李聰+李微+李傳常

摘 要 風(fēng)電機(jī)組的測試與認(rèn)證是一門理論性與應(yīng)用性都十分突出的課程，對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高起著重要作用。本文分析了長沙理工大學(xué)風(fēng)電機(jī)組的測試與認(rèn)證課程教學(xué)過程所存在的問題，并針對這些問題提出了調(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 測試與認(rèn)證 實(shí)踐應(yīng)用 教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：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，新能源的開發(fā)和應(yīng)用變得十分迫切。中國是能源消耗大國同時(shí)也是世界最大的發(fā)展中國家，對新能源的需求與日劇增，新能源科學(xué)與工程高級人才的培養(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)國家教育部批準(zhǔn)，長沙理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院招收了首屆風(fēng)能與動力工程專業(yè)本科生，成為繼華北電力大學(xué)之后第二批招收該專業(yè)學(xué)生的高校。2012年通過本科專業(yè)調(diào)整，并入新能源科學(xué)與工程專業(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)組的測試與認(rèn)證是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的重要專業(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。由于該專業(yè)成立的時(shí)間較晚，課程較新，通過六年的教學(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)了一些問題，這些問題將影響到了人才的培養(yǎng)。為了積極配合國家和學(xué)校的卓越工程師人才培養(yǎng)計(jì)劃，本文以長沙理工大學(xué)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的測試與認(rèn)證這門課程為例，總結(jié)了目前教學(xué)過程中所存在的一些問題，并針對這些問題，提出了相應(yīng)的解決措施。

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

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

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)組的測試與認(rèn)證是一門綜合性很強(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)電測試技術(shù)》，該書內(nèi)容翔實(shí)豐富，共有400多頁，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)要求卻沒有變化。課時(shí)量的減少，給風(fēng)電機(jī)組的測試與認(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)得更好是一個亟需思考和解決的問題。

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)還沒有安排直接的實(shí)驗(yàn)課。本門課程的主要內(nèi)容就是各種測試技術(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，但是缺乏對測試技術(shù)的直觀學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)效果大打折扣。③實(shí)驗(yàn)課時(shí)的缺乏還有其客觀原因，在該課程所要求學(xué)習(xí)的測試技術(shù)中，有部分測試設(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

目前該門課程的講授主要以多媒體為主，雖然通過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，對于這種應(yīng)用性較強(qiáng)的課程來說，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，占總成績的70%，平時(shí)成績占30%。這種方式存在一定的弊端，通過試卷考試只能考查學(xué)生的理論知識掌握程度，而對于操作技能及問題的分析解決能力則很難有所反映。平時(shí)成績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，但更多的只是對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的考查，并沒有完全真實(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

針對該門課程教學(xué)內(nèi)容較多、知識涉及面廣、重點(diǎn)難以有效突出等問題，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，對所有的知識點(diǎn)要進(jìn)行合理的取舍，并形成一條思路清晰的主線，優(yōu)化授課內(nèi)容，使得教師好講，學(xué)生易懂。通過本教研室的研究與討論，具體做法是：（1）在保障基本知識的前提下，對課程中的風(fēng)的測量部分進(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)資源的測量與評估課程有部分重復(fù)，不需要進(jìn)行重復(fù)詳細(xì)講授；對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動、沖擊和噪聲測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)容過于豐富，幾乎是一個龐大完整的科學(xué)知識體系，且與培養(yǎng)計(jì)劃中的另外兩門課程風(fēng)力機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、風(fēng)力發(fā)電機(jī)噪聲測量與控制重復(fù)度較高，無需再一次的概述性的介紹。（2）對于原來課程中，各測試技術(shù)所用儀表的原理介紹進(jìn)行簡化或刪減，對各種理論性的公式推導(dǎo)等進(jìn)行進(jìn)行簡化或刪減。這是一門技術(shù)應(yīng)用性課程，學(xué)生重點(diǎn)要學(xué)習(xí)的測試技術(shù)，而不是所用儀表的工作原理與制造過程。在有限的課時(shí)內(nèi)，更應(yīng)該突出重點(diǎn)。（3）將整個課程復(fù)雜繁多的教學(xué)內(nèi)容，按照基本物理量的測量——風(fēng)電機(jī)各部件的測量——風(fēng)電機(jī)整機(jī)的測量——風(fēng)電機(jī)運(yùn)行性能的測量——風(fēng)電機(jī)的認(rèn)證這條邏輯知識主線來整合，這樣有利于在學(xué)生心目中形成一個完整的有現(xiàn)實(shí)邏輯意義的知識體系，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)組的測試與認(rèn)證除了理論知識外，另一個重要的內(nèi)容就是實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，只有開設(shè)相對應(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。針對開設(shè)實(shí)踐教學(xué)的客觀條件限制，本教研室通過反復(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)的開展：（1）對于基本物理量的測量部分，風(fēng)的測量實(shí)驗(yàn)課程都可以直接在系內(nèi)實(shí)現(xiàn)；電的基本測量可以通過與電氣院合作，對原有的儀器設(shè)備進(jìn)行小的改造，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐操作；非電物理量的測量（如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度）等可以通過與汽機(jī)學(xué)院合作，完成實(shí)驗(yàn)課程。（2）對于風(fēng)電機(jī)各部件和整機(jī)的測試，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)可以通過學(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)電場基本都有著良好的合作關(guān)系，對于風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能測試，其實(shí)驗(yàn)課程可以通過組織學(xué)生去風(fēng)電場實(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)與工程專業(yè)是我校十分年輕的專業(yè)，風(fēng)電機(jī)組的測試與認(rèn)證這門課程的教學(xué)還處在探索階段，沒有成熟的方式方法可以借鑒。通過這六年的經(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，如通過文字、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）對于一些較為簡單的測試技術(shù)的講解，如電壓電流的測量、溫度的測量，教師可以通過隨堂演示操作達(dá)到更好的教學(xué)效果；對于較為復(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)地直觀地應(yīng)用所學(xué)的知識，進(jìn)一步加深對所學(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。如在講解風(fēng)力機(jī)葉片靜態(tài)力學(xué)性能測試與疲勞性能測試時(shí)，可以通過某一實(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分為理論成績與實(shí)驗(yàn)成績。實(shí)驗(yàn)成績注重學(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)解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語

總之，通過近六年對風(fēng)電機(jī)組的測試與認(rèn)證課程的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)了教學(xué)過程中所存在的問題，同時(shí)也通過這些教學(xué)活動，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，針對存在的問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。一門新的課程，其前期探索階段遇到些許問題在所難免，只用通過問題，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：本文系長沙理工大學(xué)2015年度校級教研教改項(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].中國電力教育，2010.31：31-33.

② 姚興佳.風(fēng)力發(fā)電測試技術(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)（社會科學(xué)版），2012.13：186-188.