项目驱动法在 《新能源发电技术》教学中的应用

项目驱动教学是在教学过程中以教学内容为核心，并与实际应用中的典型项目相对应，将教学内容分割为若干个前后关联、逻辑紧密的知识点。
在课程教学过程中，通过讲解实际项目，依次介绍其中的知识点，达到理论教学的目的。同时，引入当前理论研究的新成果，剖析实际应用中存在的问题，需要如何改进、变化传统知识点形式，才能解决实际中存在的问题。
通过项目驱动教学的讲解、练习，针对当前实际应用中存在的若干问题，将其作为一个考核项目，引导学生分步骤、分阶段、分组合作完成。
目前，我国正处于能源深度改革的攻坚期，风力发电、光伏发电、潮汐能发电、海洋能多种发电、地热能发电、生物质发电等理论研究正日益受到电力科学工作者的重视，部分技术也已在国家电网公司、发电公司等得到应用，开始并网发电。
为了适应国内外新能源理论及应用发展步伐，《新能源发电技术》课程在2010年前后逐步在我国普通高校电气工程及其自动化专业开设。该课程内容涉及太阳能发电、风力发电、水力发电、潮汐发电、海洋能发电、地热能发电、生物质能发电、互补发电等内容。由于该课程内容来自于实际应用，理论与实际应用关联密切，因此，采用实际应用项目来驱动教学能够获得良好的效果。
1、建立《新能源发电技术》项目库
为了与教材内容匹配，需要调研新能源发电正在实际应用的项目。新能源发电技术课程包含太阳能发电技术、风力发电技术、水力发电、潮汐发电、海洋能多种发电技术、地热能发电、生物质能发电、燃料电池发电、综合能源互补发电等内容。针对每种新能源发电技术，按照难度、适用场合、典型性等原则建立多个项目，并编写适当的教学课件。下面列举几个案例。
案例一：针对太阳能发电技术，调研山东青岛特锐德电气股份有限公司，根据公司提供的系统结构、原理方案、应用场景等材料建立35kV光伏发电系统项目。通过调研北京海瑞克科技发展有限公司10kV光伏电站系统，建立应用于小区、家庭发电系统项目，该项目对于开拓大学生创新创业思维及理论和小型应用项目具有重要帮助，所以对该项目的光伏组件特性、接线方式、电流电压关系、光电转换效率、交直流变换元器件、储能电池等部分重点介绍。
案例二：针对综合能源互补发电系统，调研国家电网许继集团有限公司在天津塘沽区建设的能源互联网实例了解风力发电、水力发电、光伏发电、生物质发电、地热发电、储能等能源集中合理配置与消纳、能源低碳经济性等方面。该典型示范项目包含区域能量管理中心、县区运营公司、多分布式发电系统三层能量管理系统，分别建立项目库，针对课程体系的上下游（如电气工程基础、电力系统分析、供配电技术等）予以介绍。
2、项目驱动的线上线下教学模式
线上线下混合式教学是一种融合了传统课堂教学（线下）和互联网+（线上）的多维度新教学模式。
线上教学能够充分地锻炼学生的主动学习能力，合理安排学习时间，可重复多次学习相关重点和难点知识，有助于课程复习和提升。当然，在线学习过程中，不仅要包含教材内容，而且要将教材内容进行扩展、引申，锻炼学生查找扩展资料、解决引申问题的能力，下面列举一个案例。
案例一：在学习风力发电技术过程中，风力发电技术的基础是风功率预测技术，这是目前风力发电的重要课题，对于理论研究和实际应用具有重要意义。根据教材风功率预测模型：
0.53Pm=CpPw=CpρAvw（1）
式中，Pm为风轮输出功率，Pw为风的功率，Cp为风能利用系数，ρ为空气密度，A=πR2为风力机叶片扫掠面积，其中R为风轮旋转面的半径，vw为风速。
针对公式(1)中重要参数项，如Cp、A或者vw等，分组探讨对于风功率预测的影响。针对影响重要程度进行排序，采集实验室中风力发电实验平台中的实际数据进行分析。
为了培养理论与实际应用能力，进一步布置课题：任选一种风功率预测方法，以实验室风力发电实验平台中采集的数据予以对比验证。
