翻轉式項目導向型的新能源發(fā)電課程教學探究

傳統(tǒng)化石能源資源日益枯竭，全球對能源安全的需求與日俱增。新能源作為可再生且清潔的能源形式，正成為推動全球可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。同時，全球環(huán)境污染和氣候變暖等問題日益嚴重，發(fā)展清潔能源已然成為解決這些環(huán)境問題的重要途徑。新能源發(fā)電因其低碳排放、環(huán)保無污染的特性而備受關注。基于此，各國紛紛出臺一系列支持新能源發(fā)展的政策措施，如補貼、產業(yè)扶持、設定減排目標等，大力推動新能源發(fā)電的發(fā)展和應用。為踐行減少溫室氣體排放、應對氣候變化的國際承諾，我國提出碳達峰、碳中和目標，加速推動清潔能源替代傳統(tǒng)能源。受益于技術進步和政策扶持，我國光伏發(fā)電、風力發(fā)電、生物質能發(fā)電等新能源技術取得創(chuàng)新性突破，新能源發(fā)電成本逐漸降低，發(fā)電效率不斷提高，推動了新能源產業(yè)的高質量發(fā)展。從目前的發(fā)展趨勢來看，我國新能源發(fā)電領域正逐漸成為全球經濟發(fā)展的新動力源泉，不僅能帶動大眾就業(yè)，還能推動技術創(chuàng)新、促進新興產業(yè)發(fā)展。立足于全球能源與環(huán)境新形勢，在能源需求、環(huán)境保護、技術進步、政策扶持、經濟利益以及“雙碳”目標等多方面因素的共同推動下，新能源發(fā)電技術正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢，儼然已成為推動能源綠色低碳轉型和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。在此背景下，新能源發(fā)電作為一門專業(yè)選修課程，旨在幫助學生掌握新能源發(fā)電的基本理論知識，了解更多新能源發(fā)電應用實例，進一步加深對能源科學技術的理解，拓寬他們的知識視野。

一、課程設計

（一）教學目標

1.知識目標。學生能夠掌握風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等知識，同時深入了解其他各類新能源發(fā)電技術。

2.能力目標。學生具備按照要求查閱文獻資料的能力，能夠建立系統(tǒng)模型，并進行簡單的工程分析與計算機仿真。

3.素質目標。將知識傳授、能力培養(yǎng)與素質提升相結合，在學生學習新能源發(fā)電技術基礎知識的過程中，使其掌握新能源裝備發(fā)電技術的研究方法，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，強化其嚴謹求實、尊重科學、精益求精的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。

（二）教學內容

以發(fā)電類別為例，具體涵蓋以下教學內容。1.太陽能發(fā)電技術：通過光伏電池將太陽輻射能直接轉化為電能。2.風能發(fā)電技術：利用風力發(fā)電機將風力動能轉化為電能。3.水能發(fā)電技術：將水流或水位差產生的動能轉化為電能，包括水輪機發(fā)電、潮汐能發(fā)電、波浪能發(fā)電等。4.地熱能發(fā)電技術：利用地球內部的地熱水或蒸汽驅動渦輪發(fā)電機組，從而產生電能。5.生物質能發(fā)電技術：通過氣化或發(fā)酵等過程，利用廢棄物及農作物秸稈等生物質獲取能量用于發(fā)電。6.海洋能發(fā)電技術：利用海洋的天然動力進行發(fā)電，如潮汐能發(fā)電、波浪能發(fā)電和海流能發(fā)電等。7.核能發(fā)電技術：依靠核反應堆釋放的熱能，通過蒸汽循環(huán)轉化為電能。

（三）翻轉式項目導向型學習安排

一方面，采用翻轉式教學，創(chuàng)新優(yōu)化教學流程。相較于以教師講授為主、學生被動學習的傳統(tǒng)課堂教學，翻轉式教學兼顧課下自主學習和課上互動討論及實踐活動，意在為學生提供定制化、個性化的學習路徑，增進學生間的互動與協(xié)作，提升他們的學習能力。具體而言，課下，學生可根據(jù)自己的學習習慣了解學習內容，滿足個性化學習需求。課上，鼓勵學生主動參與課堂活動，引導他們相互討論、提問并開展協(xié)作。同時，為學生提供更多時間和機會進行實踐，通過解決問題、討論案例等多元化方式，培養(yǎng)他們的自主學習能力和批判性思維能力。另一方面，采用項目導向型教學，解決傳統(tǒng)課堂教學側重于知識傳授，卻忽視培養(yǎng)學生解決實際問題能力的弊端。它以學生參與項目為核心，通過團隊合作、問題解決和實踐應用來實現(xiàn)教學目標。具體來說，關注學生實踐能力的養(yǎng)成，讓學生在參與項目和解決問題的過程中積累經驗，提升實踐操作能力。同時，讓學生在與他人合作完成項目的過程中掌握高效的溝通技巧，增強團隊協(xié)作能力。此外，培養(yǎng)學生的問題解決能力和創(chuàng)新思維，引導學生將課堂所學知識與實際工程實例相結合，真正做到學以致用，確保學生所掌握的知識更具實用性與可操作性。

