基于實(shí)踐應(yīng)用的風(fēng)電機(jī)組測(cè)試與認(rèn)證教學(xué)改革

李聰+李微+李傳常

摘 要 風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證是一門(mén)理論性與應(yīng)用性都十分突出的課程，對(duì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高起著重要作用。本文分析了長(zhǎng)沙理工大學(xué)風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證課程教學(xué)過(guò)程所存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題提出了調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)、改革教學(xué)方法和考核方式等措施，以期做到教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

關(guān)鍵詞 風(fēng)電機(jī)組 測(cè)試與認(rèn)證 實(shí)踐應(yīng)用 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.12.017

Wind Turbine Generator Testing and Certification

Teaching Reform Based on Practical Application

LI Cong， LI Wei， LI Chuanchang

（Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract The testing and certification of wind turbine is a very important course， which plays an important role in improving students' ability of practice and innovation. This paper analyzes the problems existed in the course of testing and certification of wind turbine in Changsha University of Science and Technology， and puts forward some measures to adjust the teaching content， increase the experimental class with practice， reform the teaching method and the way of examination， so as to improve the quality of teaching.

Key words wind turbine； testing and certification； practical application； teaching reform

0 引言

隨著化石能源的日益枯竭和生態(tài)環(huán)境的破壞退化，新能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用變得十分迫切。中國(guó)是能源消耗大國(guó)同時(shí)也是世界最大的發(fā)展中國(guó)家，對(duì)新能源的需求與日劇增，新能源科學(xué)與工程高級(jí)人才的培養(yǎng)刻不容緩。①在眾多新能源中，風(fēng)力發(fā)電是技術(shù)上最成熟、發(fā)展得最好、應(yīng)用最廣泛的能源。②2009年9月，經(jīng)國(guó)家教育部批準(zhǔn)，長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院招收了首屆風(fēng)能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科生，成為繼華北電力大學(xué)之后第二批招收該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的高校。2012年通過(guò)本科專(zhuān)業(yè)調(diào)整，并入新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)。至今，本教研室已經(jīng)進(jìn)行了六年的風(fēng)力發(fā)電相關(guān)課程的教學(xué)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證是新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程之一，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要課程。由于該專(zhuān)業(yè)成立的時(shí)間較晚，課程較新，通過(guò)六年的教學(xué)與研究，雖然教研室的老師們逐步積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但是也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題將影響到了人才的培養(yǎng)。為了積極配合國(guó)家和學(xué)校的卓越工程師人才培養(yǎng)計(jì)劃，本文以長(zhǎng)沙理工大學(xué)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證這門(mén)課程為例，總結(jié)了目前教學(xué)過(guò)程中所存在的一些問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決措施。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

根據(jù)我校新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證是該專(zhuān)業(yè)學(xué)生第5學(xué)期的專(zhuān)業(yè)課程。通過(guò)幾年的教學(xué)工作，發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1課程教學(xué)內(nèi)容較多，但是課時(shí)有限

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，涉及機(jī)械工程、電氣工程、材料工程、力學(xué)工程等多種學(xué)科。教師必須在有限的課時(shí)中很多內(nèi)容講授給學(xué)生，現(xiàn)在課程教學(xué)所用教材為姚興佳教授主編的《風(fēng)力發(fā)電測(cè)試技術(shù)》，該書(shū)內(nèi)容翔實(shí)豐富，共有400多頁(yè)，有時(shí)為了保障授課前后的邏輯性，部分講授內(nèi)容與其他課程內(nèi)容有所重復(fù)。這種做法雖然保障了教學(xué)內(nèi)容的完整性和系統(tǒng)性，但是學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)不太容易，信息量較大，如若課后不加以復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)效果將受到影響。根據(jù)教學(xué)大綱的安排，該課程2014年以前一共有32課時(shí)，從2015年開(kāi)始，該課程的課時(shí)量調(diào)整為24課時(shí)，而教學(xué)要求卻沒(méi)有變化。課時(shí)量的減少，給風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證課堂教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，如何在更短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)得更好是一個(gè)亟需思考和解決的問(wèn)題。

