項目驅動法在《新能源發電技術》教學中的應用

郝廣濤，鄭志霞

（莆田學院機電工程學院，福建 莆田 351100）

項目驅動教學是在教學過程中以教學內容為核心，并與實際應用中的典型項目相對應，將教學內容分割為若干個前后關聯、邏輯緊密的知識點。

在課程教學過程中，通過講解實際項目，依次介紹其中的知識點，達到理論教學的目的。同時，引入當前理論研究的新成果，剖析實際應用中存在的問題，需要如何改進、變化傳統知識點形式，才能解決實際中存在的問題。

通過項目驅動教學的講解、練習，針對當前實際應用中存在的若干問題，將其作為一個考核項目，引導學生分步驟、分階段、分組合作完成。

目前，我國正處于能源深度改革的攻堅期，風力發電、光伏發電、潮汐能發電、海洋能多種發電、地熱能發電、生物質發電等理論研究正日益受到電力科學工作者的重視，部分技術也已在國家電網公司、發電公司等得到應用，開始并網發電。

為了適應國內外新能源理論及應用發展步伐，《新能源發電技術》課程在2010年前后逐步在我國普通高校電氣工程及其自動化專業開設。該課程內容涉及太陽能發電、風力發電、水力發電、潮汐發電、海洋能發電、地熱能發電、生物質能發電、互補發電等內容。由于該課程內容來自于實際應用，理論與實際應用關聯密切，因此，采用實際應用項目來驅動教學能夠獲得良好的效果。

1 建立《新能源發電技術》項目庫

為了與教材內容匹配，需要調研新能源發電正在實際應用的項目。新能源發電技術課程包含太陽能發電技術、風力發電技術、水力發電、潮汐發電、海洋能多種發電技術、地熱能發電、生物質能發電、燃料電池發電、綜合能源互補發電等內容。針對每種新能源發電技術，按照難度、適用場合、典型性等原則建立多個項目，并編寫適當的教學課件。下面列舉幾個案例。

案例一：針對太陽能發電技術，調研山東青島特銳德電氣股份有限公司，根據公司提供的系統結構、原理方案、應用場景等材料建立35kV光伏發電系統項目。通過調研北京海瑞克科技發展有限公司10kV光伏電站系統，建立應用于小區、家庭發電系統項目，該項目對于開拓大學生創新創業思維及理論和小型應用項目具有重要幫助，所以對該項目的光伏組件特性、接線方式、電流電壓關系、光電轉換效率、交直流變換元器件、儲能電池等部分重點介紹。

案例二：針對綜合能源互補發電系統，調研國家電網許繼集團有限公司在天津塘沽區建設的能源互聯網實例了解風力發電、水力發電、光伏發電、生物質發電、地熱發電、儲能等能源集中合理配置與消納、能源低碳經濟性等方面。該典型示范項目包含區域能量管理中心、縣區運營公司、多分布式發電系統三層能量管理系統，分別建立項目庫，針對課程體系的上下游（如電氣工程基礎、電力系統分析、供配電技術等）予以介紹。

2 項目驅動的線上線下教學模式

線上線下混合式教學是一種融合了傳統課堂教學（線下）和互聯網+（線上）的多維度新教學模式。

線上教學能夠充分地鍛煉學生的主動學習能力，合理安排學習時間，可重復多次學習相關重點和難點知識，有助于課程復習和提升。當然，在線學習過程中，不僅要包含教材內容，而且要將教材內容進行擴展、引申，鍛煉學生查找擴展資料、解決引申問題的能力，下面列舉一個案例。

案例一：在學習風力發電技術過程中，風力發電技術的基礎是風功率預測技術，這是目前風力發電的重要課題，對于理論研究和實際應用具有重要意義。根據教材風功率預測模型：

式中，Pm為風輪輸出功率，Pw為風的功率，Cp為風能利用系數，ρ為空氣密度，A=πR2為風力機葉片掃掠面積，其中R為風輪旋轉面的半徑，vw為風速。

針對公式(1)中重要參數項，如Cp、A或者vw等，分組探討對于風功率預測的影響。針對影響重要程度進行排序，采集實驗室中風力發電實驗平臺中的實際數據進行分析。

為了培養理論與實際應用能力，進一步布置課題：任選一種風功率預測方法，以實驗室風力發電實驗平臺中采集的數據予以對比驗證。

上述課題完成的重要一環是通過線上查找資料、閱讀大量文獻、分析報告撰寫、計算機程序開發等。

當然，線下環節與線上環節應當深入配合，比如，線下課程講授、學生分組討論及翻轉、答疑解惑、應用案例實際剖析、創新思考、實驗仿真等。下面進一步分析案例一的線下部分，稱為案例二。

