虛擬項目驅動法在新能源發電技術課改研究

朱純兵

摘 要：根據武漢晴川學院對新能源發電技術教學研究，對新能源發電技術的特點和新建本科院校開設該課程的難點進行了論述，探討了虛擬項目驅動法教學的特點和作用， 詳細介紹了小型風力發電虛擬項目的實施。 通過實踐證明虛擬項目驅動法教學能激發學生的求知和探索欲望。項目的實施拓寬了學生的視野，項目的完成培養了他們的創新和積極進取的意識。

關鍵詞：新能源;獨立風力發電;最大功率跟蹤;虛擬項目驅動法

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.073

0 引言

人類經過艱苦不懈的努力探索，認識到可再生能源的利用是人與自然和諧相處和解決能源危機的有效途徑，新能源的開發和利用是走科學發展之路的內在需求，在綠色環保、低碳的戰略新形勢下。新能源發電具有極高的社會意義和經濟價值。為適應社會的需要，近十年來不少高校相繼在本科生中開設了新能源發電技術課程。它是一門多學科交叉的綜合性課程。

高等學校深化教學改革的重要環節是選修課的建設和完善，選修課目前成為新建本科院校迫切需求培養創新型人才的一種重要手段。新建本科院校面臨著項目少，科研基礎薄等特點。教學水平參差不齊，特別是新近開設該課程的新建本科院校，無論是科研水平還是教學水平都還處在基礎建設的階段。新建本科院校及該課程的特點決定了要開好這門課程絕非易事，這就需要調動教師和學生兩方面的積極性和主動性，參照傳統教學方法很明顯無法滿足要求，需要進行教學模式改革。

1 傳統教學模式面臨的問題及課程改革的構建

該課程本校教學計劃為32學時。沒有實踐環節和實驗設備。學時少和授課內容多是課程教學中存在的首要問題。課程涵蓋的能源種類和發電方式繁多。這些能源既有每天接觸的 風能和太陽能;也有每天都與其打交道的生物質能（如垃圾）和具有地域特色的潮汐能、海洋能和地熱能。如采用傳統教學方法，沒辦法完成相應的教學內容，較多的知識點與較少的課時量形成了矛盾。此外該課程不僅要求學生具備電氣專業還要求其他領域（如空氣動力學，機械學等）相關的知識;課程特點使得學生由開始學習時的新鮮轉向學習過程中的迷惘以及后來發現不易找到學習規律的困惑。新建本科院校大學生對課程興趣與研究性本科院校是不同的。他們受教師的影響更深。該課程的特點決定了新建本科院校開設該課程的難度，無論是教師還是學生都有不足之處，都有許多需要學習或加強的地方。首先學生沒有工程經歷，不易理解教學的理論知識與工程之間的關系，其次新建本科院校學生的自學能力和學習主動性要差一些。新建本科院校面臨著科研底子薄，建校時間短，資源相對匱乏。對于新能源發電技術，教師只能通過教科書和相關資料的學習，對教材理解的深度和廣度都有限。

2 虛擬項目驅動法教學特點及模式

虛擬項目驅動法就是通過項目的虛擬，圍繞工程項目展開。虛擬項目驅動法教學能改變學生被動學習的窘境。可提升教師對新能源發電技術前沿技術的了解和掌握。教師通過科研加深對教學知識點理解的。虛擬項目驅動法教學具有下面的特點：

第一是互動性和團隊協作性。從項目在制定之初和項目實施過程中的討論、學習等，都需要教師與學生有良好的互動。項目的完成需要所有團隊成員有明確的分工和合作。在項目實施過程中成員之間要密切聯系相互配合。

第二是工程性、實戰性和挑戰性并存。項目讓學生真實感受項目不是簡單的解一道題。體會到理論知識和技術應用的差異。

虛擬項目采用的模式是在教師的指導下，通過一個切合學生實際的任務項目，從資料收集、方案論證、項目實施由學生負責和完成。

3 虛擬項目法在新能源發電技術課改上的應用

該課程是本校電氣工程及自動化專業高年級學生的專業選修課， 根據我校學科建設及課程體系結構，在開始學習風力發電前給學生布置任務。這樣學生有足夠的時間查找資料和相互之間探討，同時可起到增加對教學內容的興趣。將學生分成幾個項目小組，成果驗收采用教師和學生共同見證。虛擬項目的選定以及實施方案都要切合本校學生的實際。

在學習風力發電時，與學生討論虛擬項目任務的形式和方法。可以采用微型或小型風力發電作為方向。這個方向具有一定的挑戰性，對于學生的理論知識要求也較高。有助于培養學生主動獲取知識的能力和提高學生的動手能力。考慮經費和時間，虛擬項目的實施分幾個階段，第一階段要求做出方案和設計可行性報告。待時機成熟再實施后續工作。考慮工作量的問題，采用按功能分塊的方法，如：第一個組完成電力變換單元和蓄電池的控制，和控制器。 因為風速和負載的變化，控制器要完成發電量與用電量的匹配 使風力機捕獲到波動的風能。

第二組要求學生設計最大功率點控制和設計負載跟蹤。由于風具有隨機性，風力發電機發出的電能是時變的，對于定槳距風力發電機，當風在額定風速下時。如何讓風力發電機發出更多的電，風力機需要跟蹤最大功率。通過控制DC-DC調節發電機電流，改變轉矩來調整轉速。使風力機工作在最佳葉尖速比。這需要與一組設計的DC-DC 以及蓄電池的同學密切合作才能完成最大功率跟蹤方案。

通過這個實踐環節能夠很好地復習學過的知識。鍛煉學生分析和解決問題的能力。項目的實施應選取比較活躍的班級進行先試點后推廣的辦法，切記好大喜功。

4 結論

虛擬項目驅動法激發了學生的求知和探索欲望。學生通過多方查找資料，學會了自主學習方法和提升了解決工程問題的能力。項目的實施拓寬了學生的視野，項目的完成培養了他們的創新和積極進取的意識。

參考文獻

[1]惠晶.新能源發電與控制技術[M].第3版.北京：機械工業出版社，2018.

[2]馬海嘯.“新能源發電技術”課程教學內容和方式探索[J].中國電力育，2013，（30）：106-107.