风力发电教学改革与创新能力培养研究

1、课程教改现状
风力发电这门课程涉及的学科很多，包括气象学、空气动力学、机械原理、流体传动与控制、电力电子学、控制理论、振动理论和测试技术等。该课程主要内容包括风的特性、风能资源分布特点、风力发电机组的系统组成、结构、工作原理、安全运行与维护、风电场的确定、风能存储、风能的其他用途、风力发电的发展。其章节中的知识点较多，单一课堂讲授的方法难以达到教学目标和高素质人才的培养需要。
很多学者对风力发电课程的教学进行了多方位的研究和探索。引入了翻转课堂的教学模式进行课堂设计，发现翻转课堂强化了学生对相应知识点的掌握，整体改善了风力发电技术课程的教学效果。建议学校和企业合作，引进企业先进技术，建设综合实训实践基础，与企业技术人员共同开发实训设备、共同制定实训项目、共同编写实训教材。构建风力发电系统半实物虚拟仿真教学平台。通过外部硬件平台能够实现对虚拟
的风力发电系统仿真平台的实时控制。虚拟仿真教学平台还可以和科研、装置研发有机结合起来。开发了面向工程需求的风力发电实践教学平台，学生能对多种工程技术进行实践、开发和创新。一些学者把新能源专业课程和其他课程或技术进行了融合。以资源库为平台，融合了新能源类专业教学资源库“能学、辅教”的研究成效，这也加深了教学与信息技术的深度融合。把思想政治教育与风电专业课程结合起来，实现专业与思政的“基因式”融合。也有一些学者提出在风力发电课程中实施研讨式教学，并提出了研讨式教学与实验相结合或者与项目相结合的教学方法，在教学实践中取得了良好的教学效果。上述研究主要是从翻转课堂、校企合作、虚拟仿真、教学方法等方面进行的，提出了一些切实可行且有效的措施。本文根据在教学实践过程中，对目前采用的风力发电的教学方法进行研究，针对课程教学过程中存在的问题，分别提出了一些相应的改进措施，并对学生在风力发电专业上的创新能力培养提出一些建议。
2、存在的问题
风力发电技术与应用是新能源专业的一门专业基础课，共32个学时，分16次授课，每次2个课时，时间为100分钟。课程内容多，教学学时少。授课对象是大三的学生，学生人数为30人。本课程是流体力学课程的延伸与应用，属于新开的课程，教学资源和经验可能会有所欠缺。为了使学生在学习过程中不至于太过乏味，有时会播放一些风力发电相关的视频，增加可观看性和趣味性。
本课程理论性比较强，为了完成教学计划，授课基本上是教师讲、学生听的模式，课堂上教师没有较多时间与学生展开有效的互动，而填鸭式和灌输式教学模式的弊端多年来为人所诟病。这不利于培养学生独立分析和解决问题的能力。在教学过程中，发现主要存在下述问题：
（1）理论性强，公式推导多，学生觉得不容易学，比较难以理解；
（2）授课形式单一，对多媒体和计算机模拟的应用不足，学生兴趣淡薄；
（3）学生课业繁重，能够做到课前预习和课后复习以及独自完成作业的学生很少；
（4）学生的作业解答内容多来自网络上的复制粘贴和抄袭，缺乏深入的思考；
（5）课堂教学与实验教学环节联系不紧密，学生学习过程中对所学知识点理解不够深刻，逐渐失去学习兴趣；
（6）教学过程中师生互动不多，有待改进；
（7）课后缺少有效的师生沟通平台，师生相互沟通和交流相对较少。
3、改进措施
针对风力发电中课堂教学和实验教学中存在的问题，在教学方法上，把所讲的教学内容进行模块化设计，把复杂难懂的知识点，尽量使其形象生动。大力建设实验教学设施，强化实验教学，从设施硬件和软件虚拟仿真平台上大力推动。采用多种方法，加强学生的创新能力的培养，以提高学生的创新意识。从细节上下功夫，采取一些切实可行的措施，改进教学方法。
3.1教学内容模块化
围绕“风力发电”专业涉及的学科知识点，对教学大纲和课程内容进行模块化，例如，把教学大纲分为：风力机的基础理论、风力机的类型及特性、风力发电系统、风力利用系统等。模块化之后，有利于进行案例式教学、小组式讨论或翻转课堂的学习。
3.2复杂知识形象化
对风力发电中抽象难以理解的概念或知识要点，想方设法使其内容简单化和形象化。例如，采用CFD方法对风力机在风场中的运动，进行数值模拟。用图片、动画或视频的形式生动形象地展示风力流动情况，以激发学生的学习兴趣。
3.3实验教学和实验设施的强化
新能源的课程具有很强的实践性，需要有良好的实验环境和实践基地。有必要建设风力发电教学实验室，购买相关教学实验设备。也可以和企业合作，共建实验室。如果条件允许，可以建设风力机模拟器。风力机模拟器能在不依赖环境和风力机的情况下模拟不同特性的风力机。也可以建设虚拟仿真实验室平台，在电脑上模拟风力发电厂，让学生了解风力场的情况。
3.4创新能力的培养
在学生的创新能力培养方面，将采用多种办法来培养学生的创新能力：一是将采用翻转课堂，让学生讲老师进行点评；二是在学校的“网络学习空间”网站中建设风力发电课程网上学习平台，促进学生课外进行学习，并增加师生间的互动；三是让学生独立设计风力发电的相关实验，锻炼学生的动手实践能力和设计能力；四是让学生多参与大学生创新项目，并参加相关的大学生竞赛，以赛促学。另外，可以尝试开展项目式教学。同时，为了提高学生学习的主动性，让学生进行小组式的课堂讨论，提高学生的创新意识。
3.5一些针对性措施
针对课堂中存在的问题，提出一些有针对性的改进措施：
（1）针对课程理论性强、公式推导多、学生觉得乏味的问题，将采用案例式和翻转课堂相结合的教学方式，以增强教学内容的趣味性。
（2）针对授课形式单一、计算机应用不足的问题，将采用CFD的方法，用图形或动画使教学内容更加形象化。
（3）针对学生利用网络寻找答案、抄袭现象严重的问题，避免使用课本后的作业题，改写课本后作业题，或布置新的作业题。
（4）针对新开放课程会存在经验不足的问题，积极改进教学方式和方法，克服教学模式单一的弊端，提出在教学中采用案例式教学模式。
（5）针对缺少有效的师生沟通平台，学生课外学习较少的问题，建立网上学习空间。
4、结语
风力发电属于新开设的课程，很多方面还需要完善。通过课程改革能促进学生加强实践教学。通过创新能力的培养，有效地增强了学生的实践能力和创新能力，推动了学生个性化发展。通过实验教学平台和虚拟仿真平台结合使用，能够多方位展示风力发电系统的运行状态与工作过程。利用现代信息技术和先进教学方法，可以弥补教学过程中的不足与缺陷。本文的研究，有助于风电人才的培养，推动风电产业的进一步发展。