應用型光伏發電系統設計實訓教學的探索

邱美艷

(天津中德應用技術大學,天津 300350)

應用型光伏發電系統設計實訓教學的探索

邱美艷

(天津中德應用技術大學,天津 300350)

針對社會急需光伏發電專業技術型人才的現狀，結合天津中德應用技術大學的辦學特色，注重課程的實踐性，以培養學生的工程實踐能力和崗位適應能力為目的，開發了適用于應用型院校的“光伏發電系統設計”實訓課程。課程中實訓教學環節將多個實際工程案例應用于課堂，課程實施過程模仿實際工程案例的實施流程，采用角色扮演的方式，讓學生體驗真實崗位需求，并融入信息化教學手段，充分調動了學生的學習興趣，有效地提升了課堂的趣味性、改善了教學效果，能更好地實現校內實訓課程與企業工程實踐崗位的有效對接。

光伏發電; 應用型; 工程實踐能力； 實訓教學

0 引 言

近年來,隨著光伏行業的快速發展,光伏行業的人才需求量日益增大。為適應光伏專業技術型人才的市場需求，很多院校開設了光伏專業和光伏發電技術相關專業教學課程[1]。其中光伏發電系統設計作為光伏產業人才培養的重要核心課程,是一門專業實踐性很強的課程，該課程主要講述光伏發電系統設計的相關專業知識，其應用性很強，因此實訓教學環節顯得至關重要。然而光伏行業起步較晚[2]，光伏發電的一系列課程都屬于新興課程，教學與實訓環節還處于探索階段，近年來許多學校都開展了教學改革與探索[3-11]，但是關于光伏發電系統設計的課程改革較少，因此根據我校的辦學特色，開發適用于應用型院校的光伏發電系統設計課程，并對其課程的實訓環節進行了探索與實踐。

1 “光伏發電系統設計”教學目標及課程內容設置

1.1教學目標

應用型光伏發電系統設計教學，主要立足于培養應用型光伏專業高素質人才的專業實踐教學需要。通過光伏發電系統設計專業課程的學習，幫助學生理解學習光伏發電系統原理及組成，掌握光伏發電系統的設計施工及維護等實踐應用能力，培養學生的工程意識、工程創新能力等技能素質，為學生將來從事光伏行業的生產運行、技術服務、產品檢測等相關崗位工作打下良好的工程技能基礎。

1.2課程內容設置

根據辦應用型本科的定位，以應用為本，以培養現場工程師為目標[12]，專業課程內容建設應具有一定的工程應用性。為了培養學生的現場工程意識，也為了使學生在校內實訓與在企業參與工程實踐很好地銜接，我們對光伏發電系統設計課程設置了光伏手機充電器、光伏路燈、家庭光伏電站、企業光伏電站、并網光伏電站等工程項目。

2 教學特點

(1) 教學資源豐富。本課程實訓環節依托真實的工程項目作為教學案例，教學資源豐富，涵蓋了本校的屋頂電站、教學案例庫的案例以及鵬芃科藝網站的案例，這些案例貼近實際，使學生的學習更接近實際工程，培養學生的工程能力。

(2) 信息化教學。以學情為基礎，實訓教學中結合了信息化教學，提高學生的學習興趣和參與度。通過信息化平臺上的資源庫與任務庫為開展自主學習提供了可能性，通過信息化的實時信息查詢，網絡設備模擬采購等環節，保證教學的實時有效，而不是脫離實際的理論教學，使教學能與時俱進，跟上時代的要求。

(3) 教學方法多樣化。光伏發電系統設計實訓體現了以學生為中心的教學方式，改變了過去以教師為中心、講授式的教學模式。在實驗過程中教師是“導演”的身份，更多的是學習指導者，指導學生如何學習，培養學生的學習主動性[13]。在整個實訓過程中教師采用了案例教學、任務驅動、角色扮演等方法進行教學組織。

(4) 注重能力培養。在整個任務實施流程中，學生工作模擬真實的工作任務需要，使學生學習貼近實際工作，體驗真實崗位需求，培養學生職業能力與工作崗位無縫對接。同時注意學生的職業素養的培養，采用角色扮演的方式，培養了學生的團隊意識和協作精神，教學中融入成本核算的概念，培養學生的成本意識。

3 光伏發電系統設計課程實施

3.1實訓內容

本實訓項目選擇設計“家用光伏電站”為例，模仿實際工程案例實施，實施流程為：任務書虛擬公司虛擬員工技術方案施工調試項目可行性報告。

要求學生按照任務書要求，模仿公司的設計團隊，設計出滿足客戶要求的技術方案，具體包括：①光伏系統組件的選型與計算；②光伏控制器的選型；③蓄電池的選型與計算；④光伏逆變器的選型與計算；⑤系統的整體報價；⑥光伏系統可行性報告分析。

3.2實訓安排

(1) 教師。實訓過程中采用信息化教學的方式，教師通過網絡給學生發放任務工單，進行情景導入和引導。整個教學活動中學生是課堂的主體，教師對學生進行必要的講解與指導，以及最后的工作驗收與評價。