上述课题完成的重要一环是通过线上查找资料、阅读大量文献、分析报告撰写、计算机程序开发等。
当然，线下环节与线上环节应当深入配合，比如，线下课程讲授、学生分组讨论及翻转、答疑解惑、应用案例实际剖析、创新思考、实验仿真等。下面进一步分析案例一的线下部分，称为案例二。
案例二：线下教学是到福建省莆田市湄洲湾风电场现场，由工程师讲授风力发电的原理、结构以及计算模型，并在风力发电的调度端现场演示风力发电的风速、风力发电计算结果等，使学生能够实际了解水平轴螺旋桨式风力机外观、结构、并网发电原理等，达到实际应用与理论学习相互印证的效果。
除此之外，以莆田学院新能源发电实验室风力发电平台为案例，根据该平台中采集的2019年1年内的风速、风向、空气密度等数据，设置小型风力发电机发电功率计算课题，要求学生选择多种传统方法实现方程(1)的计算，并能够对比分析。
3、多元化课程评价考核
因材施教是教学过程中重要的教学方法和原则，原意是指教师要从学生实际情况和个别差异出发，有的放矢地进行有差别的教学，使每个学生都能扬长避短，获得最佳发展效果。为了实现此目标，在教学过程中，以此思路为主导，实行教学评价。
针对地方普通应用型本科高校工科学生男生多、女生少，男生动手强、女生理论计算强的特点，在教学过程中贯穿不同特点学生的主动性激励策略，下面列举几个案例。
案例一：在线上教学部分（占总分值30%），主要有课程学习、资料查找、问题评测、计算程序开发、分析报告撰写等几个部分。
注重学生的主动性主要体现在问题评测（占线上分值20%）、程序开发（占线上分值30%）、分析报告（占线上分值50%）等几个环节，对其加大考核激励比值。
案例二：线下教学部分（占总分值70%），主要有反转课堂（占线下分值10%）、小组讨论回答（占线下分值20%）、项目应用创新（占线下分值30%）、课程考试（占线下分值40%）等几个部分。
上述线上、线下考核过程必须做到有理有据、有据可查，如在线下教学对式(1)布置项目时，根据预测结果设置得分等级（预测误差在0～10%为A，10%～30%为B，30%～50%为C，50%～70%为D，70%～100%为E）。表1给出了部分学生分值情况。

表1 部分学项目1 成绩
4、教学效果分析
4.1教学成效
通过项目驱动教学，对于学生的理论、应用、服务社会等多方面有了锻炼，主要表现在以下几个方面：
（1）传统教师主导的讲授由学生为主角色替代，比如，反转课堂、分组讨论答辩，提高了学生学习的主动性。
（2）提高了学生学习的兴趣。通过参观实际企业、专家答疑授课、远程实际项目介绍等环节，使理论更加贴近实际应用，废除了传统枯燥、沉闷的理论推导，使工科课程生动有趣。
（3）扩充教学体系知识层面。通过该课程上下游体系回顾、复习、引申、创新等教学内容，扩充了本课程知识面，也锻炼了学生综合解决问题的能力。
（4）提高了学生动手能力。该课程以项目为主导，侧重项目应用创新环节，包括问题分析、软件设计、硬件集成、分组协调配合等方面，极大地锻炼了学生动手编程、焊接、系统调试等操作。
（5）课程考核成绩提高。通过过程考核机制，多元化发挥学生主动性，学生平均成绩达到了80分，相应比前几届未实施课程改革高出10%。
（6）学生满意度提高。通过课程实施之后的民意测评，学生满意度达到100%。
4.2教学不足
项目驱动方式教学对于应用型本科高校教学具有推动作用，但对于理论教学型课程可能有所欠缺。除此之外，项目库之间的前后关联、依托等有机统一方面还有待进一步改进。
5、结语
新能源发电技术是目前理论研究热门、实际应用密切关联的一门课程，课程改革亟需且必要。
通过项目驱动的方式实现课程改革，锻炼了学生的主动性、应用性、创新性，提升了教学、科研效果，但是，需要教师能够适时依据实际，补充项目库、充实相应内容。