應(yīng)用型高校新能源科學(xué)與工程專業(yè)《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程的教學(xué)創(chuàng)新方式探討與實(shí)踐

代蘭花 杜文漢 蔣曉燕 陳 磊 鄭 敏

常州工學(xué)院光電工程學(xué)院，江蘇 常州 213032

《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》是新能源科學(xué)與工程專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，為學(xué)生的高質(zhì)量就業(yè)提供重要支撐。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生從事風(fēng)能和風(fēng)力發(fā)電所必需的基礎(chǔ)知識(shí)與理論及應(yīng)用技能，為后續(xù)《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以及從事本專業(yè)工程技術(shù)工作奠定必要的理論基礎(chǔ)。目前，在課程教授和學(xué)習(xí)過(guò)程中，普遍存在教學(xué)手段單一、學(xué)生重理論輕實(shí)踐的問(wèn)題［1-3］，如何讓學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)掌握風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的全流程知識(shí)，對(duì)教師的教學(xué)能力和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力都提出了高要求。本文采用基于OBE 理念的線上線下及虛擬仿真混合教學(xué)模式，探討解決問(wèn)題的路徑，并對(duì)課程實(shí)踐效果進(jìn)行總結(jié)，為同類課程的教學(xué)改革提供借鑒。

一、《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程教學(xué)中存在問(wèn)題

（一）問(wèn)題1：由于《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容既涉及風(fēng)力發(fā)電原理，又要兼顧風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)、控制及運(yùn)維等技術(shù)，覆蓋知識(shí)多，傳統(tǒng)的線下教學(xué)方式難以滿足對(duì)學(xué)生綜合知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)。

（二）問(wèn)題2：課程知識(shí)涉及空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、電力電子技術(shù)等理論，學(xué)生僅注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，缺乏理論聯(lián)系實(shí)際能力。

二、課程教學(xué)創(chuàng)新思路和舉措

（一）基于OBE 理念的課程教學(xué)創(chuàng)新思路

1.針對(duì)問(wèn)題1，采用線上課程、線下課堂、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相結(jié)合的混合教學(xué)模式，豐富課堂教學(xué)形式，通過(guò)線上設(shè)話題、線下搞調(diào)研、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)闖關(guān)等多種形式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到什么樣的風(fēng)能可以被利用，可以被利用的風(fēng)能中有多少可以被轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的風(fēng)能如何最大化發(fā)電，發(fā)出來(lái)的電能品質(zhì)如何才能達(dá)到最好？以問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容，以提高課程的高階性、工程性和前沿性。

2.針對(duì)問(wèn)題2，通過(guò)線上討論話題和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，預(yù)設(shè)各種風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)實(shí)際狀況，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)例調(diào)研，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與意識(shí)和積極性，實(shí)時(shí)利用理論所學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題，增加學(xué)生課堂知識(shí)的獲得感和解決問(wèn)題的成就感，提高他們學(xué)用結(jié)合的能力。

3.通過(guò)國(guó)內(nèi)外風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀分析、風(fēng)能利用基礎(chǔ)理論以及風(fēng)力機(jī)運(yùn)維技術(shù)等相關(guān)問(wèn)題的討論，激發(fā)學(xué)生技術(shù)層面的家國(guó)情懷，注重人與自然和諧共處的工程師素養(yǎng)，樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀［4-5］。

（二）課程教學(xué)創(chuàng)新舉措

1.教學(xué)模式。基于OBE 教育理念，采用線上線下及虛擬仿真混合教學(xué)模式，以問(wèn)題為導(dǎo)向，重視學(xué)生的參與度、獲得感和成就感。

2.教學(xué)內(nèi)容。①堅(jiān)持以問(wèn)題為導(dǎo)向，由淺入深，前后呼應(yīng)，理論為技術(shù)服務(wù)，技術(shù)為理論應(yīng)用做支撐，引導(dǎo)學(xué)生深入理解風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的核心問(wèn)題：如何在最大限度利用風(fēng)能和穩(wěn)定輸出高品質(zhì)風(fēng)電之間尋找平衡。②將課程思政貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，通過(guò)融入家國(guó)情懷、工程師素養(yǎng)、社會(huì)主義核心價(jià)值觀等元素，結(jié)合中國(guó)風(fēng)電企業(yè)在世界排名的引領(lǐng)、世界第一的超大型風(fēng)電機(jī)組在中國(guó)的落地、本專業(yè)畢業(yè)生在大型國(guó)企從事風(fēng)電運(yùn)維等實(shí)例，建立學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的自信心，提高學(xué)生政治覺(jué)悟、道德品質(zhì)、社會(huì)責(zé)任、科學(xué)精神和文化素養(yǎng)水平。