案例二：線下教學是到福建省莆田市湄洲灣風電場現場，由工程師講授風力發電的原理、結構以及計算模型，并在風力發電的調度端現場演示風力發電的風速、風力發電計算結果等，使學生能夠實際了解水平軸螺旋槳式風力機外觀、結構、并網發電原理等，達到實際應用與理論學習相互印證的效果。

除此之外，以莆田學院新能源發電實驗室風力發電平臺為案例，根據該平臺中采集的2019年1年內的風速、風向、空氣密度等數據，設置小型風力發電機發電功率計算課題，要求學生選擇多種傳統方法實現方程(1)的計算，并能夠對比分析。

3 多元化課程評價考核

因材施教是教學過程中重要的教學方法和原則，原意是指教師要從學生實際情況和個別差異出發，有的放矢地進行有差別的教學，使每個學生都能揚長避短，獲得最佳發展效果。為了實現此目標，在教學過程中，以此思路為主導，實行教學評價。

針對地方普通應用型本科高校工科學生男生多、女生少，男生動手強、女生理論計算強的特點，在教學過程中貫穿不同特點學生的主動性激勵策略，下面列舉幾個案例。

案例一：在線上教學部分（占總分值30%），主要有課程學習、資料查找、問題評測、計算程序開發、分析報告撰寫等幾個部分。

注重學生的主動性主要體現在問題評測（占線上分值20%）、程序開發（占線上分值30%）、分析報告（占線上分值50%）等幾個環節，對其加大考核激勵比值。

案例二：線下教學部分（占總分值70%），主要有反轉課堂（占線下分值10%）、小組討論回答（占線下分值20%）、項目應用創新（占線下分值30%）、課程考試（占線下分值40%）等幾個部分。

上述線上、線下考核過程必須做到有理有據、有據可查，如在線下教學對式(1)布置項目時，根據預測結果設置得分等級（預測誤差在0～10%為A，10%～30%為B，30%～50%為C，50%～70%為D，70%～100%為E）。表1給出了部分學生分值情況。

4 教學效果分析

4．1 教學成效

通過項目驅動教學，對于學生的理論、應用、服務社會等多方面有了鍛煉，主要表現在以下幾個方面：

（1）傳統教師主導的講授由學生為主角色替代，比如，反轉課堂、分組討論答辯，提高了學生學習的主動性。

（2）提高了學生學習的興趣。通過參觀實際企業、專家答疑授課、遠程實際項目介紹等環節，使理論更加貼近實際應用，廢除了傳統枯燥、沉悶的理論推導，使工科課程生動有趣。

表1 部分學項目1成績

（3）擴充教學體系知識層面。通過該課程上下游體系回顧、復習、引申、創新等教學內容，擴充了本課程知識面，也鍛煉了學生綜合解決問題的能力。

（4）提高了學生動手能力。該課程以項目為主導，側重項目應用創新環節，包括問題分析、軟件設計、硬件集成、分組協調配合等方面，極大地鍛煉了學生動手編程、焊接、系統調試等操作。

（5）課程考核成績提高。通過過程考核機制，多元化發揮學生主動性，學生平均成績達到了80分，相應比前幾屆未實施課程改革高出10%。

（6）學生滿意度提高。通過課程實施之后的民意測評，學生滿意度達到100%。

4．2 教學不足

項目驅動方式教學對于應用型本科高校教學具有推動作用，但對于理論教學型課程可能有所欠缺。除此之外，項目庫之間的前后關聯、依托等有機統一方面還有待進一步改進。

5 結語

新能源發電技術是目前理論研究熱門、實際應用密切關聯的一門課程，課程改革亟需且必要。

通過項目驅動的方式實現課程改革，鍛煉了學生的主動性、應用性、創新性，提升了教學、科研效果，但是，需要教師能夠適時依據實際，補充項目庫、充實相應內容。