1.2實(shí)驗(yàn)課時(shí)缺乏

根據(jù)目前的教學(xué)大綱的安排，該課程暫時(shí)還沒(méi)有安排直接的實(shí)驗(yàn)課。本門(mén)課程的主要內(nèi)容就是各種測(cè)試技術(shù)，其實(shí)用性和可操作性十分突出。學(xué)生只在課堂上通過(guò)老師的理論講解，雖然能理解和掌握部分內(nèi)容，但是缺乏對(duì)測(cè)試技術(shù)的直觀(guān)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)習(xí)效果大打折扣。③實(shí)驗(yàn)課時(shí)的缺乏還有其客觀(guān)原因，在該課程所要求學(xué)習(xí)的測(cè)試技術(shù)中，有部分測(cè)試設(shè)備確實(shí)比較昂貴，若單獨(dú)用于教學(xué)，其利用率不高，且設(shè)備不便于管理，加大了院系的財(cái)政負(fù)擔(dān)。

1.3教學(xué)手段和考核方式單一

目前該門(mén)課程的講授主要以多媒體為主，雖然通過(guò)PPT增加了單位課時(shí)的授課信息量，但是依然是以教師為中心的單向教學(xué)模式，對(duì)于這種應(yīng)用性較強(qiáng)的課程來(lái)說(shuō)，教學(xué)手段較為單一，將影響到教學(xué)效果。④另外，該課程的考核方式主要還是以期末的理論考試為主，占總成績(jī)的70%，平時(shí)成績(jī)占30%。這種方式存在一定的弊端，通過(guò)試卷考試只能考查學(xué)生的理論知識(shí)掌握程度，而對(duì)于操作技能及問(wèn)題的分析解決能力則很難有所反映。平時(shí)成績(jī)的加入雖然能在一定程度上更加全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，但更多的只是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的考查，并沒(méi)有完全真實(shí)地呈現(xiàn)學(xué)生各自的水平。

2 建議與措施

2.1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)該門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容較多、知識(shí)涉及面廣、重點(diǎn)難以有效突出等問(wèn)題，我們認(rèn)為首要的就是要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合工業(yè)界的應(yīng)用情況，著重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，對(duì)所有的知識(shí)點(diǎn)要進(jìn)行合理的取舍，并形成一條思路清晰的主線(xiàn)，優(yōu)化授課內(nèi)容，使得教師好講，學(xué)生易懂。通過(guò)本教研室的研究與討論，具體做法是：（1）在保障基本知識(shí)的前提下，對(duì)課程中的風(fēng)的測(cè)量部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s，因?yàn)檫@部分內(nèi)容與同學(xué)期的風(fēng)資源的測(cè)量與評(píng)估課程有部分重復(fù)，不需要進(jìn)行重復(fù)詳細(xì)講授；對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)、沖擊和噪聲測(cè)試與故障診斷部分進(jìn)行了刪減，因?yàn)檫@部分內(nèi)容所涉及的內(nèi)容過(guò)于豐富，幾乎是一個(gè)龐大完整的科學(xué)知識(shí)體系，且與培養(yǎng)計(jì)劃中的另外兩門(mén)課程風(fēng)力機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、風(fēng)力發(fā)電機(jī)噪聲測(cè)量與控制重復(fù)度較高，無(wú)需再一次的概述性的介紹。（2）對(duì)于原來(lái)課程中，各測(cè)試技術(shù)所用儀表的原理介紹進(jìn)行簡(jiǎn)化或刪減，對(duì)各種理論性的公式推導(dǎo)等進(jìn)行進(jìn)行簡(jiǎn)化或刪減。這是一門(mén)技術(shù)應(yīng)用性課程，學(xué)生重點(diǎn)要學(xué)習(xí)的測(cè)試技術(shù)，而不是所用儀表的工作原理與制造過(guò)程。在有限的課時(shí)內(nèi)，更應(yīng)該突出重點(diǎn)。（3）將整個(gè)課程復(fù)雜繁多的教學(xué)內(nèi)容，按照基本物理量的測(cè)量——風(fēng)電機(jī)各部件的測(cè)量——風(fēng)電機(jī)整機(jī)的測(cè)量——風(fēng)電機(jī)運(yùn)行性能的測(cè)量——風(fēng)電機(jī)的認(rèn)證這條邏輯知識(shí)主線(xiàn)來(lái)整合，這樣有利于在學(xué)生心目中形成一個(gè)完整的有現(xiàn)實(shí)邏輯意義的知識(shí)體系，提高學(xué)習(xí)效果。

2.2增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)