3.教學(xué)方法。在基于OBE 理念的線上線下及虛擬仿真教學(xué)模式下，本課程使用啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)、演示教學(xué)、分組討論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋調(diào)整教學(xué)方法。

4.教學(xué)評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)主要使用課程目標(biāo)達(dá)成情況評(píng)價(jià)辦法，課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（20%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）和期末考試成績(jī)（60%）三部分構(gòu)成。其中平時(shí)成績(jī)包括課后作業(yè)和線上學(xué)習(xí)的成績(jī)，各占10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括一次線下實(shí)驗(yàn)和一次虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，各占10%。通過(guò)課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)價(jià)，最終獲得該門(mén)課程的總體達(dá)成度。課程評(píng)價(jià)注重過(guò)程性考核，將學(xué)生各項(xiàng)能力的培養(yǎng)通過(guò)各個(gè)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)體現(xiàn)出來(lái)，便于教師進(jìn)行教學(xué)反思和改進(jìn)。

三、課程教學(xué)解決問(wèn)題的情況、成果及其推廣應(yīng)用的價(jià)值

（一）解決問(wèn)題的情況與成果

1.通過(guò)完善課程思政元素，建立相關(guān)思政教學(xué)案例，該課程獲批校級(jí)課程思政建設(shè)項(xiàng)目。

2.基于OBE 教育理念，通過(guò)教學(xué)改革創(chuàng)新實(shí)施，學(xué)生對(duì)風(fēng)能轉(zhuǎn)換的基本理論有了深刻認(rèn)知，能夠?qū)L(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性與風(fēng)力機(jī)的控制和運(yùn)維相結(jié)合，具備一定解決實(shí)際問(wèn)題的能力，課程三個(gè)目標(biāo)達(dá)成度分別為0.82、0.79 和0.78，達(dá)成情況詳見(jiàn)表1。

表1 《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程目標(biāo)達(dá)成度情況表

3.基于線上線下及虛擬仿真教學(xué)模式，通過(guò)線上話題討論、線下課堂學(xué)習(xí)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)闖關(guān)等環(huán)節(jié)的設(shè)定，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，能夠主動(dòng)做好課程的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，參與到課堂中；利用調(diào)研和最新的風(fēng)電技術(shù)分析，不僅能夠拓展學(xué)生的知識(shí)面，還能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，促使學(xué)生利用積極的人生觀看問(wèn)題。

例如，超星學(xué)銀在線的線上平臺(tái)可以統(tǒng)計(jì)視頻觀看個(gè)數(shù)、視頻觀看次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)，能夠?qū)W(xué)生在線學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行跟蹤，便于教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，查找薄弱環(huán)節(jié)。圖1 給出本課程第二次開(kāi)課后學(xué)生的成績(jī)、視頻觀看個(gè)數(shù)、次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖2 給出某學(xué)生的部分線上學(xué)習(xí)過(guò)程。

圖1 超星學(xué)銀在線成績(jī)統(tǒng)計(jì)表

圖2 某學(xué)生的部分線上學(xué)習(xí)過(guò)程

（二）學(xué)生反饋

學(xué)生們普遍對(duì)該課程認(rèn)可，且反饋效果良好，從16 級(jí)新能源到19 級(jí)新能源總共8 個(gè)班級(jí)的學(xué)生評(píng)教平均成績(jī)都在92 分以上。針對(duì)教師的評(píng)教選項(xiàng)有10 項(xiàng)。例如：16 能源一二三班有111人，參評(píng)110 人，具體評(píng)價(jià)選項(xiàng)及學(xué)生評(píng)分如圖3所示。

圖3 評(píng)價(jià)選項(xiàng)及學(xué)生評(píng)分

（三）推廣應(yīng)用價(jià)值

1.通過(guò)思政元素的融入，風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)課程的內(nèi)容更加豐富，對(duì)于工科專業(yè)課程的思政教學(xué)有借鑒意義。

2.基于OBE 理念的線上線下及虛擬仿真教學(xué)模式，為《風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》課程的教授提供了更多的教學(xué)手段，提高了學(xué)生專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果和積極性，幫助學(xué)生更好地將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和新能源領(lǐng)域高質(zhì)量就業(yè)提供有力支撐。