(2) 學生。光伏發電系統設計實訓的目標是通過仿真情境的設計進行崗位訓練，使學生將學到的理論知識通過實踐操作固化，并培養其綜合創新能力[14]。因此在學生組織上，通過角色互換使學生盡可能多地從事不同崗位的工作，以實現知識的交叉融合[15-16]，同時培養學生的團隊精神。學生分小組進行，每組4人，4個人都有不同角色分工，分別為：采購、設計、質檢和文件撰寫人員。每組設置一名組長，根據組內同學的特點進行分工，團隊協作共同完成任務，最后由組長進行匯報。

(3) 實訓實施。①課前準備，在實訓課程之前學生應對相關設計內容有一定的了解，教師在上課前將需要準備的知識點和實際工程案例發到網絡群中，學生可以下載預習。②任務導入，教師提出學生感興趣的話題，如何給自己的家里設計一個適用的光伏電站，指出此次任務的實用性，激發學生的學習興趣，在群里發放任務工單，如表1所示。③任務分析，學生下載任務工單，對任務進行分析，小組人員分工并設計工作流程。分析工作中需要的軟件工具，需要的計算有哪些，同時需要模擬采購的設備有哪些，怎樣給出最優的報價，并設計項目的可行性報告。④任務實施，學生采用實際工程軟件Retscreen，查詢當地的氣候條件、日照時數等參數，如圖1所示。然后設計人員根據這些參數進行計算，對光伏組件、蓄電池、控制器以及逆變器進行選型(這里可以選用淘寶、天貓以及公司網站如：

表1工作任務書

給新疆某一家庭準備做一個家庭電站,滿足日常生活用電,該用戶的用電情況如下:

地點 家用電器負載設備序號負載設施P/Wt/h數量W/kW·h1冰箱15024(工作9)11.352客廳節能燈25810.23臥室節能燈15530.0754洗衣機3000.510.85廚房節能燈20310.066臺式電腦260410.687海信電視機145610.87總計4.035

請給該客戶設計一個光伏電站,滿足日常基本用電,具體工作包括光伏陣列的選型和設計、蓄電池的選型與計算、控制器的選型、逆變器的選型及系統整體報價，并整理成項目可行性報告。英利公司等)，讓學生通過實際的網站、實際的產品進行選型設計，采購人員進行網上議價、成本核算，培養學生的成本意識。與此同時，小組里面的質檢人員要制定各個產品的檢驗標準，通過網絡及課本獲取相關信息，制定所選產品的相關的檢驗標準。最后小組的文件撰寫人員形成項目工程的可行性報告。⑤任務評價，對學生進行客觀正確的評價有利于其今后的學習，因此本實訓教學中采用學生分組PPT匯報，教師點評和小組互評的方式進行。小組長對本小組的工作進行匯報，教師對其工作中的可取的地方提出表揚，對其不足的地方進行指正。其他組成員對匯報組進行打分評價，小組間可以互相學習，取長補短。

圖1 Retscreen軟件使用

4 教學效果

在光伏發電系統設計實訓任務實施流程中，模擬了真實的工作任務，使學生學習貼近實際工作崗位，不少學生在學習課程之后表示更容易接受這種學習方式，愿意以小組分工的形式模擬完成公司員工的任務，原本枯燥的理論計算變得生動起來；通過課程的學習不但能學習專業課程知識，還可以了解企業工作崗位需求和實際工程現狀，培養了學生的工程應用能力和創新能力，真正做到學以致用；學生在調研資料、設計方案、項目小組進行交流學習的過程中，擴展了知識面，提升了分析問題和解決問題的能力，同時也培養了團結協作的團隊意識。

5 結 語

本實訓教學采用“工程案例、項目仿作”的方式，將實際工程案例融入課堂，體現了課堂的真實性，采用信息化教學手段，實行項目教學方式，極大調動了學生的主觀能動性和積極性，充分展示了課堂的趣味性，形成了在樂中學，學中做的學習氛圍，真正還課堂給學生，有效提高了教學質量和學生的工程素質。

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Exploration of Practical Training Teaching System for Photovoltaic Power Generation System Design in Application-oriented Education

QIUMeiyan

(Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,Tianjin 300350,China)

In view of the urgent need of the professional and technical talents of photovoltaic power generation in the society,combining with the characteristics of Tianjin Sino-German University of Applied Sciences,the paper pays attention to practicality of the course,aims at cultivating students’ engineering practice ability and job adaptability.“Photovoltaic Power Generation System Design” training course was developed for application-oriented higher institutions.In the course,the practice teaching part was designed by appling many practical projects to the classroom teaching.The course implementation was imitated the process of the actual projects.Students were adopted to play the roles of performers,so that they could experience the real job requirements.And integrated information teaching method could fully mobilize the students’ interest in learning,effectively enhance the fun of the classroom,improve the teaching effect.It achieves the well convergence of school practice courses and enterprise engineering practice positions.

photovoltaic power generation; application-oriented; engineering practice ability; practical training teaching

2016-09-08

天津市教育科學“十三五”規劃課題(能源類專業“中高本碩”系統化人才培養研究，VEYP5040)

邱美艷(1981-)，女，河北肅寧人，碩士，工程師，研究方向為光伏發電。Tel.：13821489112;E-mail：qiumeiyan666@126.com

G 642.423; TM 615+2

：A

1006-7167(2017)07-0239-03