二、教學實施

在新能源發(fā)電課程教學中，教師以太陽能發(fā)電工程設計和生物質能發(fā)電工程設計作為翻轉課堂教學展示案例，具體做法如下。

（一）太陽能發(fā)電工程設計

1.選址：從實際案例出發(fā)，選擇日照充足、地質條件穩(wěn)定的區(qū)域作為建設場地。2.太陽能電池組件選型：綜合考慮系統(tǒng)匹配性、經濟成本、使用壽命以及發(fā)電效率等因素，科學選擇組件類型。3.支架結構設計：設計一個既穩(wěn)固又能與環(huán)境相適配的光伏支架，以保障組件安全，降低后期維護成本。4.陣列布局：優(yōu)化光伏板的布局和朝向，通過采用跟蹤系統(tǒng)、多級布局等方式，最大限度地提高發(fā)電效率。5.接線與配電：合理規(guī)劃光伏組件的串并聯(lián)關系，減少電能損耗，從而節(jié)約成本。6.逆變器選擇：選擇合適的逆變器，確保供電可靠性，提升電壓穩(wěn)定性，增強故障保護能力，降低運維成本。7.監(jiān)控與安全維護：實時監(jiān)測設備狀態(tài)，確保安全運行。8.環(huán)境影響評價：預測并防范潛在的環(huán)境污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。9.法律法規(guī)遵循：嚴格遵循國家和地方在土地利用、環(huán)境保護等方面的政策法規(guī)。

（二）生物質能發(fā)電工程設計

1.生物質資源可持續(xù)性評估：對發(fā)電所需的生物質資源展開全面評估，以此確保發(fā)電項目具備穩(wěn)定可靠的原料供應，進而保障發(fā)電項目的穩(wěn)定運行。2.生產工藝可行性分析：對生物質轉化為能源的全過程進行詳細的工藝分析。3.環(huán)保標準遵循：在項目施工前，深人了解國家和當?shù)仃P于工業(yè)廢棄物處理的政策，按照相關標準建設發(fā)電工程，減少環(huán)境污染。4.經濟可行性研究：進行全周期的投入、成本及收益綜合分析，確保項目在經濟上具有可行性。5.技術與設備選擇：全面評估當前技術現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢，選取適用的生物質能發(fā)電技術和設備。6.社會接受度評估：進行社會影響評估，考慮當?shù)鼐用駥こ探ㄔO和運營的接受程度，確保項目能獲得當?shù)鼐用窳己玫恼J可和支持。7.安全與規(guī)范遵守：嚴格遵循相關安全操作規(guī)程和國家標準，確保生產過程安全穩(wěn)定，有效防范事故風險。

三、存在的問題與改進建議

在新能源發(fā)電課程教學中存在以下問題。雖然大多數(shù)學生能夠在課下按照自己的節(jié)奏進行預習、復習、理解并掌握學習內容，然而部分缺乏積極性的學生可能在課下并未有效學習，導致團隊在課上合作研討時，他們的課堂參與度不高，僅僅作為旁觀者，甚至敷衍了事。同時，由于學生在課堂上缺少足夠的時間去理解和掌握所學知識，往往對一些新概念感到疑惑不解。此外，教師在處理班級突發(fā)事件等特殊問題時，缺乏對學生的個性化指導，難以滿足學生的不同學習需求。針對上述問題，提出如下改進建議。首先，教師應為學生分配具體的學習任務，杜絕學生“打醬油”的現(xiàn)象，充分調動學生的主動性與積極性。學生以小組形式進行翻轉式課堂的講解，教師和其他學生認真聆聽。在講解過程中或結束后，教師對講解小組的學生進行提問，以此提升學生的課堂參與度。其次，設置一系列課堂獎罰措施，在活躍課堂氛圍的同時，促使學生自覺參與課堂活動，幫助學生在輕松愉快的氛圍中掌握專業(yè)知識。最后，考慮到每個學生的學習能力和學習習慣存在差異，教師應特別關注那些在課堂上未能及時理解和掌握知識的學生，對他們實施個性化教學，盡可能做到因材施教，提高學生的學習質量。

四、結語

推動新能源發(fā)電技術的發(fā)展，是減少溫室氣體排放、應對氣候變化、實現(xiàn)“雙碳”目標的必由之路。新能源發(fā)電課程應緊跟時代前沿，高度契合能源電力領域各專業(yè)的發(fā)展趨勢，持續(xù)推進課程教學改革。一方面，要注重以學生為中心，通過翻轉式教學轉變學生的學習觀念，改變他們的學習方式。另一方面，強調以產出為導向，借助項目案例教學和工程項目探究活動，培養(yǎng)學生解決新能源發(fā)電領域復雜工程問題的能力。

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責編：勉耘