主權，參與更廣泛的實踐教學環節。這種新的教學機制將班級同學分解重組，形成一個以項目為導向的學習小組，而教師的角色則轉換為項目咨詢及成果驗收專家。具體組織形式如圖2所示，由“項目指導者”——教師提出一個項目，指定學生或由學生自薦擔任項目負責人，對項目進行分解為若干工程技術問題，項目負責人與其他學生雙向選擇分組，在各技術小組成立后實施“學習、討論、解決”具體問題。查找資料和小組間討論全部在課后完成，課堂上僅需要匯報項目成果和討論難題，教師及項目負責人評價組員的學習情況，同時組員也有自由評價項目負責人的機會。教師根據項目匯報和充分討論情況，及時答疑解惑，對照教學計劃檢查知識點的掌握情況。

虛擬項目教學模式以項目和工程技術問題引導學生，這種新鮮感可以激發學生求知欲，增加學習興趣。整個項目完成過程中，學生參與度較高，要求主動學習知識點，教師與學生的互動頻繁，反饋及時。同時，教師的考察手段也多樣化，更注重過程的考核。虛擬項目教學模式強調理論與實踐的緊密結合。因此，基于虛擬項目的教學模式具有以下一些特點。

1.互動性強的“教與學”過程。無論是擬定項目和人員組織，還是項目匯報與討論，時刻強調教師與學生的互動，彼此交流成為主要方式，教學過程中答疑解惑占了相當多的時間，取代傳統教學模式中的教師單獨講解知識點。

2.實踐性強的教學方法。對新能源技術類課程而言，理論知識相對較少，難度不大，但是實際應用知識較多，如何在課堂上培養實踐能力是學好這門課的關鍵。虛擬項目教學模式能夠根據實際工程中的一些技術問題模擬工程案例，讓學生接觸到來自生產一線的真實項目和信息，體會到理論知識和技術應用的差異。

3.知識與能力并重的教學模式。項目本身雖然不是真實的，但是項目材料和組織實施過程方法來自企業一線。一個項目的完成需要各環節有效運作，既需要有出色組織能力的學生擔任項目負責人，也要求團隊成員各司其職又能夠互相配合，采用交流討論甚至辯論的形式，從問題出發，解決問題，發現新問題。因此，全過程培養了學生自主學習能力，項目組織能力和團隊協作能力。同時，通過項目的操作與學習，能夠讓學生接觸到很多企業信息，積累實踐知識，為培養學生職業能力打下良好基礎。

三、虛擬項目教學模式在《風能太陽能技術》課程上的應用

風能太陽能技術是一門實踐性非常強的專業課程，行業發展迅猛。而學校人才培養的現狀是理論知識很廣，實踐知識缺乏，學生沒有基本的工程概念。在教學中采用“虛擬項目”模式可以讓學生比較容易接受新概念，直觀地理解有關的理論知識和技術，從而掌握基本的專業技能，有利于培養學生靈活應用知識的能力，提高實踐能力和創新能力。以《風能太陽能技術》課程中的“第三章 風電場規劃選址”為例，其中設置一個項目“風電場宏觀選址”。具體內容見表1所示。

在學習這一章節時，學生根據“風電場宏觀選址”項目分為三個小組，分別完成“風資源評估”、“宏觀選址的影響因素”和“宏觀選址方法和步驟”三部分內容，經過小組內部討論學習和項目負責人統籌后，由學生代表在課堂上進行PPT講演，再由全部學生提問討論。課程結束后，項目負責人總結“風電場宏觀選址”項目完成情況，最后每個學生就自己感興趣的內容提交一篇小論文。學生普遍對“風資源評估”比較熟悉，了解得比較全面。但是，在“宏觀選址的影響因素”和“宏觀選址方法和步驟”兩部分問題比較多，了解得不夠深入，反映在小論文數量較少，論文質量不高。學生學習過程的這些表現為教師提供了非常好的反饋作用，有利于進一步指導教學改進。同時，小組討論情況、PPT講演和小論文等均是學生的階段學習成果，教師可以上述表現作為平時成績的考察依據。經過一個學期持續不斷的演練，不斷地調整方法和內容，《風能太陽能技術》課程的教與學獲得了大多數學生的充分認可，課堂氣氛愉悅，學習效果顯著。

當然，這一新的教學模式應用過程中還需要不斷總結經驗，持續加以改進和完善，才能更好地服務于新能源技術課程的“教與學”。首先，項目的內容要具體，覆蓋所學知識點，可操作性強。其次，這樣的模式對教師自身的工程實踐經驗提出了很高的要求。如果教師沒有電力能源行業從業經驗，僅從書本知識到書本知識將很難將虛擬項目付諸實施。上海應用技術學院選派了兩名從事過五年以上電力生產企業的青年教師擔任該課程的教學工作。最終，這種模式對課堂組織能力要求較高，環環相扣，不僅教師要掌握好節奏，刪繁就簡。選派的項目負責人需要提前準備好充足的資料，安排好流程。否則，很難化解課時限制和教學內容多的矛盾。

四、結語

虛擬項目教學模式不僅符合工科教育與教學模式的自我完善，也是培養綜合能力強的專業人才不可缺少的教學環節。新的教學模式增強了教師與學生的良性互動，教師能夠及時獲得學習效果的反饋。該模式充分發揮了學生學習的主觀能動性，激發學生對新能源技術課程的學習興趣，在思考問題的深度和廣度方面有了長足進步。教師易于掌握過程考察，手段多樣，切合了應用型本科院校對卓越工程師培養的要求。虛擬項目教學模式是新能源技術課程教學改革與創新的一次積極探索。

參考文獻：

[1]于三義.淺談新能源發電技術[J].中國電力教育，2011，（15）：92-93.

[2]趙異波，何湘寧，周永忠.新能源發電技術的最新進展[J].電氣應用，2004，（2）：1-4.

[3]馬海嘯.“新能源發電技術”課程教學內容和方式探索[J].中國電力教育，2013，（10）：106-107.

[4]孫欣，黃永紅.“新能源發電技術”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2011，（12）：95-96.

[5]張濤，武建瑞.“新能源發電技術”課程教學改革探索[J].中國電力教育，2014，（3）：73-74.

[6]韓楊.復合型創新人才培養模式下“新能源發電技術”教學探索[J].中國電力教育，2013，（5）：46-47.