風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證除了理論知識(shí)外，另一個(gè)重要的內(nèi)容就是實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，只有開(kāi)設(shè)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課和實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能讓學(xué)生學(xué)到真正實(shí)用的內(nèi)容。針對(duì)開(kāi)設(shè)實(shí)踐教學(xué)的客觀(guān)條件限制，本教研室通過(guò)反復(fù)調(diào)研和協(xié)商，決定以多種形式實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展：（1）對(duì)于基本物理量的測(cè)量部分，風(fēng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)課程都可以直接在系內(nèi)實(shí)現(xiàn)；電的基本測(cè)量可以通過(guò)與電氣院合作，對(duì)原有的儀器設(shè)備進(jìn)行小的改造，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐操作；非電物理量的測(cè)量（如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度）等可以通過(guò)與汽機(jī)學(xué)院合作，完成實(shí)驗(yàn)課程。（2）對(duì)于風(fēng)電機(jī)各部件和整機(jī)的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)可以通過(guò)學(xué)院的產(chǎn)學(xué)研教學(xué)基地實(shí)現(xiàn)。我院與湘電風(fēng)能有限公司、南方機(jī)車(chē)風(fēng)電制造事業(yè)部簽署了合作協(xié)議，學(xué)生在企業(yè)前線(xiàn)可以更好地學(xué)習(xí)到第一手的實(shí)踐技術(shù)。這種方法在自動(dòng)控制原理課程中已成功實(shí)施，效果良好。（3）我院與湖南省各大風(fēng)電場(chǎng)基本都有著良好的合作關(guān)系，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能測(cè)試，其實(shí)驗(yàn)課程可以通過(guò)組織學(xué)生去風(fēng)電場(chǎng)實(shí)地考察實(shí)現(xiàn)。

2.3 改革教學(xué)方法和考核方式

由于新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)是我校十分年輕的專(zhuān)業(yè)，風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證這門(mén)課程的教學(xué)還處在探索階段，沒(méi)有成熟的方式方法可以借鑒。通過(guò)這六年的經(jīng)驗(yàn)積累，也探索出了一些較好的解決方案。（1）切實(shí)有效地加強(qiáng)和發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，如通過(guò)文字、圖表、音頻、視頻等多種表達(dá)方式，展現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證課程內(nèi)容。這樣既提高了教學(xué)效率，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。（2）對(duì)于一些較為簡(jiǎn)單的測(cè)試技術(shù)的講解，如電壓電流的測(cè)量、溫度的測(cè)量，教師可以通過(guò)隨堂演示操作達(dá)到更好的教學(xué)效果；對(duì)于較為復(fù)雜部件構(gòu)造，如風(fēng)電機(jī)的齒輪箱，教師可以結(jié)合一些實(shí)物比例模型進(jìn)行講解，實(shí)現(xiàn)了立體式教學(xué)。（3）如果條件允許，在理論課環(huán)節(jié)可以適當(dāng)引入各種仿真軟件，通過(guò)軟件完成理論與實(shí)踐的結(jié)合，使學(xué)生能夠及時(shí)地直觀(guān)地應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。（4）課堂上綜合運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、案例式教學(xué)等多種教學(xué)方法，加強(qiáng)老師與學(xué)生的互動(dòng)。如在講解風(fēng)力機(jī)葉片靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試與疲勞性能測(cè)試時(shí)，可以通過(guò)某一實(shí)際風(fēng)機(jī)葉片毀壞事件，引入所要學(xué)習(xí)的主題，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性。（5）注重學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力考核，將原有占70%的期末理論考試成績(jī)分為理論成績(jī)與實(shí)驗(yàn)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作水平、數(shù)據(jù)分析能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，通過(guò)近六年對(duì)風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試與認(rèn)證課程的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，同時(shí)也通過(guò)這些教學(xué)活動(dòng)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)存在的問(wèn)題也提出了一些建議和措施，這些建議和措施也正在實(shí)踐當(dāng)中。一門(mén)新的課程，其前期探索階段遇到些許問(wèn)題在所難免，只用通過(guò)問(wèn)題，反復(fù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，才能真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

基金項(xiàng)目：本文系長(zhǎng)沙理工大學(xué)2015年度校級(jí)教研教改項(xiàng)目“基于卓越工程師培養(yǎng)理念的新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式探索”的研究成果

注釋

① 何建軍，陳薦.風(fēng)電人才需求與人才培養(yǎng)模式的研究[J].中國(guó)電力教育，2010.31：31-33.

② 姚興佳.風(fēng)力發(fā)電測(cè)試技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

③ 周浩淼，李超，趙吉祥.結(jié)合工程應(yīng)用的數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)研究[J].中國(guó)電力教育，2010.31：85-86.

④ 柏俊杰，張小云，吳英.面向工程應(yīng)用的工程光學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012.13：186-188.